教学目的使学生了解原核生物和真核生物的RNA聚合酶Word文档下载推荐.docx
《教学目的使学生了解原核生物和真核生物的RNA聚合酶Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《教学目的使学生了解原核生物和真核生物的RNA聚合酶Word文档下载推荐.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
不对称转录，以单链DNA为模板。
不需要引物，合成是连续的。
一原核生物的RNA聚合酶
大肠杆菌RNA聚合酶（RNApolynerase）
需要DNA模板，Mg离子，和4种3-磷酸核苷（ATP，UTP，CTP和GTP）。
RNApol和DNApol也有2点不同：
（1）RNApol没有任何校对功能；
（2）能起始新的RNA链。
细菌RNApol由5种多肽亚基组成为α2β'
βσω；
分子量达50多万，可以合成3类不同的RNA（tRNA，mRNA和rRNA）。
其大小和功能如表所示：
表E.coliRNAPol的结构和功能
亚基
基因
分子量（KDa）
数目
组分
可能的功能
α
rpoA
40
2
核心酶
酶的连接，装配，决定哪些基因被转录
β
rpoB
155
1
与转录全过程有关,和底物（核苷酸）结合
β’
rpoC
160
结合DNA模板
ω
σ
rpoD
70
σ因子
辨认起始点,
二真核生物的RNA聚合酶
真核生物RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和线粒体RNA聚合酶，分子量大致都在500KD左右，它们专一性地转录不同的基因，因此由它们催化的转录产物也各不相同。
表2真核生物的RNA聚合酶
种类
分布
合成的RNA类型
Ⅰ
核仁
28s,18s,5.8srRNAs
Ⅱ
核质
hnRNA，SnRNA
Ⅲ
tRNA，5sRNA，SnRNA
Mt
线粒体
线粒体RNAs
不同的真核聚合酶对各种抑制剂的敏感性也不同（表）
某些常用的转录抑制剂
抑制剂
靶酶
抑制作用
利福霉素
细菌的全酶
与β亚基结合，阻止起始
链霉溶菌素
细菌的核心酶
与β亚基结合，阻止延长
放线菌素D
真核RNA聚合酶Ⅰ
与DNA结合，并阻止延长
α-鹅膏蕈碱
真核RNA聚合酶Ⅱ、III
与RNA聚合酶Ⅱ结合
2.1真核RNA聚合酶的结构特点：
所有真核RNA聚合酶都是大分子蛋白质，分子量可达500KDa或更多。
它们典型的有8-14个亚基。
RNApolⅡ的大亚基有一个羧基末端功能区（carboxy-terminaldomainCTD），它含有一个多次重复的一致序列Tyr-Ser-Pro-Ser-Pro-Ser，这个序列是RNApol独有的。
此CTD在Ser丝氨酸或Thr苏氨酸残基上可高度磷酸化，这个酶带有非磷酸化亚基叫做RNApolⅡa，而带磷酸化亚基叫做RNApolⅡo，CTD参与转录的起始。
2.2线粒体和叶绿体的RNApol
线粒体和叶绿体转录的RNApol较小，更类似于细菌的RNApol。
第二节启动子
一原核生物的启动子
启动子（promoter）是DNA分子可以与RNA聚合酶特异结合的部位，也就是使转录开始的部位。
1启动子（promoter）的结构
不同启动子对RNA聚合酶的亲和力各不同，根据其合成蛋白质的多少区别为强弱启动子。
1.1转录起始点：
多为嘌呤，CAT，A为起始点
1.2-10区
又称为Pribnow盒（原核生物）。
其保守序列为TATAAT（T80A95T45A60A50T96），其中3′端的“T”十分保守。
A.T较丰富，易于解链。
和转录起始位点I一般相距5-bp。
只有少数几个核苷酸的差别。
其功能是:
（1）RNApol紧密结合部位;
（2）形成开放启动复合体；
（3）使RNApol定向转录。
1.3-35序列又称为Sextama盒（Sextamabox），其保守序列为TTGACA（T82T84G78A65C54A45），与-10序列，相隔16-19bp。
为RNApol的识别位点。
σ亚基才能识别并结合-35序列，为转录选择模板链。
1.4-10和-35之间距离：
1）-35和-10序列相距约16-19bp，其距离稳定，过大或过小都会降低转录活性。
2）该距离大致是双螺旋绕两圈的长度。
这两个结合区是在DNA分子的同一侧面，此酶是结合在双螺旋的一面。
3）原核生物亦有少数启动子缺乏这两个序列之一。
RNA聚合酶往往不能单独识别这种启动子，而需要有辅助蛋白质的帮助。
1.5启动子附近其他DNA序列：
⏹起始位点上游50到150bp之间的序列是启动子的完全活性所必需的。
⏹上游序列可以吸引拓扑异构酶，后者可导致结合的局部产生有利于转录起始的超螺旋状态。
⏹远离部位序列富有AT，能增进转录起始的频率。
2原核生物不同基因的启动子的共同特点：
（1）结构典型，都含有识别（R），结合（B）和起始（I）三个位点；
（2）序列保守，如-35序列、-10序列结构都十分保守；
（3）位置和距离都比较恒定；
（4）对RNA聚合酶的亲和力高低影响转录频率和效率；
（5）常和操纵子相邻；
