【正文】 形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)（發(fā)夾結(jié)構(gòu)）。 ? 5. RNA鏈的延伸 ? 在轉(zhuǎn)錄過(guò)程中，正被解旋的 DNA形成轉(zhuǎn)錄泡，大小約 17bp，隨聚合酶的移動(dòng)而移動(dòng)。 ? 在 RNA合成 9～ 10nt之前，三元復(fù)合物并不穩(wěn)定， RNA聚合酶隨時(shí)有可能從 DNA鏈上掉下來(lái)；但當(dāng) RNA合成9～ 10nt以上時(shí)， σ 因子離去，三元復(fù)合物變得很穩(wěn)定。聚合酶 σfactor can be reused ? 4. RNA鏈開始合成 ? RNA聚合酶將 DNA鏈打開，形成開放的二元復(fù)合物；然后吸引第一個(gè)核苷酸與 DNA結(jié)合，幾乎所有的起始位點(diǎn)都是嘌呤（通常是 A）。 接觸 → 結(jié)合 → 熔解 35區(qū)序列； ； DNA雙鏈解旋（熔解），閉合復(fù)合物轉(zhuǎn)變成開放復(fù)合物 ?–35區(qū)：起始識(shí)別序列，形成閉合 復(fù)合物； ?–10區(qū)： DNA解旋區(qū)域，使閉合復(fù)合物轉(zhuǎn)化為 開放 復(fù)合物。 轉(zhuǎn)錄延伸 RNA 聚合酶在延伸階段之前要經(jīng)過(guò)好幾種狀態(tài)。 ? 只有 RNA聚合酶在 DNA鏈上解旋，反義鏈才能作為模板進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)。 近側(cè)序列元件（ proximal sequence element, PSE） 遠(yuǎn)側(cè)序列元件（ distal sequence element, DSE） tRNA基因 5S rRNA基因 脊椎動(dòng)物 U6 snRNA和人 7S K基因 啟動(dòng)子區(qū)的識(shí)別 ? 用氫鍵互補(bǔ)的方式進(jìn)行識(shí)別 酶與啟動(dòng)子區(qū)的結(jié)合 ? RNA聚合酶在 35區(qū)與 DNA結(jié)合 ，形成閉合復(fù)合物（ closed plex）。 AUG(in mRNA) 14Kb 70 30 +1 GC island CAAC/T box TATA box Cap site Enhancer UPE core promoter Promoter (basic factor) RNA聚合酶 II啟動(dòng)子 （ II型啟動(dòng)子） 真核生物基因的基本結(jié)構(gòu) Cap位點(diǎn) RNA聚合酶 III啟動(dòng)子（ III型啟動(dòng)子） tRNA和 5S rRNA基因的啟動(dòng)子位于基因內(nèi)部，稱為 基因內(nèi)啟動(dòng)子 。 RNA聚合酶 II啟動(dòng)子（ II型啟動(dòng)子） 主要有三個(gè)， 帽子位點(diǎn)（ cap site） : initiation point (+1) 多數(shù)為 A TATA box:它對(duì)于 RNA聚合酶正確識(shí)別 DNA起始位點(diǎn)有很大的指導(dǎo)作用 上游調(diào)控元件（ upstream regulatory element)(如 CAAT box):它在控制轉(zhuǎn)錄起始頻率以及確保有效轉(zhuǎn)錄上有重要作用 ? Cap site： initiation point (+1) ， 即轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)，多數(shù)情況下為 A，兩邊多是嘧啶。 RNA聚合酶 I啟動(dòng)子（ I型啟動(dòng)子） ? 