分子生物学原理-RNA的生物合成

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1、2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 第 十 一 章RNA的 生 物 合 成（ 转 录 ）RNA Biosynthesis, Transcription 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理转录 RNADNA 转 录 (transcription) 生 物 体 以 DNA为 模 板 合 成 RNA的 过 程 。 也 就 是 把 DNA的 碱 基 序 列 抄 录 成 RNA的碱 基 序 列 。 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 复 制 与 转 录 的 异 同 点 相 同 点 ： 不 同 点 : 复 制 转 录 以 DNA作 模 板 双 链 复 制 模 板 链 需

2、 4种 NTP dNTP NTP 碱 基 配 对 A=T A=U,T=A 合 成 方 向 5 3 依 赖 DNA的 聚 合 酶 DDDP DDRP 多 聚 核 苷 酸 大 分 子 半 保 留 式 子 代 mRNA、 tRNA、 rRNA 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 参 与 转 录 的 物 质原 料 : NTP (ATP, UTP, GTP, CTP) 模 板 : DNA酶 : RNA聚 合 酶 (RNA polymerase, RNA-pol)其 他 蛋 白 质 因 子 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理模 板 和 酶Templates and Enzymes

3、第 一 节 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 一 、 转 录 模 板 结 构 基 因 ： strucural gene 能 转 录 出 mRNA然 后 指 导 蛋 白 质 生 成 的 部 分 。 模 板 链 ： template strand 可 作 为 模 板 转 录 成 RNA的 一 股 链 。 也称 作 有 意 义 链 或 Watson链 。 编 码 链 ： coding strand 相 对 于 模 板 链 的 另 一 股 链 。 也 称 为 反义 链 或 Crick链 。 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 模 板 : 转 录 、 翻 译 的 序 列 比 较

4、5 GCATTAGCTAGCTACTAGC 3 DNA3 cgtaatcgatcgatgatcg 5 双 链 转 录5 GCAUUAGCUAGCUACUAGC 3 mRNA 翻 译N AlaLeuAlaSerTry C 肽 链 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 转 录 的 不 对 称 性 不 对 称 转 录 ： asymmetric transcription DNA双 链 对 一 个 基 因 而 言 ， 一 股 可 转 录 ，另 一 股 不 转 录 。 模 板 链 与 编 码 链 相 对 而 言 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理53 35模 板 链编 码 链 编

5、码 链模 板 链 结 构 基 因转 录 方 向 转 录 方 向 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 二 、 RNA聚 合 酶 转 录 酶 ： 依 赖 DNA的 RNA聚 合 酶 DNA dependent RNA polymerase DDRP 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 原 核 生 物 的 RNA聚 合 酶 大 肠 杆 菌 的 RNA聚 合 酶 ： 2 其 中 2 称 为 核 心 酶 ： 只 有 转 录 功 能 亚 基 ： 辨 别 转 录 起 始 点 +2 =全 酶 受 利 福 平 或 利 福 霉 素 （ 结 核 菌 药 物 ） 的 特异 性 抑 制 。 20

6、21-4-23 分 子 生 物 学 原 理 核 心 酶 (core enzyme) 全 酶 (holoenzyme) 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 RNA聚 合 酶 全 酶 在 转 录 起 始 区 的 结 合 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 原 核 生 物 的 RNA聚 合 酶亚 基 功 能 决 定 转 录 的 特 异 性 在 转 录 的 全 过 程 起 作 用 酶 与 DNA 模 板 结 合 的 主 要 成 分 辨 别 转 录 起 始 点 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 真 核 生 物 的 RNA聚 合 酶I II III 转 录 产 物 4

