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转录的终止转录的终止 Two types of terminators in E. coli •不依赖于ρ因子的终止不依赖于ρ因子的终止 intrinsic terminator (内在内在) •依赖于ρ因子的终止依赖于ρ因子的终止 Rho非依赖型终止子的序列非依赖型终止子的序列 由两个序列原件组成：由两个序列原件组成： •一段短的反向重复序列 （大约 一段短的反向重复序列 （大约20个核苷酸）个核苷酸）; •其后是一段大约其后是一段大约8个个A：： T碱基对的序列碱基对的序列 由它转录出由它转录出mRNA可形 成茎环结构，可阻止 可形 成茎环结构，可阻止 RNA pol的前进的前进 Weakest base pairing: A:U make the dissociation easier 不依赖于ρ因子 的终止子 不依赖于ρ因子 的终止子 (内在 终止子 内在 终止子 ) 依赖于ρ因子的终止依赖于ρ因子的终止 提纯的RNA聚合酶并不能识别特异性的转录终 止信号，而加入 提纯的RNA聚合酶并不能识别特异性的转录终 止信号，而加入大肠杆菌大肠杆菌ρρ因子因子后该聚合酶就 能在DNA模板上准确地终止转录。

后该聚合酶就 能在DNA模板上准确地终止转录 •只含有自我互补区域，可形成茎环结构，但在茎中的只含有自我互补区域，可形成茎环结构，但在茎中的 G.C含量少，茎环易打开含量少，茎环易打开 • 其终止需要其终止需要 ρρ 因子的参与因子的参与 •ρρ因子与因子与ssRNA的特定位点结合的特定位点结合(C丰富，丰富，G缺乏缺乏 ) •ρρ通过催化通过催化NTP的水解促使新生的水解促使新生RNA链从三元转录复 合物中解离 链从三元转录复 合物中解离 ρ因子ρ因子 ρ因子ρ因子是一个相对分 子质量为 是一个相对分 子质量为2.0××105的的六 聚体 六 聚体蛋白 其功能是作为 蛋白 其功能是作为RNA pol的一种辅助因子， 当其浓度为 的一种辅助因子， 当其浓度为RNA pol 浓度的浓度的10%时在体外 可发挥最高的活性 时在体外 可发挥最高的活性 ρ结合到ρ结合到RNA链终止子上游的链终止子上游的 某一点某一点 ρ因子结合以后延着ρ因子结合以后延着RNA向向3′′ 端移动，跟踪聚合酶端移动，跟踪聚合酶 ρ追上在终止位点暂停的ρ追上在终止位点暂停的RNA 聚合酶 终止 聚合酶 终止---三元复合物解体三元复合物解体 ρ因子参与的ρ因子参与的RNA合成终止模式合成终止模式 “穷追穷追”（（hot pursuit）模型）模型 原核与真核生物原核与真核生物mRNA的特征比较的特征比较 •原核生物中，原核生物中，mRNA的转录和翻译不仅发生在 同一个细胞空间里，而且这两个过程几乎是同 步进行的 。

的转录和翻译不仅发生在 同一个细胞空间里，而且这两个过程几乎是同 步进行的 •真核细胞的真核细胞的mRNA往往以较大相对分子量 的 往往以较大相对分子量 的前体前体RNA出现在核内，只有成熟的、相对 分子质量明显变小并经化学修饰的 出现在核内，只有成熟的、相对 分子质量明显变小并经化学修饰的mRNA才 能进入细胞质，参与蛋白质的合成 才 能进入细胞质，参与蛋白质的合成 所以，所以，真核细胞真核细胞mRNA的合成和功能表达发 生在不同的空间和时间范畴内 的合成和功能表达发 生在不同的空间和时间范畴内 mRNA的组成：的组成： •编码区编码区(coding region)：：从起始密码子从起始密码子AUG开 始经一连串编码氨基酸的密码子直至终止密码 子 开 始经一连串编码氨基酸的密码子直至终止密码 子 •5’端上游非编码区端上游非编码区(5’UTR)：：位于位于AUG之前不 翻译的区域 之前不 翻译的区域 •3’端下游非编码区端下游非编码区(3’UTR) ：：位于终止密码子 之后不翻译的区域 位于终止密码子 之后不翻译的区域 原核生物原核生物mRNA的特征的特征 • 半衰期短半衰期短 • 许多原核生物许多原核生物mRNA以多顺反子的形式 存在。

