原核生物的转录与调控

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1、第八章　原核生物的转录和调控转录(transcription)——生物体以DNA为模板按5’3’方向合成RNA的过程转录RNADNA参与转录的物质：原料:4种NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:DNA酶:RNA聚合酶其他蛋白质因子A.原核生物的转录一、转录概述二、转录的基本过程三、大肠杆菌RNA聚合酶四、转录的机制一、转录概述起始点(startpoint)：合成第一个RNA碱基的位置，用“+1”表示。启动子(promoter)：位于转录起始点前，和RNA聚合酶结合的一段DNA序列。终止子(terminator)：使RNA聚合酶终止转录的一

2、段DNA序列。转录单位(transcriptionunit)：从启动子到终止子间的一段DNA序列。基本术语：上游序列：基因中起始点前面的序列，用“-”表示下游序列：在起始点后面的序列，用“+”表示初级转录本：刚转录完成的RNA产物转录泡：RNA聚合酶与启动子结合后形成的DNA解旋区。转录泡可和RNA聚合酶一起沿DNA链移动，RNA合成在转录泡内进行。基本术语：转录泡的结构当RNA聚合酶沿DNA模板移动时，它打开泡前的DNA双螺旋（在解链点打开），并在复链点使DNA复原。转录泡的长度随增长反应阶段而异，在12-20bp之间(17bp)，但其中的RNA-

3、DNA杂合双螺旋区域比这个长度要短(12bp)。二、转录的基本过程1.识别启动子RNA聚合酶识别启动子，并在启动子处结合形成一个“转录泡”，转录泡内的DNA双链解开，为RNA合成提供模板。转录泡有义链模板链，反义链2.转录起始a.转录起始无需引物。b.流产起始：转录起始后直到形成9个核苷酸短链的过程是通过启动子阶段，此时RNA聚合酶一直处于启动子区域，新生RNA链与DNA模板链的结合不够牢固，很容易从DNA链上掉下来并导致转录重新开始，这一过程称为流产起始。c.启动子清除：一旦RNA聚合酶成功地合成9个以上核苷酸并离开启动子区域，转录就进入正常的延伸

4、阶段，这一过程称为启动子清除。d.通过启动子的时间代表一个启动子的强弱，时间越短表明该基因转录起始的频率越高。3.链的延伸RNA聚合酶沿DNA模板链移动并使新生RNA链不断伸长的过程。大肠杆菌RNA聚合酶的活性一般为每秒50-90个核苷酸。酶移动时局部解旋DNA；酶经过之后，DNA又重新形成双螺旋。4.链的终止和释放当RNA链延伸到转录终止位点时，RNA聚合酶不再形成新的磷酸二酯键，RNA-DNA杂合物分离，转录泡瓦解，DNA恢复成双链状态，而RNA聚合酶和RNA链都从模板上释放出来，这就是转录的终止。三、大肠杆菌RNA聚合酶1.RNA聚合酶的功能a

5、.RNA合成b.合成起始和终止位点的识别c.确定与DNA结合位点的结合与脱离的时间等核心酶coreenzyme全酶holoenzyme全酶至少含5个亚基：2、、’、，是转录起始所必需的。2、和’亚基组成核心酶，种间基本没有变化；因子存在广泛的种间变异，用于识别不同的启动子。2.RNA聚合酶的结构2)因子的功能：使RNA聚合酶特异性地与启动子结合。大肠杆菌中最常见的因子是70核心酶不能区分DNA的启动子和其它序列，它与DNA非选择性结合形成松散型复合体。因子是通过将核心酶对非特异序列的亲和力降低104倍，同

6、时增加其对启动子的亲和力来帮助启动子识别的。RNA链延伸至8-9nt时，因子会从RNA聚合酶中释放出来，它可以再与其他核心酶结合重新起始转录。3.RNA聚合酶在细胞内的分布形式1)很少有游离的核心酶和全酶2)细胞内因子数量只有核心酶的30%，因此在任何时刻只有1/3的聚合酶能以全酶的形式存在。四、转录的机制1.启动子识别和转录起始1)在RNA聚合酶开始链延长前，它与DNA的相互作用经历了4个阶段：a.RNA聚合酶与处于碱基配对状态的启动子序列结合形成闭合复合物。b.DNA的初始解旋导致DNA与聚合酶形成开放复合物，这一过程称为紧密结合。c.进行多

7、次流产起始d.起始成功后，聚合酶释放因子，形成聚合酶-DNA-新生RNA的三聚复合物，RNA链开始延伸。RNApol是如何发现正确的起点而启动基因转录的呢？1)启动子的识别取决于共有序列保守性序列：每个启动子都包括一个能被RNA聚合酶识别的特征DNA序列。共有序列：是根据保守性序列总结出的一种理想序列，它的每一个位置代表了很多实际序列中最经常发现的碱基。典型的启动子有3个共有序列：-35序列、-10序列和起始点序列-35序列-10序列起始点TTGACATATAATAC－TG16-18bp5-8bp+1Pribnow框Sextama框细菌启动子有４个

8、保守性特征：转录起始点：开始碱基90%是嘌呤，G比A更常见。-10序列：起始点上游一个6bp区，这个六聚体的