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1、第六章、第六章、RNA转录和转录后加工转录和转录后加工一、转录概述一、转录概述转录：转录：在在DNADNA指导的指导的RNARNA聚合酶催化下，以聚合酶催化下，以DNADNA链的一链的一条链为模板，按照碱基配对原则合成条链为模板，按照碱基配对原则合成RNARNA链的过程链的过程。模板链：模板链：用于转录用于转录RNARNA的链称为模板链，或负（）的链称为模板链，或负（）链，又称无义链。链，又称无义链。编码链：与编码链：与模板链互补的模板链互补的DNADNA链称为编码链，或正链称为编码链，或正（）链，又称有义链。（）链，又称有义链。第一节、第一节、RNA转录转录不对称转录不对称转录:在在DNA双
2、链分子中，转录通常双链分子中，转录通常只在只在DNA的一条链上进行，另一条链则不的一条链上进行，另一条链则不能转录，但可能对转录起调节作用，这种能转录，但可能对转录起调节作用，这种转录方式称不对称转录。转录方式称不对称转录。转录起始位点转录起始位点E.coli只有一种聚合酶；只有一种聚合酶；E.coliRNApol全酶全酶由由5种亚基组成，即种亚基组成，即2，480kD；2构成核心酶构成核心酶，核心酶与，核心酶与因子构成全因子构成全酶。酶。二、细菌的二、细菌的RNA聚合酶及其转录聚合酶及其转录1、E.coli RNA聚合酶聚合酶Two functional forms4 subunits:2c
3、an bind to DNAcan catalyze RNA synthesisbut has no specificity.5 subunits:2reduces the affinity of RNApolymerase for nonspecific DNAand greatly increases its affinityfor promoterCore enzymeHoloenzymeRNA polymerase in prok.Core EnzymeHolo Enzyme for elongationfor initiation依靠静电作用力依靠静电作用力依靠空间结构依靠空间结构非
4、专一性与非特异非专一性与非特异DNA 结合结合专一性与专一性与 特异特异DNA结合结合半衰期；半衰期；60半衰期；数小时半衰期；数小时cover60bp subunitsizeaafunctionalpha()329核心酶的组建因子、促进双链的解核心酶的组建因子、促进双链的解开和重新聚合、启动子识别、促进开和重新聚合、启动子识别、促进RNApol与与DNA模板链上游转录因模板链上游转录因子结合子结合beta()1342结合核苷酸底物，催化磷酸二酯键结合核苷酸底物，催化磷酸二酯键的形成的形成;链合成的起始与延伸链合成的起始与延伸beta()1407碱性强，与模板链结合碱性强，与模板链结合sigm
5、a()613识别启动子识别启动子omega()911.1RNA聚合酶各亚基的功能聚合酶各亚基的功能因子因子：不同原核生物具有不同原核生物具有基本相同的核心酶基本相同的核心酶，但，但亚基亚基有所差别有所差别，决定了原核生物基因的选择性表达。，决定了原核生物基因的选择性表达。Reusable；修饰修饰RNApol的构型；的构型；识别启动子，识别启动子，但无催化活性。但无催化活性。1.2原核生物原核生物RNA聚合酶抑制剂：聚合酶抑制剂：利福平（利福平（Rifampin）：与细菌：与细菌RNApol亚基结合，亚基结合，阻碍转录的起始阻碍转录的起始作用；作用；利链菌素（利链菌素（streptolydig
6、in）：与细菌：与细菌RNApol亚基结合，亚基结合，抑制转录的延伸抑制转录的延伸。肝素肝素：与细菌：与细菌RNApol亚基结合，亚基结合，阻碍阻碍与模板与模板DNA的结合的结合。2细菌的启动子细菌的启动子启动子启动子（Promoter）:RNA聚合酶识别、结合并起始转录的聚合酶识别、结合并起始转录的一段一段DNA序列。序列。共有序列（共有序列（A consensus sequence）:an idealized sequence in which each position represents the base most often found when many actual seque