7、5s-rRNA hnRNA 5s-rRNA,tRNA,snRNA对 鹅 膏 蕈 碱 的 反 应 耐 受 极 敏 感 中 度 敏 感RNA聚 合 酶 II可 认 为 是 真 核 生 物 中 最 重 要 的 RNA聚 合 酶 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 三 、 模 板 与 酶 的 辨 认 结 合原 核 生 物 一 个 转 录 区 段 可 视 为 一 个 转 录 单位 ， 称 为 操 纵 子 (operon)， 包 括 若 干 个 结 构 基 因及 其 上 游 (upstream)的 调 控 序 列 。 53 35结 构 基 因调 控 序 列 RNA-polRNA聚 合 酶 结

8、合 模 板 DNA的 部 位 ， 称 为 启动 子 (promoter)。 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 三 、 模 板 与 酶 的 辨 认 结 合启 动 区 的 保 守 序 列原 核 生 物 有 两 个 元 件-35bp的 辨 认 位 点 ： 5 -TTGACA-10bp的 Pribnow盒 : 5 -TATAATPu真 核 生 物 有 多 个 元 件 (如 -30的Hogness或 TATA盒 )。 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理RNA聚 合酶 保 护 法 目 录 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 开 始 转 录T T G A C AA A

9、C T G T-35 区 (Pribnow box)T A T A A T Pu A T A T T A Py-10 区 1-30-50 10-10-40 -205 3 3 5 原 核 生 物 启 动 子 保 守 序 列RNA-pol辨 认 位 点(recognition site) 5 5RNA聚 合 酶 保 护 区 结 构 基 因3 3 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 TATA盒 CAAT盒 GC盒 增 强 子 顺 式 作 用 元 件 结 构 基 因-GCGC-CAAT-TATA 转 录 起 始真 核 生 物 启 动 子 保 守 序 列 2021-4-23 分 子 生 物

10、学 原 理转 录 过 程The Process of Transcription 第 二 节 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 （ 一 ） 转 录 起 始转 录 起 始 需 解 决 两 个 问 题 ：1. RNA聚 合 酶 必 须 准 确 地 结 合 在 转 录 模 板 的起 始 区 域 。2. DNA双 链 解 开 ， 使 其 中 的 一 条 链 作 为 转 录的 模 板 。一 、 原 核 生 物 的 转 录 过 程 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 2. DNA双 链 解 开1. RNA聚 合 酶 全 酶 (2)与 模 板 结 合 3. 在 RNA聚 合 酶 作

11、 用 下 发 生 第 一 次 聚 合 反 应 ，形 成 转 录 起 始 复 合 物RNApol (2) - DNA - pppGpN- OH 3转 录 起 始 复 合 物 :5-pppG -OH + NTP 5-pppGpN - OH 3 + ppi转 录 起 始 过 程 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 转 录 起 始 中 的 事 件 解 链 形 成 转 录 空 泡 为 首 的 为 三 磷 酸 GTP或 ATP 转 录 起 始 复 合 物 (RNA-聚 合 酶 全 酶 -DNA-pppGpN-OH) 第 一 个 磷 酯 键 形 成 后 ， 亚 基 从 转 录 起始 复 合 物

12、中 脱 落 下 来 。 RNA聚 合 酶 沿DNA链 向 前 移 动 。 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理转 录 空 泡 (transcription bubble)：RNA-pol （ 核 心 酶 ） DNA RNA 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 （ 二 ） 转 录 延 长1. 亚 基 脱 落 ， RNApol聚 合 酶 核 心 酶 变 构 ，与 模 板 结 合 松 弛 ， 沿 着 DNA模 板 前 移 ； 2. 在 核 心 酶 作 用 下 ， NTP不 断 聚 合 ， RNA链不 断 延 长 。(NMP) n + NTP (NMP) n+1 + PPi 20

13、21-4-23 分 子 生 物 学 原 理 转 录 的 延 长 转 录 的 延 长 是 以 5 到 3 的 方 向 进 行 的 。 (NMP)n+NTP(NMP)n+1+PPi 以 G=C、 A=U、 T=A碱 基 配 对 。 转 录 完 成 部 分 的 DNA重 新 形 成 双 链 。 较 长 的 RNA链 上 有 核 糖 体 结 合 ， 说 明 在某 些 情 况 下 ， 转 录 的 同 时 ， 翻 译 已 经 开始 进 行 了 。 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 转 录 的 过 程 2021-4-23 分 子 生 物 学 原