以多顺反子的形式 存在 • 原核生物原核生物mRNA的的5’端无帽子结构，端无帽子结构，3’端 没有或只有较短的多聚（ 端 没有或只有较短的多聚（A）结构 1. 半衰期短半衰期短 原核生物原核生物mRNA的特征的特征 •原核生物中，原核生物中，mRNA的的 转录和翻译是在同一个 细胞空间里同步进行 转录和翻译是在同一个 细胞空间里同步进行 的，蛋白质合成往往在的，蛋白质合成往往在 mRNA刚开始转录时就 被引发了 刚开始转录时就 被引发了 •大多数细菌大多数细菌mRNA在转 录开始 在转 录开始1分钟后就开始降 解 分钟后就开始降 解mRNA降解的速度大 概只有转录或翻译速度的 一半 降解的速度大 概只有转录或翻译速度的 一半 2. 许多以许多以多顺反子多顺反子的形式存在：的形式存在： 原核细胞的原核细胞的mRNA(包括病毒包括病毒)有时可以同 时编码几个多肽 有时可以同 时编码几个多肽 原核生物原核生物mRNA的特征的特征 Prokaryotic mRNA (polycistrionic) 单顺反子单顺反子mRNA (monocistronic mRNA): 只编码一个蛋白质的只编码一个蛋白质的mRNA。

多顺反子多顺反子mRNA(polycistronic mRNA): 编码多个蛋白质的编码多个蛋白质的mRNA 3. 原核生物原核生物mRNA的的5’端无帽子结构，端无帽子结构，3’ 端没有或只有较短的多聚（端没有或只有较短的多聚（A）结构 原核生物原核生物mRNA的特征的特征 原核生物起始密码子原核生物起始密码子AUG上游有一被称为上游有一被称为Ribosome Binding Site (RBS)或或SD序列序列（（Shine –Dalgarno sequence）的保守区，因为该 序列 ）的保守区，因为该 序列与与16S-rRNA 3’端反向互补端反向互补，所以被认为在核糖体，所以被认为在核糖体-mRNA的 结合过程中起作用 的 结合过程中起作用 4. 原核生物原核生物常以常以AUG（有时（有时GUG，甚至，甚至 UUG）作为）作为起始密码子起始密码子; 真核生物几乎永远以真核生物几乎永远以AUG作为起始密作为起始密 码子 原核生物原核生物mRNA的特征的特征 • 单顺反子形式存在单顺反子形式存在 • 5’端端存在存在“帽子帽子”结构 • 绝大多数具有绝大多数具有多聚多聚(A)尾巴尾巴。

真核生物真核生物mRNA的特征的特征 真核生物真核生物mRNA的结构模式的结构模式 Eukaryotic mRNA (monocistrionic) ““基因基因”的分子生物学定义是：产 生一条多肽链或功能RNA所必需的全 部核苷酸序列！ ”的分子生物学定义是：产 生一条多肽链或功能RNA所必需的全 部核苷酸序列！ A gene can be defined as following: The entire nucleic acid sequence that is necessary for the synthesis of a functional polypeptide or RNA molecule. 1.真核生物真核生物mRNA的的5’端端存在存在“帽子帽子” 结构 真核生物基因转录一般从嘌呤起始，其真核生物基因转录一般从嘌呤起始，其 5’端大都经过修饰端大都经过修饰 真核生物真核生物mRNA的特征的特征 5’Capping • 通过通过 5′→′→ 5′磷酸二酯键在原初′磷酸二酯键在原初mRNA的的5’ 端倒扣一个端倒扣一个“G” • 在新生在新生mRNA链达到链达到50个核苷酸前，甚至可能 在 个核苷酸前，甚至可能 在RNA Pol II 离开转录起始位点之前，帽子结 构就已加到 离开转录起始位点之前，帽子结 构就已加到mRNA的第一个核苷酸上了。

