【正文】 σ全 酶 （ h o l o e n z y m e ）αββ 39。ασ起始因子 RNA聚合酶全酶及核心酶電泳圖譜 (1) 全酶（ Holo Enzyme） ? 用于轉(zhuǎn)錄的起始 ? 依靠空間結(jié)構(gòu)與 DNA模板結(jié)合 (σ與核心酶結(jié)合后 引起的構(gòu)象變化 ) ? 專(zhuān)一性地與 DNA序列 (啟動(dòng)子 )結(jié)合 ? 結(jié)合常數(shù)： 1014／ mol ? 半衰期：數(shù)小時(shí) （ 107／ mol 1秒以下） ? 轉(zhuǎn)錄效率低，速度緩慢（ σ的結(jié)合 ） （ 2） 核心酶 （ Core Enzyme） ? 作用于轉(zhuǎn)錄的延伸過(guò)程（終止） ? 依靠靜電引力 與 DNA模板結(jié)合 （蛋白質(zhì)中堿性 基團(tuán)與 DNA的磷酸根之 間） ? 非專(zhuān)一性的結(jié)合（與 DNA的序列無(wú)關(guān)） ? 結(jié)合常數(shù)： 1011／ mol ? 半衰期： 60秒 此外，新發(fā)現(xiàn)的一種 ω亞基的功能尚不清楚。 各亞基的特點(diǎn)和功能 （ 1） σ 因子 ? σ 因子可重復(fù)使用 ? 修飾 RNApol構(gòu)型 ? 使 Holo Enzyme 識(shí)別啟動(dòng)子的 Sextama Box(－ 35區(qū) ), 并通過(guò) σ 與模板鏈結(jié)合 2 α ＋ β α2ββ′＋ σ α 2 β ＋ β′ α2ββ′σ （ 3）全酶的組裝過(guò)程 ? 不同的 σ因子識(shí)別不同的啟動(dòng)子 中有四種 σ因子（ σ70、 σ3 σ5 σ28） 枯草桿菌中有 11種 σ因子 （ σ因子的更替對(duì)轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)控） （ 2） α因子 ? 核心酶的組建因子 ? 促使 RNApol 與 DNA模板鏈結(jié)合 α＋ α 2α＋ β α2β＋ β′ ? 前端 α因子－－使模板 DNA雙鏈解鏈為單鏈 ? 尾端 α因子－－使解鏈的單鏈 DNA重新聚合為雙鏈 （ 3） β因子 ? 促進(jìn) RNApol＋ NTP RNA elongation ? 完成 NMP之間的磷酸酯鍵的連接 ? Editing 功能（排斥與模板鏈不互補(bǔ)的堿基） ? 與 Rho （ ρ）因子競(jìng)爭(zhēng) RNA 3′－ end E site（ elongation site RifR） :對(duì) NTP非專(zhuān)一性地結(jié) 合（催化作用和 Editing功能） （ 4） β′ 因子 ? 參與 RNA非模板鏈（ sense strand）的結(jié)合 （充當(dāng) SSB） ? 構(gòu)成 Holoenzyme 后， β因子含有兩個(gè)位點(diǎn) I site（ initiation site . Rifs） : 該位點(diǎn)專(zhuān)一性地結(jié)合 ATP或者 GTP （需要高濃度的 ATP或 GTP） 由于各亞基的功能，使全酶本身含有五個(gè)功能位點(diǎn) ? 有義 DNA鏈結(jié)合位點(diǎn)（ β′亞基提供） ? DNA/RNA雜交鏈結(jié)合位點(diǎn)（ β亞基提供 ） ? 雙鏈 DNA解鏈位點(diǎn)（前端 α亞基提供 ） ? 單鏈 DNA重旋位點(diǎn)（后端 α亞基提供 ） ? σ因子作用位點(diǎn) E. coli RNA polymerase 用于起始和延伸 只用于起始 KD KD 151 KD 155 KD 11 KD 70 KD 表 1 2 1 E . c o l i R N A P o l 的結(jié)構(gòu)和功能亞基 基因 分子量（ K D a ）數(shù)目 組分 可能的功能α r p o A 40 2 核心酶 酶的連接，裝配β r p o B 1 5 5 1 核心酶 和底物 （核苷酸）結(jié)合β ’ r p o C 1 6 0 1 核心酶 模板結(jié)合ω 10 1 核心酶σ r p o D 70 1 σ 因子 和啟動(dòng)子結(jié)合，識(shí)別模板鏈參照 B . L e w i n : 《 G E N E S 》Ⅴ . 