14、理 转 录 的 延 长 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 53 DNA原 核 生 物 转 录 过 程 中 的 羽 毛 状 现 象核 糖 体RNARNA聚 合 酶 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 （ 三 ） 转 录 的 终 止 转 录 终 止 ： 是 RNA聚 合 酶 在 模 板 上 的 某一 位 置 停 顿 ， RNA链 从 转 录 复 合 物 上 脱离 出 来 。 分 为 依 赖 Rho因 子 的 转 录 终 止 和 不 依 赖Rho因 子 的 转 录 终 止 。 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 1、 依 赖 Rho因 子 的 转 录 终 止 R

15、ho因 子 的左 右 是 使RNA-DNA杂 化 双 链 的短 链 变 性 ，从 而 有 利 于转 录 产 物 从转 录 复 合 物中 释 放 出 来 。 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理A T P 1. 依 赖 Rho因 子 的 转 录 终 止 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 2. 非 依 赖 Rho因 子 的 转 录 终 止DNA模 板 上 靠 近 终 止 处 ， 有 些 特 殊 的 碱基 序 列 ， 转 录 出 RNA后 ， RNA产 物 形 成 特 殊的 结 构 来 终 止 转 录 。 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 2、 非 依 赖 Rh

16、o因 子 的 转 录 终 止 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU. 3 RNA 5TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT. 3 DNA UUUU. UUUU.茎 环 (stem-loop)/发 夹 (hairpin)结 构 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理茎 环 结 构 使 转 录 终 止 的 机 理 使 RNA聚 合 酶 变 构 ， 转 录 停 顿 ； 使 转 录 复 合 物 趋

17、 于 解 离 ， RNA产 物 释 放 。5pppG 5 3 35RNA-pol 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 不 依 赖 Rho因 子 的 转 录 终 止 模 式 RNA 聚 合 酶 DNA 转 录 产 物 RNA链 出 现 茎 -环 结 构 ， 促 进转 录 的 终 止 。1.这 样 的 结 构 改 变 RNA聚 合 酶的 构 象 ， 使 酶 不 再 向 下 移 动 。2.DNA和 RNA各 自 形 成 自 己 的局 部 双 链 ， 使 杂 化 链 更 加 不 稳定 ， 以 致 转 录 复 合 物 趋 于 解体 。接 着 的 一 串 寡 聚 U， 则 更 是 促进 RNA

18、新 链 从 模 板 上 脱 落 的促 进 因 素 。 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 二 、 真 核 生 物 的 转 录 起 始（ 一 ） 转 录 起 始真 核 生 物 的 转 录 起 始 上 游 区 段 比 原 核 生 物多 样 化 ， 转 录 起 始 时 ， RNA-pol不 直 接 结 合 模板 ， 其 起 始 过 程 比 原 核 生 物 复 杂 。 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理转 录 起 始 点TATA盒CAAT盒GC盒 增 强 子 顺 式 作 用 元 件 (cis-acting element)1. 转 录 起 始 前 的 上 游 区 段 AATAA

19、A切 离 加 尾 转 录 终 止 点 修 饰 点 外 显 子 翻 译 起 始 点 内含子 OCT-1 OCT-1： ATTTGCAT八 聚 体 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 2. 转 录 因 子 能 直 接 、 间 接 辨 认 和 结 合 转 录 上 游 区 段DNA的 蛋 白 质 ， 现 已 发 现 数 百 种 ， 统 称 为 反式 作 用 因 子 (trans-acting factors)。 反 式 作 用 因 子 中 ， 直 接 或 间 接 结 合 RNA聚 合 酶 的 ， 则 称 为 转 录 因 子 (transcriptional factors, TF)。 20

