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暨南大学生物化学讲义-第十二章RNA的生物合成(转录)(2)

暨南大学 /2011-11-25

落。所以,由 a2ββ’亚基组成的核心酶是参与整个转录过程的。   

(二)真核生物的RNA聚合酶

    真核生物中已发现有三种RNA聚合酶,分别称RNA聚合酶l、II、III。它们专一

性地转录不同的基因,由它们催化的转录过程产物也各不相同(表12-3)。鹅膏蕈碱

(amanitin)是真核生物RNA聚合酶的特异性的抑制剂,三种真核生物W聚合酶对鹅膏

蕈碱的反应不同。

    转录是遗传信息表达的重要环节。真核生物在核内转录生成hnRNA,然后加工成

mRNA并输送给胞质的蛋白质合成体系,起着从功能上衔接DNA和蛋白质两种生物大

分子的作用。mRNA是各种RNA中寿命最短、最不稳定的,需经常重新合成。在这个

意义上说,RNA聚合酶11(转录生成hnRNA和mRNA)可认为是真核生物中最活跃的RNA

聚合酶。

    RNA聚合酶m转录的产物都是小分子量的RNA。 tRNA的大小都在100核苷酸以下,5SRNA的大小约为120核苷酸。小分子核内核糖核酸(small nuclear RNA,snRNA)有多种,由90-300核苷酸组成,参与RNA的剪接过程。

    RNA聚合酶I转录产物是45S-rRNA,经剪接修饰(本章第三节)生成除5S-rRNA外的各种rRNA。由rRNA与蛋白质组成的核蛋白体(核糖体,ribosome)是蛋白质合成的场所。真核生物的rRNA基因是一些中度重复的基因,抄本数都在百多个至数百个,人类rRNA基因约有300个抄本。

    RNA聚合酶I,11,Ill都由多个亚基组成。用电泳法分离三种RNA聚合酶的各亚基果见图12-4。

    从电泳图谱中发现一个有趣的现象:有些

亚基是两种或三种酶共有的,分子量在100kD以上的亚基,每种酶各有二个,且都各不相

同;只是分子量较小(低于40kD)的亚基,会同出现在两种或三种酶上。进一步的序列分析表明:RNA-pol II的分子量为为138 750的亚基,其一级结构与E.coli的RNA-polβ亚基有高度同愿性。

 

                       三、模板与酶的辨认结合

    转录是不连续、分区段进行的(图12-l)。每一转录区段可视为一个转录单位,称为

操纵子(operon)(见第十四章)。操纵子包括若干个结构基因及其上游(upstream)的调控序列。调控序列中的启动子(promoter)是RNA聚合酶结合模板DNA的部位,也是控制转录的关键部位。

    原核生物以RNA聚合酶全酶结合到DNA的启动子作为转录起始,其中靠σ亚基辨

认启动子,其他亚基相互配合。对启动子的研究,常采用一种巧妙的方法即RNA-pol

护法:先把一段基因分离出来,然后和提纯的RNA聚合酶混合,再加进核酸外切酶作

用一定时间后,DNA链上多聚核苷酸已受核酸外切酶水解,生成游离核苷酸。但总有

一段40至60碱基对的片段是完整的。这表明,这段DNA因与RNA聚合酶结合而受至

保护。这段受保护的DNA又总是位于结构基因的上游。所以这一被保护的DNA区段

就是被RNA聚合酶辨认和结合的区域,并在这里准备开始转录(图12-5)。

    进一步分析这段保护区的碱基组成,发现该区含A-T配对较多。若以开始转录生成

RNA 5’端第一个核苷酸的位置为 1,以负数表示上游的碱基序数,在分析过百种不同的

原核生物基因操纵子之后,发现它们在碱基序列上的一些共同规律(图12-6)。这些共有

的序列称为保守序列或一致性(consensus)序列。当然不可能是百分之百的一致,该图是

统计了45个操纵子之后得到碱基序列组成规律,最下一行的数字,代表该位置上45个

操纵子中出现该碱基的数目。图左的trp,lac等是不同操纵子的名称,不可能把领个全

列出,仅举其中几个。  N16,17,18为一 35区与一 10区相隔的核苷酸数目,N6,N7是一 10区至转录起始点相隔的核苷酸数。

    碱基序列分析的结果表明,-35区的一致性序列是TTGACA,-10区是TATAAT。

后者由 D.Pribnow首先发现,也称为 Pribnow盒(Pribnow box)。实验中,通过比较 RNA-pol结合不同区段测得的平衡常数,并改变作用条件,发现RNA-pol结合一10区比结合

一35区相对牢固些。从RNA-pol分子大小与DNA链长的比较,可确定结合DNA链能达

到的跨度。这些结果都能推论:-35区是RNA-pol对转录起始的辨认位点(recognition

;site),辨认结合后,酶向下游移动,到达Pribnow盒,酶已跨入了转录起始点,形成相

对稳定的酶一DNA复合物,就可以开始转录(图12-3)。

    还需说明的是:转录的起始点往往不是翻译的起始点。转录产物序列分析表明,其

5’端l-3位往往不是AUG起始密码子,AUG密码子多在转录起始点稍后才出现。

                    第二节转录过程

    图12-7示大肠杆菌转录起始、延长、终止连续的全过程。真核生物的转录,除延

长过程相似外,起始、终止都与原核生物有较多的不同。

    转录全过程均需RNA聚合酶催化,原核生物转录起始过程需要核心酶加上σ因子

即全酶参与。延长过程是核心酶催化下的核苷酸聚合。图中所示的终止是依赖p(Rho)

因子的,原核生物还有非依赖p因子的转录终止。

                            一、转录起始

    转录和复制都依赖DNA模板,DNA的双链都需要解开成单链。复制解链范围大,

倾复制叉,需诸多因子和酶的辅助。转录解链的范围只需要10多个至20个核苷酸

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