分子生物学RNA 加工.docx

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分子生物学RNA加工

6.3转录水平上的其他调控方式

（1）σ因子的调控

（2）组蛋白类似蛋白的调控（3）转录因子的调控（4）抗终止因子的调控

1.σ因子的调控（P270）

革兰氏阳性菌Bacillus会形成孢子来渡过困难时期，其孢子的形成需要4种不同的σ因子。

σE、σK存在于母细胞中，一旦开始形成孢子就产生σF、σG。

σE、σK先以非活性的形式产生，经过特定的蛋白酶作用变为有活性的形式，从而激活相关基因转录，开始孢子的形成。

2.组蛋白类似蛋白的调控

大肠杆菌中存在着非特异性的DNA结合蛋白，用以维持DNA的高级结构，称为组蛋白类似蛋白（H-NS）。

H-NS可以与DNA结合，维持DNA的高级结构，并与DNA上的一些调控区结合，抑制相关基因的转录，这些基因的转录激活需要特定因子的参与。

3.转录调控因子的作用

大肠杆菌基因组中有300多个基因编码转录调控因子，这些蛋白能够与启动子序列（附近）结合，影响基因的转录。

转录调控因子CRP、FNR、IHF、Fis、ArcA、NarL和Lrp调控了50%左右基因的表达。

4.抗终止因子的调控（P272）

抗终止因子是能够在特定位点阻止转录终止的一类蛋白质。

大肠杆菌的抗终止蛋白是Nus蛋白，只有与Nus蛋白结合的RNA聚合酶才能通过终止子序列。

转录起始后不久，σ因子从RNA聚合酶核心酶上脱落下来，NusA蛋白与RNA聚合酶结合，发生抗终止作用。

七、RNA加工

1.RNA加工

*RNA加工是对初生转录物的修饰。

*RNA加工常见的类型有：

内切核酸酶和外切核酸酶对核苷酸的切除；3’端和5’端添加核苷酸；对碱基或糖苷的修饰。

内容提要:

1、rRNA加工2、tRNA的加工3、mRNA加工4、RNA的编辑

5、原核与真核生物mRNA的特征

1、rRNA加工

 rRNA基因之间以纵向串联的方式重复排列。

 加工过程：

1、剪切作用：

需核酸酶参与；2、甲基化修饰：

修饰在碱基上；

3、自我剪接：

一种核酶的作用。

rRNA加工

◆原核生物中rRNA前体的加工；

◆真核生物中rRNA前体的加工。

（一）原核生物中rRNA前体的加工

（1）转录物形成茎环结构并与蛋白质结合成核糖核蛋白复合物（RNP）；

（2）然后进行修饰（如对A的甲基化修饰）；

（3）随之由RNA酶Ⅲ剪切释放5S、16S、23S前体分子；

（4）再由RNA酶M5、M16、M23分别在每一前体分子的3’端和5’端进行进一步剪切，释放出成熟的全长RNA分子。

核糖核蛋白复合体（RNP）

►特定蛋白与特定RNA形成的复合体叫RNP。

2、tRNA的加工

（1）原核生物的tRNA加工；

（2）真核生物的tRNA加工。

（1）原核生物的tRNA加工

►转录物前体形成茎环结构

►→RNaseE、F切割3’端

►→RNaseD对3’端修剪

►→RNaseP对5’端切除

►→RNaseD再除去3’端的两个核苷酸

►→tRNA进行碱基修饰

2、真核生物的tRNA加工酵母菌tRNA

3、mRNA加工

►原核生物的mRNA基本不需要加工；

►真核生物的RNA聚合酶Ⅱ转录的基因大小长度不一，其转录产物的群体统称为核内不均一RNA（hnRNA），将被加工成为mRNA的转录物称为前体mRNA；

►前体mRNA加工包括：

◆5’端加帽；

◆3’端剪切及加polyA尾；

◆剪接和甲基化。

（1）在5’端加帽

5’端的一个核苷酸总是7-甲基鸟苷三磷酸（m7Gppp）。

mRNA5’端的这种结构称为帽子（cap）。

帽子结构功能：

①能被核糖体小亚基识别，促使mRNA和核糖体的结合；

②m7Gppp结构能有效地封闭mRNA5’末端，以保护mRNA免受5’核酸外切酶的降解，增强mRNA的稳定。

多聚腺苷酸尾巴功能：

可抵抗3’-外切核酸酶的攻击，提高了mRNA在细胞质中的稳定性；也助于mRNA的翻译。

（3）剪接

3.1剪接体的剪接（mRNA）

3.2Ⅰ类内含子的剪接（四膜虫rRNA）

3.3Ⅱ类内含子的剪接（线粒体RNA）

3.4可变剪接

参与RNA剪接的因子：

►snRNA（核内小分子RNA）

►snRNP（与snRNA结合的核蛋白）

U1、U2、U4、U5、U6snRNP催化mRNA的剪接。

U1RNA以碱基序列互补的方式识别5’剪接点，U2AF结合到富嘧啶区，引导U2结合到分至点上，形成剪接前体；

剪接前体与U4、U5、U6结合，形成剪接体；

剪接体选择在富嘧啶区下游的第一个AG作为剪接的3’位点，剪掉内含子。

3.2Ⅰ类内含子的剪接

Pre-rRNA的剪接方式，在原生动物四膜虫中发现。

►四膜虫的rRNA前体的拼接是一种无酶催化的自动拼接过程。

►四膜虫基因组内，pre-srRNA编码的区域内有413bp的内含子。

该内含子序列可以不消耗能量从rRNA前体中被除掉。

用SDS煮沸和用蛋白酶处理等破坏酶活性办法，都不能破坏拼接活性，但反应中Mg2+和鸟嘌呤核苷酸是必在的。

►嗜热四膜虫rRNA在加工过程中，其内含子可被自身RNA所切除，这种具有酶活性的RNA称为核酶。

可变poly（A）位点

►采用不同的poly（A）位点可导致采用不同的剪接方式

4、RNA的编辑

RNA的编辑：

是指转录后的RNA在编码区发生碱基的突变、加入或丢失等现象。

尿苷酸的缺失和添加

►1986.R.Benne在研究锥虫线粒体mRNA转录加工时发现mRNA的多个编码位置上加入或丢失尿苷酸，1990年在高等动物和病毒中也发现了编辑现象。

5、原核生物与真核生物mRNA的特征比较

（1）原核生物mRNA的特征

●半衰期短

●多以多顺反子的形式存在

单顺反子mRNA：

只编码一个蛋白质的mRNA。

多顺反子mRNA：

编码多个蛋白质的mRNA。

●5’端无“帽子”结构，3’端没有或只有较短的poly（A）结构。

SD序列：

mRNA中用于结合原核生物核糖体的序列。

（2）真核生物mRNA的特征

“基因”的分子生物学定义：

产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部核甘酸序列。

●5’端存在“帽子”结构

●多数mRNA3’端具有poly（A）尾巴（组蛋白除外）

●以单顺反子的形式存在