7、nces are compared 2)、70 40：上游元件（：上游元件（up element）CAPcAMP 结合位点结合位点 1)、35 10：核心启动子（：核心启动子（core promoter）RNA pol结合位点结合位点基因表达调控的正控制位点基因表达调控的正控制位点CAP：cAMPAcceptorProtein（cAMP受体蛋白受体蛋白）CatabolitegeneActivatorProtein（分解代谢基因激活蛋白分解代谢基因激活蛋白）2.1E.coli启动子的基本元件启动子的基本元件:1)、核心启动子核心启动子TTGACA（Sextama Box）35 site：RNA
8、聚合酶的松弛结合位点聚合酶的松弛结合位点（Rsite）TATAAT（pribnow Box）10 site：RNA 聚合酶的紧密结合位点（聚合酶的紧密结合位点（B site）Initiation site：+1 site。RNA transcriptional startpoint（I site）A/G35(R)10(B)+1(I)RNA间距：间距：17bp间距：间距：7bpThereareSTRONGpromotersThereareWEAKpromotersTherecApromoterisastrongpromoter:TTGATA-16-TATAATTTGACA-17-TATAATTh
9、earaBADpromoterisaweakpromoter:CTGACG-18-TACTGTTTGACA-17-TATAATuppromotermutationslookmoreliketheconsenus:downpromotermutationslooklessliketheconsensuslacUV5lacwild-typeTTTACA-18-TATAATTTTACA-18-TATGTTTTGACA-17-TATAATTAGACA-17-TAGATTTAGATA-17-TAGATTTTGACA-17-TATAATPRMUp-1PRMwild-typeuPromoterefficie
10、nciescanbeincreasedordecreasedbymutationl10 Box与与35 Box间距间距17bp，有利于，有利于RNA pol启动启动间距间距趋近趋近于于17 bp，up mutation间距间距远离远离于于17 bp，down mutation17bp的间距比的间距比17bp的序列对转录更为重要的序列对转录更为重要2)、上游元件、上游元件 CAPcAMP 结合位点结合位点（Activator region，AR）当：当：ARI+CAPcAMP AR I：CAP-cAMP的强结合位点的强结合位点（-70-50）AR II：CAP-cAMP的弱结合位点的弱结合位点（
11、-50-40）cooperative effect提高提高ARII 的结合效率的结合效率IR70 ARI40ARII IR 50 RNA pol AR II+CAPcAMP 复合体：复合体：促使促使35 box附近附近GC岛区的双螺旋结构稳定性降低，岛区的双螺旋结构稳定性降低，10 box的解链温度降低，有利于转录启动的解链温度降低，有利于转录启动ARI ARII GC Island 35 10 当当 Null AR II RNA pol.into 10 Box but transcription off当当 ARII+CAPcAMPpromotionRNA pol.into 35 Boxin
12、to 10 Boxstarting transcription RNA pol RNA pol-CTDCAP-cAMPARI ARIIARI ARIIActivation transcription Up element+CAP-cAMP RNA PolymeraseRNA Polymerase复合体复合体 CAP-cAMP CAP-cAMP 与与RNA PolymeraseRNA Polymerase的的-CTD结合，激活转录结合，激活转录 3.1因子介导因子介导RNA聚合酶识别启动子聚合酶识别启动子3RNA聚合酶怎样发现启动子？聚合酶怎样发现启动子？n全酶能以全酶能以很高的亲和性很高的亲和
