【正文】 DNA UUUU...… UUUU...… CUUUUU CCUUUUU 莖環(huán) (stemloop)/發(fā)夾 (hairpin)結(jié)構(gòu) 莖環(huán)結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)錄終止的機(jī)理 ? 回文序列導(dǎo)致 RNA形成莖環(huán)結(jié)構(gòu) ? 改變了 RNApol的構(gòu)象，使其停頓 ? RNA和 DNA各自形成雙鏈，使 RNA/DNA雜化短鏈分開，釋放 RNA RNA聚合酶 ? 原核生物只有 1種 RNA聚合酶 催化合成 mRNA、 tRNA和 rRNA ? 真核生物具有 3種不同的 RNA聚合酶RNA聚合酶 Ⅰ (RNApolⅠ ) RNA聚合酶 Ⅱ (RNApolⅡ ) RNA聚合酶 Ⅲ (RNApol Ⅲ ) RNA聚合酶 ? 真核生物的 RNA聚合酶 種類 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 對鵝膏蕈堿 的反應(yīng) 45S rRNA hnRNA 5S rRNA tRNA snRNA 耐受 極敏感 中度敏感 轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物 真核生物的 轉(zhuǎn)錄起始 真核生物轉(zhuǎn)錄起始十分復(fù)雜，往往需要多種蛋白因子（轉(zhuǎn)錄因子）的協(xié)助，它們與 RNA聚合酶 Ⅱ 形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物，共同參與轉(zhuǎn)錄起始的過程。 ? 進(jìn)入轉(zhuǎn)錄的延長階段后，大多數(shù) TF都會脫離。 轉(zhuǎn)錄延長中的核小體移位 ? 核小體 移位 的現(xiàn)象只見于試管中（ in vitro）的轉(zhuǎn)錄實(shí)驗(yàn) ? 細(xì)胞培養(yǎng)（ in vivo）實(shí)驗(yàn)表明核小體在轉(zhuǎn)錄過程可能發(fā)生解聚 RNAPol RNAPol RNAPol 核小體 轉(zhuǎn)錄方向 真核生物 轉(zhuǎn)錄終止 核酸酶 RNApol AATAAA GTGTGTG 轉(zhuǎn)錄終止的修飾點(diǎn) 5? 5? 3? 3? 3?加尾 AAAAAAA 蛋白質(zhì)內(nèi)含子 ——胰島素的 C基因 二、 mRNA的剪接（去除內(nèi)含子） 斷裂基因 (splite gene) ? 真核生物結(jié)構(gòu)基因，由若干個(gè)編碼區(qū)和非編碼區(qū)互相間隔開但又連續(xù)鑲嵌而成，去除非編碼區(qū)再連接后，可翻譯出由連續(xù)氨基酸組成的完整蛋白質(zhì)，這些基因稱為斷裂基因。 管家基因（ housekeeping genes） ? 無論表達(dá)水平高低，某些基因 較少受環(huán)境因素影響 ，而是在個(gè)體各個(gè)生長階段的大多數(shù)或幾乎全部組織中持續(xù)表達(dá)，或變化很小。 可阻遏基因表達(dá)產(chǎn)物水平降低的過程稱為阻遏 (repression)。 1) 啟動序列 RNA轉(zhuǎn)錄起始 35區(qū) 10區(qū) TTGACA TTAACT TTTACA TATGAT TTTACA TATGTT TTGATA TATAAT CTGACG TACTGT N17 N16 N17 N16 N16 N7 N7 N6 N7 N6 A A A A A trp tRNATyr lac recA Ara BAD TTGACA TATAAT 共有序列 共有序列 (consensus sequence) 決定啟動序列的轉(zhuǎn)錄活性大小 。 有些基因在沒有激活蛋白存在時(shí) ， RNA聚合酶很少或完全不能結(jié)合啟動序列 。 單純?nèi)樘谴嬖跁r(shí) ， 細(xì)菌利用乳糖作碳源； 若有葡萄糖或葡萄糖 /乳糖共同存在時(shí) ， 細(xì)菌 優(yōu)先利用葡萄糖 。 轉(zhuǎn)錄終止調(diào)節(jié) ? 復(fù)習(xí) 《 RNA的合成 —— 轉(zhuǎn)錄 》 的內(nèi)容 ? 