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仇绅戈
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1 第 36 章 RNA 的生物合成及其调控

2 一 DNA 指导下 RNA 的合成高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 : 年 Crick 提出的中心法则

( 一 ) DNA 指导的 RNA 聚合酶高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 :www.kaoyancas.

4 ( 一 ) DNA 指导的 RNA 聚合酶高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 : 原核生物的 RNA 聚合酶由 α 2 ββ 构成核心酶,σ 为起始因子,σ 因子引导 RNA 聚合酶稳定地结合到 DNA 的启动子上, 不同的菌种 σ 因子的大小差别很大, 不同的 σ 因子可以识别不同的启动子,β 亚基借助疏水作用与 DNA 结合,β 亚基是碱性蛋白, 借助静电作用与 DNA 结合,ββ 构成 RNA 聚合酶的催化中心, α 亚基与启动子上游元件和活化因子结合, 促进酶的装配,ρ 因子参与某些基因转录的终止

5 真核生物的 RNA 聚合酶对 α- 鹅膏蕈碱不敏感, 转录 45S rrna 前体, 经加工产生 5.8S rrna,18s rrna 和 28S rrna; RNA 聚合酶对 α- 鹅膏蕈碱敏感, 转录编码蛋白质的基因和大多数 snrna;rna 聚合酶对 α- 鹅膏蕈碱中等敏感, 转录小 RNA, 包括 trna,5s rrna, snrna 和 scrna

7 转录的步骤高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 :

8 研究转录起点的方法 : 足迹法

9 ( 二 ) 启动子和转录因子原核生物的启动子不同的 σ 因子识别的启动子共有序列有所不同 ( 表 36-3)

10 真核生物 RNA 聚合酶启动子的共有序列 RNA 聚合酶基本启动子的共有序列 TATA 位于 -25 至 -30, 转录起始部位有一保守序列 PyPyA*NT(A)PyPy, 其中的 Py 表示嘧啶,* 表示 +1 位点上游调控元件包括 CAAT 框,GC 框和八聚体框等, 位置不很确定, 不同的细胞可以有不同的上游调控元件, 不同的上游调控元件与不同的转录因子相互作用 ( 表 36-4)

11 真核生物 RNA 聚合酶启动子与转录因子的相互作用

TFⅡD 是包含 TATA 高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程结合蛋白 (TATAbinding TFⅡB 有两个结构, 访问 :www.kaoyancas.

12 TFⅡD 是包含 TATA 高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程结合蛋白 (TATAbinding TFⅡB 有两个结构, 访问 : TFⅡF 有 ATP 酶, 解螺旋酶, 激 protein,tbp) 和多种 TBP 联结因子 (TBP-associated factor,taf) 的寡聚蛋白, 可以与 RNA 聚合酶 Ⅱ 的 C 端相互作用域, 一个结合 TBP 另一个可以引进 TFⅡF/polⅡ 复合物酶等多种活性, 可以使 RNA 聚合酶 Ⅱ 大亚基的 C 端磷酸化, 引起构像变化, 促进转录还可以参与 DNA 损伤的修复真核生物 RNA 聚合酶前转录复合物黄色为 TATA box 的糖磷酸骨架, 碱基对为红色, 相邻的 DNA 片段为蓝色, 马鞍形的 TBP( 绿色 ) 结合在 DNA 的小沟, 使小沟扩大, 并使 DNA 轴弯曲约 100 o, 使 TATA 序列解旋 TFⅡD 杂聚体的其它组分位于 TBP 上方, 像骑在马鞍上的牛仔所有真核生物的基因均依赖于 TBP ⅡE 和 ⅡH 促进除 ⅡF 以外的其他转录因子脱落, 使转录由起始阶段进入科大科院考研网, 延伸阶段专注于中科大中科院考研

13 前起始复合物的结构显示 polⅡ, TATA box, TBP, TFⅡB(B), TFⅡE(E) 的相对位置转录起始于 polⅡ 和 TFⅡE 环绕的区域电脑构建的 TFⅡA-TBP- TFⅡB 复合物的结构注意蛋白质引起的 DNA 上游和下游的错位

