第十一章 RNA的生物合成?

一、RNA轉(zhuǎn)錄合成的特點(diǎn)：?

在RNA聚合酶的催化下，以一段DNA鏈為模板合成RNA，從而將DNA所攜帶的遺傳信息傳遞給RNA的過程稱為轉(zhuǎn)錄。經(jīng)轉(zhuǎn)錄生成的RNA有多種，主要的是rRNA，tRNA，mRNA，snRNA和HnRNA。?

1．轉(zhuǎn)錄的不對(duì)稱性：指以雙鏈DNA中的一條鏈作為模板進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，從而將遺傳信息由DNA傳遞給RNA。對(duì)于不同的基因來說，其轉(zhuǎn)錄信息可以存在于兩條不同的DNA鏈上。能夠轉(zhuǎn)錄RNA的那條DNA鏈稱為有意義鏈（模板鏈），而與之互補(bǔ)的另一條DNA鏈稱為反意義鏈（編碼鏈）。?

2．轉(zhuǎn)錄的連續(xù)性：RNA轉(zhuǎn)錄合成時(shí)，在RNA聚合酶的催化下，連續(xù)合成一段RNA鏈，各條RNA鏈之間無需再進(jìn)行連接。?

3．轉(zhuǎn)錄的單向性：RNA轉(zhuǎn)錄合成時(shí)，只能向一個(gè)方向進(jìn)行聚合，RNA鏈的合成方向?yàn)?'→3'。?

4．有特定的起始和終止位點(diǎn)：RNA轉(zhuǎn)錄合成時(shí)，只能以DNA分子中的某一段作為模板，故存在特定的起始位點(diǎn)和特定的終止位點(diǎn)。?

二、RNA轉(zhuǎn)錄合成的條件：?

1．底物：四種核糖核苷酸，即ATP，GTP，CTP，UTP。?

2．模板：以一段單鏈DNA作為模板。?

3．RNA聚合酶（DDRP）： RNA聚合酶在單鏈DNA模板以及四種核糖核苷酸存在的條件下，不需要引物，即可從5'→3'聚合RNA。?

原核生物中的RNA聚合酶全酶由五個(gè)亞基構(gòu)成，即α2ββ'σ。σ亞基與轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的識(shí)別有關(guān)，而在轉(zhuǎn)錄合成開始后被釋放，余下的部分（α2ββ'）被稱為核心酶，與RNA鏈的聚合有關(guān)。?

真核生物中的RNA聚合酶分為三種：RNA polⅠ存在于核仁，對(duì)α-鵝膏蕈堿不敏感，用于合成rRNA前體；RNA polⅡ存在于核基質(zhì)，對(duì)α-鵝膏蕈堿極敏感，用于合成HnRNA；RNA polⅢ存在于核基質(zhì)，對(duì)α-鵝膏蕈堿敏感，用于合成tRNA前體、snRNA及5S rRNA。?

4．終止因子ρ蛋白：這是一種六聚體的蛋白質(zhì)，能識(shí)別終止信號(hào)，并能與RNA緊密結(jié)合，導(dǎo)致RNA的釋放。?

5．激活因子：降解產(chǎn)物基因激活蛋白（CAP），又稱為cAMP受體蛋白（CRP），是一種二聚體蛋白質(zhì)。該蛋白與cAMP結(jié)合后，刺激RNA聚合酶與起始部位結(jié)合，從而起始轉(zhuǎn)錄過程。?

三、RNA轉(zhuǎn)錄合成的基本過程：?

1．識(shí)別：RNA聚合酶中的σ因子識(shí)別轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)，并促使核心酶結(jié)合形成全酶復(fù)合物。?

位于基因上游，與RNA聚合酶識(shí)別、結(jié)合并起始轉(zhuǎn)錄有關(guān)的一些DNA順序稱為啟動(dòng)子。在原核生物中的啟動(dòng)子通常長(zhǎng)約60bp，存在兩段帶共性的順序，即5'-TTGACA-3'和5'-TATAATG-3'，其中富含TA的順序被稱為Pribnow盒。真核生物的啟動(dòng)子中也存在一段富含TA的順序，被稱為Hogness盒或TATA盒。?

2．起始：RNA聚合酶全酶促使局部雙鏈解開，并催化ATP或GTP與另外一個(gè)三磷酸核苷聚合，形成第一個(gè)3',5'-磷酸二酯鍵。?

3．延長(zhǎng)：σ因子從全酶上脫離，余下的核心酶繼續(xù)沿DNA鏈移動(dòng)，按照堿基互補(bǔ)原則，不斷聚合RNA。?

4．終止：RNA轉(zhuǎn)錄合成的終止機(jī)制有兩種。?

⑴自動(dòng)終止：模板DNA鏈在接近轉(zhuǎn)錄終止點(diǎn)處存在相連的富含GC和AT的區(qū)域，使RNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物形成寡聚U及發(fā)夾形的二級(jí)結(jié)構(gòu)，引起RNA聚合酶變構(gòu)及移動(dòng)停止，導(dǎo)致RNA轉(zhuǎn)錄的終止。?

⑵依賴輔助因子的終止：由終止因子（ρ蛋白）識(shí)別特異的終止信號(hào)，并促使RNA的釋放。?

四、真核生物RNA轉(zhuǎn)錄后的加工修飾：?

1．mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工：?

⑴加帽：即在mRNA的5'-端加上m7GTP的結(jié)構(gòu)。此過程發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi)，即對(duì)HnRNA進(jìn)行加帽。加工過程首先是在磷酸酶的作用下，將5'-端的磷酸基水解，然后再加上鳥苷三磷酸，形成GpppN的結(jié)構(gòu)，再對(duì)G進(jìn)行甲基化。?

⑵加尾：這一過程也是細(xì)胞核內(nèi)完成，首先由核酸外切酶切去3'-端一些過剩的核苷酸，然后再加入polyA。?

⑶剪接：真核生物中的結(jié)構(gòu)基因基本上都是斷裂基因。結(jié)構(gòu)基因中能夠指導(dǎo)多肽鏈合成的編碼順序被稱為外顯子，而不能指導(dǎo)多肽鏈合成的非編碼順序就被稱為內(nèi)含子。真核生物HnRNA的剪接一般需snRNA參與構(gòu)成的核蛋白體參加，通過形成套索狀結(jié)構(gòu)而將內(nèi)含子切除掉。?

⑷內(nèi)部甲基化：由甲基化酶催化，對(duì)某些堿基進(jìn)行甲基化處理。?

2．tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工： 主要加工方式是切斷和堿基修飾。?

3．rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工： 主要加工方式是切斷。