13、性结合在结合在启动子启动子；因子的作用：因子的作用：降低全酶与一般降低全酶与一般DNA的非专的非专一性结合一性结合(105,1)增强全酶与启动子增强全酶与启动子Rsite、Bsite的专一性结合的专一性结合(1012,数数小时小时)导致导致RNA链的延伸缓慢链的延伸缓慢factorisresponsibleforrecognitionofconsensussequenceofpromoterandonlyrequiredforinitiation.3.2 因子的替换控制不同基因的转录因子的替换控制不同基因的转录4、原核生物转录的过程原核生物转录的过程RNA的转录包括的转录包括promotion
14、,elongation,termination转录单位转录单位(transcriptional unit):启动子到终止子启动子到终止子的一段的一段DNA序列序列原核生物中的转录单位多为原核生物中的转录单位多为多顺反子多顺反子polycistron 4.1转录的起始转录的起始RNA聚合酶非特异性结合到聚合酶非特异性结合到DNA上并移动到上并移动到启动子上启动子上RNA在启动子上形成在启动子上形成闭合的二元复合物闭合的二元复合物在在-10区域区域DNA双链打开，形成双链打开，形成开放的二开放的二元复合物元复合物第第1、2rNTPs结合上来结合上来,形成第一个磷酸二酯键，形成第一个磷酸二酯键，第第
15、1个个rNTP多为多为G,其次为其次为A,很少为很少为U,其两侧分别为其两侧分别为C和和T。RNA链合成了链合成了89个碱基，个碱基，三元复合物三元复合物DECISIONTIME:ElongateorAbort启动子清除启动子清除Model of the interaction between E.coil RNA polymerase holoenzyme and a promoterDNAIncorporating the first few Nt4.2转录的转录的延伸延伸RNApol沿着模板链移动，沿着模板链移动，RNA链不断延伸，链不断延伸，并保持三元复合物的结构；并保持三元复合物的结
16、构；转录泡中的转录泡中的DNA螺旋前开、后合，螺旋前开、后合，RNA延长，延长，不断脱离不断脱离DNA；RNA链的延伸速度不是恒定的，在模板富含链的延伸速度不是恒定的，在模板富含GC的区域，转录就会减慢的区域，转录就会减慢/停顿。停顿。8bpDNARNA复合体长度复合体长度17bp螺旋解开长度螺旋解开长度核心酶向前移动，核心酶向前移动，RNA链不断生链不断生长。转录后的长。转录后的DNA区断随即恢复区断随即恢复双链结构，双链结构，RNA链被置换出来。链被置换出来。4.3转录转录的终止的终止终止子终止子(terminator):为为RNA转录提供终止信转录提供终止信号的一段号的一段DNA序列。序
17、列。终止因子终止因子(terminationfactor):协助协助RNA聚聚合酶识别终止子信号的辅助因子（蛋白质）合酶识别终止子信号的辅助因子（蛋白质）转录的终止依赖于转录的终止依赖于RNA产物的特定序列产物的特定序列；4.3.1终止子的分类终止子的分类终止类型终止类型回文序列回文序列后随序列后随序列不依赖不依赖因子的终止子因子的终止子富含富含GC富含富含U依赖依赖因子的终止子因子的终止子不富含不富含GC不富含不富含U不依赖于不依赖于因子的终止子（强终止子）因子的终止子（强终止子）u结构特点结构特点：RNA具有一个发夹结构（富含具有一个发夹结构（富含GC）和随后和随后polyU片段。片段。u
18、作用机制作用机制：RNApol+发夹结构发夹结构转录暂停转录暂停后随杂合分子不稳定的后随杂合分子不稳定的poly(U-dA)RNA容易从模板上脱落容易从模板上脱落RNA-DNA-RNApol解聚解聚转录终止转录终止依赖于依赖于因子的终止子（弱终止子）因子的终止子（弱终止子）u结构结构：仍然具有茎环结构，但：仍然具有茎环结构，但GC碱基对含量较少，碱基对含量较少，下游也缺乏下游也缺乏polyU结构。结构。factor:u275 kD 六聚体六聚体 u依赖于依赖于ATP的解旋酶活性的解旋酶活性u 结合新生结合新生RNA的的 rut 位点位点A rut site is bound by Rho fa
19、ctor A rut site has a sequence Crich and G poor1、2、3、抗终止：抗终止：RNA聚合酶越过终止子继续转录的现象聚合酶越过终止子继续转录的现象抗终止因子：抗终止因子：能使能使RNA聚合酶越过终止子继续转录的聚合酶越过终止子继续转录的蛋白质蛋白质抗终止是基因表达的调控事件抗终止是基因表达的调控事件4.3.2抗终止（抗终止（antitermination）抗终止需要抗终止需要Nut位点位点WhenpNrecognizesthenutsite,itactonRNApoltoensurethattheenzymecannolongerrespondtoth
