RNA的生物合成重點
一、RNA轉錄合成的特點:
在RNA聚合酶的催化下,以一段DNA鏈為模板合成RNA,從而將DNA所攜帶的遺傳資訊傳遞給RNA的過程稱為轉錄。經轉錄生成的RNA有多種,主要的是rRNA,tRNA,mRNA,snRNA和HnRNA。
1.轉錄的不對稱性:指以雙鏈DNA中的一條鏈作為模板進行轉錄,從而將遺傳資訊由DNA傳遞給RNA。對於不同的基因來說,其轉錄資訊可以存在於兩條不同的DNA鏈上。能夠轉錄RNA的那條DNA鏈稱為有意義鏈(模板鏈),而與之互補的另一條DNA鏈稱為反意義鏈(編碼鏈)。
2.轉錄的連續性:RNA轉錄合成時,在RNA聚合酶的催化下,連續合成一段RNA鏈,各條RNA鏈之間無需再進行連線。
3.轉錄的單向性:RNA轉錄合成時,只能向一個方向進行聚合,RNA鏈的合成方向為5’→3’。
4.有特定的起始和終止位點:RNA轉錄合成時,只能以DNA分子中的某一段作為模板,故存在特定的起始位點和特定的終止位點。?
二、RNA轉錄合成的條件:
1.底物:四種核糖核苷酸,即ATP,GTP,CTP,UTP。
2.模板:以一段單鏈DNA作為模板。
3.RNA聚合酶(DDRP):RNA聚合酶在單鏈DNA模板以及四種核糖核苷酸存在的條件下,不需要引物,即可從5’→3’聚合RNA。
原核生物中的RNA聚合酶全酶由五個亞基構成,即α2ββ’σ。σ亞基與轉錄起始點的識別有關,而在轉錄合成開始後被釋放,餘下的部分(α2ββ’)被稱為核心酶,與RNA鏈的聚合有關。
真核生物中的RNA聚合酶分為三種:RNA?polⅠ存在於核仁,對α-鵝膏蕈鹼不敏感,用於合成rRNA前體;RNA?polⅡ存在於核基質,對α-鵝膏蕈鹼極敏感,用於合成HnRNA;RNA?polⅢ存在於核基質,對α-鵝膏蕈鹼敏感,用於合成tRNA前體、snRNA及5SrRNA。
4.終止因子ρ蛋白:這是一種六聚體的蛋白質,能識別終止訊號,並能與RNA緊密結合,導致RNA的釋放。
5.啟用因子:降解產物基因啟用蛋白(CAP),又稱為cAMP受體蛋白(CRP),是一種二聚體蛋白質。該蛋白與cAMP結合後,刺激RNA聚合酶與起始部位結合,從而起始轉錄過程。
三、RNA轉錄合成的基本過程:
1.識別:RNA聚合酶中的σ因子識別轉錄起始點,並促使核心酶結合形成全酶複合物。
位於基因上游,與RNA聚合酶識別、結合並起始轉錄有關的一些DNA順序稱為啟動子。在原核生物中的啟動子通常長約60bp,存在兩段帶共性的順序,即5’-TTGACA-3’和5’-TATAATG-3’,其中富含TA的順序被稱為Pribnow盒。真核生物的'啟動子中也存在一段富含TA的順序,被稱為Hogness盒或TATA盒。
2.起始:RNA聚合酶全酶促使區域性雙鏈解開,並催化ATP或GTP與另外一個三磷酸核苷聚合,形成第一個3’,5’-磷酸二酯鍵。
3.延長:σ因子從全酶上脫離,餘下的核心酶繼續沿DNA鏈移動,按照鹼基互補原則,不斷聚合RNA。
4.終止:RNA轉錄合成的終止機制有兩種。
⑴自動終止:模板DNA鏈在接近轉錄終止點處存在相連的富含GC和AT的區域,使RNA轉錄產物形成寡聚U及髮夾形的二級結構,引起RNA聚合酶變構及移動停止,導致RNA轉錄的終止。
⑵依賴輔助因子的終止:由終止因子(ρ蛋白)識別特異的終止訊號,並促使RNA的釋放。
四、真核生物RNA轉錄後的加工修飾:
1.mRNA的轉錄後加工:
⑴加帽:即在mRNA的5’-端加上m7GTP的結構。此過程發生在細胞核內,即對HnRNA進行加帽。加工過程首先是在磷酸酶的作用下,將5’-端的磷酸基水解,然後再加上鳥苷三磷酸,形成GpppN的結構,再對G進行甲基化。
⑵加尾:這一過程也是細胞核內完成,首先由核酸外切酶切去3’-端一些過剩的核苷酸,然後再加入polyA。
⑶剪接:真核生物中的結構基因基本上都是斷裂基因。結構基因中能夠指導多肽鏈合成的編碼順序被稱為外顯子,而不能指導多肽鏈合成的非編碼順序就被稱為內含子。真核生物HnRNA的剪接一般需snRNA參與構成的核蛋白體參加,透過形成套索狀結構而將內含子切除掉。
⑷內部甲基化:由甲基化酶催化,對某些鹼基進行甲基化處理。?
2.tRNA的轉錄後加工:
主要加工方式是切斷和鹼基修飾。
3.rRNA的轉錄後加工:
主要加工方式是切斷。