20、21-4-23 分 子 生 物 学 原 理 参 与 RNA-pol 转 录 的 TF 蛋 白 激 酶 活 性 ， 使 CTD磷酸 化TF H ATPase57（ ） 34（ ）TF E 解 螺 旋 酶30， 74TF F 促 进 RNA-pol 结 合 及 作为 其 他 因 子 结 合 的 桥 梁33TF B 稳 定 TF D-DNA复 合 物12， 19， 35TF A 辅 助 TBP-DNA结 合TAF* 结 合 TATA盒TBP* 38TF D 功 能亚 基 组 成 ， 分 子 量 (kD)转 录 因 子 蛋 白 激 酶 活 性 ， 使 磷酸 化 （ ） （ ） 解 螺 旋 酶， 促 进

21、 结 合 及 作为 其 他 因 子 结 合 的 桥 梁 稳 定 复 合 物， ， 辅 助 结 合结 合 盒 功 能亚 基 组 成 ， 分 子 量转 录 因 子 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 3. 转 录 起 始 前 复 合 物(pre-initiation complex, PIC) 真 核 生 物 RNA-pol不 与 DNA分 子 直 接 结合 ， 而 需 依 靠 众 多 的 转 录 因 子 。 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理POL-TF F A B由 RNA-Pol 催 化 转 录 的 PIC POL-TF F H ETBP TAFTF D- A- B-

22、DNA复 合 物TATA A BTBP TAFTATA H E CTD- PPIC组 装 完 成 ， TF H使 CTD磷 酸 化 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 4. 模 板 理 论 (piecing theory) 一 个 真 核 生 物 基 因 的 转 录 需 要 3至 5个 转录 因 子 。 转 录 因 子 之 间 互 相 结 合 ， 生 成 有 活性 ， 有 专 一 性 的 复 合 物 ， 再 与 RNA聚 合 酶 搭配 而 有 针 对 性 地 结 合 、 转 录 相 应 的 基 因 。 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 （ 二 ） 转 录 延 长真 核

23、 生 物 转 录 延 长 过 程 与 原 核 生 物 大 致 相似 ， 但 因 有 核 膜 相 隔 ， 没 有 转 录 与 翻 译 同 步 的现 象 。 RNA-pol前 移 处 处 都 遇 上 核 小 体 。 转 录 延 长 过 程 中 可 以 观 察 到 核 小 体 移 位 和解 聚 现 象 。 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 RNA-Pol RNA-PolRNA-Pol核 小 体转录延长中的核小体移位 转 录 方 向 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 5-AAUAAA-5 -AAUAAA- 核 酸 酶-GUGUGUG RNA-polAATAAA GTGTGT

24、G转 录 终 止 的 修 饰 点5 533 3加 尾AAAAAAA 3 mRNA（ 三 ） 转 录 终 止 和 转 录 后 修 饰 密 切 相 关 。 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 真 核 生 物 转 录 终 止 的 特 点 真 核 生 物 mRNA带 有 聚 腺 苷 酸 尾 巴 的 结构 ， 这 是 转 录 之 后 加 上 的 。 在 模 板 链 读 码 框 架 的 3 端 之 后 ， 常 有 一组 共 同 序 列 AATAAA， 再 下 游 还 有 相 当多 的 GT序 列 ， 这 些 序 列 称 为 转 录 终 止 的修 饰 点 。 2021-4-23 分 子 生 物

25、学 原 理 转 录 与 复 制 的 相 似 之 处 都 以 DNA为 模 板 需 要 核 苷 酸 作 原 料 ， 从 5 到 3 延 长 ；生 成 磷 酸 二 酯 键 以 连 接 核 苷 酸 都 遵 从 碱 基 配 对 规 律 都 需 要 依 赖 DNA的 聚 合 酶 产 物 都 是 很 长 的 多 核 苷 酸 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 转 录 和 复 制 的 区 别复 制 转 录 模 板 两 股 链 均 复 制 模 板 链 转 录原 料 dNTP NTP配 对 A-T， G-C A-U,T-A,G-C 聚 合 酶 DNA 聚 合 酶 RNA 聚 合 酶产 物 半 保 留