1 9 9 4 , T a b l e 1 4 . 1 1 4 . 2每個(gè)細(xì)胞中約有 7000個(gè) RNA聚合酶分子 每一時(shí)刻有 2022— 5000個(gè)酶在執(zhí)行轉(zhuǎn)錄 DNA模板的功能 σ因子大大增加聚合酶對(duì)啟動(dòng)子的親和力，并降低酶對(duì)非專(zhuān)一位點(diǎn)的親和力，使酶專(zhuān)一性識(shí)別模板上的啟動(dòng)子 轉(zhuǎn)錄的起始從化學(xué)過(guò)程來(lái)看是單個(gè)核苷酸與開(kāi)鏈啟動(dòng)子－酶復(fù)合物相結(jié)合構(gòu)成新生 RNA的 5′ 端，再以磷酸二酯鍵的形式與第二個(gè)核苷酸相結(jié)合 起始的終止反映在 σ因子的釋放 當(dāng)新生 RNA鏈達(dá)到 6～ 9個(gè)核苷酸時(shí)，能形成穩(wěn)定的酶－DNA－ RNA三元復(fù)合物，并釋放 σ 因子，轉(zhuǎn)錄進(jìn)人延伸期 ? 當(dāng)聚合酶按 5′→ 3′ 方向延伸 RNA鏈時(shí)，解旋的 DNA區(qū)域也隨之移動(dòng)。 ? 聚合酶可以橫跨約 40個(gè)堿基對(duì)，而解旋的 DNA區(qū)域大約是 17個(gè)堿基對(duì)。 ? 自由核苷酸能被聚合酶加到新生的 RNA鏈上，并形成 DNARNA雜合體。 ? 隨著聚合酶在模板上的運(yùn)動(dòng)，靠近 3′端的 DNA不斷解旋，同時(shí)在 5′端重新形成 DNA雙鏈，將 RNA鏈擠出 DNARNA雜合體。 ? RNA的 3′端大約有 20～ 30個(gè)核苷酸與 DNA和聚合酶相結(jié)合。 RNA合成過(guò)程 起始 雙鏈 DNA局部解開(kāi) 磷酸二酯鍵形成 終止階段 解鏈區(qū)到達(dá)基因終點(diǎn) 延長(zhǎng)階段 5? 3? ? ? RNA 啟動(dòng)子（promotor) 終止子(terminator) 5? ? RNA聚合酶 ? 5? ? 3? 5? ? 3? 5? 5? 3? ? 離開(kāi) 二、真核生物的 RNApol 三種 RNApol： 根據(jù)對(duì) α 鵝膏蕈堿的敏感性不同而分類(lèi) RNApolⅠ 最不敏感 （動(dòng)、植、昆） RNApol Ⅱ 最敏感 RNApol Ⅲ 不同種類(lèi)的敏感性不同 位置和轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物 RNApolⅠ 核仁 活性所占比例最大 轉(zhuǎn)錄 rRNA（ 、 18S、 28S） RNApolⅡ 核質(zhì) 主要負(fù)責(zé) hnRNA、 snRNA 的轉(zhuǎn)錄 hnRNA（ mRNA 前體，核不均一 RNA heterogeneous nuclear RNA） snRNA（核內(nèi)小分子 RNA small nulear RNA) RNApol Ⅲ 核質(zhì) 負(fù)責(zé) tRNA、 5S rRNA、 Alu序列和 部分 snRNA ? 目前在線粒體和葉綠體內(nèi)發(fā)現(xiàn)少數(shù) RNApol（活性較低） 真核生物 線粒體和葉綠體 中還存在著不同的 RNA聚合酶。 線粒體 RNA聚合酶只有一條多肽鏈，相對(duì)分子質(zhì)量小于7x104，是已知最小的 RNA聚合酶之一，與 T7噬菌體 RNA聚合酶有同源性 葉綠體 RNA聚合酶比較大，結(jié)構(gòu)上與細(xì)菌中的聚合酶相似，由多個(gè)亞基組成，部分亞基由葉綠體基因組編碼 亞基組成： 分子量 500KDa,含兩個(gè)大亞基和 7~12 個(gè)小亞基 RNApolⅡ ： ? 大亞基中有 C 末端結(jié)構(gòu)域 (carboxy terminal domain CTD) ? CTD中含一保守氨基酸序列的多個(gè)重復(fù) Tyr－ Ser－ Pro－ Thr－ Ser－ Pro－ Ser C 端重復(fù)七肽 ? 