15 RNA 聚合酶 Ⅰ 的核心启动子位于 -45 至 +20, 上游控制元件位于 -180 至 -107, 两部分均有富含 GC 的区域转录因子 UBF1 可结合于两部分富含 GC 的区域, 随后结合 SL1 四聚体蛋白 ( 作用类似与原核生物的 σ 因子 ) RNA 聚合酶 Ⅲ 的启动子有 3 种类型, 基因内启动子有两种, 一种由 boxa- 中间元件 -boxc 组成, 转录起始时,TFⅢA( 一种锌指蛋白 ) 结合到 boxa 上, 然后 TFⅢC( 至少 5 个亚基组成的复合物 ) 结合, 后者促进 TFⅢB( 含有 TBP 和另外两种蛋白质, 能使 RNA 聚合酶正确定位 ) 结合, 并引导 RNA 聚合酶结合到起始位点上另一种由 boxa- 间隔区 -boxb 组成, 转录起始时, TFⅢC 识别 boxb, 其结合区包括 boxa 和 boxb, 然后依次引导 TFⅢB 和 RNA 聚合酶的结合第 3 类启动子位于转录起点的上游, RNA 聚合酶 Ⅲ 可以结合到其中的 TATAbox 并起始转录, 但其上游的邻近序列元件 (proximal sequence element, PSE) 和八聚体基序 (octamer motif, OCT) 会增加转录的效率

转录的解螺旋方式高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 :www.kaoyancas.

16 转录的解螺旋方式高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 : 如果 RNA 缠绕在 DNA 双螺旋上, 不会产生超螺旋, 但通过这种模式解开双螺旋进行转录是不可能的拓扑异构酶可以解除超螺旋, 使转录泡移动

17 ( 三 ) 终止子和终止因子大肠杆菌有两类终止子, 不依赖于 ρ 因子的为简单终止子, 能形成发夹区, 其中常有一段富含 G-C 区, 终点前有一段寡聚 U, 可能提供 RNA 聚合酶脱离模板的信号, 同时, 寡聚 U 容易从模板脱落依赖于 ρ 因子的终止子发夹区不含富 G-C 区, 其后也无寡聚 U, 在细菌中少见, 但在噬菌体中广泛存在 ρ 因子为六聚体蛋白质, 可结合在新合成的 RNA 链上, 借助水解 NTP 的能量移动,RNA 聚合酶遇到终止子时停止移动,ρ 因子追上来与其结合, 促进 RNA 聚合酶脱落, 并使 RNA 从模板脱离抗终止子可使终止子通读, 促进其后的基因转录,λ 噬菌体的前早期基因的产物 N 蛋白是一种抗终止子, 可以使终止子通读, 使晚早期基因表达, 晚早期基因的产物 Q 蛋白也是一种抗终止子, 能使晚期基因得以表达真核生物转录的终止了解不多

18 转录的过程识别终止子还需要 NusA, NusB, NusE. NusG 等因子参与, 有关问题有待深入研究

Jacob & Monod 构建部分二倍体 (laci - /FlacI + ) lac s 为阻遏蛋白不可诱导性突变, 其阻遏蛋白失去诱导物结合位点 ; laci -

19 二. 转录的调节控制 ( 一 ) 原核生物转录的调节控制 1. 操纵子的结构和调控原核生物的不少基因在加入诱导物后 mrna 迅速合成, 随之酶滞后合成当去除诱导物时 mrna 的合成很快停止, 但酶的合成延迟停止 1961 年 Jacob & Monod 构建部分二倍体 (laci - /FlacI + ) lac s 为阻遏蛋白不可诱导性突变, 其阻遏蛋白失去诱导物结合位点 ; laci - 突变的阻遏蛋白不能形成寡聚物 ; laci -d 突变的阻遏蛋白不能和 DNA 结合, 且呈负互补 ( 反式显性 ); O c 操纵基因的突变使结构基因组成型表达由此提出操纵子学说高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 :

20 (1) 大肠杆菌乳糖操纵子的结构

21 大肠杆菌乳糖操纵子的作用方式

乳糖操纵子的降解物阻遏和降解物基因活化蛋白 (CAP) 的作用高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 :www.

