考研生化 RNA的合成--转录

临床医学考研--生化--转录，模板链：DNA中指导RNA转录的单链，编码链（有意义链）：与模板链相对应的另条单链，原料：NTP（A、G、C、U）。

转录

• 概述
  • 模板链：DNA中指导RNA转录的单链
  • 编码链（有意义链）：与模板链相对应的另条单链
  • 两者可交替：转录不对称
  • 原料：NTP（A、G、C、U）
  • 方向：5 → 3
  • RNApol：不需引物，无3 → 5核酸外切酶校正活性
    • *对比DNA复制和转录
      • 复制
        • DNA → DNA
        • 需引物
        • 酶
          • 拓扑异构酶
          • 引物酶
          • DNApol（校正）
          • DNA连接酶
        • 模板
          • 所有DNA两条模板链全长
          • 去向：分别进入2个子代DNA（半保留）
        • 特点
          • 边解旋边复制；半保留、半不连续
        • 产物
          • 2个双链DNA
      • 转录
        • DNA → RNA
        • 酶
          • RNApol（无校正）
        • 模板
          • 某些DNA一条模板链部分
          • 去向：与编码链重新组合成双链螺旋结构
        • 特点
          • 边解旋边转录；不对称、羽毛状现象
        • 产物
          • mRNA、tRNA、rRNA
• 转录体系
  • 模板
    • 模板链
      • 指导转录的那条链
      • *模板链并非总在同一条单链上——模板链可以和编码链交替：转录的不对称性
    • 编码链
      • 与模板链对应的另一条单链
      • *有意义链：mRNA的碱基序列除用U代替T外，与编码链是一致的
  • 原料
    • NTP（A、G、C、U）
    • 以NMP的方式延长：(NMP)n + NTP → (NMP)n+1 + PPi
  • RNA聚合酶（DDRP）
    • 原核
      • DDRP：α2ββ'ωδ（五种亚基组成的六聚体）
        • *转录起始需要全酶，之后仅需要核心酶（α2ββ'ω）
          • α：决定转录特异性（哪些基因被转录）
            • 记忆：aim
          • β：催化磷酸二酯键生成，与转录全过程有关
            • *利福平抑制β亚基
              • 记忆：贝利
          • β'：与DNA结合并解开DNA双链局部
            • 记忆：一刀
          • ω：β'折叠和稳定，募集δ
        • δ：辨认启动子（辨认转录起始点）
      • 过程
        • 起始
          • • *启动子：DNA上被RNApol最初结合的区域，提供转录起始信号，通常在转录起始点上游
            • 闭合转录复合物（全酶与DNA结合松弛）
              • δ辨认DNA上-35区 TTGACA 的启动子序列
            • 开放转录复合物（全酶与DNA结合稳定）
              • δ辨认DNA上-10区 TATAAT（Pribnow box）的启动子序列，β'解链
            • 转录起始复合物
              • 全酶 + DNA + 5-pppNpN-OH-3
              • 以DNA的模板链为模板，以NTP为原料，按5 → 3 方向，完成第1个和第2个核苷酸之间的聚合（β亚基催化磷酸二酯键生成）
            • *流产式起始现象：RNA聚合酶合成 <10个核苷酸的RNA即终止，是启动子的校对过程
        • 延长
          • *标志：δ脱离转录起始复合物
          • 核心酶（α2ββ'ω）按5 → 3不断合成RNA链，形成转录泡
          • 原核生物的转录产物类似羽毛状：同一个DNA有多个转录复合物同时在合成RNA，在新合成的mRNA上观察到多个核糖体结合到上面（多聚核糖体），说明转录尚未完成，但mRNA已开始被用作模板合成多肽链—边转录边翻译
        • 终止
          • • 依赖ρ因子介导
              • 识别polyC
            • 不依赖ρ因子介导
              • 使RNA形成茎环（发夹） + 多聚U尾巴
    • 真核
      • DDRP
        • 定位
          • 细胞核核仁
            • RNApol I
              • 对鹅膏蕈碱不敏感
              • 合成前体rRNA（45S rRNA）
              • 结合启动子：I 类
              • 通用（基本）转录因子：TF I
          • 细胞核基质
            • RNApol II（最活跃）
              • 对鹅膏蕈碱极敏感
              • 合成
