真核生物和原核生物的转录调控

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1、原核生物和真核生物中基因的转录、翻译和后修饰2009级02班杨帆前言：21世纪，基因水平上的研究受到人们广泛的关注。原核生物和真核生物中基因的转录、翻译和后修饰是基础研究，人们也只有在此基础不断扩散深入研究其它基因水平问题。本文只简单介绍了一些关于基因转录、翻译和后修饰的一部分相关研究成果。1原核生物和真核生物中基因的转录概念基因转录是在由RNA聚合酶和辅助因子组成的转录复合物的催化下，从双链DNA分子中拷贝生物信息生成一条RNA链的过程转录中，一个基因会被读取被复制为mRNA，就是说一特定的DNA片断作为模板，以DNA依赖的RNA合成酶作为催化剂的合

2、成前体mRNA的过程。1.1基因转录的启动RNA聚合酶正确识别DNA模板上的启动子并形成由酶、DNA和核苷三磷酸构成的三元起始复合物当聚合酶结合到启动子上后，在启动子附近将DNA局部解链，约解开17个碱基对。（酶与启动子结合的部位是AT富集区，有利于解链）第一个核苷三磷酸(常常是GTP或ATP)结合到全酶上，形成“启动子-全酶-核苷三磷酸”三元起始复合物。第一个核苷三磷酸与第二个核苷三磷酸缩合生成3′-5′磷酸二酯键后,则启动阶段结束，进入延伸阶段。1.2基因转录的延伸当s因子从核心酶上脱落后，核心酶与DNA链的结合变得疏松(依靠其蛋白质的碱性与酸性核

3、酸之间的非特异性的静电引力)，可以在模板链上滑动，方向为DNA模板链的3′→5′，同时将核苷酸逐个加到生长的RNA链的3'-OH端，使RNA链以5′→3′方向延伸。在RNA链延伸的同时，RNA聚合酶继续解开它前方的DNA双螺旋，暴露出新的模板链，而后面被解开的两条DNA单链又重新形成双螺旋，DNA双螺旋的解开区保持约17个碱基对的长度。新合成的RNA链能与模板形成RNA-DNA杂交区，这个杂交区也在随着RNA聚合酶的移动而不断地移动着。1.3基因转录的终止DNA分子上有终止转录的特殊信号，也是特定的核苷酸序列，称为终止子。RNA聚合酶可以识别终止子，它

4、在一种蛋白质——r因子的帮助下，终止转录，放出RNA链；有时，RNA聚合酶不需要r因子的帮助即可终止转录。核心酶释放了RNA后，也离开DNA。DNA上的解链区重新形成双螺旋。1.4原核生物和真核生物基因转录的差异1．原核生物的转录和翻译几乎同时进行，而真核生物的转录在胞核，翻译在胞浆。2．原核生物中只有一种RNA聚合酶催化RNA的合成，而在真核生物中则有RNA聚合酶Ⅰ、RNA聚合酶Ⅱ和RNA聚合酶Ⅲ三种不同酶，分别催化不同种类型RNA的合成。三种RNA聚合酶都是由10个以上亚基组成的复合酶。RNA聚合酶Ⅰ存在于细胞核仁内，催化合成除5SrRNA以外的所

5、有rRNA的合成；RNA聚合酶Ⅱ和RNA聚合酶Ⅲ均存在于细胞核质内，RNA聚合酶Ⅱ催化合成mRNA前体，即不均一核RNA(hnRNA)的合成，而RNA聚合酶Ⅲ催化tRNA和小核RNA的合成[1]。3．真核和原核生物的在起始点识别和转录终止的方式也有所不同。2原核生物和真核生物的翻译概念基因的遗传信息在转录过程中从DNA转移到mRNA，再由mRNA将这种遗传信息表达为蛋白质中氨基酸顺序的过程叫做翻译，即蛋白质的生物合成。mRNA的翻译是从mRNA的5′端向3′进行的。所有蛋白质的翻译开始于甲硫氨酸的参与，一个特殊的起始tRNA对所有蛋白质合成中起始氨基酸

6、-甲硫氨酸的掺入负责，这个tRNA可简写为tRNAiMet,它也对选择在mRNA上在什么位置开始翻译起重要作用翻译即蛋白质的生物合成的过程大致为：（1）氨基酸的激活；（2）肽链合成的起始；（3）肽链的延长；（4）肽链合成的终止和释放。2．1氨基酸的激活tRNA在氨基酰-tRNA合成酶的帮助下，能够识别相应的氨基酸，并通过tRNA氨基酸臂的3'-OH与氨基酸的羧基形成活化酯－氨基酰-tRNA。2．2肽链合成的起始起始阶段可分两步：先形成30S起始复合体，再形成70S起始复合体。（一）30S起始复合体的形成：30S亚基在IF3与IF1的促进下，与mRNA的

7、起始部位结合。IF2在GTP参与下可特异与甲酰甲硫氨酰tRNAiMet结合，形成三元复合物，并使此三元复合物中tRNA的反密码子与上述30S亚基上mRNA的起始密码子互补结合，形成30S起始复合体。（起始因子，initiationfactor，简称IF）30S起始复合体是由30S亚基、mRNA、甲酰甲硫氨酰tRNAiMet及IF1、IF2、IF3与GTP共同构成。（二）70S起始复合体的形成：30S起始复合体一旦形成，IF3也就脱落，50S亚基随即与其结合。此时复合体中的GTP水解释出GDP与无机磷酸，使IF2与IF1也都脱落，形成了70S起始复合体。

8、70S起始复合体的形成，表明蛋白质生物合成的起始阶段已经完成，已可进入肽链延长阶段。70S起始