26、 式 复 制 mRNA、 tRNA、 rRNA等 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理真 核 生 物 的 转 录 后 修 饰Post-transcriptional Modification 第 三 节 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 转 录 后 的 修 饰 转 录 生 成 的 RNA， 称 为 初 级 转 录 产 物 。 无 论 在 真 核 生 物 或 原 核 生 物 中 ， 初 级 转录 产 物 都 经 过 一 定 程 度 的 修 饰 加 工 ， 才能 表 现 其 功 能 。 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 几 种 主 要 的 修 饰 方 式1.

27、剪 接 (splicing) 2. 剪 切 (cleavage)3. 修 饰 (modification) 4. 添 加 (addition) 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 一 、 真 核 生 物 mRNA的 转 录 后 加 工（ 一 ） 首 、 尾 的 修 饰 5端 形 成 帽 子 结 构 (m7GpppGp ) 3端 加 上 多 聚 腺 苷 酸 尾 巴 (poly A tail) 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 帽 子 结 构 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 5 pppGp 5 GpppGppppG ppi 鸟 苷 酸转 移 酶5 m 7G

28、pppGp甲 基 转 移 酶SAM 帽子结构的生成 5 ppGp磷 酸 酶 Pi 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 真 核 生 物 mRNA的 转 录 后 加 工 5 和 3 首 尾 的 修 饰 剪 接 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 5 加 帽 转 录 产 物 的 第 一 个 核苷 酸 pppG水 解 成 5 -ppG或 5 -pG 与 另 一 个 三 磷 酸 鸟 苷生 成 三 磷 酸 双 鸟 苷 第 二 个 鸟 嘌 呤 被 甲 基化 加 帽 出 现 在 hnRNA中 ，说 明 可 能 在 细 胞 核 中完 成 ， 并 在 剪 接 之 前 。 2021-4-23

29、 分 子 生 物 学 原 理 3 端 加 上 聚 腺 苷 酸 尾 巴 真 核 生 物 mRNA中 poly A的 出 现 是 不 依 赖 于DNA模 板 的 。 加 入 poly A之 前 ， 先 由 核 酸 外 切 酶 切 去 3末 端 一 些 过 剩 的 核 苷 酸 ， 然 后 加 入 polyA。 3 端 修 饰 也 是 在 细 胞 核 中 ， 在 剪 接 之 前 进行 的 。 Poly A的 有 无 与 长 短 ， 是 维 持 mRNA作 为 翻译 模 板 的 活 性 ， 以 及 增 加 mRNA本 身 的 稳定 性 。 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 3 端 修 饰

30、示 意 图 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 （ 二 ） mRNA的 剪 接1. hnRNA 和 snRNA 核 内 的 初 级 mRNA称 为 杂 化 核 RNA (hetero-nuclear RNA, hnRNA) snRNA (small nuclear RNA)核 内 的 蛋 白 质 小 分 子 核 糖 核 酸 蛋 白 体（ 并 接 体 , splicesome）snRNA 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 真 核 生 物 结 构 基 因 ， 由 若 干 个 编 码 区 和 非编 码 区 互 相 间 隔 开 但 又 连 续 镶 嵌 而 成 ， 去 除 非编

31、 码 区 再 连 接 后 ， 可 翻 译 出 由 连 续 氨 基 酸 组 成的 完 整 蛋 白 质 ， 这 些 基 因 称 为 断 裂 基 因 。 断 裂 基 因 (splite gene) CA B D编 码 区 A、 B、 C、 D 非 编 码 区 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 2. 外 显 子 (exon)和 内 含 子 (intron) 外 显 子 在 断 裂 基 因 及 其 初 级 转 录 产 物 上 出 现 ，并 表 达 为 成 熟 RNA的 核 酸 序 列 。 内 含 子 隔 断 基 因 的 线 性 表 达 而 在 剪 接 过 程 中 被除 去 的 核 酸 序