                • 前体mRNA（hnRNA）
                • 长非编码RNA（lncRNA）
                • 微RNA（miRNA）
                • piRNA
              • 结合启动子：II 类
              • 通用转录因子：TF II（TF IID结合TATA盒）
            • RNApol III
              • 对鹅膏蕈碱中度敏感
              • 合成
                • 前体tRNA
                  • 记忆：three
                • U6 snRNA
                  • 记忆：san
                • 5S rRNA
                  • 记忆：555
              • 结合启动子：III 类
              • 通用转录因子：TF III
      • 转录后加工修饰
        • 前体mRNA（hnRNA）
          • • 加帽
              • m7GTP：5‘端核苷酸与7-甲基鸟嘌呤核苷通过5，5-三磷酸连接键相连
              • 需加帽酶、甲基转移酶（SAM循环）
            • 加尾
              • 尾巴：3端多聚腺苷酸（polyA）
              • *真核生物的转录终止和加尾同时进行
                • *对比原核：转录延长和翻译同时进行（羽毛状）
              • 加尾信号：AAUAAA / AATAAA
                • *前体mRNA（hnRNA）断裂点
                  • 上游：特异AAUAAA
                  • 下游：非特异GU
              • 尾巴意义：尾巴长度和mRNA寿命正相关，参与翻译起始过程，防止脱腺苷酸化酶攻击
            • 剪接内含子
              • 部位：剪接体（核小核糖核蛋白 / snRNA）= snRNA + 蛋白质
                • 套索状
              • hnRNA上的剪接接口（边界序列）：5-GU……AG-3
              • 过程
                • 套索状的内含子
                • 经2次转酯反应
                • 剪切hnRNA的内含子（非编码序列）
                • 外显子
                  • 连接—将编码序列连接起来—剪接
                  • 不连接—在外显子3‘端进行多聚腺苷酸化—剪切
              • 可变（选择性）剪接
                • 提高基因利用率，增加蛋白质多样性
              • *地中海贫血：与剪接错误有关
            • 编辑外显子
              • 对象：编码序列（外显子）
                • *剪接：干掉内含子，编辑：改变外显子
              • 结果：蛋白质的氨基酸序列与mRNA序列（ / hnRNA的编码序列）不完全对应
              • eg.
                • apoB 100和apoB 48
                  • • apoB基因 → hnRNA →
                      • 肝细胞中mRNA → apoB 100 →LDL
                      • 小肠细胞mRNA → apoB 48 → CM
        • 前体tRNA
          • 切除多余核苷酸
            • RNase P（核酶）：切除5‘端多余核苷酸
            • RNase Z、RNase D：切除3’端多余核苷酸
          • 3‘端加上CCA-OH
            • 提供OH：与氨基酸的COOH形成酯键
          • 形成稀有碱基（化学修饰）
            • 甲基嘌呤（m7G、m7A）、二氢尿嘧啶DHU、假尿嘧啶、次黄嘌呤I
          • 剪接内含子
            • • tRNA剪切内切酶（TSEN）
              • tRNA连接酶
        • 前体rRNA
          • 部位：核仁小核糖核蛋白（snoRNP）= snoRNA + 蛋白质：构成剪接体
          • 结果：45SrRNA剪切内含子等序列 → 成熟的5.8S、28S、18S rRNA
            • *5S rRNA由RNApol III合成
        • 有些前体RNA含自身剪接内含子
          • 自身剪接时不需要蛋白质参与，依靠内含子自身的RNA（属于核酶）即可完成
          • 内含子分类
            • 组 I 型：切除的内含子呈线状
            • 组 II 型：切除的内含子呈套索状
          • *总结剪接内含子