RNA合成

大学医学考研生物化学与分子生物学RNA合成章节重点：当转录产物3'-端出现多个连续的U其上游的一段特殊碱基序列可形成茎环结构，转录终止；首先辨认-35区的TTGACA序列，在这一段，RNApol与模板的结合松弛，接着酶移向-10区的TATAAT序列并跨过转录起点，形成与模板的稳定结合。

RNA合成

• 以DNA为模板转录合成RNA（主）或RNA复制（少）
  • 模板链转录（不对称转录）
  • 原料：NTP（ATP、GTP、CTP、UTP）
  • 配对：A＝U、G≡C、T＝A
  • 酶：RNA聚合酶
  • 不需要引物
  • 合成方向：5'→3'
  • 核苷酸之间连接方式3′，5′-磷酸二酯键
• 原核生物RNA合成
  • 转录模板
    • 不对称转录
      • DNA解开双链，一条链作为模板链转录，一条链不转录
    • 模板链（有意义链、Wastson链）
      • 转录时作为合成模板的一股单链
    • 编码链（反义链、Crick链）
  • RNA聚合酶
    • RNApol通过RNA的3'-OH端加入核苷酸，延长RNA链而合成RNA
    • 由多个亚基组成
      • 全酶
        • 5种亚基组成的六聚体蛋白质（α2ββ'ωσ）
          • α
            • 决定那些基因被转录
          • β'
            • 与转录全过程有关（催化）
          • β'
            • 结合DNA模板（开链）
          • ω
            • β'折叠和稳定性；σ募集
          • σ
            • 辨认转录起始点
        • 参与转录起始，转录延长阶段σ亚基已脱落
      • 核心酶
        • 5个亚基（α2ββ'ω）
          • 主要参与转录延长
    • 利福平可特异性结合RNA聚合酶β亚基，抑制原核生物的RNA聚合酶，抑制结核杆菌的转录，成为抗结核杆菌的药物
  • RNA聚合酶结合到RNA的启动子上启动转录
    • 操纵子
      • 对于整个基因组来讲，转录是不连续，分区段进行。每一转录区段可视为一个转录单位，称为操纵子
      • 包括若干基因的编码区及其上游调控序列
    • 启动子
      • 是RNA聚合酶结合模板DNA的部位，也是控制转录的关键部位
      • -10区
        • 富含TATAAT称为Pribnow盒
        • β'亚基模板结合部位
      • -35区
        • 有共有序列TTGACA，它是RNA聚合酶全酶的σ因子识别序列
        • -35区是RNA聚合酶对转录起始的识别序列
  • 转录过程
    • 转录起始
      • 转录起始需要RNApol全酶
      • 转录起始复合物：RNApol全酶、DNA模板、转录起始配对的NTPs
      • 首先辨认-35区的TTGACA序列，在这一段，RNApol与模板的结合松弛，接着酶移向-10区的TATAAT序列并跨过转录起点，形成与模板的稳定结合
      • DNA双链打开形成的复制叉比DNA复制小得多
    • 转录延长
      • RNApol核心酶独立延长RNA链
    • 转录终止
      • 原核生物转录延长与蛋白质的翻译同时进行（无核膜分隔）
    • 转录终止因子ρ
      • 依赖ρ因子的转录终止
        • 对polyC的结合最强
      • 非依赖ρ因子的转录终止
        • 当转录产物3'-端出现多个连续的U其上游的一段特殊碱基序列可形成茎环结构，转录终止
• 真核生物RNA合成
  • 真核生物RNApol有三种
    • RNA聚合酶I
      • 转录产物45SrRNA
    • RNA聚合酶II
      • 转录产物hnRNA、mRNA、lncRNA、miRNA、piRNA
    • RNA聚合酶III
      • 转录产物tRNA、5SrRNA、snRNA
  • RNApol结构
    • 大亚基
    • 小亚基
    • 羧基末端结构域（CTD）
      • RNApol II最大亚基的羧基末端有一段共有序列，为Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser样 的七肽重复序列片段，称为CTD
      • RNApol II都有CTD，RNApol I、RNApol III没有
    • 启动子
  • 转录过程
    • 起始期
      • 顺式作用元件
        • 核心启动子
          • TATAAAA（TATA盒、Hognest盒）
        • 启动子上游元件
          • GC盒＝GGGCGG、CAAT＝GCCAAT
          • SpI结合到GC盒、C/EBP结合到CAAT盒
        • 增强子
          • 指能结合特异基因调节蛋白，并促进邻近或远隔特定基因表达的DNA序列
        • 沉默子
      • 转录因子
        • 通用转录因子
          • TFIID
            • 含有TBP（TATA结合蛋白）亚基，结合启动子的TATA盒DNA序列
          • TFIIA
          • TFIIB
          • TFIIE
          • TFIIF
          • TFIIH
        • 特异转录因子
          • 属于特异转录因子的可诱导因子是与增强子等远端调控序列结合的转录因子
      • 转录起始前复合物（PIC）
    • 延长期
      • 真核生物RNA转录和翻译不是同步进行
    • 终止期
• 转录和加工修饰
  • 原核生物mRNA产物一般不需要加工修饰就能直接作为翻译的模板，因为没有核膜隔开，转录和翻译可以同步进行
  • mRNA转录后修饰
    • 5'端加帽
      • 5'端加上7-甲基鸟嘌呤（G-7GPPPP）
      • 可以使mRNA免遭核酸酶的攻击
    • 3'端加尾
      • 在hnRNA的3'端加上多聚腺苷酸（poly尾）
      • 维持mRNA作为翻译模板的活性，增加mRNA本身的稳定性
    • 前体mRNA剪接
      • 主要去除内含子，连接外显子
      • 内含子形成套索RNA被剪除
      • 内含子在剪接接口处内剪除
        • 5'-GU
        • 3'-AG
    • 剪接过程需两次转酯反应
      • 没有能量消耗
    • 剪接体是内含子的剪接场所
    • 剪体mRNA分子有剪接和剪切两种模式
    • 前体mRNA分子可发生可变剪接
    • mRNA编辑
      • 对基因的编码序列进行转录后加工
      • 导致有些基因的蛋白质产物的氨基酸序列与基因的初级转录产物序列并不完全对应
  • rRNAZ转录后修饰
  • tRNA转录后修饰
    • tRNA前体分子5′和3′-端的多余核苷酸先后被切除
    • 3′-端多余核苷酸被切除后，再由核苷酸转移酶加上特有的CCA末端
    • tRNA茎-环结构中的一些核苷酸碱基经化学修饰为稀有碱基
    • 通过剪接切除茎-环结构中的内含子
  • HnRNA-----成熟mRNA前体 snRNA――加工剪切HnRNA snoRNA------加工和修饰rRNA siRNA-------剪切外源入侵RNA miRNA――结合mRNA而选择性调控基因表达 scRNA――形成信号识别颗粒 ribozyme---核酶----具有催化作用的RNA