22 乳糖操纵子的降解物阻遏和降解物基因活化蛋白 (CAP) 的作用高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 : CAP 二聚体与 DNA 的相互作用引起 DNA 的弯曲红色为与 CAP 相互作用的磷原子, camp 为红色

23 乳糖操纵子包括三个结构基因 (Z Y A), 三个调控基因 ( 启动基因操纵基因和 CAP 蛋白结合位点 ), 以及一个调节基因调节基因编码阻遏蛋白, 阻遏蛋白与操纵基因结合可阻止 RNA 聚合酶对结构基因的转录当乳糖存在时, 由乳糖转化而成的别乳糖与阻遏蛋白结合, 导致阻遏蛋白与操纵基因解离, 诱导基因的转录但是阻遏蛋白脱离操纵基因而解除封闭后, 如果没有 CAP 的作用也不能启动转录细胞内葡萄糖缺乏 camp 水平升高时,cAMP 与 CAP 结合形成复合物, 并与 CAP 结合位点结合, 可促进 RNA 聚合酶与启动基因结合并启动转录所以, 乳糖操纵子的诱导作用既需要乳糖的存在又需要葡萄糖的缺乏当操纵基因突变后, 阻遏蛋白即不能与操纵基因结合, 结构基因会组成性表达

24 (2) 基因表达的调控方式高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 :

25 promoter 高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 : 负调控蛋白 (3)araBAD 操纵子的正调控和负调控正调控蛋白

26 arabad 操纵子的作用机制

(4) 大肠杆菌的色氨酸操纵子高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 :www.kaoyancas.

27 (4) 大肠杆菌的色氨酸操纵子高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 : 邻氨基苯甲酸合酶 N-(5 - 磷酸核糖 ) 邻氨基苯甲酸异构酶吲哚 -3- 甘油磷酸合酶烯醇式 -L-(O- 羧基苯氨酸 )-L- 科大科院考研网脱氧核糖 -5- 磷酸, 专注于中科大中科院考研

特点 : 高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 :www.kaoyancas.

(corepressor) (2) 阻遏物和 RNA pol 在 P,O 重叠区产生竞争性抑制 ;

28 特点 : 高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 : (1) trpr(89 ) 和 trpabcde(25 ) 不连锁 ; (2) 操纵基因在启动子内 (3) 有衰减子 (attenuator) (4) 启动子和结构基因不直接相连, 二者被前导顺序 (Leader) 所隔开调节 : (1) Trp 为辅阻遏物 (corepressor) (2) 阻遏物和 RNA pol 在 P,O 重叠区产生竞争性抑制 ; (3) 阻遏物的阻遏能力低, 是 LacR 的 1/1000; (4) trpo 调节合成代谢, 存在衰减作用色氨酸操纵子的阻遏物辨认三种操纵基因

29 1 缺乏多种氨基酸则前导肽不能合成, 转录被终止色氨酸含量很低, 但不缺乏其他氨基酸时, 前导肽的合成在色氨酸密码子处停顿, 不形成终止子, 转录可以完成高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 : 有高浓度色氨酸存在时, 前导肽顺利合成, 核糖体占据 1 和 2, 使 3 和 4 形成发夹结构, 转录被终止色氨酸操纵子转录本前导区二级结构的变换

30 色氨酸操纵子衰减作用的机制高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 : 几种氨基酸合成操纵子的衰减作用前导肽的氨基酸序列

31 2. 生长速度的调控营养丰富, 温度适宜时, 细菌的生长速度可以很快, 在两个细胞尚未分裂的情况下, 新一代的 DNA 已经开始合成, 大肠杆菌的倍增时间为 25 分钟时, 平均每个细胞的 DNA 分子为 4.5 个, 核糖体的数目也很多当营养严重缺乏时, 细菌进入严紧控制状态, 氨基酸的缺乏使细菌合成 ppgpp 或 pppgpp, 这一信号使细菌的大部分蛋白质合成停止, 只合成对生存必不可少的少量蛋白质