32、列 。 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 鸡 卵 清 蛋 白基 因hnRNA首 、 尾 修 饰hnRNA剪 接成 熟 的 mRNA 鸡卵清蛋白基因及其转录 、转录后修饰 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理鸡 卵 清 蛋 白 成 熟 mRNA与 DNA杂 交 电 镜 图DNA mRNA 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 真 核 细 胞 mRNA的 剪 接 DNA模 板 与hnRNA是 完 全 配对 的 ， 而 成 熟 的mRNA与 hnRNA或 DNA杂 交 都 只是 部 分 配 对 。 因 此 真 核 生 物 的基 因 有 断 裂 性 。 2021-4-

33、23 分 子 生 物 学 原 理 断 裂 基 因 真 核 生 物 的 结 构 基 因 ， 由 若 干 个 编 码 区 被非 编 码 区 相 互 间 隔 开 ， 但 又 连 续 镶 嵌 而 成 ，因 此 真 核 生 物 的 基 因 称 为 断 裂 基 因 。 外 显 子 代 表 了 基 因 上 编 码 氨 基 酸 的 核 苷 酸序 列 。 内 含 子 表 示 相 应 的 非 编 码 序 列 。 原 核 生 物 结 构 基 因 是 连 续 的 编 码 序 列 ， 不是 断 裂 基 因 。 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 内 含 子 的 种 类 线 粒 体 ， 叶 绿 体 转 录 初

34、 级 rRNA基 因 线 粒 体 ， 叶 绿 体 的 mRNA 形 成 套 索 状 结 构 的 剪 接 ， 由 SnRNA和 核内 蛋 白 形 成 的 核 小 核 糖 核 酸 蛋 白 来 完 成 。 tRNA基 因 。 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 3. 内 含 子 的 分 类 根 据 基 因 的 类 型 和 剪 接 的 方 式 ， 通 常 把 内 含子 分 为 4类 。 I： 主 要 存 在 于 线 粒 体 、 叶 绿 体 及 某 些 低 等 真核 生 物 的 rRNA基 因 ；II： 也 发 现 于 线 粒 体 、 叶 绿 体 ， 转 录 产 物 是mRNA； III：

35、是 常 见 的 形 成 套 索 结 构 后 剪 接 ， 大 多 数mRNA基 因 有 此 类 内 含 子 ； IV： 是 tRNA基 因 及 其 初 级 转 录 产 物 中 的 内含 子 ， 剪 接 过 程 需 酶 及 ATP。 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 4. mRNA的 剪 接 除 去 hnRNA中 的 内 含 子 ， 将 外 显 子 连 接 。snRNP与 hnRNA结 合 成 为 并 接 体 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 UACUACA - AGUG U4U5U6 E1 E2U1 U2 UACUACA - AGUGU6 E1 E2U1、 U4、 U

36、5 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 pG-OH(ppG-OH, pppG-OH) U-OH GpUpGpA 第 一 次 转 酯 反 应第 二 次 转 酯 反 应UpA GpU外 显 子 1 内 含 子 外 显 子 2G-OHUpUpGpA剪 接 过 程 的 二 次 转 酯 反 应 (twice transesterification) 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 RNA编 辑 作 用 说 明 ， 基 因 的 编 码 序 列 经 过 转 录后 加 工 ， 是 可 有 多 用 途 分 化 的 ， 因 此 也 称 为 分化 加 工 (differential RN