20、eterminator.NusA protein：69 kD RNA polattaching factor Impel RNA pol.pausing in terminator and waiting for Rho factor to stop transcription of RNA After initiation substituting NusA+core E antiterminationN protein utilization substance.TheNusfactors.NusAisrequiredforintrinsicterminators,NusAandNusB-
21、S10isrequiredforrho-dependentterminators.pN:NusAbindstopolymerase,andNbindstobothNusAandboxBofthenutsiteregionofthetranscript,creatingaloopinthegrowingRNA.Thiscomplexisrelativelyweakandcancauseantiterminationonlyatterminatorsnearthenutsite(Theseconditionsexistonlyinvitro.).S10bindstopolymerase,andNu
22、sBbindstoboxAofthenutsiteregionofthetranscript.Thisprovidesanadditionallinkbetweenthepolymeraseandthetranscript,strengtheningthecomplex.NusGalsocontributestothestrengthofthecomplex.Thiscomplexisprocessiveandcancauseanti-terminationthousandsofbasepairsdownstreaminvivo(openarrow).三、真核生物的转录三、真核生物的转录、真核
23、生物的、真核生物的RNA聚合酶聚合酶v线粒体和叶绿体也有各自的线粒体和叶绿体也有各自的RNA聚合酶，结构简单，聚合酶，结构简单，类似于细菌类似于细菌RNA聚合酶，能催化所有种类聚合酶，能催化所有种类RNA的合成。的合成。RNApol.I,II,III L with 78%homologous between 3 RNApol.I,II,IIIL of prokaryote RNApol.L of prokaryote RNApol.(功能相似功能相似)Including L,L subunit&7-12 small subunits进进化化渊渊源源 RNApol II(B);-For pre-
24、mRNA transcription -Located in nucleoplasm -L maximum subunit 240 kd&have specific COOH-end named CTD (Carboxyl Terminal Domain)only in RNApol II -CTD-end;7aa repeats&high frequency phosphorylation TyrSerPProThrPSerPProSerP Yeast 26XDrosophila 44X repeat unit of 7 aa/in CTDRat&Human 52X-依依CTD中，中，Ser
25、,Thr 磷酸化与否，将磷酸化与否，将L 分为分为3个个Subforms IIO(240kd)IIA(220kd)IIB(180kd)高度磷酸化高度磷酸化CTD overphosphorylated 提高转录效率提高转录效率10X IIA 蛋白酶水解蛋白酶水解Nonphysiological form基本结合型基本结合型 Initially binds to promoter 使使RNApol易于离开易于离开Promoter 转录延伸转录延伸 RNA聚合酶的亚基组成聚合酶的亚基组成每种每种RNA聚合酶含有聚合酶含有12个或更多个不同个或更多个不同的亚基；的亚基；三种三种RNA聚合酶最大的两个亚