32 3. 基因表达的时序调控 λ 噬菌体基因表达的时序调控研究较深入, 其 50 个基因组成 4 个操纵子, 即阻遏蛋白操纵子, 左右两个早期操纵子和晚期操纵子, 左向转录的为 L 链, 右向转录的为 R 链, 当 λ 噬菌体侵入宿主细胞后, 前早期和后早期的基因首先表达, 随后, 若晚期基因表达, 噬菌体进入裂解循环, 若合成阻遏蛋白, 则进入溶原状态右早期操纵子的调节基因 cro 可抑制溶原型阻遏蛋白 ci 的合成, 使噬菌体进入裂解循环, 左早期操纵子的调节基因 N 的表达产物为抗终止子, 使前早期基因的转录越过终止信号进入后早期基因, 后早期基因包括左右早期操纵子的 3 个调节基因,cⅡ/cⅢ 与建立溶原状态的阻遏蛋白的合成有关,Q 调节基因的产物亦为抗终止子, 使晚期基因表达, 噬菌体进入裂解循环基因表达的时序调控是发育生物学的基础

33 ( 二 ) 真核生物转录的调节控制 1. 顺式作用元件 : 指可影响自身基因表达活性的 DNA 序列, 包括 : 核心启动子, 如 TATA 框 ; 上游启动子, 如 CAAT 框,GC 框 ; 远上游顺序, 如增强子, 衰减子静息子, 酵母的 UAS(upstream activator sequences) 等 ; 特殊细胞中的启动子成分, 如淋巴细胞中的 Oct(octamer) 和 κb 2. 反式作用因子 : 转录调节因子由某一基因表达后, 通过与特异的顺式作用元件相互作用 (DNA- 蛋白质相互作用 ), 或通过与其它调节因子的相互作用 ( 蛋白质 - 蛋白质相互作用 ), 反式激活另一基因的转录, 可以分为 3 类 ; 通用反式作用因子, 主要识别启动子的核心启动成分, 如 TBP; 特殊细胞的反式作用因子, 如淋巴细胞中的 Oct-2; 同反应性元件 (response elenents) 结合的反式作用因子, 如 HSE( 热休克反应元件,heat shock response element),gre( 糖皮质激素反应元件 glucocorticoid response element); MRE( 金属反应元件,metal response element);tre( 肿瘤诱导剂反应元件,tumorgenic agent response element) 相应的反式作用因子

34 3. 几种真核生物高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程 promoter 的结构, 访问 :

35 真核生物的 promoter 与增强子的距离和方向差别很大, 转录因子与增强子结合促进其与 promoter 靠近, 并促进基因的表达

36 金属硫蛋白的 promoter 由多个元件构成, 特异应答元件如 MREs( 金属应答元件 ) 和 GRE( 糖皮质激素应答元件 ) BLEs 元件 ( 基础水平元件 ) 与基础表达 ( 组成性表达 ) 有关,TRE 是一个肿瘤应答元件, 可以被促肿瘤佛波脂如 TPA(tetradecanoyl phorbol acetate, 四癸基佛波乙酸脂 ) 活化 AP 为反式作用因子增强子通过蛋白质介导与 promoter 相互作用, 形成的 DNA 环使增强子结合的特异转录因子与同 promoter 结合的转录因子及 RNA 聚合酶相互作用转录因子与 RNA 聚合酶的蛋白质 : 蛋白质相互作用活化基因的转录

37 4.DNA 结合蛋白基序的结构 (1) 螺旋 - 转角 - 螺旋基序二聚体与 DNA 的二重对称位点结合, 辨认螺旋 ( 红色 ) 与 DNA 的大沟结合, 另一个螺旋 ( 紫色 ) 帮助辨认螺旋锁定在特定的位置高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 : 几种蛋白质中的螺旋 - 转角 - 螺旋基序蛋白质与 DNA 的双位点相互作用

38 二级结构 Cys 和 His 与 Zn 的协同作用 Zn- 指基序 (2)Zn- 指 C2H2 基序与 DNA 的相互作用 3 个 Zn- 指基序与 DNA 半个螺旋的大沟结合, Zn- 指的螺旋指向大沟, 与大沟的碱基对相互作用

Cx 家族 Zn- 指蛋白质的特征高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 :www.

