第36章 RNA 的生物合成及调控

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1、第三十六章RNA的生物合成及调控第一节DNA指导下RNA的合成一、DNA指导的RNA聚合酶原核生物的RNA聚合酶由α2ββ′构成核心酶，σ为起始因子，σ因子引导RNA聚合酶稳定地结合到DNA的启动子上，不同的菌种σ因子的大小差别很大,不同的σ因子可以识别不同的启动子，β亚基借助疏水作用与DNA结合,β′亚基是碱性蛋白，借助静电作用与DNA结合，ββ′构成RNA聚合酶的催化中心，α亚基与启动子上游元件和活化因子结合，促进酶的装配，ρ因子参与某些基因转录的终止。真核生物的RNA聚合酶Ⅰ对α-鹅膏蕈碱不敏感，转录45SrRNA前体

2、，经加工产生5.8SrRNA，18SrRNA和28SrRNA；RNA聚合酶Ⅱ对α-鹅膏蕈碱敏感，转录编码蛋白质的基因和大多数snRNA；RNA聚合酶Ⅲ对α-鹅膏蕈碱中等敏感，转录小RNA，包括tRNA，5SrRNA，snRNA和scRNA。转录的步骤研究转录起点的方法：足迹法二、启动子和转录因子原核生物的启动真核生物RNA聚合酶Ⅱ启动子的共有序列RNA聚合酶Ⅱ基本启动子的共有序列TATA位于-25至-30，转录起始部位有一保守序列PyPyA*NT（A）PyPy,其中的Py表示嘧啶，*表示+1位点。上游调控元件包括CAAT框，

3、GC框和八聚体框等，位置不很确定，不同的细胞可以有不同的上游调控元件，不同的上游调控元件与不同的转录因子相互作用（表36-4）。真核生物RNA聚合酶Ⅱ启动子与转录因子的相互作用TFⅡD是包含TATA结合蛋白（TATA-bindingprotein,TBP）和多种TBP联结因子（TBP-associatedfactor,TAF）的寡聚蛋白，可以与RNA聚合酶Ⅱ的C端相互作用。TFⅡB有两个结构域，一个结合TBP。另一个可以引进TFⅡF/polⅡ复合物。TFⅡF有ATP酶，解螺旋酶，激酶等多种活性，可以使RNA聚合酶Ⅱ大亚基的C

4、端磷酸化，引起构像变化，促进转录。还可以参与DNA损伤的修复。黄色为TATAbox的糖磷酸骨架，碱基对为红色，相邻的DNA片段为蓝色，马鞍形的TBP（绿色）结合在DNA的小沟，使小沟扩大，并使DNA轴弯曲约100o，使TATA序列解旋。TFⅡD杂聚体的其它组分位于TBP上方，像骑在马鞍上的牛仔。所有真核生物的基因均依赖于TBP。ⅡE和ⅡH促进除ⅡF以外的其他转录因子脱落，使转录由起始阶段进入延伸阶段。前起始复合物的结构。显示polⅡ，TATAbox，TBP，TFⅡB（B），TFⅡE（E）的相对位置。转录起始于polⅡ和TFⅡ

5、E环绕的区域。电脑构建的TFⅡA-TBP-TFⅡB复合物的结构。注意蛋白质引起的DNA上游和下游的错位。RNA聚合酶Ⅰ的核心启动子位于-45至+20，上游控制元件位于-180至-107，两部分均有富含GC的区域。转录因子UBF1可结合于两部分富含GC的区域，随后结合SL1四聚体蛋白（作用类似与原核生物的σ因子）。RNA聚合酶Ⅲ的启动子有3种类型，基因内启动子有两种，一种由boxA-中间元件-boxC组成，转录起始时，TFⅢA（一种锌指蛋白）结合到boxA上，然后TFⅢC（至少5个亚基组成的复合物）结合，后者促进TFⅢB（含有

6、TBP和另外两种蛋白质，能使RNA聚合酶正确定位）结合，并引导RNA聚合酶结合到起始位点上。另一种由boxA-间隔区-boxB组成，转录起始时，TFⅢC识别boxB，其结合区包括boxA和boxB，然后依次引导TFⅢB和RNA聚合酶的结合。第3类启动子位于转录起点的上游，RNA聚合酶Ⅲ可以结合到其中的TATAbox并起始转录，但其上游的邻近序列元件（proximalsequenceelement,PSE）和八聚体基序（octamermotif,OCT）会增加转录的效率。转录的解螺旋方式如果RNA缠绕在DNA双螺旋上，不会产生

7、超螺旋，但通过这种模式解开双螺旋进行转录是不可能的。拓扑异构酶可以解除超螺旋，使转录泡移动。三、终止子和终止因子大肠杆菌有两类终止子，不依赖于ρ因子的为简单终止子，能形成发夹区，其中常有一段富含G-C区，终点前有一段寡聚U，可能提供RNA聚合酶脱离模板的信号，同时，寡聚U容易从模板脱落。依赖于ρ因子的终止子发夹区不含富G-C区，其后也无寡聚U，在细菌中少见，但在噬菌体中广泛存在。ρ因子为六聚体蛋白质，可结合在新合成的RNA链上，借助水解NTP的能量移动，RNA聚合酶遇到终止子时停止移动，ρ因子追上来与其结合，促进RNA聚合酶

8、脱落，并使RNA从模板脱离。抗终止子可使终止子通读，促进其后的基因转录，λ噬菌体的前早期基因的产物N蛋白是一种抗终止子，可以使终止子通读，使晚早期基因表达，晚早期基因的产物Q蛋白也是一种抗终止子，能使晚期基因得以表达。真核生物转录的终止了解不多。识别终止子还需要NusA，NusB，NusE