的第一个核苷酸上了 • 5′末端加上鸟苷是由′末端加上鸟苷是由鸟苷转移酶催化鸟苷转移酶催化的 • 帽子结构是帽子结构是GTP和原和原5’三磷酸腺苷（或鸟苷） 缩合反应的产物 三磷酸腺苷（或鸟苷） 缩合反应的产物 • mRNA的帽子结构常常的帽子结构常常被甲基化被甲基化 真核生物真核生物mRNA的的“帽子帽子”结构结构 mRNA的帽子结构常常被甲基化的帽子结构常常被甲基化 零类帽子零类帽子（（cap0）：第一个甲基出现在所有真核细胞的）：第一个甲基出现在所有真核细胞的 mRNA中（单细胞真核生物中（单细胞真核生物mRNA主要是这个结构）， 由 主要是这个结构）， 由鸟苷酸鸟苷酸-7甲基转移酶甲基转移酶催化，称为零类帽子催化，称为零类帽子 1类帽子类帽子(cap1)：如在：如在第二个核苷酸第二个核苷酸(原原mRNA 5’第一位第一位) 的的2’-OH位上加另一个甲基位上加另一个甲基，这步反应由，这步反应由2’-O-甲基转移 酶 甲基转移 酶完成一般把有这两个甲基的结构称为完成一般把有这两个甲基的结构称为1类帽子真核 生物中以这类帽子结构为主 真核 生物中以这类帽子结构为主 2类帽子类帽子(cap2): 在某些生物细胞内，在某些生物细胞内，mRNA链上的链上的第三 个核苷酸的 第三 个核苷酸的2’-OH位也可能被甲基化位也可能被甲基化，因为这个反应只 以带有 ，因为这个反应只 以带有1类帽子的类帽子的mRNA为底物，所以被称为为底物，所以被称为2类帽子。

只占有帽 类帽子 只占有帽mRNA总量的总量的10%-15%以下 帽子结构的功能帽子结构的功能 (1)有助于有助于mRNA越过核膜，进入胞质；越过核膜，进入胞质； (2)保护保护5′不被核酶降解；′不被核酶降解； (3)翻译时供翻译时供IFⅢ（起始因子）和核糖体 识别，是翻译所必需的 Ⅲ（起始因子）和核糖体 识别，是翻译所必需的 2. 绝大多数绝大多数真核生物真核生物mRNA具有具有多聚多聚 (A)尾巴尾巴 •除组蛋白基因外，真核生物除组蛋白基因外，真核生物mRNA的的3’末端都 有多聚（ 末端都 有多聚（A）序列，其长度因）序列，其长度因mRNA种类不同 而变化，一般为 种类不同 而变化，一般为40-200个左右 •它是在转录后加上的它是在转录后加上的 真核生物真核生物mRNA的特征的特征 • 在高等生物中在高等生物中(酵母除外酵母除外)在在poly(A)上游上游11-30nt 处有一特殊序列处有一特殊序列AAUAAA，这一序列是高度保 守的 ，这一序列是高度保 守的, • 对于初级转录产物的准确切割及加多聚对于初级转录产物的准确切割及加多聚(A)是必 需的 是必 需的 真核生物真核生物mRNA中的加多聚中的加多聚A反应反应 真核基因的真核基因的3‘ 末端转录终止位点上游末端转录终止位点上游15～～30bp处的保守序列处的保守序列 AAUAAA对于初级转录产物的准确切割及加多聚对于初级转录产物的准确切割及加多聚(A)是必需的是必需的 CPSF (cleavage and polyadenylation specificity factor) CstF (cleavage stimulation factor) 多聚腺苷化多聚腺苷化(polyadenylation) 反应要经过反应要经过2个阶段个阶段 (1)首先将一个短的寡聚首先将一个短的寡聚A序列序列(10nt)加到加到3’端，端， 此反应绝对依赖于此反应绝对依赖于AAUAAA序列，这是由序列，这是由 poly(A)聚合酶在特殊因子指导下完成的。

聚合酶在特殊因子指导下完成的 (2)寡聚寡聚A尾巴延伸到尾巴延伸到240nt的长度 此反应并不需要此反应并不需要AAUAAA序列，但需要一个 识别寡聚 序列，但需。