39 Cx 家族 Zn- 指蛋白质的特征高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 : 雌激素受体的 DNA 结合基序, 其二级结构无 β- 片层结构 Cx 类雌激素受体有多个锌指结构域

雌激素受体的 DNA 结合结构域与 DNA 辨认元件的相互作用高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 :www.kaoyancas.

40 雌激素受体的 DNA 结合结构域与 DNA 辨认元件的相互作用高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 : (3) 亮氨酸拉链 C/EBP* 的 C- 末端螺旋结构,Leu 处于螺旋的一侧 * 即 CCAAT and Enhancer Binding Protein, 从小鼠肝脏提取的一种耐热的 DNA 结合蛋白

41 11 种特异性结合蛋白碱性区和亮氨酸拉链区序列的比较亮氨酸拉链二聚体 bzip 蛋白质的结构 bzip 蛋白质杂二聚体转录因子 c-fos:c-jun 结合于 DNA 的 AP-1 共有靶序列 TGACTCA

42 ( 三 ) 转录的抑制剂 1. 嘌呤和嘧啶的类似物 : 如 6- 巯基嘌呤在体内可以转变为巯基嘌呤核苷酸, 阻断嘌呤核苷酸的生物合成, 从而抑制转录 5- 氟尿嘧啶是尿嘧啶的类似物, 可以掺入 RNA,5- 氯,5- 溴,5- 碘尿嘧啶是胸腺嘧啶的类似物, 可以掺入 DNA, 并可以引起碱基配对的错误上述化合物可作为抗癌药使用 2.DNA 模般功能的抑制剂 : 烷化剂可以使 DNA 烷基化, 通常有致癌作用 ; 放线菌素 D 可以插入碱基平面之间, 抑制转录作用, 色霉素 A, 橄榄霉素, 光神酶素有类似的作用 ; 嵌入染料如丫啶和菲锭可以使 DNA 发生移码突变, 抑制复制和转录 3.RNA 聚合酶的抑制剂 : 利福霉素 ( 或利福平 ), 利链霉素可以和原核生物 RNA 聚合酶的 β 亚基结合, 抑制转录,α- 鹅膏蕈碱可以抑制真核生物的转录

43 蛹虫草菌素 : 转录起始的抑制剂利福霉素和利福平 : 转录起始的抑制剂 - 鹅膏蕈碱是真核生物转录的抑制剂

三 RNA 的转录后加工高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 :www.

44 三 RNA 的转录后加工高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 : ( 一 ) 原核生物中 RNA 的加工原核生物 rrna 的加工

47 trna 的加工高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 : 原核生物的 mrna 一般不需要加工即可直接翻译, 但有些多顺反子 mrna 在翻译前被切割成单顺反子

48 ( 二 ) 真核生物中 RNA 的一般加工

49 真核生物 rrna 前体的甲基化, 假尿嘧啶化和切割是由核仁小 RNA(small nucleolar RNA, snorna) 指导的, 酵母和人类细胞中已发现上百种 snorna 多数真核生物 rrna 的基因不含内含子, 少数含有内含子的有的不转录, 有的转录后会自动切除

51 真核生物 mrna 的加工 5 端加帽子 : 真核 pre-mrna 有 3 种不同的帽子结构, 帽子结构对翻译的起始和 mrna 的稳定有重要作用高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 : * * 帽子结合复合体

52 3 末端的多聚腺苷酸化高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 : 靠近 3 末端的 AAUAAA 为链的切断和多聚腺苷酸化提供信号, 链的切断由 RNase Ⅲ 催化, 多聚腺苷酸化由多聚腺苷酸聚合酶催化, 此外还需要多种蛋白质参与冬虫夏草素是多聚腺苷酸化的特异抑制剂甲基化和切割 hnrna 的一些位点可以被甲基化, 随后进行切割, 切割的过程十分复杂转录本 3 末端下游 10 至 30 个核苷酸处有加尾信号 AAUAAA, 核酸内切酶切断初级转录本,Poly(A) 聚合酶在 3 羟基添加 Poly(A)