衰減子的作用 —— 色氨酸操縱子 Trp Trp 高時(shí) Trp 低時(shí) mRNA O P trpR 調(diào)節(jié)區(qū) 結(jié)構(gòu)基因 RNA聚合酶 RNA聚合酶 色氨酸操縱子 —— 可阻遏型轉(zhuǎn)錄調(diào)控 UUUU…… UUUU…… 調(diào)節(jié)區(qū) 結(jié)構(gòu)基因 trpR O P 前導(dǎo)序列 衰減子區(qū)域 UUUU…… 前導(dǎo) mRNA 1 2 3 4 衰減子結(jié)構(gòu) 第 11密碼子為 trp密碼子 終止密碼子 14aa前導(dǎo)肽編碼區(qū) : 包含序列 1 形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)能力強(qiáng)弱： 序列 1/2序列 2/3序列 3/4 trp 密碼子 UUUU…… UUUU…… 3 4 UUUU 3’ 3 4 核糖體 前導(dǎo)肽 前導(dǎo) mRNA 轉(zhuǎn)錄衰減機(jī)制 1 2 5’ trp 密碼子 衰減子結(jié)構(gòu) 就是終止子 可使轉(zhuǎn)錄 前導(dǎo) DNA UUUU 3’ RNA聚合酶 終止 UUUU…… 3 4 2 4 2 3 UUUU…… 核糖體 前導(dǎo)肽 前導(dǎo) mRNA 1 5’ trp 密碼子 結(jié)構(gòu)基因 前導(dǎo) DNA RNA聚合酶 Trp合成酶系相關(guān) 結(jié)構(gòu)基因被轉(zhuǎn)錄 序列 4不能 形成衰減子結(jié)構(gòu) Types of sequences in the human genome Lehninger39。 RNA編輯、剪接、轉(zhuǎn)運(yùn) 翻譯水平可通過特異的蛋白因子阻斷 mRNA翻譯翻譯后對蛋白的加工、修飾也是基本調(diào)控環(huán)節(jié) siRNA, microRNA 真核細(xì)胞基因開關(guān)的 分子機(jī)制 比原核復(fù)雜 ?基本共同點(diǎn)： 轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)節(jié)是關(guān)鍵點(diǎn) ?根本不同點(diǎn)： 原核生物： 啟動子在缺少轉(zhuǎn)錄因子情況下就具有天然活性 真核生物： 強(qiáng)力啟動子在缺少轉(zhuǎn)錄因子（調(diào)節(jié)蛋白）的情況下往往沒有活性 真核 VS 原核 * 多種 RNA聚合酶 ， 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ， 并伴隨必須的轉(zhuǎn)錄因子； * 正性調(diào)節(jié)是主要形式 。 ? 常染色質(zhì) （ euchromatin） 中的轉(zhuǎn)錄活性區(qū)域?qū)怂崦该舾?， 特別是轉(zhuǎn)錄基因的 5’側(cè)翼區(qū) 1000 nt以內(nèi)是高敏感位點(diǎn) (hypersensitive sites)。 ? 組蛋白修飾： 核小體的核心組蛋白 （ H2A， H2B，H3， H4） 中賴氨酸殘基的 非可逆性甲基化 ， 絲氨酸與蘇氨酸殘基的磷酸化 ， 乙?；约胺核鼗?是轉(zhuǎn)錄活性染色質(zhì)的特點(diǎn) 。 ?最主要的兩種方式： 組蛋白的共價(jià)修飾 核小體重塑（ nucleosome remodeling） 染色質(zhì)重塑 組蛋白乙?；? 位點(diǎn)： 組蛋白乙酰化轉(zhuǎn)移酶 （ histone acetyl transferases, HATs） ， 也稱組蛋白乙酰化酶 （ histone acetylase） 主要作用于核小體的核心組蛋白所富含的賴氨酸殘基 ， 降低整個(gè)核小體對 DNA的親和性 。 順式作用元件 (cisacting element) ? “cis”有“分子內(nèi)”的意思 ? 順式作用元件可以理解為： DNA分子上具有可影響（調(diào)控）轉(zhuǎn)錄的各種組分 ? 