包括 上游控制元件 和 核心啟動(dòng)子 （ AT含量豐富）。 ? RNA聚合酶 I只轉(zhuǎn)錄 rRNA，故只有一種啟動(dòng)子。 啟動(dòng)子 終止子 起點(diǎn) 上游 下游 一 原核生物的核心啟動(dòng)子 原核生物的核心啟動(dòng)子 c o r e promoter 10區(qū) （ Pribnow box） ((TATA 區(qū) )： RNA聚合酶緊密結(jié)合位點(diǎn) 35區(qū) （ TTGACA box） ： RNA聚合酶的初始識(shí)別及結(jié)合部位 原核生物典型的啟動(dòng)子包括三個(gè)元件： 35區(qū)、 10和轉(zhuǎn)錄起點(diǎn) （ startpoint）。 RNA聚合酶 Ⅲ 位于核漿中，負(fù)責(zé)合成 tRNA、 5S rRNA和許多 胞質(zhì)小 RNA(scRNA)。 ? 在天然狀態(tài)下它們均與蛋白質(zhì)相結(jié)合，故分別稱為snRNP和 scRNP。 snRNA和 scRNA ? 真核細(xì)胞有細(xì)胞核和細(xì)胞漿中都含有許多小 RNA，它們約有 100到 300個(gè)堿基，每個(gè)細(xì)胞中可含有 105106個(gè)這種 RNA分子。（ 為什么？ ）它位于核仁中，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄除 5S rRNA之外的所有 rRNA的基因 (稱 rDNA)，而細(xì)胞內(nèi)絕大部分 RNA是 rRNA。線粒體中的 RNA聚合酶，它催化線粒體 RNA的合成。 ? 細(xì)胞器的基因組很小，故其聚合酶所需要轉(zhuǎn)錄的基因數(shù)也很少。三種酶中也有一些共同的亞基，所以可能是一個(gè)原始的酶在進(jìn)化過(guò)程逐漸分化為在復(fù)雜的真核細(xì)胞中執(zhí)行不同功能的三種酶。 每個(gè)原核生物細(xì)胞中都只有一種 RNA聚合酶，因此所有的RNA都是由同一種 RNA聚合酶催化合成。σ 因子可以重復(fù)利用。βσ ） 核心酶 具啟動(dòng)子 特異性 ， 識(shí)別 35區(qū)和 10區(qū) ， 蛋白質(zhì) ，有螺旋 轉(zhuǎn)角 螺旋結(jié)構(gòu) ， 對(duì) DNA的識(shí)別起關(guān)鍵作用 ， 可嵌入大溝中 ， 與氫鍵結(jié)合 α 2：全酶的組裝及 、 啟動(dòng)子的識(shí)別 及結(jié)合激活分子 ββ’ ：結(jié)合模板鏈 ， 酶和核苷酸底物結(jié)合的部位 ， 催化中心 （ 亞基為利福霉素和鏈霉素的結(jié)合位點(diǎn) ） σ 因子： 其他原核生物的 RNA聚合酶的組成與 ，但還有一個(gè)低分子量的成分 ω因子（ 9～ 12kD）存在于某些酶制劑中 ,它 不是必需的，功能未知。 轉(zhuǎn)錄的基本過(guò)程 起始：轉(zhuǎn)錄因子識(shí)別轉(zhuǎn)錄的起始位點(diǎn) ， 使 RNA聚合 酶結(jié)合到起始位置 ， 然后在這一區(qū)域產(chǎn)生開 放復(fù)合體； 延伸： RNA聚合酶沿著 DNA滑動(dòng) ， 轉(zhuǎn)錄生成 RNA； 終止：當(dāng) RNA聚合酶遇到終止信號(hào)后 ,合成停止 ,RNA 聚合酶和合成的 RNA從 DNA上脫落下來(lái) ,意味 著終止 。 轉(zhuǎn)錄的基本過(guò)程 轉(zhuǎn)錄實(shí)際上可細(xì)分為四個(gè)階段： 模板的識(shí)別、 起始、 延伸、 終止。 ? RNA聚合酶結(jié)合到啟動(dòng)子（開始轉(zhuǎn)錄成 RNA之前的地方）位置時(shí)，轉(zhuǎn)錄開始。 ? 