（6）都在其控制基因的5’端；
（7）决定转录的启动和方向。
二．真核生物的启动子
与原核的启动子的区别：
（1）多种元件：
TATA框，GC框，CATT框，OCT等；
（2）不同元件的组合情况：
位置、序列、距离和方向都不完全相同；
（3）需转录因子参与转录的全过程。
转录因子先和启动子结合，再与RNA聚合酶形成转录起始复合物，开始转录的过程。
2.1RNApolⅡ的启动子
通用型启动子（无组织特异性）、结构最复杂、位于转录起始点的上游、有多个短序列元件组成
（1）帽子位点（capsite）：
转录起始位点
（2）TATA框（Hogness框或Goldberg-Hogness框）
结构特点：
Ø
位于－30处
一致序列为T82A97T93A85A63（T37）A83A50（T37）
功能：
定位转录起始点（类似原核的Pribnow框）
TATA是绝大多数真核基因的正确表达所必需的
故也称为选择子（selector）
3）CAAT框（CAATbox）
结构特点：
位于－75bp处，一致序列为GGC/TCAATCT
前两个G的作用十分重要（转录效率），增强启动子的效率、频率，不影响启动子的特异性
☻以上三个保守序列在绝大多数启动子中都存在
（4）GC框（GCbox）
位于－90附近，较常见的成分，核心序列为GGGCGG，可有多个拷贝，也可以正反两方向排列
（5）其他元件，
八聚核苷酸元件（octamerelementOCT元件）：
一致序列为ATTTGCAT
KB元件：
一致序列为GGGACTTTCC
ATF元件：
一致序列为GTGACGT
还有一些位于起始点下游的相关元件
（6）起始子（initiator，Inr）：
位于起始点-3～+5Py2CAPy5构成，可能提供RNApolⅡ识别。
当有的基因缺少TATA框时，可能由Inr来替代它的作用，
无论TATA是否存在，Inr对于启动子的强度和起始位点的选择都是十分重要的。
2RNApolⅠ启动子
RNApolⅠ的启动子由两部分序列构成：
核心启动子（corepromoter）或核心元件（coreelement），位于起始位点的前后，从-45到+20，负责转录的起始。
上游控制元件（upstreamcontrolelement，UCE），从-180延伸到-107，此区可增加核心元件的转录起始的效率。
这两个区域都有一个特殊的成份，就是G.C丰富区（G.C含量达85%）。
3PolⅢ启动子的结构及起始
RNApolⅢ启动子负责tRNA,5SrRNA，某些SnRNAs的转录，这三类基因的启动子结构不同。
基因启动子：
如5SRNA和tRNA，位于起始位点的下游的转录区，因此也称为下游启动子（downwtreampromoter）或基因启动子（intragenenicpromoter）或称为部控制区（internalcontronregin,ICR）。
又分为两类：
Ⅰ型部启动子含有两个分开的boxA和boxC序列。
而Ⅱ型部启动子含有两个分开的boxA和boxB。
RNApolⅢ的三种类型启动子的结构如图5-2所示。
167页
基因外启动子：
如snRNA基因的启动子，包含有3个上游元件，为TATA框、次近端序列元件（proximalsequenceelement,PSE）和八聚体OCT元件。
第三节终止子
一原核生物的终止子（terminator）
终止子的作用是在DNA模板的特异位点处终止RNA的合成。
两种不同的终止子：
1强终止子/部终止子/不依赖ρ因子的结构特征：
（1）具有一个反向重复序列，由它转录出mRNA可形成茎环结构，可阻止RNApol的前进；
（2）茎的区域富含G-C，使茎环不易解开；
（3）强终止子3′端上有6个U，由于它和模板形成的连续U-A配对较易打开，从而便于释放出RNA。
2依赖ρ因子的终止序列中，也没有固定的特征，不都能形成稳定的发夹；
在茎中的G、C含量少，茎环易打开。
在其3′端也没有寡聚U。
ρ因子46Kda的蛋白，6聚体（275KDa）存在。
ρ因子具有依赖RNA的ATPase活性和解旋酶活性。
其功能是作为RNApol的一种辅助因子，当其浓度为RNApol浓度的10%时在体外可发挥最高的活性。
ρ因子作用机制的可能性：
[1]ρ因子与新生RNA链结合，延着RNA移动，并可能用ATP放出的能量将RNA链从酶和模板中释出。
比RNApol沿DNA移动要快。
[2]ρ因子可能与RNA聚合酶结合，接触RNA-DNA杂合链、并导致其解链，而将聚合酶和RNA解离下来。
二真核生物的终止子
真核生物由于RNA转录后很快就进行了加工，因此很难确定原初转录物的3’末端。
爪蟾5sRNA的3’末端有4个U，它们前后的序列为富含G·
C的序列，这是所有真核生物RNA聚合酶Ⅲ转录的终止信号。
这种序列特征高度保守，从酵母到人都很相似。
RNA聚合酶I的转录终止信号是18bp,RNA聚合酶II还不清楚是否有明确的终止元件。
归纳小结：
原核和真核生物RNA聚合酶，启动子、终止子。
布置作业：
问答题
1.σ亚基的主要作用是什么？
2.真核生物RNA聚合酶有何功能特点？
3.概括典型原核生物启动子的结构和功能。
教
升级会员 