26、基彼此相聚合酶最大的两个亚基彼此相似似,且与且与E.coliRNApol的的,相似相似.；至少至少5种亚基在三种种亚基在三种RNA聚合酶中是共同聚合酶中是共同的；的；每种每种RNA聚合酶有聚合酶有4-7种特有的亚基种特有的亚基.真核真核RNA聚合酶同原核聚合酶同原核RNA聚合酶异同聚合酶异同不需要引物不需要引物从从53合成合成RNA.RNA产物与反义模板链互补产物与反义模板链互补.不同不同真核细胞核内有真核细胞核内有3种种RNA聚合酶；聚合酶；需要转录因子结合到启动子起始转录需要转录因子结合到启动子起始转录；RNA聚合酶聚合酶II最大亚基有最大亚基有羧基末端结构域羧基末端结构域（CTD），且）
27、，且CTD的磷酸化是转录延伸的磷酸化是转录延伸所必需的；所必需的；CTD是转录延伸过程中特异激活的一个重要是转录延伸过程中特异激活的一个重要标靶标靶2真核生物的启动子真核生物的启动子2.1 I 型启动子型启动子：URE core promoterupstreamregulatorelementscorepromoter：316，URE：180107，提高转录效率，提高转录效率UBF（Upstream binding factor）：与启动子）：与启动子核心核心结构结构及及URE相互作用；相互作用；SL1（Selectivity factor1）：扩大）：扩大UBF的作用区域，的作用区域，促进其
28、与启动子核心序列的结合；促进其与启动子核心序列的结合；&TranscriptfactorsTBP（TATA-bindingprotein，TATA结合蛋白结合蛋白）1个，个，确保确保RNA聚合酶聚合酶I定位于转录起始位点。定位于转录起始位点。TAF（TBP-associatedfactors，TBP相关因子相关因子）3个个,.UBF+URE UBF+Part of core promoter Two UBF interaction causing DNA to form a loopURE core promoter3 TAF1 TBPSL1UBFUBF prerRNAAllows RNA p
29、ol binding complex to initiate RNA pol I2.2 II 型启动子型启动子基本启动子基本启动子(basalpromoter):TATA框框起始子起始子(initiator):PyPyANPyPy。上游元件上游元件(upstreamelement):CAAT框框,GC框框,八聚体框八聚体框应答元件应答元件(responseelement)2.2.1II型启动子的组成型启动子的组成真核生物真核生物RNApol不具有全能性，需要严格依赖于一不具有全能性，需要严格依赖于一系列系列蛋白因子蛋白因子才能识别和结合到启动子特定序列上，才能识别和结合到启动子特定序列上，并启
30、动转录反应。并启动转录反应。真核基因转录必需的辅助蛋白统称为真核基因转录必需的辅助蛋白统称为“转录因子转录因子”，其作用或识别其作用或识别DNADNA的顺式元件、或识别的顺式元件、或识别RNARNA聚合酶、或识别聚合酶、或识别其它因子。其它因子。其作用或识别其作用或识别DNA的顺式元件、或识别的顺式元件、或识别RNA聚合酶、聚合酶、或识别其它因子或识别其它因子2.2.2 转录因子转录因子通用因子通用因子General transcript factor(GTF)上游因子上游因子Upstream factor可诱导因子可诱导因子Induce factorRNA聚合酶聚合酶II的转录因子有的转录因
31、子有3种：种：2.2.3 II型启动子起始转录前转录起始复合物前转录起始复合物（Formingpre-TIC）基本基本转录起始复合物转录起始复合物（Formingbasic-TIC）完整完整转录起始复合物转录起始复合物（Formingcomplete-TIC）起始转录（起始转录（Theinitiation）。TIC:TranscriptionalInitiationComplexTATA框框是是RNA聚合酶聚合酶和通用转录因子形成前起始复合物的主要装配点。和通用转录因子形成前起始复合物的主要装配点。(1)TFIID:A sort of protein complex(TBP&8TAF)(TBP