這些調(diào)控元件在某一基因上不可能全部齊備，而是若干種互相搭配，以多樣化的形勢調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄的起始。 exon1 intron1 exon n intron n 上游 下游 轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn) 增強(qiáng)子 沉默子 啟動子 TATA盒 GC盒 CAAT盒 增強(qiáng)子 ? 真核細(xì)胞順式作用元件 （ cisacting elements）包括啟動子 （ promoter） 、 其它調(diào)控元件及特定的遠(yuǎn)隔序列 。 （二）啟動子中的上游元件協(xié)助真核基因調(diào)節(jié) GC盒 (GC box) (GGGCGG) CAAT盒 (CAAT box) (GCCAAT ) ? 啟動子上游元件（ promoterproximal elements, 或upstream promoter elements） 是一些位于 TATA盒上游的 DNA序列，與調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合，調(diào)節(jié)通用轉(zhuǎn)錄因子與 TATA盒的結(jié)合、 RNA聚合酶與啟動子的結(jié)合，以及轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的形成，從而決定基因的轉(zhuǎn)錄效率與專一性。 但總是作用于最近的啟動子 。 （四）沉默子可抑制基因的轉(zhuǎn)錄 負(fù)性調(diào)節(jié)元件 —— 沉默子（ silencer） 有些 DNA序列既可以作為正性 ， 又可以作為負(fù)性調(diào)節(jié)元件發(fā)揮順式調(diào)節(jié)作用 ， 這取決于細(xì)胞內(nèi)存在的轉(zhuǎn)錄因子的性質(zhì) 。 反式作用因子 (transacting factor) 這種調(diào)節(jié)作用稱為 反式作用 。但一些轉(zhuǎn)錄因子含有 替代的結(jié)構(gòu) ，如 ?片層和環(huán)，它們特殊的氨基酸組成，可以識別 DNA雙螺旋分子大溝表面的特殊序列。 真核細(xì)胞中較為常見的結(jié)構(gòu)域是 3種： ? 富含谷氨酰胺激活結(jié)構(gòu)域（ glutaminerich activation domains） ? 富含脯氨酸激活結(jié)構(gòu)域（ prolinerich activation domains） ? 酸性氨基酸激活結(jié)構(gòu)域 (acidic activation domains)。 RNA聚合酶 II與啟動子的結(jié)合、啟動轉(zhuǎn)錄需要諸多蛋白質(zhì)因子的協(xié)同作用。 (三 ） 真核基因阻遏蛋白以各種方式抑制轉(zhuǎn)錄 阻遏蛋白（ repressor protein） 一些既有 DNA結(jié)合域 ， 也有與其它蛋白相互作用的抑制結(jié)構(gòu)域 。 5?端的“帽”和 3?端的 poly(A)尾均有其特有的作用。 許多原核 mRNA也含有 poly(A)尾 ，但是此尾的功能是促進(jìn) mRNA降解 ， 而不是保護(hù) mRNA免于被降解 。 負(fù)調(diào)節(jié)： 抑制蛋白質(zhì)可以通過與原始轉(zhuǎn)錄本的結(jié)合來防止剪接復(fù)合體切除內(nèi)含子序列。 機(jī)制： 尚不清楚 。 不同真核基因的 mRNA的降解速率大不相同 。 ?poly(A)的逐漸短縮：最常見的途徑 ?mRNA分子一旦進(jìn)入細(xì)胞漿中 ， 核酸外切酶會使poly(A)末端逐步短縮 ， 當(dāng)剩下約 30個(gè) A時(shí) ， 5?端發(fā)生脫帽 ， mRNA分子被迅速降解 。 ?另一個(gè)途徑始于特殊內(nèi)切酶的作用 轉(zhuǎn)鐵蛋白受體 (transferrin receptor, TfR) mRNA分子 3?UTR柄環(huán) （ stemloop） 結(jié)構(gòu) ——鐵反應(yīng)元件 (ironresponse element，