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RNA的生物合成重點
一、RNA轉(zhuǎn)錄合成的特點:
在RNA聚合酶的催化下,以一段DNA鏈為模板合成RNA,從而將DNA所攜帶的遺傳信息傳遞給RNA的過程稱為轉(zhuǎn)錄。經(jīng)轉(zhuǎn)錄生成的RNA有多種,主要的是rRNA,tRNA,mRNA,snRNA和HnRNA。
1.轉(zhuǎn)錄的不對稱性:指以雙鏈DNA中的一條鏈作為模板進(jìn)行轉(zhuǎn)錄,從而將遺傳信息由DNA傳遞給RNA。對于不同的基因來說,其轉(zhuǎn)錄信息可以存在于兩條不同的DNA鏈上。能夠轉(zhuǎn)錄RNA的那條DNA鏈稱為有意義鏈(模板鏈),而與之互補的另一條DNA鏈稱為反意義鏈(編碼鏈)。
2.轉(zhuǎn)錄的連續(xù)性:RNA轉(zhuǎn)錄合成時,在RNA聚合酶的催化下,連續(xù)合成一段RNA鏈,各條RNA鏈之間無需再進(jìn)行連接。
3.轉(zhuǎn)錄的單向性:RNA轉(zhuǎn)錄合成時,只能向一個方向進(jìn)行聚合,RNA鏈的合成方向為5’→3’。
4.有特定的起始和終止位點:RNA轉(zhuǎn)錄合成時,只能以DNA分子中的某一段作為模板,故存在特定的起始位點和特定的終止位點。?
二、RNA轉(zhuǎn)錄合成的條件:
1.底物:四種核糖核苷酸,即ATP,GTP,CTP,UTP。
2.模板:以一段單鏈DNA作為模板。
3.RNA聚合酶(DDRP):RNA聚合酶在單鏈DNA模板以及四種核糖核苷酸存在的條件下,不需要引物,即可從5’→3’聚合RNA。
原核生物中的RNA聚合酶全酶由五個亞基構(gòu)成,即α2ββ’σ。σ亞基與轉(zhuǎn)錄起始點的識別有關(guān),而在轉(zhuǎn)錄合成開始后被釋放,余下的部分(α2ββ’)被稱為核心酶,與RNA鏈的聚合有關(guān)。
真核生物中的RNA聚合酶分為三種:RNA?polⅠ存在于核仁,對α-鵝膏蕈堿不敏感,用于合成rRNA前體;RNA?polⅡ存在于核基質(zhì),對α-鵝膏蕈堿極敏感,用于合成HnRNA;RNA?polⅢ存在于核基質(zhì),對α-鵝膏蕈堿敏感,用于合成tRNA前體、snRNA及5SrRNA。
4.終止因子ρ蛋白:這是一種六聚體的蛋白質(zhì),能識別終止信號,并能與RNA緊密結(jié)合,導(dǎo)致RNA的釋放。
5.激活因子:降解產(chǎn)物基因激活蛋白(CAP),又稱為cAMP受體蛋白(CRP),是一種二聚體蛋白質(zhì)。該蛋白與cAMP結(jié)合后,刺激RNA聚合酶與起始部位結(jié)合,從而起始轉(zhuǎn)錄過程。
三、RNA轉(zhuǎn)錄合成的基本過程:
1.識別:RNA聚合酶中的σ因子識別轉(zhuǎn)錄起始點,并促使核心酶結(jié)合形成全酶復(fù)合物。
位于基因上游,與RNA聚合酶識別、結(jié)合并起始轉(zhuǎn)錄有關(guān)的一些DNA順序稱為啟動子。在原核生物中的啟動子通常長約60bp,存在兩段帶共性的順序,即5’-TTGACA-3’和5’-TATAATG-3’,其中富含TA的順序被稱為Pribnow盒。真核生物的啟動子中也存在一段富含TA的順序,被稱為Hogness盒或TATA盒。
2.起始:RNA聚合酶全酶促使局部雙鏈解開,并催化ATP或GTP與另外一個三磷酸核苷聚合,形成第一個3’,5’-磷酸二酯鍵。
3.延長:σ因子從全酶上脫離,余下的核心酶繼續(xù)沿DNA鏈移動,按照堿基互補原則,不斷聚合RNA。
4.終止:RNA轉(zhuǎn)錄合成的終止機制有兩種。
、抛詣咏K止:模板DNA鏈在接近轉(zhuǎn)錄終止點處存在相連的富含GC和AT的區(qū)域,使RNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物形成寡聚U及發(fā)夾形的二級結(jié)構(gòu),引起RNA聚合酶變構(gòu)及移動停止,導(dǎo)致RNA轉(zhuǎn)錄的終止。
、埔蕾囕o助因子的終止:由終止因子(ρ蛋白)識別特異的終止信號,并促使RNA的釋放。
四、真核生物RNA轉(zhuǎn)錄后的加工修飾:
1.mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工:
、偶用保杭丛趍RNA的5’-端加上m7GTP的結(jié)構(gòu)。此過程發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi),即對HnRNA進(jìn)行加帽。加工過程首先是在磷酸酶的作用下,將5’-端的磷酸基水解,然后再加上鳥苷三磷酸,形成GpppN的結(jié)構(gòu),再對G進(jìn)行甲基化。
⑵加尾:這一過程也是細(xì)胞核內(nèi)完成,首先由核酸外切酶切去3’-端一些過剩的核苷酸,然后再加入polyA。
、羌艚樱赫婧松镏械慕Y(jié)構(gòu)基因基本上都是斷裂基因。結(jié)構(gòu)基因中能夠指導(dǎo)多肽鏈合成的編碼順序被稱為外顯子,而不能指導(dǎo)多肽鏈合成的非編碼順序就被稱為內(nèi)含子。真核生物HnRNA的剪接一般需snRNA參與構(gòu)成的核蛋白體參加,通過形成套索狀結(jié)構(gòu)而將內(nèi)含子切除掉。
、葍(nèi)部甲基化:由甲基化酶催化,對某些堿基進(jìn)行甲基化處理。?
2.tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工:
主要加工方式是切斷和堿基修飾。
3.rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工:
主要加工方式是切斷。
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