-
第三章
RNA
转录
(RNA
transcription)
3.1.
Basic
concept
3.2.
Trancription survey
3.3.
Promoter in
Eukaryotes and Prokaryotes
3.4.
Transcription Termination
3.5.
Pre-RNA processing in Eukaryotes
3.1.
基本概念（
P64
）
Basic concept
●
基因表达的第一步
●
以
D. S.
DNA
中的一条单链作为转录的模板
某一基因只以一条单链
DNA
为模板进行转录（不对称转录）
●
在依赖
D
NA
的
RNA
聚合酶的作用下
●
按
A
U
，
C
G
配对
的原则，合成
RNA
分子
●
模板单链
DNA
的极性方向为
3’
→
5’,
而非模板单链
DNA
的
极性方向与
RNA
链相同，均为
5’
→
3’.
DNA
5’
---ATGAGTA----
3
’
Non-template
(sense strand)
3’
----TACTCAT
----
5’
template
(antisense strand)
RNA
5’
--
--AUGAGUA----
3’
●
RNA
的转录包括
promotion,
elongation, termination
三个阶段
●
从启动子（
promoter
）到终止子（
terminator
）的
DNA
序列称为转录单位
（
transcriptional
unit
）
●
原核生物中的转录单位多为
polycistron in operon
真核生物中的转录单位多为
monocistron,
No operon
●
转录原
点记为
+1
，其上游记为负值，下游记为正值
< br>
●
RNA
的主要种类及功能：
mRNA
——
携带编码多肽的遗传信息
tRNA
——
将核苷酸信息转化为
aa
信息
转运<
/p>
aa
进入核糖体
rRN
A
——
参与多肽合成
转录概况
3.2.1
转录的基本过程
1.
模板识别：
RNApol
与启动子相互识别并结合的过程
（形成封闭的二元复合物）
?
启动子
（
promoter
）
：
DNA
分子上结合
RNApol
并形成转录起始复合物的区域，
通常也包括促进这一过程的调节蛋白结合位点
rich
A/T
，易发生
DNA
呼吸现象形成单链区
2
转录起始：启动子区解链，转录起始
（封闭的二元复合物
开放的二元复合物
三元复合物）
通常在这一过程中
RNApol
移动较慢，且易发生脱落<
/p>
——
流产式起始
——
决定启动子的强弱
3
延伸：
延伸过程中的延宕现象（
Eukaryotes
）
：
Euk genome
G/C
分布不均匀
σ
脱离全酶（
Pro
）
/RNApol
脱离转录起始复合物（
Euk
）
4
终止：
在终止子（
terminator
）处停止转录
3.2.2 RNApolymerase
1
RNA polymerase in Prokaryotes
（以
< br>
为例）
1
）构成
?
核心酶
(core enzyme)
：
2
α
β
β
’
?
全酶（
holoenzyme)2
α
β
β
’
σ
?
α
：
核心酶组建因子
/
启动子识别
?
β
：
RNA
合成的活性中心
?
β
’
：与
β
共同构成活性中心
< br>
?
σ
：识别启动子，增加酶与
DNA
的亲和力
σ<
/p>
因子可减少
RNApol
与非启动子
DNA
序列的亲和力，而增加
RNApol
与启动子的亲和力，一旦转录起始，
σ
因子将脱离
RNApol
再次引导新
的
RNApol
进行转录
?
ρ
：参与转录终止
2
）
Rif
amycin
（利福霉素）及
Streptolydigin<
/p>
（利链菌素）对
Pro
转录的影响
Rif
可结合
β<
/p>
，阻止
NTP
的进入
I
位点（
Initiation
site
)
（一旦形成三元复合物<
/p>
Rif
不再起抑制作用）
；利链菌素结合
β
的延伸位点
(Elongation
site)
，抑制延伸。
——<
/p>
β
包含两个活性中心：
I
位点（起始位点
Initiation
site
）
专性结
合
A
TP
或
G
TP
E
位点（延伸位点
Elongation site
）
2 RNA polymerase in Eukaryotes
?
RNApol
的种类：
酶
细胞内定位
转录产物
对
α
-
鹅膏蕈碱的敏感性
RNApol
Ⅰ
核仁
rRNA
resistant
RNApol
Ⅱ
核质
mRNA /snRNA
sensitive
RNApol
Ⅲ
核质
tRNA/snRNA(U6)
species specificity
Alu/5sRNA
注意：线粒体和叶绿体中的
RNApol
类
似于
Prokaryotes
?
-amanitin(
α
-
鹅膏蕈碱
)
?
RNA polII
最大亚基含有特有的羧基末端结构域
（
carbo
xy-terminal domain CTD
）
，
是以
7 amino
acids
（
Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-
Pro-Ser)
的一致序列为单元重复序列。
CTD
Rich serine or threonine
，易发生磷酸化而激活
RNA polII
3.3.
启动子（
promoter
）
（
P71
，
255
）
3.3.1
原核生物的启动子（
promoter in
Prokaryotes
）
现代基因
的定义：合成一种蛋白质或
RNA
分子所需的全部
DNA
序列。
——
调控序列
+
编码序列！
Promoter is a region of DNA
involved in binding of RNA polymerase to initiate
transcription.
——
cis-action
site
A
cis
-acting
site controls the adjacent DNA but does not
influence the other allele.
