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  • RNA的生物合成-临床助理医师辅导

    作者:jaminsu    文章来源:医学教育网    点击数:    更新时间:2013-2-2

    RNA的生物合成是临床助理医师考试需要了解的内容,医学教育网搜集整理了相关知识点,以便广大考生参考学习。

    (一)转录的概念

    RNA的生物合成存在两种方式:

    ①DNA指导的RNA合成,称为转录;

    ②RNA指导的RNA合成,称为RNA复制。转录是以DNA为模板合成RNA的过程,即把DNA的碱序列转化成RNA的碱基序列。

    转录体系:模板: DNA酶: RNA聚合酶(RNA polymerase, RNA-pol)

    原料: NTP (ATP, GTP, CTP, UTP)

    无机离子:Mg2+,Mn2+其他蛋白质因子

    (二)转录的基本过程

    真核细胞RNA合成过程不同于原核生物,特别是具有密码功能的mRNA分子。原核细胞mRNA可边合成边进行翻译,但哺乳动物细胞等真核细胞中的大多数RNA是以前体分子的形式被合成,必须经过加工才能形成成熟且具有活性的RNA.真核生物和原核生物的RNA聚合酶种类不同,结合模板的特性不一样。原核生物RNA聚合酶可直接结合DNA模板,而真核生物RNA聚合酶需与辅助因子结合后才结合模板,所以二者的转录起始过程有较大区别,转录终止也不相同。

    真核生物DNA依赖性RNA聚合酶

    真核生物有3种不同的RNA聚合酶:RNA聚合酶I(RNA-PolⅠ)、RNA聚合酶Ⅱ(RNA-PoⅡ)和RNA聚合酶Ⅲ(RNA-Pol Ⅲ)。RNA聚合酶I位于细胞核的核仁,催化合成rRNA的前体,rRNA的前体再加工成28S、5.8S及18S rRNA.RNA聚合酶Ⅱ位于核内,催化转录生成hnRNA,然后加工成mRNA并输送给质的蛋白质合成体系。RNA聚合酶Ⅲ位于核仁外,催化转录编码tRNA、5SrRNA和小RNA分子的基因。mRNA是各种RNA中寿命最短、最不稳定的,需经常重新合成。从此意义上说,RNA-polⅡ是真核生物中最活跃的RNA聚合酶。

    RNA PolⅡ催化基因转录的过程可以分为3个期:起始期、延长期和终止。

    1.转录起始

    转录起始需要启动子、RNA聚合酶和转录因子的参与。基因转起始点上游存在DNA序列,包括启动子、启动子上游元件和增强子等,这些序列都可统称为顺式作用元件。

    真核生物转录起始也需要RNA聚合酶对起始区上游DNA序列作辨认和结合,生成起始复合物。RNA聚合酶Ⅱ启动转录时,需要一些称为转录因子(transcription factors)的蛋白质,才能形成具有活性的转录复合体。能直接、间接辨认和结合转录上游区段DNA的蛋白质统称为反式作用因子。反式作用因子中,直接或间接结合RNA聚合酶的,则称为转录因子。

    真核生物转录起始时,RNA聚合酶Ⅱ不与DNA分子直接结合,而需依靠众多的转录因子。首先是转录因子——TFⅡD的TBP亚基结合TATA,在TFⅡA和Ⅱ8的促进和配合下,形成ⅡD一ⅡA-Ⅱ B-DNA复合体。通过多种转录因子参与的复杂过程,使RNA聚合酶Ⅱ靶向结合启动子,形成闭合复合体,开始转录过程。

    2.转录延长

    真核生物基因组DNA在双螺旋结构的基础上,与多种组蛋白组成核小体高级结构,因此,在转录延长过程中,RNA-pol会遇上核小体。转录延长时可以观察到核小体移位和解聚现象。

    3.转录终止

    当RNA聚合酶到达基因末端的终止子时,合成的RNA链被释放,RNA聚合酶从模板上脱落。真核生物的转录终止,是和转录后修饰密切相关的。真核生物mRNA有聚腺苷酸(poly A)尾巴结构,在转录后加上。转录不是在poly A的位置上终止,而是超出数百个乃至上千个核苷酸后才停顿。已发现,在读码框架的下游,常有一组共同序列AATA—AA,再下游还有相当多的GT序列。转录越过修饰点后,mRNA在修饰点处被切断,随即加入polyA尾及5′-帽子结构。

    (三)mRNA转录后加工

    真核生物转录生成的RNA分子是初级RNA转录物,几乎所有的初级RNA转录物都要经过加工,才能成为具有功能的成熟的RNA.加工主要在细胞核中进行,主要包括首、尾修饰;前体mRNA的剪接;mRNA编辑。

    小结

    转录:以DNA为模板合成RNA的过程 . u 转录体系:模板(DNA)、原料(4种NTP)、RNA聚合酶及其他蛋白因子1.转录模板不对称转录:基因DNA双链中只有其中之一可作为转录模板,称为模板链2.RNA聚合酶(RNApol或DDRP):识别起始部位、解链、聚合、识别终止部位2.1原核生物RNA聚合酶:α2ββˊσ2.2真核生物的RNA聚合酶:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,等Ⅰ……转录rRNA(5.8S、18S、28SrRNA)

    Ⅱ……转录mRNA前体,等Ⅲ……转录小分子RNA(tRNA、5SrRNA等)

    转录过程:(a)RNA聚合酶与DNA模板链的结合(b)转录起始(c)RNA链的延长(d)转录终止mRNA修饰:

    1.“戴帽”:5 ˊ端添加mGpppNm结构

    2.剪接:去除“内含子”、连接“外显子”

    3.化学修饰:甲基化

    4.“加尾”:3ˊ端添加poly A结构

    5.RNA编辑

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