【文章內(nèi)容簡介】 錄出的 RNA鏈 結(jié)合； Rho因子沿 RNA鏈向 RNA聚合酶 方向移動(dòng) ， 由于其移動(dòng)速度快于 RNA 聚合酶 ， 因此當(dāng) RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄出終 止位點(diǎn) CUU時(shí)， Rho因子正好趕上； Rho因子水解 ATP釋放能量 ， 拆 開 DNARNA雜合鏈 ， 轉(zhuǎn)錄遂終止 。 但 若在 Rho因子與 RNA聚合酶之間存在 著核糖體 ， 則 Rho因子不能終止轉(zhuǎn)錄 CUU Rho因子 1C 原核生物的 RNA結(jié)構(gòu)調(diào)控 b RNA轉(zhuǎn)錄的抗終止作用 在某些特殊條件下 ， 由 RNA聚合酶引導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄并不能在終止子處順利終止 ， 這種現(xiàn)象稱為 ? 轉(zhuǎn)錄過頭 ? ， 其發(fā)生 RNA的結(jié)構(gòu)調(diào)控是一種轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)后的基因表達(dá)調(diào)控方式，其主要形式表現(xiàn)為轉(zhuǎn)錄的 終止 與 抗終止 作用。 機(jī)制是細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)錄 抗終止 作用。 細(xì)菌衰減子依賴性的轉(zhuǎn)錄抗終止作用 U G G U G G C G C A C U U C C U G A A C C 5’ ? A C U A U G U G A C G G G U C A A U G C G U A A A G C A A U C A G A U A C C C A G C C C G C C U C G G G C G G A U U A A U U U U U U U ? 3’ U G G U G G C G C A C U U C C 5’ ? ? ? U G A A A C A U G U G A C G G U G G A U A C C C A G C C C G C C U U A C G A A A G C A A U C A U C C A G C U A A U G A G U C G G G U U U U U U U C ? 3’ 另一個(gè)則位于正常的基因編碼區(qū)下游 。 細(xì)胞內(nèi)條件的變化 ， 可使基因的轉(zhuǎn)錄在兩個(gè)順式終止子結(jié)構(gòu)的某一個(gè)處終止 。 這種結(jié)構(gòu)稱 某些細(xì)菌的結(jié)構(gòu)基因含有 兩個(gè)順式終止子 ，其中 一個(gè) 位于基因上游的編碼區(qū)內(nèi) ， 為 衰減子 。 相互轉(zhuǎn)換 細(xì)菌衰減子的轉(zhuǎn)錄抗終止機(jī)制 大腸桿菌的色氨酸操縱子中含有 一個(gè) 衰減子 結(jié)構(gòu) 。 在基因的 5’端 編碼區(qū)有兩個(gè)連續(xù)排列的 色氨酸 密 碼子 。 當(dāng)細(xì)胞內(nèi) 色氨酸匱乏時(shí) 核糖體在 色氨酸密碼子處暫停翻 譯 ， 衰減子的 2鏈 和 3鏈 形成雙鏈 結(jié)構(gòu) ， 第一個(gè)終止子結(jié)構(gòu)不能形 成 ， 轉(zhuǎn)錄繼續(xù)進(jìn)行；當(dāng)細(xì)胞內(nèi) 色 氨酸充足時(shí) ， 翻譯不在 色氨酸密 碼子處停止 ， 結(jié)果產(chǎn)生終止子結(jié) 構(gòu)，轉(zhuǎn)錄遂終止。 噬菌體抗終止因子依賴性的轉(zhuǎn)錄抗終止作用 大腸桿菌 l 噬菌體 早早期基因和早期基因的表達(dá)產(chǎn)物往往是晚期 基因表達(dá)的調(diào)控因子 。 早早期基因表達(dá)產(chǎn)物的調(diào)控機(jī)制有兩種： 一是作為 s 因子 識(shí)別早期基因和晚期基因啟動(dòng)子 ， 啟動(dòng)表達(dá)這兩 組基因；二是作為轉(zhuǎn)錄 抗終止因子 ， 使宿主細(xì)胞的 RNA聚合酶轉(zhuǎn) 錄過頭 ， 導(dǎo)致早期基因和晚期基因的表達(dá) 。 這兩種方式均為正調(diào) 控作用。 噬菌體抗終止因子的作用 大腸桿菌 l噬菌體感染大 腸桿菌后 ， 在 PL啟動(dòng)子的介 導(dǎo) 下表達(dá)出抗終止因子 N蛋 白 ， 它以一種獨(dú)特的方式使 阻止 Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止作 用 ， 使早早期基因轉(zhuǎn)錄過頭 并轉(zhuǎn)錄出早期基因的 mRNA N蛋白的半衰期只有五 分鐘 ， 它決定了早期基因表 達(dá)周期的長短。 tL1 tR1 PL PR N cro 左向轉(zhuǎn)錄單位 右向轉(zhuǎn)錄單位 抗終止因子 N tL1 tR1 抗終止因子的工作原理 大腸桿菌 l 噬菌體的抗 終止因子 N特異性識(shí)別早早 期基 因內(nèi)部的 nut位點(diǎn) ， 并且 在 RNA聚合酶到達(dá)這里時(shí)與 之結(jié)合 ， 形成復(fù)合物 。 這種 復(fù)合物能有效抑制 Rho因子 的結(jié)合作用 ， 從而干擾 Rho 因 子介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄終止效應(yīng) ， 導(dǎo) 致早早期基因的轉(zhuǎn)錄過頭 Q因子以類似的機(jī)制使 得早期基因轉(zhuǎn)錄過頭。 