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淋柴
5 years ago
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1 1 课本 P35 3.4nm 0.34nm

2 分子生物学第三章生物信息的传递 ( 上 ) 从 DNA 到 RNA 夏玉琼

3 3 RNA 转录概述模板链 :mrna 合成的模板编码链 : 和 mrna 序列相同 mrna 合成方向 5 3

4 4 目录 3.1RNA 转录的基本过程转录机器的主要成分 3.3 启动子与转录起始 3.4 原核与真核生物 mrna 的特征比较 3.5 终止和抗终止 3.6 内含子的剪接编辑再编码及化学修饰

5 5 31RNA 3.1RNA 转录的基本过程 1. 模板识别 2. 转录起始和通过启动子阶段 3. 转录延伸 4. 转录终止

6 6 31RNA 3.1RNA 转录的基本过程转录延伸过程 asynthesis.htm

7 7 31RNA 3.1RNA 转录的基本过程由于转录引起的超螺旋结构的变化 asynthesis.htm

8 模板识别 RNA 聚合酶模板识别是指 RNA 聚合酶与启动子 DNA 双链相互作用并与之结合的过程启动子是基因转录起始所必需的一段 DNA 序列, 是基因表达的上游顺式作用元件之一

9 模板识别 RNA 聚合酶转录调控因子真核生物 :RNA 聚合酶不能识别启动子区, 需要转录调控因子按特定顺序结合于启动子上,RNA 聚合酶才能与之结合形成转录起始前复合物

10 转录起始和通过启动子阶段 RNA polymerase 引物 : 不需要转录起始 :RNA 链上第一个核苷酸键的产生通过启动子阶段 : 转录起始后到形成 9 个核苷酸短链的过程

11 转录起始和通过启动子阶段 RNA polymerase 重新开始 : 新生的 RNA 链与 DNA 结合不牢固, 容易从 DNA 链上掉下来导致转录重新开始成功 : 成功合成 9 个以上核苷酸离开启动子区, 转录就进入正常的延伸阶段启动子的强弱 : 通过启动子时间越短, 基因转录起始的频率越高, 启动子越强

12 转录延伸阶段转录延伸 :RNA 聚合酶离开启动子后, 核心酶 ( 部分的 RNA 聚合酶 ) 沿模板 DNA 链移动并使 RNA 链不断伸长的过程

13 转录终止阶段 RNA 聚合酶不再聚合转录终止 RNA-DNA 杂合物分离转录泡瓦解 DNA 恢复双链 RNA 聚合酶和 RNA 链释放

14 14 目录 3.1RNA 转录的基本过程转录机器的主要成分 3.3 启动子与转录起始 3.4 原核与真核生物 mrna 的特征比较 3.5 终止和抗终止 3.6 内含子的剪接编辑再编码及化学修饰

15 15 321RNA 3.2.1RNA 聚合酶 : 原核生物 ( 大肠杆菌 ) 核心酶 : 催化延伸过程 σ 因子 : 辨认起始点全酶 :Mw α 亚基 : 核心酶组装, 启动子识别 β 和 β 亚基 : 催化中心 σ 因子 : 增加聚合酶对启动子的亲和力, 降低其对非专一位点的亲和力

16 16 321RNA 3.2.1RNA 聚合酶 : 原核生物 ( 大肠杆菌 ) 不同的 σ 因子识别不同启动子因子基因功能 -35 区间隔 -10 区 (bp) σ 70 rpod 广泛 TTGACA 16~18 TATAAT σ 32 rpoh 热休克 TCTCNCCCTT GAA 13~15 CCCCAT NTA σ 54 rpon 氮代谢 CTGGNA 6 TTGCA 稳定的 RNA 聚合酶 -DNA-RNA 三元复合物 : 核苷酸合成 6-9 个随后 σ 因子的释放, 转录从起始到延伸阶段

17 17 321RNA 3.2.1RNA 聚合酶 : 真核生物酶细胞内定位转录产物相对活性对 α- 鹅膏覃碱 RNA 聚合酶 I 核仁 45S rrna 50~70% 不敏感 5S rrna 以外的各种 rrna RNA 聚合酶 II 核质 hnrna 20~40% 敏感 mrna RNA 聚合酶 III 核质 trna 约 10% 不一定敏感, trna 5S 存在物种特异性 rrna snrna

