RNA的生物合成重点
一、RNA转录合成的特点:
在RNA聚合酶的催化下,以一段DNA链为模板合成RNA,从而将DNA所携带的遗传信息传递给RNA的过程称为转录。经转录生成的RNA有多种,主要的是rRNA,tRNA,mRNA,snRNA和HnRNA。
1.转录的不对称性:指以双链DNA中的一条链作为模板进行转录,从而将遗传信息由DNA传递给RNA。对于不同的基因来说,其转录信息可以存在于两条不同的DNA链上。能够转录RNA的那条DNA链称为有意义链(模板链),而与之互补的另一条DNA链称为反意义链(编码链)。
2.转录的连续性:RNA转录合成时,在RNA聚合酶的催化下,连续合成一段RNA链,各条RNA链之间无需再进行连接。
3.转录的单向性:RNA转录合成时,只能向一个方向进行聚合,RNA链的合成方向为5’→3’。
4.有特定的起始和终止位点:RNA转录合成时,只能以DNA分子中的某一段作为模板,故存在特定的起始位点和特定的终止位点。?
二、RNA转录合成的条件:
1.底物:四种核糖核苷酸,即ATP,GTP,CTP,UTP。
2.模板:以一段单链DNA作为模板。
3.RNA聚合酶(DDRP):RNA聚合酶在单链DNA模板以及四种核糖核苷酸存在的条件下,不需要引物,即可从5’→3’聚合RNA。
原核生物中的RNA聚合酶全酶由五个亚基构成,即α2ββ’σ。σ亚基与转录起始点的识别有关,而在转录合成开始后被释放,余下的部分(α2ββ’)被称为核心酶,与RNA链的聚合有关。
真核生物中的RNA聚合酶分为三种:RNA?polⅠ存在于核仁,对α-鹅膏蕈碱不敏感,用于合成rRNA前体;RNA?polⅡ存在于核基质,对α-鹅膏蕈碱极敏感,用于合成HnRNA;RNA?polⅢ存在于核基质,对α-鹅膏蕈碱敏感,用于合成tRNA前体、snRNA及5SrRNA。
4.终止因子ρ蛋白:这是一种六聚体的蛋白质,能识别终止信号,并能与RNA紧密结合,导致RNA的释放。
5.激活因子:降解产物基因激活蛋白(CAP),又称为cAMP受体蛋白(CRP),是一种二聚体蛋白质。该蛋白与cAMP结合后,刺激RNA聚合酶与起始部位结合,从而起始转录过程。
三、RNA转录合成的基本过程:
1.识别:RNA聚合酶中的σ因子识别转录起始点,并促使核心酶结合形成全酶复合物。
位于基因上游,与RNA聚合酶识别、结合并起始转录有关的一些DNA顺序称为启动子。在原核生物中的启动子通常长约60bp,存在两段带共性的顺序,即5’-TTGACA-3’和5’-TATAATG-3’,其中富含TA的顺序被称为Pribnow盒。真核生物的启动子中也存在一段富含TA的顺序,被称为Hogness盒或TATA盒。
2.起始:RNA聚合酶全酶促使局部双链解开,并催化ATP或GTP与另外一个三磷酸核苷聚合,形成第一个3’,5’-磷酸二酯键。
3.延长:σ因子从全酶上脱离,余下的核心酶继续沿DNA链移动,按照碱基互补原则,不断聚合RNA。
4.终止:RNA转录合成的终止机制有两种。
⑴自动终止:模板DNA链在接近转录终止点处存在相连的富含GC和AT的区域,使RNA转录产物形成寡聚U及发夹形的'二级结构,引起RNA聚合酶变构及移动停止,导致RNA转录的终止。
⑵依赖辅助因子的终止:由终止因子(ρ蛋白)识别特异的终止信号,并促使RNA的释放。
四、真核生物RNA转录后的加工修饰:
1.mRNA的转录后加工:
⑴加帽:即在mRNA的5’-端加上m7GTP的结构。此过程发生在细胞核内,即对HnRNA进行加帽。加工过程首先是在磷酸酶的作用下,将5’-端的磷酸基水解,然后再加上鸟苷三磷酸,形成GpppN的结构,再对G进行甲基化。
⑵加尾:这一过程也是细胞核内完成,首先由核酸外切酶切去3’-端一些过剩的核苷酸,然后再加入polyA。
⑶剪接:真核生物中的结构基因基本上都是断裂基因。结构基因中能够指导多肽链合成的编码顺序被称为外显子,而不能指导多肽链合成的非编码顺序就被称为内含子。真核生物HnRNA的剪接一般需snRNA参与构成的核蛋白体参加,通过形成套索状结构而将内含子切除掉。
⑷内部甲基化:由甲基化酶催化,对某些碱基进行甲基化处理。?
2.tRNA的转录后加工:
主要加工方式是切断和碱基修饰。
3.rRNA的转录后加工:
主要加工方式是切断。
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