53 ( 三 ) RNA 的拼接编辑和再编码 Group I introns are found in some nuclear, mitochondrial and chloroplast genes encoding rrnas, mrnas, and trnas. Group II introns are often found in genes encoding mrnas in mitochondrial and chloroplast DNA of fungi, algae, and plants. Group III introns (the largest group) are found in genes encoding eukaryotic nuclear mrnas. Group IV introns are found in genes encoding the trnas in the nuclear genomic DNA of eukaryotes

54 类型 Ⅰ 内含子的自我拼接

56 类型 Ⅱ 内含子的自我拼接

58 真核 pre-mrna 的剪接高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 : 真核生物断裂基因的组织三种不同物种断裂基因 DFHR( 二氢叶酸还原酶 ) 的组织, 内含子片段远大于外显子, 外显子比内含子保守的多

59 Y 表示任意嘧啶,N 表示任意核苷酸,R 表示任意嘌呤内含子两端的序列分别为 GT(GU) 和 AG, 内含子通过套索式的结构被剪切

60 转酯作用形成新的磷酸二酯键 U1 snrna 形成的二级结构使其 5 末端和内含子共有序列的 5 末端形成碱基对

61 剪接复合体的形成和作用

62 剪接需要大量反向平行的 RNA 碱基对, 这里总结的是伴随第一次转酯反应的重排, 黑线表示 snrna 的序列, 黄线表示 pre-mrna 的序列, 分子内和分子间形成碱基对的片段用颜色框表示 (a)u1 和 U6 的交换涉及到与内含子 5 端形成的碱基对 ( 橙色 );(b)bbp( 分支点结合蛋白 ) 被取代是由 U2 与分支点序列形成碱基对 ( 橙色 ) 引起的 ;(c) U2 的分子内碱基对 ( 蓝绿色 );(d)u4 和 U6 相互作用的解除使 U6 形成分子内的茎环结构 ( 黄色 );(e)u4 和 U6 相互作用的解除有利于 U2 和 U6 的相互作用 ( 粉红色 );(f)u2 和 U6 碱基对的相互作用 ( 绿色 )

64 反式拼接 : 分子内的拼接, 称顺式拼接, 分子间的拼接称反式拼接, 较少见反式剪接较典型的例子是锥虫表面糖蛋白基因 VSG(variable surface glycoprotein), 线虫的肌动蛋白基因 (actin genes), 衣藻 (chlamydomonas) 叶绿体 DNA 中含有的 psa 基因

65 选择性拼接在不同的发育阶段, 可以有不同的剪切方式产生不同的蛋白质, 图示为快骨骼肌肌钙蛋白 T 的基因排列, 从这一基因可以生成 64 种不同的 mrna 高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 : 选择性拼接的四种方式

67 降钙素基因相关肽

68 RNA 的编辑在 RNA 中插入删除或替换核苷酸称作 RNA 编辑, 编辑过程有编辑体的多种酶和蛋白质参与载脂蛋白 Apo B100 和 Apo B48 由同一个基因编码, 在肝脏中合成的是 Apo B100, 在小肠中, 谷氨酸的密码子 CAA 经编辑成为终止密码 UAA, 因而合成 Apo B48 脑受体离子通道亚基的 mrna 可以通过不同部位的编辑产生多种不同的蛋白质 RNA 的编辑可以消除突变造成的危害, 增加基因产物的多样性, 可能与生物的发育和进化有关高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 : 基因组中编码 I S S L C I K V E N L V G V M DNA 序列 ATA TCA AGT TTA GCT TAT AAA GTA GA G A AC CTG GTA GGT GTA AT 移框 -1 个碱基 RNA 序列 AUA UCA AGU UUA GGU AUA AAA GUA GAU UGU AUA CCU GGU AGG UGU AAU 蛋白质顺序 I S S L G I K V D C I P G R C N 图锥虫 coxⅡ 基因片断及其产物顺序的比较核酸序列的数字是以起始密码子 AUG 的 A 开始编号蛋白质以单个字母表示方框表示与酵母人类同源的氨基酸黑体表示编辑位点红色 ( 参考 B.Lewin: GENES Ⅵ,1997,Fig31.15)