32、):三种三种RNApols所需。所需。羧基末端有羧基末端有180个非常保守的氨基酸。个非常保守的氨基酸。结合到结合到DNA的小沟并使其弯曲。的小沟并使其弯曲。决定转录起始位点决定转录起始位点控制基本转录上游元件的效率。控制基本转录上游元件的效率。-RNApol II +20TFIIs(通用转录因子通用转录因子)TIC转录启动转录启动逐级组装逐级组装TATA +1Wilds minor grooveTFII ATFII DpreTIC(2)TFIIA：结合到结合到TFIID，增强增强TFIID与与TATA框的结合，稳定框的结合，稳定DNA-TFIID复合物复合物Transcriptional I
33、nitiation ComplexTFII F RNA pol IITFII B Basic TIC(3)TFIIB：结合到结合到TFIID和和RNApolII，作为一个，作为一个桥梁因子允许桥梁因子允许RNApolII和和TFIIF结合到复合物结合到复合物(4)TFIIF：包括包括RAP38和和RAP74两个亚基，两个亚基，通过其解螺通过其解螺旋酶活性使旋酶活性使RNA合成进入延伸阶段合成进入延伸阶段(5)TFIIH:一个蛋白复合体一个蛋白复合体5亚基亚基,含有解旋酶含有解旋酶活性和活性和激酶活性激酶活性（使（使CTD 磷酸化）磷酸化）(6)TFIIE:Associate with TFII
34、H Kinasecomplete TICTFII ETFII HmRNAPromoter clearanceTranscription startingFE H B D ATATA +1Wilds minor groove TFII ATFII DpreTICTFII F RNA pol IITFII BbasicTICmRNAPromoter clearanceE H B D ATranscription startingcomplete TICEH TATA框是框是RNA聚合酶聚合酶和通用因子形成前起始复和通用因子形成前起始复合物的主要装配点。合物的主要装配点。DNA在起始子处解开并起始转
35、在起始子处解开并起始转录。录。某些真核生物的基因某些真核生物的基因II启动子无启动子无TATA框有起始子框有起始子,可通过某些识别起始子的可通过某些识别起始子的TAF介导介导TBP结合其上，结合其上，并装配起始复合物。并装配起始复合物。某些真核生物的基因某些真核生物的基因II启动子即没有启动子即没有TATA框，也无框，也无起始子，可通过结合于上游元件上的因子介导并装起始子，可通过结合于上游元件上的因子介导并装配起始复合物。配起始复合物。2.3 III型启动子型启动子基因内启动子基因内启动子:如如5S rRNA、tRNA和和scRNA.转录起点上游启动子转录起点上游启动子:如如snRNA。(TA
36、TA元件、元件、邻近序列元件邻近序列元件PSE和八聚体和八聚体OCT元件元件)。2.3.1 类型类型:A box:TGGCNNAGTGG(Dloop of tRNA)B box:GGTTCGANNCC (TCloop of tRNA)2.3.2 pretRNA的启动子的启动子+1 A box B box tDNA&启动子启动子TFIII C+1 A box B box tDNATFC：同：同 Abox、Bbox结合结合&转录因子转录因子TBP（TATAbinding protein）BRF（TFIIIBRelated Factor）B factor TFIIIBTBPBRFBTFB：没有序列特
37、异性，由没有序列特异性，由TFC决定其结合位置；决定其结合位置；使使RNA pol 在起始位点正确定位在起始位点正确定位；包含包含3 个亚基个亚基 TFIIIB allows RNA pol III to bind and initiate transcription tRNA RNA pol III+12.3.2pre-rRNA启动子&保守区保守区 +1 A box C boxC box:+81 +99bpA box:+50 +65bpRNA pol IIITFIIICTFIIIA +1 A box C boxTFIIIBrRNATFA：同同C框结合，并使框结合，并使TFC与启动子作用；与启