啟動(dòng)子 終止子 RNA聚合酶 nut 位點(diǎn) r 因子 NusB / NusE NusA NusG N CGCTCTTANNNNNNNNNAGCCCTGAAPuAAGGGCA GCGAGAATNNNNNNNNNTCGGGACTTPyTTCCCGT 1D 真核生物的 RNA剪切調(diào)控 真核生物大多數(shù)的 分裂基因 （ 即含有內(nèi)含子的基因 ） 在轉(zhuǎn)錄后必須切除內(nèi)含子序列 。 正常剪切時(shí) ， 外顯子的序列和個(gè)數(shù)是恒定不變的；但有些基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物會(huì)出現(xiàn) 剪切多樣性 （ 另類剪切模式 ） ， 即一種基因轉(zhuǎn)錄物產(chǎn)生多種不同的mRNA， 其中包括外顯子的缺失或內(nèi)含子的保留 。 甚至在某些細(xì)胞內(nèi) ， 這些由于剪切多樣性而產(chǎn)生的不同蛋白質(zhì)會(huì)同時(shí)出現(xiàn) ， 并且均為細(xì)胞正常生物功能所必需 。 據(jù)統(tǒng)計(jì) ， 哺乳動(dòng) 物體內(nèi)表達(dá)的基因 90%以上是被另類剪切的。 1D 真核生物的 RNA剪切調(diào)控 a RNA前體的 正常剪切與另類剪切 內(nèi)含子保留 5’另類剪切 3’另類剪切 外顯子跳越 外顯子相互排除 外顯子組合選擇 啟動(dòng)子另類剪切 多聚尾另類剪切 pA pA 1D 真核生物的 RNA剪切調(diào)控 b RNA前體的另類剪切導(dǎo)致蛋白質(zhì)功能的多樣化 CaMKIId 基因 E13 E14 E15 E16 E17 dA 蛋白 dB 蛋白 dC 蛋白 1D 真核生物的 RNA剪切調(diào)控 c 黑腹果蠅性別決定與 剪切多樣性的關(guān)系 黑腹果蠅的性別決定過程由三個(gè)性別特異性的 RNA剪切程序支配，涉及到三個(gè)與性別決定有關(guān)的基因： Sxl tra dsx 果蠅胚胎性別決定的最初機(jī)制 （ PRINCIPLES OF GENETICS， 2022） SxlRNA X X X 染色體基因 常染色體基因 X Y X 染色體基因 常染色體基因 XX型胚胎 XY型胚胎 Sexlethal gene Sxl Xlinked 拮抗作用 Sxl 基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的另類剪切導(dǎo)致雌性細(xì)胞產(chǎn)生 SXL蛋白 XX型胚胎 XY型胚胎 Sxl gene PM PE E2 E3 E4 E8 PM PE E2 E3 E4 E8 含終止密碼子 含終止密碼子 PremRNA SxlmRNA SXL protein PremRNA SxlmRNA SXL protein No function 由最初機(jī)制控制另類剪切 隨后由自身控制另類剪切 tra 基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的另類剪切導(dǎo)致雌性細(xì)胞產(chǎn)生 Tra蛋白 tra 基因 雄性細(xì)胞 正常剪切 雌性細(xì)胞 另類剪切 E1 E2 E4 E3 TRA 200 aa SXL蛋白 在 XX型胚胎 （ 即未來的雌性個(gè)體 ） 中的特異性產(chǎn)生 ， 鞏固了果蠅胚胎發(fā)育性別決定的基礎(chǔ) 。 最新的體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果 （ 2022） 也證實(shí)：SXL過量表達(dá)導(dǎo)致原始生殖細(xì)胞分化為卵細(xì)胞；而 SXL表達(dá)抑制則使原始生殖細(xì)胞分化為精細(xì)胞 。 Sxl蛋白含有高比例的 Arg和 Ser殘基 ， 類似于其它的 RNA結(jié)合蛋白 ， 是 tra基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物另類剪切的調(diào)控因子： No function SXL 終止密碼子 dsx 基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的多樣性剪切導(dǎo)致細(xì)胞產(chǎn)生 Dsx兩性蛋白 與 tra不同 ， 另一個(gè) tra基因 （ tra2） 的轉(zhuǎn)錄物只有一種剪切模式 ， 因而在XX和 XY兩種類型的胚胎中 ， TRA2蛋白均存在 。 TRA和 TRA2蛋白均含有剪切所必需的 ArgSer型 RNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域 ， 它們共同調(diào)控位于常色體 上的兩性基因 dsx（ doublesex）轉(zhuǎn)錄物的剪切模式： dsx 基因 雌性特異性蛋白 雄性特異性蛋白 E1 E5 E4 E2 E3 E6 TRA2 TRA + TRA2 終止密碼子 dsx 基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的多樣性剪切導(dǎo)致細(xì)胞產(chǎn)生 Dsx兩性蛋白 Sxl tra tra2 dsx Sxl RNA tra RNA tra2 RNA dsx RNA Sxl mRNA tra mRNA tra2 mRNA dsx mRNA 轉(zhuǎn)錄 剪切 翻譯 XX XY SXL DSX TRA TRA2 雌性 蛋白 雄性 蛋白 雌性蛋白 阻遏雄性發(fā)育基因表達(dá)； 雄性蛋白 阻遏雌性發(fā)育基因表達(dá) 1E 原核生物反義 RNA的調(diào)控