18 18 RNA 及 α- 鹅膏覃碱的概念 rrna ribosomal RNA, 核糖体 RNA rrna 和蛋白质组成核糖体, 是蛋白质合成的场所 hnrna heterogenous nuclear RNA, 核不均一 RNA mrna 的前体 trna transfer RNA, 转运 RNA α- 鹅膏覃碱高浓度时可抑制动物细胞 ( 昆虫除外 ) 的转录

19 19 α- 鹅膏覃碱 (α-amanitin) i 二环八肽绿帽菌鬼笔鹅膏蒜叶菌高把菌毒伞抑制 RNAII 聚合酶不抑制原核生物 RNA 聚合酶

20 20 沉降系数 S 的概念用离心法时, 大分子沉降速度的量度, 等于每单位离心场的速度 s=v/ω 2 r s, 沉降系数 ;ω 是离心转子的角速度 ( 弧度 / 秒 );r 是到旋转中心的距离 ;v 是沉降速度沉降系数通常为 (1~200) 秒,10-13 这个因子叫做沉降单位 S, 即 1S=10-13 秒, 血红蛋白大多数蛋白质和核酸核糖体及其亚基多核糖体 4S 4S 4~40S 30~80S >100S

21 21 321RNA 3.2.1RNA 聚合酶 : 真核生物酶细胞内定位转录产物相对活性对 α- 鹅膏覃碱 RNA 聚合酶 I 核仁 45S rrna 50~70% 不敏感 5S rrna 以外的各种 rrna RNA 聚合酶 II 核质 hnrna 20~40% 敏感 mrna RNA 聚合酶 III 核质 trna 约 10% 不一定敏感, trna 5S 存在物种特异性 rrna snrna

22 22 321RNA 3.2.1RNA 聚合酶 : 真核生物 RNA 聚合酶 I RNA 聚合酶 II RNA 聚合酶 III 与 β, β 同源与 α 同源与 ω 同源 RPA 1 RPB 1 RPC 1 RPA 2 RPB 2 RPC 2 RPC 5 RPB 3 RPC 5 分子量 RPC 9 RPB 11 RPC 9 RPB 6 RPB 6 RPB 6 其它 9 个亚基其它 7 个亚基其它 11 个亚基聚合酶中有两个分子量超过 10 5 的大亚基同种生物三类聚合酶共享小亚基

23 23 321RNA 3.2.1RNA 聚合酶 : 真核生物

24 转录复合物 : 转录起始聚合酶与 DNA 结合 DNA 开始解链转录起始 σ 因子被释放封闭复合物 (DNA+ 酶 ) 开放复合物 (DNA+ 酶 ) 开放复合物 (DNA+ 酶 +RNA) RNA 合成开始

25 转录复合物 : 转录延伸 DNA 循环假说 : 示意图 3 1. 连接区螺旋笔直 ( 黄色 ), 给 NTP 留位置进入活性位点 ;RNA 连接区螺旋 ( 笔直 ) 合成 ; 底物 2. 杂合链左移 1bp, 让新 1. 合成 RNA 模板链在活性位点, 同时, 连接区螺旋变连接区螺旋 ( 笔直 ) 成弯折状态 ( 绿色 ) 2. 杂合链左移一个 bp 3. 当连接区螺旋从弯折变成笔直时, 重新开连接区螺旋 ( 弯折 ) 启空位点

26 转录复合物 : 转录延伸 DNA 循环假说 :RNA 聚合酶 -DNA-RNA 转录复合物模型连接区螺旋 ( 笔直 ) 连接区螺旋 ( 弯曲 ) 底物结合区

27 27 目录 3.1RNA 转录的基本过程转录机器的主要成分 3.3 启动子与转录起始 3.4 原核与真核生物 mrna 的特征比较 3.5 终止和抗终止 3.6 内含子的剪接编辑再编码及化学修饰

28 启动子区的基本结构 -10 区 ( 原核生物 ) 又称 Pribnow 区或 TATA 区真核生物中的称为 Hogness 区 (-35~-25bp), 也可称为 TATA 区 -35 区 ( 原核生物 ) 又称 TTGACA 区真核生物中的共同序列为 CCAAT (-78~-70bp), 称为 CAAT 区

29 启动子区的识别 : 氢键互补学说启动子功能受 DNA 序列和构象影响氢键互补学说酶分子特定空间构象的氢键给体和受体 DNA 双螺旋大沟或小沟内的氢键给体和受体氢键给体氢键受体