不同生物中重復(fù)數(shù)目不一樣（酶活性） ? CTD中的 Ser和 Thr可被高度磷酸化 磷酸化的 RNApol Ⅱ 被稱(chēng)為 Ⅱ A 非磷酸化的 RNApol Ⅱ 稱(chēng)為 Ⅱ B ? CTD參與轉(zhuǎn)錄 → Ⅱ B → Ⅱ A → 使 RNApol易于離開(kāi) 啟動(dòng)子進(jìn)入延伸過(guò)程（ 10倍） ? 真核生物中共有 3類(lèi) RNA聚合酶，它們?cè)诩?xì)胞核中的位置不同，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄的基因不同。 ? 真核生物 RNA聚合酶一般有 8～ 14個(gè)亞基 所組成，相對(duì)分子質(zhì)量 超過(guò) 5 105。 聚合酶中有兩個(gè)相對(duì)分子質(zhì)量超過(guò) l 105的大亞基； 同種生物 3類(lèi)聚合酶有 共享 小亞基的傾向，即有幾個(gè)小亞基是其中 3類(lèi)或 2類(lèi)聚合酶所共有的 3類(lèi)聚合酶的亞基種類(lèi)和大小存在兩條普遍遵循的原則 轉(zhuǎn)錄復(fù)合物 啟動(dòng)子選擇階段 RNA聚合酶全酶對(duì)啟動(dòng)子的識(shí)別 聚合酶與啟動(dòng)子可逆性結(jié)合形成封閉復(fù)合物 （ closed plex） 伴隨著 DNA構(gòu)象上的重大變化，封閉復(fù)合物轉(zhuǎn)變成 開(kāi)放復(fù)合物 (open plex) 開(kāi)放復(fù)合物與最初的兩個(gè) NTP相結(jié)合并在這兩個(gè)核苷酸之間形成磷酸二酯鍵后 → (RNA聚合酶、 DNA和新生 RNA)三元復(fù)合物。 強(qiáng)啟動(dòng)子 封閉復(fù)合物 開(kāi)放復(fù)合物（不可逆的快反應(yīng)） 真核生物轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的分子量很大： RNA聚合酶、7種輔助因子（包含多個(gè)亞基）。 三元復(fù)合物可以進(jìn)入兩條不同的反應(yīng)途徑 一是合成并釋放 2～ 9個(gè)核苷酸的短 RNA轉(zhuǎn)錄物－－流產(chǎn)式起始 。 二是盡快釋放 σ 亞基，轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物通過(guò)上游啟動(dòng)子區(qū)并生成由核心酶、 DNA和新生 RNA所組成的轉(zhuǎn)錄延伸復(fù)合物 轉(zhuǎn)錄的真實(shí)性取決于 有特異的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn) 轉(zhuǎn)錄起始后按照堿基互補(bǔ)原則準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)錄 模板 DNA序列及具有特異的終止部位 σ 因子 ? 只有帶 σ 因子 的全酶才能專(zhuān)一地與 DNA上的啟動(dòng)子結(jié)合， 選擇其中一條鏈作為模板， 合成均一的產(chǎn)物。 σ 因子的作用只是起始而已，一旦轉(zhuǎn)錄開(kāi)始，它就脫離了起始復(fù)合物，而由核心酶負(fù)責(zé) RNA鏈的延伸。 因此，聚合酶全酶的作用是啟動(dòng)子的選擇和轉(zhuǎn)錄的起始，而核心酶的作用是鏈的延伸。 終止信號(hào) 轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物 轉(zhuǎn)錄延伸復(fù)合物 RNA聚合酶 較穩(wěn)定 啟動(dòng)子與轉(zhuǎn)錄起始 ? 大腸桿菌 RNA聚合酶與啟動(dòng)子的相互作用主要包括 啟動(dòng)子區(qū)的識(shí)別 酶與啟動(dòng)子的結(jié)合 σ 因子的結(jié)合與解離 啟動(dòng)子（ promoter）的結(jié)構(gòu)與功能 （ ） 啟動(dòng)子由兩個(gè)部分組成 （ 1） 上游部分 — CAPcAMP結(jié)合位點(diǎn) （基因表達(dá)調(diào)控的正控制位點(diǎn)） CAP（ catabolite gene Activator Protein） 降解物基因活化蛋白，環(huán)腺苷酸（