一個(gè)轉(zhuǎn)錄單元可以包括好幾個(gè)基因。 ? 同 DNA的合成一樣， RNA的合成也是有方向的，沿著５ ’ → 3’ 的方向合成。第 3章 生物信息的傳遞 ——轉(zhuǎn)錄 ? 轉(zhuǎn)錄（ Transcription）：是以 DNA為模板在酶的作用下合成 RNA的過(guò)程，是基因表達(dá)的第一步，也是關(guān)鍵的一步。由ＲＮＡ聚合酶催化，以 ATP、 UTP、 CTP、 GTP為底物。 概述 雙鏈 DNA通常只有一條鏈被轉(zhuǎn)錄為 RNA，被轉(zhuǎn)錄的那條 DNA稱為 有義鏈 （ sense strand）或 編碼鏈 ， 模板鏈 則稱為 反義鏈 （ antisense strand） DNA 3’ TACTCAT5’ RNA 5’ AUGAGUA3’ 5’ ATGAGTA3’ Nontemplate (sense strand) template (antisense strand) (書寫 DNA序列時(shí)，僅寫非模板序列，可不注明極性方向 ) ● 某一基因只以一條單鏈 DNA 為模板進(jìn)行轉(zhuǎn)錄 ● RNA的轉(zhuǎn)錄包括 promotion, elongation, termination 三過(guò)程 ● 從啟動(dòng)子（ promoter）到終止子（ terminator）稱為 轉(zhuǎn)錄單位 （ transcriptional unit） ● 原核生物中的轉(zhuǎn)錄單位多為 ● 轉(zhuǎn)錄原點(diǎn) 記為 +1，其上游記為 負(fù)值 ，下游記為 正值 真核生物中的轉(zhuǎn)錄單位多為+1 10 +10 upstream start point downstream ? 順著起點(diǎn)， RNA聚合酶沿著模板移動(dòng)合成 RNA，直到到達(dá)終止子序列。 啟動(dòng)子 終止子 起點(diǎn) 上游 下游 啟動(dòng)子 ? DNA上 RNA聚合酶結(jié)合的一個(gè)特殊的區(qū)域 ——啟動(dòng)子 ,啟動(dòng)子位于基因被轉(zhuǎn)錄成 RNA的起點(diǎn)位置 。是 DNA分子與 RNA聚合酶特異結(jié)合的部位，也就是使轉(zhuǎn)錄開始的部位。 RNA聚合酶結(jié)合到啟動(dòng)子序列并 “ 熔解 ” ＤＮＡ，在起始階段保持穩(wěn)定，延伸階段則沿著模板移動(dòng)，在終止階段則從ＤＮＡ鏈上解離。 轉(zhuǎn)錄機(jī)器的主要成分 RNA聚合酶 ? 一 大腸桿菌的 RNA聚合酶 全酶 （ α2β39。 全酶由核心酶和 σ因子組成 有四種類型的亞基：在不同種屬中 α, β 以及 β ’ 的 分子量 在不同的細(xì)菌中都很穩(wěn)定，而 σ 因子則變化很大，從 3290kD. ?α 亞基在酶對(duì) DNA的識(shí)別及酶的組裝上起一定作用 ?β 和 β ‘ 亞基為催化中心 ?σ 亞基則識(shí)別 DNA上 啟動(dòng)子 全酶由核心酶和 σ因子組成 Richard Burgess and Andrew Travers (1969) 150 kD 160 kD 70 kD 40 kD separation of the subunits of E. coli RNA polymerase by SDSPAGE 全酶由核心酶和 σ因子組成 轉(zhuǎn)錄過(guò)程不需要 σ 因子，因此RNA鏈合成 8～ 9nt時(shí)， σ 因子就從轉(zhuǎn)錄復(fù)合體中解離下來(lái)，剩下的 β ‘ βα2 稱為核心酶。 核心酶對(duì) DNA序列無(wú)特異性要求，但 σ 因子則能識(shí)別特異的啟動(dòng)子序列 ，使全酶結(jié)合到啟動(dòng)子序列上。 σ因子 ?可重復(fù)使用 (Reusable) ?本身