（顺式作用位点只控制邻近
DNA
而不作用于其它等位
序列）
?
启动子的信息是由其本身的序列提供的，
这类通过本身结构调节同一
DNA
分子上相邻基因表达的
DNA
序列即
cis-acting site
（顺
式作用位点）
。
?
trans-acting fa
ctor
（反式作用因子）
：通过产生相应的
< br>RNA
或蛋白质产物调控基因的表达
——
eg
σ
因子。
1
基本结构：
?
Consensus
sequence is an idealized sequence in which each
position represents the base most often found when
many actual sequences are
compared.
1
）
Sextama box
（
-35
区）
：
RNApol
识别位点（
R
位点）
T85 T83 G81 A61 C69 A52
2
）
Pribnow box
（
-10
区）
：
RNApol
结合位点（
B
位点）
T89 A89 T50 A65 A100T96
3
）转录起始位点（
initiator
、
I
位点）
CA
T
转录起
始的第一个核苷酸
90%
是
Pu
（
A/G
）
，
G
﹥
A
+1
的
CA
T
法则
2
影响转录起始的因素
1
）
Sextama
box
与
Pribnow box
的距
离：
17bp
最适
2
）
Sextama
box
与
Pribnow
box
的序列
eg: Pribnow
box
——
TATAA
T
发生突变成为
TACAA
T
启动效率下降（
down mutation
下降突变）
3.3.2
真核生物的启动子（
promoter in
Eukaryotes
）
——是许多
相应得转录因子与启动子的元件结合后再使
RNApol
与启动
子结合起始转录的。
Ⅰ
:
启动子分为两部分
——
远
启动子区（决定转录频率）
；近启动子区（决定转录的精确起点）
2 . RNApol
Ⅲ
:
内部启动子（位于编码序列内部）
，
eg
：
Alu
序列
3 . RNApol
Ⅱ
:
核基因的转录
1
）转录
起点：
PyAPy
（
cap
site
）
——
Py2CAPy5
+1
2
）
TATA
box
：
Hogness box
TATA(A/T)A
类似于
pribnow box
-20~-30
< br>区（决定转录起点）少数基因没有
TATA box
3
）远上游启动元件（
UPE/UAS
）
——
决定转录频率，其走向不影响其功能
?
CAAT
box
：
CCAA
T -70~
-80
（类似于
sextama
box
）
?
GC box
：
GGGCGG
-80~-110
?
Enhancer
（增强子）
:Enhancer element
is
a
cis-acting
sequence
that
increases
the
utilization of
(some)
eukaryotic
promoters,
and
can
function
in either orientation and in any location
(upstream or downstream) relative to the promoter.
（
真核生物中可提高邻近启动子利用率
的顺式作用序列，其功能不受位置（上游或下游）和距离的影响）
Enhancer
通过结合的蛋白质与
Promoter<
/p>
相互靠近而增强启动效率；
Enhancer
< br>和
Promoter
处于不同
D
NA
分子时也可以通过蛋白质
的相互作用而增强转录效率。
Enhancer
的作用特点：
?
可增强转录起始效率（
10~200
倍甚至更高）
?
增强作用与其所处位置和与靶位点
（
promoter
）的距离无关
?
其序列构成为
DR
，核心序列（
G
）
TGGA/TA/TA/T
（
G
< br>）
?
其增强作用有组织特异性（需要特定的蛋白质因子才能起作用）
?
其增强作用无基因专一性
3.4.
Transcription Termination
3.4.1
终止子的种类
——
很难判断所得到的是否为
RNA
终止转录区（研究终止子的难题之一）
1
Terminator is a sequence of DNA, represented at
the end of the transcript, that causes RNA
polymerase to terminate transcription.
（终止子是为
RNApol
提供转录终止信号的一段
DNA
序列，需要经过转录后形成茎环结构起作用）
2
种类：
intrinsic
terminators/Rho-dependent terminators
（
不依赖
ρ
因子的终止子
/
依赖
< br>ρ
因子的终止子）
1
）
intrinsic terminators
IR
（茎环结构）区
rich
G/C
3’
紧接着
< br>poly(U)
结构
——
RNA
pol
在
terminator
处停顿
ter
minator
与模板的结合力下降
2
）
Rho-dependent terminators
IR
（茎环结构）区
G/C%
减少
3’<
/p>
紧接着
poly(U)
结构减少或缺失<
/p>
具有
NTPase
活性
3
readthrough
（通读）与
Polarity
effect
（极性效应）
?
通读：
R
NApol
在终止子处不停止转录
（
ρ
因子在
RNApol
停顿时无法及时赶
上或其它抗终止因子的作用）
的现象即
readthrough
——
在翻译过程中核糖体越过
UGA/
UAG/UAA
继续翻译的现象也叫
通读
?
极性效应：
the effect of a
mutation in one gene in influencing the expression
(at transcription or translation) of subsequent
genes in the
same transcription unit.
——
基因
突变对同一转录单元的下游基因表达所产生的效应。
?
极性效应发生的基础
——
无义突变：编码
aa
的密码子突变形成终止密码。
——
原核生物转录和翻译的同步进行
?
极性效应的基本过程
ρ
因子：
R
NApol
释放因子，结合
mRNA
5’
并向
3’
移动，当
RNApol
在
terminator
处停顿时，
ρ
因子赶上并终止转录。
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