基因组的表达-转录机制

多核苷酸链中核苷酸的线性序列信息如何转换成多肽中线性氨基酸序列。

转录机制

RNA聚合酶和转录周期

• 真核细胞有三种RNA聚合酶
  • RNA聚合酶Ⅰ：转录大的核糖体RNA前体基因
  • RNA聚合酶Ⅱ：转录几乎所有蛋白质编码的基因
  • RNA聚合酶Ⅲ：转录tRNA基因、一些小的核RNA基因、5SRNA基因
• 细菌只有一种RNA聚合酶

RNA聚合酶转录的步骤：起始、延伸、终止

• 起始
  • 启动子：最初结合RNA聚合酶的DNA序列
  • 启动子-聚合酶复合物一旦形成就发生结构改变利于起始过程继续进行
  • DNA在转录将要开始的部位解链产生转录泡
  • 转录总是从5'端向3'端进行（3'端延伸）

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• 延伸

  • 一旦RNA聚合酶合成一小段RNA（10个碱基左右），转录进入延伸阶段
  • 合成RNA -> 使前方DNA解链 -> 使后方DNA重新复性 -> 逐步解开正在延长的RNA链与模板链配对 -> 校正

• 终止

  • 释放RNA产物
  • 使RNA聚合酶从DNA上释放

细菌的转录周期

• E.coli σ因子赋予RNA聚合酶识别启动子的特性
  • 含有σ⁷⁰因子的聚合酶识别启动子的特征结构
    • 两段6个核苷酸长的保守序列
    • 被长为17~19个核苷酸的非特异序列所分割
    • 这两段保守序列的中心分子分别位于RNA合成起始位点上游约10bp和35bp处分别称为-10和-35区元件
    • 编码RNA链起始处的DNA核苷酸被定为+1
      
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• 启动子的强度：指一个启动子在一定时间内起始转录物的数目
  • 受启动子最初与聚合酶的结合程度影响
  • 对异构化作用的支持效率
  • 聚合酶逃离的难易程度
• ρ依赖型终止子
• ρ非依赖型终止子：发卡结构

真核生物的转录

• RNA聚合酶Ⅱ的核心启动因子由4个不同序列的元件组合而成
  
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• 调控序列
• 在核心启动子之外的（而且通常是上游），在体内进行有效转录所需要的其他序列元件
  • 增强转录的包括
    ＋　启动子最近元件
    ＋　上游激活子序列
    ＋　增强子
    ＋　抑制转录包括
    • 沉默子
      ＋　边界元件
      ＋　绝缘子

所有这些元件都与调控蛋白结合：激活或抑制转录

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• 延伸聚合酶与RNA加工所需的一组新的蛋白质因子相互作用

  • RNA的加工过程
    • RNA'5加帽
    • 剪切去除内含子
    • RNA3'加尾：3'端多聚腺苷酸

• 5'端帽子和3'端多聚A尾巴的功能

  • 保护mRNA不被核苷酸外切酶降解，提高转录效率
  • 5'端帽子帮助mRNA运输到细胞质
  • 5'帽子剪接第一个内含子
  • 3'端多聚A尾巴剪接最后一个内含子

• 3'多聚腺苷酸化
  

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RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ催化转录

• RNA聚合酶Ⅰ
  • 转录rRNA前体基因
• RNA聚合酶Ⅲ
  • 转录tRNA基因、snRNA基因、5SrRNA基因