30 30 333RNA 3.3.3RNA 聚合酶和启动子区的结合 TFIIA TFIID TFIID 转录起始点 TFIID 复合物通过其 TBP 单元结合到 TATA 区上 TFIIA 帮助稳定 TFIID TFIIH TFIIA TFIIH TFIIB TFIIB 和 TFIIH 加入羧端尾巴 TFIIE TFIIF 伴随了 TFIIE 和 TFIIF 的 RNA 聚合酶 II 结合 /Developmental%20Biology%20Online%20Promoter%20Structure.htm

31 31 333RNA 3.3.3RNA 聚合酶和启动子区的结合 TFIIH RNA 聚合酶 II TFIIB TFIIE 羧端尾巴 CTD TFIIF TFIIB 伴随了 TFIIE 和 TFIIF 的 RNA 聚合酶 II 结合 TFIIH 将 CTD 磷酸化 CTD CTD 磷酸化后 RNA 聚合酶 II 才能移动 TFIIH RNA 转录 /Developmental%20Biology%20Online%20Promoter%20Structure.htm

32 32 转录因子 (transcriptionfactor,tf) i 真核生物转录起始除 RNA 聚合酶外, 还需要 7 种 TF 蛋白质 RNA 聚合酶 II TBP TFII A TFII B TFII D TFII E TFII F 功能催化 RNA 的生物合成与 TATA 区结合使 TBP 及 TFII B 与启动子的结合稳定与 TBP 结合, 吸引 RNA 聚合酶和 TFII F 到启动区与各种调控因子作用吸引 TFII H, 有 ATP 酶和解链酶活性结合 RNA 聚合酶 II, 在 TFII B 帮助下阻止聚合酶与非特异性 DNA 序列结合 TFII H 在启动子区解开 DNA 双链, 使 RNA 聚合酶 II 磷酸化, 接纳核苷酸切除修复体系

33 区和 -35 区的最佳间距 16~19bp 增减 1bp 会使两者的夹角变化 36 o, 若要保持正确构象细菌中的启动子突变下降突变 : 转录水平下降的突变,e.g.-10 区的 TATAAT 变成 AATAAT 上升突变 : 转录水平提高的突变,e.g.-10 区的 TATAAT 变成 TATATT

34 增强子及其功能

35 增强子及其功能功能 : 强化转录的开始特点远距离效应相距 >10kb 也能发挥作用无方向性可以位于靶基因的上游下游或内部顺式调节只调节同一条染色体上的靶基因无物种和基因的特异性具有组织特异性有相位性与 DNA 构象有关有的增强子可以对外部信号产生反应

36 真核生物启动子对转录的影响上游启动子元件 UPE 或 UAS 位于 TATA 区上游的保守序列真核生物启动区相对于原核的区别启动区的范围更大结合位点更多除了对应的 TATA 区和 CAAT 区, 还有 GC 区和增强子区 TATA 区确定起始位点 CAAT 区和 GC 区控制转录起始频率不是所有的启动子区都含有这三种序列

37 转录的抑制 DNA 模板功能抑制剂放线菌素 D 与 DNA 形成非共价复合物, 抑制其作为模板的功能抗菌抗癌嘌呤和嘧啶类似物抑制核酸前体的合成 5- 氟尿嘧啶 6- 巯基嘌呤 8- 氮鸟嘌呤 6- 氮尿嘧啶

38 转录的抑制 RNA 聚合酶抑制物利福霉素和利迪链霉素抑制细菌 RNA 聚合酶, 抗菌 α- 鹅膏覃碱抑制真核生物 RNA 聚合酶

39 39 思考题大肠杆菌的 RNA 聚合酶有哪些组成部分? 各个亚基的作用如何? 简述 σ 因子的作用什么是 Pribnow box? 又名? 起什么作用?

40 40 下次课的内容第三章 DNA 转录成 RNA 原核和真核生物 mrna 的特征比较终止和抗终止内含子的剪接编辑再编码及化学修饰

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Microsoft PowerPoint _autumn-molecular_biology-04f 第三讲生物信息的传递 ( 上 ) 从 DNA 到 RNA Crick 的中心法则 (central dogma) DNA 1957 年 transcription RNA translation Reverse transcription DNA RNA 1970 年 Protein Protein From DNA to Protein DNA 序列是遗传信息的贮存者, 它通过自主复制得到永存,