70 1990 年 L.Simpsom 等发现指导 RNA(guide grna)

72 RNA 的再编码 trna 反密码环上碱基的变化, 或决定其特异性的碱基的变化, 引起对密码子阅读的变化是 RNA 的再编码的一种方式核糖体阅读框的改变是 RNA 的再编码的另一种方式劳氏肉瘤病毒的基因重叠

73 ( 四 ) RNA 生物功能的多样性 1. 在遗传信息的翻译中起决定作用 ; 2. 有催化功能, 现已发现多种核酶 ; 3. 参与转录产物的加工, 如 UsnRNAr( 剪接 ),grna( 编辑 ) 和 snorna( 修饰 ); 4. 对基因表达和细胞功能有调节作用, 如反义 RNA 对转录和翻译的抑制作用,RNA 干涉对翻译的抑制作用和对 mrna 的降解作用等 RNA 干涉在功能基因组研究和基因治疗等方面的应用价值引人关注 5. 在进化中起重要作用高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 : 小时序 RNA 小干涉 RNA

74 ( 五 ) RNA 的降解 trna 和 rrna 较稳定, 更新率较低 mrna 的降解是基因表达调节的一个重要环节, 不同的 mrna 半衰期相差很大, 短的只有几分钟, 但一些可合成组成性表达产物的 mrna, 可以在多个细胞世代中稳定存在脊椎动物 mrna 的半衰期平均约为 3h, 细菌的约为 1.5min 原核生物的外切酶按 5 3 方向降解 RNA 的较多, 细菌在几轮翻译后即开始降解 mrna 真核生物在 poly(a) 缩短后, 脱去帽子结构, 然后按 5 3 方向降解 mrna, 也可以直接按 3 5 方向降解有关 RNA 降解的调控机制, 有待进一步的研究

75 四在 RNA 指导下的 RNA 和 DNA 合成 ( 一 ) 病毒 RNA 复制的主要方式 1. 病毒含正链 RNA, 先合成复制酶, 复制后合成其他蛋白质进行装配如噬菌体 Q 及灰质炎病毒 2. 病毒含负链 RNA 和复制酶, 先合成正链, 再合成病毒蛋白和复制病毒 RNA 如狂犬病毒 3. 病毒含双链 RNA 和复制酶, 如呼肠孤病毒先复制正链, 再翻译成病毒蛋白, 最后合成负链, 形成双链 RNA 分子 4. 致癌 RNA 病毒 : 如白血病病毒和肉瘤病毒, 先逆转录生成 DNA 前病毒, 再转录翻译

76 ( 二 ) 噬菌体 Q RNA 的复制其 RNA 是单链, 正链, 侵入后立即翻译, 构成复制酶, 进行复制翻译只产生复制酶的亚基, 与宿主的三个亚基 (α 为核糖体蛋白,γ δ 均为肽链延长因子 ) 构成完整的复制酶先以正链为模板合成负链, 再根据负链合成正链合成负链时需要宿主的两个蛋白因子, 合成正链则不需要, 所以可大量合成

77 病毒的蛋白质合成受 RNA 高级结构的调控

RNA 链, 随后, 在 DND 指导的 DNA 聚合酶作用下, 合成双链 DNA 分子高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 :www.kaoyancas.

78 ( 三 ) RNA 的逆转录 1970 年发现放线菌素 D 抑制某些 RNA 病毒的复制, 说明病毒的复制与 DNA 合成有关, 用嘌呤霉素抑制宿主的蛋白质合成, 逆转录病毒仍可繁殖, 说明逆转录酶是由病毒合成的, 随后从病毒分离得到的逆转录酶能够以 RNA 为模板, 以 dntp 为原料, 合成 RNA-DNA 杂合链, 其核糖核酸酶 H 活力可以水解 RNA-DNA 杂合链中的 RNA 链, 随后, 在 DND 指导的 DNA 聚合酶作用下, 合成双链 DNA 分子高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 : LTR: 长末端重复序列,Gag: 种群特异性抗原 (group specific antigen), pol: 聚合酶 (polymerase),env: 被膜蛋白 (envelope),ψ 是逆转录 RNA 包装为病毒所必需的

79 一些逆转录病毒的基因组

80 The retroviral life cycle proceeds by reverse transcribing the RNA genome into duplex DNA, which is inserted into the host genome, in order to be transcribed into RNA.