37、A processing)。 5. mRNA的 编 辑 (mRNA editing) 人 类 apo B基 因 mRNA（ 14500个 核 苷 酸 ）肝 脏apo B100（ 分 子 量 为 500 000） 肠 道 细 胞apo B48（ 分 子 量 为 240 000）mRNA编 辑 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 内 含 子 的 功 能 内 含 子 有 利 于 物 种 的 进 化 选 择 调 节 功 能 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 tRNA的 转 录 后 加 工 初 级 产 物 中 有 5 端 的 16个 碱 基 和 反 密 码子 后 的 14个 碱

38、 基 需 要 去 除 。 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 二 、 tRNA的 转 录 后 加 工tRNA前 体RNA pol TGGCNNAGTGC GGTTCGANNCCDNA 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 RNAaseP、内 切 酶 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 tRNA核 苷 酸 转 移 酶 、连 接 酶ATP ADP 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 碱 基 修 饰（ 2） 还 原 反 应 如 ： U DHU （ 3） 核 苷 内 的 转 位 反 应 如 ： U （ 4） 脱 氨 反 应 如 ： A I 如 ： A Am

39、（ 1） 甲 基 化（ 1）（ 1） （ 3）（ 2） （ 4） 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 涉 及 加 工 的 反 应 甲 基 化 还 原 核 苷 内 的 转位 反 应 脱 氨 反 应 3 端 加 上CCA-OH 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 三 、 rRNA的 转 录 后 加 工转 录 45S - rRNA剪 接18S - rRNA 5.8S和 28S-rRNA rDNA内 含 子 内 含 子 28S5.8S18S 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 rRNA的 转 录 后 加 工 丰 富 基 因 ： 染 色 体 上 一 些 相 似 或 完

40、 全 一样 的 纵 列 串 联 基 因 单 位 的 重 复 。 真 核 细 胞 的 rRNA基 因 属 于 丰 富 基 因 。 45s的 转 录 产 物 是 三 种 rRNA的 前 体 ， 经过 剪 接 后 形 成 核 糖 体 小 亚 基 的 18S rRNA，其 余 形 成 5.8S及 28S的 rRNA。 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 四 膜 虫 rRNA的 结 构 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理四 膜 虫 rRNA内 含 子 的 二 级 结 构 四 膜 虫 rRNA的 剪 接 采 用 自 我 剪 接 方 式5-端 核 苷 酸 序 列 2021-4-23

41、分 子 生 物 学 原 理 核 酶 (ribozyme) 核 酶 ： RNA本 身 具 有 催 化 活 性 ， 此 种 由RNA发 挥 催 化 作 用 的 酶 ， 称 为 核 酶 。 最 简 单 的 核 酶 呈 槌 头 结 构 。 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 最 简 单 的 核 酶 二 级 结 构 槌 头 状 结 构(hammerhead structure)底 物 部 分 通 常 为 60个 核 苷 酸 左 右同 一 分 子 上 包 括 有 催 化部 份 和 底 物 部 份 催 化 部 份 和 底 物 部 份 组成 锤 头 结 构 除 rRNA外 ， tRNA、 mRNA

42、的 加 工 也 可 采 用自 我 剪 接 方 式 。 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 核 酶 发 现 的 意 义 对 传 统 酶 学 提 出 了 挑 战 对 进 化 的 研 究 有 帮 助 人 工 核 酶 应 用 于 疾 病 的 治 疗 。 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 核 酶 研 究 的 意 义 核 酶 的 发 现 ， 对 中 心 法 则 作 了 重 要 补 充 ； 核 酶 的 发 现 是 对 传 统 酶 学 的 挑 战 ； 利 用 核 酶 的 结 构 设 计 合 成 人 工 核 酶 。 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 人 工 设 计 的 核 酶粗 线 表 示 合 成 的 核 酸 分 子细 线 表 示 天 然 的 核 酸 分 子X 表 示 一 致 性 序 列箭 头 表 示 切 断 点 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 附 录 2021-4-23 分 子 生 物 学 原 理 GOH 3G5OH 53 GOH414 G 3995339553E1E2I 四 膜 虫 RNA的 自 我 剪 接53L19RNA具 有 催 化 活性 的 片 段