基因表达转录和翻译指导.ppt

第五章 基因表达-转录和翻译 ;转录（Transcription）：生物体以DNA为模板合成RNA的过程，遗传信息从DNA向RNA传递过程，也是基因表达的起始 转录是一种酶促的核苷酸聚合过程，所需的酶叫做依赖DNA的RNA聚合酶（DDRP） 转录产生初级转录物为RNA前体，它们必须经过加工过程变为成熟的RNA，才能表现其生物活性;RNA聚合酶所催化的反应 大肠杆菌RNA聚合酶 δ因子 真核生物RNA聚合酶;;全酶分子量达50多万，由五个亚基组成 ?亚基（1）：辨认转录起始点，细胞内转录是在DNA特定的起始点上开始的 β亚基（1）：酶和核苷酸底物结合的部位，与转录全过程有关（催化） β’亚基（1）：酶与DNA模板结合的主要部位（开链），强碱性亚基 α亚基（2）：位于前端的α因子使双链解链为单链；位于尾端的α因子使单链重新聚合为双链 去掉?亚基的部分称为核心酶，核心酶催化核苷酸间磷酸二酯键的形成 ;作用：使全酶识别Sextama盒, 与模板链结合，极大地促进核心酶对启动子序列地结合。是核心酶的别构效应物 作用机制：核心酶对DNA的识别位点过多，σ因子降低核心酶对一般DNA的结合常数，提高对启动子的结合常数 一核多σ：同一核心酶搭配不同的σ因子故而可识别同一基因组上的不同启动子，表达不同的基因。例如枯草杆菌 导致RNA链的延伸缓慢; 真核生物有四种RNA聚合酶，分别为RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和线粒体RNA聚合酶，分子量大致都在500kD，它们专一性地转录不同的基因，转录产物也不同 RNA聚合酶Ⅰ：位于核仁中，负责rRNA转录，转录活性最强 RNA聚合酶Ⅱ：位于核质中，负责核不均一RNA（hnRNA）的合成，而hnRNA是mRNA的前体 RNA聚合酶Ⅲ：合成tRNA和许多小核内RNA;III.转录过程; 转录是从启动子（DNA分子的特定部位）开始的，同时也是RNA聚合酶全酶结合部位 转录起始位点的识别：RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合的过程 为什么RNA聚合酶仅能在启动子处结合呢？显然启动子处的核苷酸序列具有特殊性; 一般来说，人们将在DNA上开始转录的第一个碱基定为+1，沿转录方向顺流而下的核苷酸序列均用正值表示（Downstream）；逆流而上的核苷酸序列均用负值表示（Upstream）; 对原核生物100多个启动子序列比较后发现；在RNA转录起始点上游大约-10bp和-35bp处有两个保守序列 在-10bp附近，有一组TATAAT序列，因Pribnow首先发现而称为Pribnow盒（TATA盒），RNA聚合酶首先结合在此部位上 -35bp附近，有一组TTGACA序列（又称Sextama盒），已被证实与转录起始的辨认有关，是RNA聚合酶中的?亚基识别并结合的位置。-35序列的重要性还在于在很大程度上决定了启动子的强度;典型原核启动子结构; 真核生物启动子有其特殊性，其四种RNA聚合酶都有自身的启动子及有关元件，与原核启动子不同;核心启动子;上游启动子元件;原核生物的转录起始和延伸 真核生物的转录起始 真核生物转录的延伸;原核生物的转录起始和延伸 ; 原核生物中，RNA聚合酶?亚基发现其识别位点时，全酶就与启动子的-35区序列结合形成封闭性启动子复合物 因全酶分子较大，其另一端可到达-10区序列，在某种作用下，整个酶分子向-10区序列转移并与之牢固结合，在此处发生局部DNA12-17bp解链，形成全酶和启动子的开放性复合物;RNA聚合酶全酶（?2??? ?）与模板结合 DNA双链解开，形成转录泡（Transcription Bubble） 在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应，产生RNA链上第一个核甘酸键 5’pppG-OH + NTP ? 5’pppGpN-OH + ppi; 在开放性启动子复合物中，起始位点和延长位点被相应的核苷酸前体充满，在RNA聚合酶β亚基催化下形成RNA的第一个磷酸二酯键 RNA合成的第一个核苷酸总有GTP或ATP，以GTP常见，此时?因子从全酶解离下来，核心酶在DNA链上向下游滑动，而脱落的?因子与另一个核心酶结合成全酶循环使用 初生RNA小片断（9bp以下）和DNA结合不稳定，易脱落使转录重新开始（流产）;RNA链的延伸; RNA链延长靠核心酶催化，在起始复合物上第一个GTP的核糖3’-OH上与DNA模板能配对的第二个三磷酸核苷酸起反应形成磷酸二酯键 聚合进去的核苷酸又有核糖3’-OH游离，这样就可按模板DNA的指引，一个接一个地延长下去。因此RNA链的合成方向也是5’-3’ 由于DNA链与合成的RNA链具有反平行关系，所以RNA聚合酶是沿着DNA链3’-5’方向移动; 整个转录过程是由同一个RNA聚合酶完成的