81 Retroviruses (HIV) bud from the plasma membrane of an infected cell.

84 逆转录的生物学意义 1. 逆转录作用是对中心法则的补充和修正 ; 2. 由逆转录作用生成的互补 DNA(cDNA) 不含内含子, 可以有来构建真核生物的 cdna 文库, 真核生物有 3 poly(a), 为 cdna 文库的构建提供了方便 ; 3. 逆转录病毒可以引起多种疾病, 控制逆转录过程是治疗肿瘤和艾滋病等疾病的一种重要方法, 如叠氮双脱氧胸苷 (AZT) 和双脱氧肌苷 (DDI) 在体内转化为相应的三磷酸, 抑制逆转录作用, 对艾滋病有较好的疗效 ; 4.RT-PCR 常用于特定基因的克隆 ; 5. 逆转录病毒经过改造可用作基因工程的载体

但无被膜蛋白基因, 如酵母的 Ty 因子, 果蝇的 copia 等, 非病毒超家族不具有 LTR, 但有 3 poly(a), 如果蝇的 I 因子, 哺乳类的长分散因子 L1 等,

85 ( 三 ) 逆转座子的种类和作用机制有一些转座子在转座过程中以 RNA 为中间体, 称作逆转座子, 其关键酶为逆转录酶 (revertranssriptase,rt) 和整合酶 (integraase,in) 有一些逆转座子含有 RT 和 IN, 称作逆转录转座子, 逆转录转座子又可分为两类, 病毒超家族有长末端重复序列 (long terminal repeat, LTR), 但无被膜蛋白基因, 如酵母的 Ty 因子, 果蝇的 copia 等, 非病毒超家族不具有 LTR, 但有 3 poly(a), 如果蝇的 I 因子, 哺乳类的长分散因子 L1 等, 自身不编码逆转录酶的转座子, 包括 RNA 聚合酶 Ⅱ 转录物的逆基因和逆假基因,RNA 聚合酶 Ⅲ 形成的短分散因子 (short interspersed element, SINE), 其共同特点是无内含子, 无重复末端, 但有 3 poly(a)

86 Pseudogenes could arise by reverse transcription of RNA to give duplex DNAs that become integrated into the genome. 高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 : An intron codes for an endonuclease that makes a double-strand break in DNA. The sequence of the intron is duplicated and then inserted at the break.

87 由 RNA 聚合酶 Ⅲ 催化的转录中止于 Un, 回折后 An 与 Un 及 Tn 配对, 可以引发 cdna 的合成 An,Un,Tn 分别为多聚 T, 多聚 U 和多聚 T 高参考价值的真题答案学长笔记辅导班课程, 访问 : 切除中间序列再连接形成 AluDNA 逆转座子的生物学意义影响基因的表达 ; 介导基因的重排 ; 在生物进化中有重要意义

88 基本要求 1. 掌握 DNA 指导下 RNA 的合成过程和有关的酶 ( 重点 ) 2. 熟悉转录的调节控制机制 ( 含教材第 39 章后半部分 ) ( 重点 ) 3. 熟悉 RNA 的转录后加工 ( 重点 ) 4. 掌握 RNA 指导下 RNA 和 DNA 的合成及其意义 ( 重点 )

未命名-1

未命名-1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ss a c y e vg 13 14 15 16 17 18 19 H 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 发现生命的螺旋克里克在提出中心法则时曾指出遗传信息是沿ＤＮＡ - ＲＮＡ - 蛋白质的方向流动的遗传信息不可能从ＲＮＡ回到ＤＮ

一 DNA 指导下 RNA 的合成 高参考价值的真题 答案 学长笔记 辅导班课程, 访问 : 年 Crick 提出的中心法则

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