38、动子作用；TFC：同同A框、框、C框结合框结合；TFB：使使RNA pol 在起始位点正确定位在起始位点正确定位&transcription factor真核基因转录的终止信号和终止反应，比转真核基因转录的终止信号和终止反应，比转录起始了解少得多；录起始了解少得多；rRNA转录后需经剪接形成成熟转录后需经剪接形成成熟rRNA，故其，故其末端不是转录的终止末端。末端不是转录的终止末端。mRNA同样要经过剪接和加工，且半衰期很同样要经过剪接和加工，且半衰期很短。短。转录终止信号的研究转录终止信号的研究-RNApol的转录的转录3 3、真核基因转录的终止、真核基因转录的终止SV40的终止子的终止子结
39、构结构：很象：很象E.coli的不依赖的不依赖因子的终止子，因子的终止子，具有一个发夹结构，末端有具有一个发夹结构，末端有polyU。特点特点：转录停止在终止子下游：转录停止在终止子下游CAATbox序序列处，列处，需要识别此序列的蛋白质因子。需要识别此序列的蛋白质因子。四、四、RNA生物合成的抑制剂生物合成的抑制剂嘌呤和嘧啶类似物嘌呤和嘧啶类似物：作为核苷酸代谢颉抗物而抑制核酸前体：作为核苷酸代谢颉抗物而抑制核酸前体的合成。的合成。DNA模板功能的抑制物模板功能的抑制物：如烷化剂、放线菌素、嵌入染料。：如烷化剂、放线菌素、嵌入染料。RNA聚合酶抑制物：聚合酶抑制物：如利福霉素（抑制细菌如利福
40、霉素（抑制细菌RNA聚合酶）、聚合酶）、利链霉素（与细菌利链霉素（与细菌RNA聚合酶聚合酶亚基结合）、亚基结合）、鹅膏蕈碱鹅膏蕈碱（真核生物的（真核生物的RNA聚合酶）聚合酶）第二节、第二节、RNA的转录后加工的转录后加工极少数的转录产物直接成为成熟的极少数的转录产物直接成为成熟的RNARNA分子分子RNARNA加工是生物中普遍存在的现象加工是生物中普遍存在的现象RNARNA加工的类型多种多样，不同生物、不同加工的类型多种多样，不同生物、不同种类的种类的RNARNA转录后进行的加工方式不同转录后进行的加工方式不同一、一、RNA加工（加工（RNA Processing）1 1、定义：、定义：前体
41、前体RNARNA转变为成熟转变为成熟RNARNA的过程的过程2、主要的加工方式主要的加工方式核苷酸的切除核苷酸的切除（Removal of nucleotides）末端添加核苷酸末端添加核苷酸（Addition of nucleotides）碱基或糖苷的修饰碱基或糖苷的修饰（Modification of certain nucleotides）2.1 核苷酸的切除核苷酸的切除核酸内切酶核酸内切酶（endonucleases）：在前体在前体RNA内部特定位点切割内部特定位点切割核酸外切酶核酸外切酶（exonucleases）：在前体在前体RNA末端逐个剪切核苷酸末端逐个剪切核苷酸此加工方式普遍
42、存在于真核生物和原核生物此加工方式普遍存在于真核生物和原核生物2.2 核苷酸的添加核苷酸的添加1)5Capping m7G2)3Tailing poly(A)2.3 特定核苷酸的修饰特定核苷酸的修饰 修饰位置修饰位置:碱基或核糖碱基或核糖核糖核糖 2OH上甲基化（上甲基化（methylation）tRNA中的核苷酸修饰（中的核苷酸修饰（various）如：二氢尿嘧啶、假尿嘧啶、如：二氢尿嘧啶、假尿嘧啶、4硫尿嘧啶、硫尿嘧啶、1甲基鸟嘌呤甲基鸟嘌呤常见常见tRNA中的修饰核苷酸中的修饰核苷酸Cmnm5U (5羧甲基氨甲基尿苷羧甲基氨甲基尿苷)mCm5U （5甲氧基羰甲基尿苷）甲氧基羰甲基尿苷）X
43、m5s2U （5甲基甲基2硫代尿苷）硫代尿苷）K2C （2赖氨酸胞苷）赖氨酸胞苷）Com5U （5(2)羟羧甲基尿苷）羟羧甲基尿苷）I （Inosine次黄嘌呤）次黄嘌呤）m7G (7甲基尿苷甲基尿苷)m5C （5甲基胞苷）甲基胞苷）m6A （6甲基腺苷）甲基腺苷）s2C （2硫代胞苷）硫代胞苷）(假尿苷）假尿苷）Um (2O甲基尿苷甲基尿苷)Q （Queuosine）Xo5U (5羟基尿苷羟基尿苷)OHOHNHCH2H2NR二、原核生物中二、原核生物中RNA的转录后加工的转录后加工1、原核生物、原核生物rRNA前体的加工前体的加工tRNA16S23S5StRNA前体前体rRNA的加工过程的加
44、工过程 转录产物内部碱基配对折叠形成转录产物内部碱基配对折叠形成茎环结构茎环结构茎环结构与蛋白复合，形成茎环结构与蛋白复合，形成 RNPs特定碱基的特定碱基的甲基化甲基化(S-S-腺苷甲硫氨酸，腺苷甲硫氨酸，SAMSAM)酶的剪切酶的剪切，首先，首先 RNase剪切释放出剪切释放出16S、23S前体分前体分子，子，RNaseE剪切释放出剪切释放出5S前体分子；随后前体分子；随后 RNase M16、M23、M5分别在其前体分子末端进一步剪切，分别在其前体分子末端进一步剪切，最终释放成熟的最终释放成熟的rRNA分子分子 RNaseIII识别部位是特定的识别部位是特定的RNA双螺旋区，双螺旋区，R
45、NaseIII在在16S rRNA和和23S rRNA茎部有两个切割位点茎部有两个切割位点只相差只相差2bp,切割产生切割产生P16和和P23。同样的同样的5S rRNA的前体的前体P5由由RNaseE切割产生。切割产生。核糖体的组装和核糖体的组装和rRNA转录、前体加工偶联转录、前体加工偶联70S 核糖体核糖体50S 大亚基大亚基30S 小亚基小亚基21种蛋白质种蛋白质16S rRNA31种蛋白质种蛋白质5S rRNA&23S rRNA转录产物折叠成转录产物折叠成茎环结构茎环结构内切核酸酶内切核酸酶RnaseE、F在在3端切除一个侧翼序列，端切除一个侧翼序列，留下额外留下额外9nt外切酶外切
46、酶RNaseD切除切除3端的端的7nt内切酶内切酶RNaseP切除切除5端的端的28nt，形成，形成成熟成熟5端端随后随后RNaseD切除剩余的切除剩余的2nt，形成，形成成熟成熟3端端最后进行一系列的碱基修饰最后进行一系列的碱基修饰2、原核生物、原核生物tRNA前体的转录后加工前体的转录后加工RNase P由一个由一个RNA分子和一个蛋白分子组成的简单分子和一个蛋白分子组成的简单RNP不同来源的不同来源的RNaseRNase P P都有高度相似的序列和结构都有高度相似的序列和结构功能：修剪功能：修剪tRNA分子形成成熟的分子形成成熟的5端端体外体外RNase P中单独的中单独的RNA分子就有
47、内切酶的功能分子就有内切酶的功能核酶核酶 Ribozyme：催化特定生化反应的催化特定生化反应的RNA分子分子mRNA几乎不需要进行加工，几乎不需要进行加工，mRNA分子的分子的转录往转录往往和翻译偶联往和翻译偶联mRNA分子很快从分子很快从5端开始降解，翻译限制在短时端开始降解，翻译限制在短时间内间内保护机制就是在保护机制就是在3、5端形成茎环结构端形成茎环结构，作为，作为暂时暂时性的屏障，增加翻译的频率性的屏障，增加翻译的频率少数少数多顺反子多顺反子mRNA需经过核酸内切酶切成较小的需经过核酸内切酶切成较小的单位，然后在进行翻译。这有利于各个结构基因的翻单位，然后在进行翻译。这有利于各个结
48、构基因的翻译调控、或通过改变译调控、或通过改变RNA的二级结构对翻译进行调控。的二级结构对翻译进行调控。3、原核生物、原核生物mRNA前体的加工前体的加工1、真核生物、真核生物rRNA前体的加工前体的加工除除5SrRNA外，由存在于核仁中的外，由存在于核仁中的RNApol合成合成不同的真核生物前体不同的真核生物前体rRNA分子有差异，如酵母为分子有差异，如酵母为7,000nt、哺乳动物为哺乳动物为13,500nt（47S）前体含前体含18S、5.8S、28SrRNA各一个各一个真核生物的真核生物的5SrRNA由由RNApol合成合成121nt的转录产物，几乎不需要加工的转录产物，几乎不需要加工
49、v真核生物细胞的真核生物细胞的核仁核仁是是rRNA合成、加工和装配成核糖合成、加工和装配成核糖体的场所。体的场所。v线粒体和叶绿体线粒体和叶绿体rRNA基因的排列方式和转录后加工过基因的排列方式和转录后加工过程一般与原核生物的程一般与原核生物的rRNA基因类似。基因类似。二、真核生物中二、真核生物中RNA的一般加工的一般加工Processing scheme of 45S human(HeLa)rRNA precursor5s s 5s s 5s s 5s NT.T.space T NT.Euk.18s 5.8s 28sPreRNA 41s18s28s+5.8sC/DsnoRNA 与与rRNA
50、配对的区域被甲基化配对的区域被甲基化真核生物真核生物rRNA前体的前体的甲基化、假尿苷酸化和甲基化、假尿苷酸化和切割都是由切割都是由核仁小核仁小RNA（snoRNA）指指导的。导的。含有含有C/D框框snoRNA指导指导2O-P甲基化；甲基化；H/ACA框框snoRNA指导假尿苷酸指导假尿苷酸化化H/ACA型型 snoRNA 有两小段保守序列和两个发夹结构，其各自有与有两小段保守序列和两个发夹结构，其各自有与 rRNA互补的区域。与互补的区域。与rRNA不配对区域中的尿苷会转变为假尿苷。不配对区域中的尿苷会转变为假尿苷。核生物的核糖体核生物的核糖体核糖体（核糖体（Ribosome）合成蛋白质的