本章重點：

　　轉錄的反應體系，原核生物RNA聚合酶和真核生物中的RNA聚合酶的特點，RNA的轉錄過程大體可分為起始、延長、終止三個階段。真核RNA的轉錄后加工，包括各種RNA前體的加工過程。

　　本章難點：

　　轉錄模板的不對稱性極其命名，原核生物及真核生物的轉錄起始，真核生物的轉錄終止，mRNA前體的剪接機制（套索的形成及剪接），第Ⅰ、Ⅱ類和第Ⅳ類內含子的剪接過程，四膜蟲rRNA前體的加工，核酶的作用機理。

　　一．模板和酶

　　要點：

　　1．模板 RNA的轉錄合成需要DNA做模板，DNA雙鏈中只有一股鏈起模板作用，指導RNA合成的一股DNA鏈稱為模板鏈（template strand），與之相對的另一股鏈為編碼鏈（coding strand），不對稱轉錄有兩方面含義:一是DNA鏈上只有部分的區(qū)段作為轉錄模板(有意義鏈或模板鏈),二是模板鏈并非自始至終位于同一股DNA單鏈上。

　　2．RNA聚合酶 轉錄需要RNA聚合酶。原核生物的RNA聚合酶由多個亞基組成:α2ββ'稱為核心酶,轉錄延長只需核心酶即可。α2ββ'σ稱為全酶,轉錄起始前需要σ亞基辨認起始點,所以全酶是轉錄起始必需的。真核生物RNA聚合酶有RNA-polⅠ、Ⅱ、Ⅲ三種,分別轉錄45s-rRNA; mRNA(其前體是hnRNA);以及5s-rRNA、snRNA和tRNA。

　　3.模板與酶的辨認結合：轉錄模板上有被RNA聚合酶辨認和結合的位點。在轉錄起始之前被RNA聚合酶結合的DNA部位稱為啟動子。典型的原核生物啟動子序列是-35區(qū)的TTGACA序列和-10區(qū)的Pribnow盒即TATAAT序列。真核生物的轉錄上游調控序列統(tǒng)稱為順式作用元件,主要有TATA盒、、CG盒、上游活化序列(酵母細胞)、增強子等等。和順式作用元件結合的蛋白質都有調控轉錄的作用,統(tǒng)稱為反式作用因子。反式作用因子已發(fā)現(xiàn)數(shù)百種,能夠歸類的稱為轉錄因子(TF),相應于RNA-polⅠ、Ⅱ、Ⅲ的是TFⅠ、TFⅡ、TFⅢ。TFⅡ又有A、B、C、D、E、F多種及其亞類。

　　基本概念：

　　1.不對稱轉錄:兩重含義,一是指雙鏈DNA只有一股單鏈用作轉錄模板(模板鏈);二是對不同基因同一單鏈上某些區(qū)段作為模板鏈而另一些區(qū)段作為編碼鏈，即模板鏈并非永遠在同一單鏈上。

　　2. 編碼鏈NA雙鏈上不用作轉錄模板的那一段單鏈,因其堿基序列除由T代替U而外,其他與轉錄產物mRNA序列相同而得名。

　　3．σ（sigma）因子:原核生物RNA聚合酶全酶的成份,功能是辨認轉錄起始區(qū),這種σ因子稱σ70,此外還有分子量不同,功能不同的其他σ因子。

　　基本要求： 掌握轉錄與復制的區(qū)別，轉錄的不對稱性，原核生物的RNA聚合酶的組成及各亞基的功能，真核生物RNA聚合酶的分類、性質及功能，原核生物啟動子的結構特點，了解真核生物RNA聚合酶的組成，研究轉錄起始區(qū)的方法。

　　二．轉錄過程

　　1．轉錄起始：轉錄的起始就是生成由RNA聚合酶,模板和轉錄5'端首位核苷酸組成的起始復合物。原核生物RNA5'端是嘌呤核苷酸(A、G),而且保留三磷酸核苷的結構,所以其起始復合物是:pppG-DNA-RNA聚合酶。

　　真核生物起始,生成起始前復合物(PIC)。例如RNA-pol-Ⅱ轉錄,是由各種TFⅡ相互辨認結合,再與RNA聚合酶結合,并通過TF結合到TATA盒上.

　　2. 轉錄延長: 轉錄的延長是以首位核苷酸的3'-OH為基礎逐個加人NTP即形成磷酸二醋鍵,使RNA逐步從5'向3'端生長的過程。在原核生物,因為沒有細胞膜的分隔,轉錄未完成即已開始翻譯,而且在同一DNA模板上同時進行多個轉錄過程。電鏡下看到的羽毛狀圖形和羽毛上的小黑點(多聚核糖體),是轉錄和翻譯高效率的直觀表現(xiàn)。

　　3．轉錄終止：轉錄的終止在原核生物分為依賴Rho因子與非依賴Rho因子兩類。Rho因子有ATP酶和解螺旋酶兩種活性,因此能結合轉錄產物的3'末端區(qū)并使轉錄停頓及產物RNA脫離DNA模板。非依賴Rho因子的轉錄終止,其RNA產物3'-端往往形成莖環(huán)結構,其后又有一串寡聚U。莖環(huán)結構可使因子聚合酶變構而不再前移,寡聚U則有利于RNA不再依附DNA模板鏈而脫出。因此無論哪一種轉錄終止都有RNA聚合酶停頓和RNA產物脫出這兩個必要過程。真核生物轉錄終止是和加尾(mRNA的聚腺昔酸poly A)修飾同步進行的。 RNA上的加尾修飾點結構特征是有AAAUAA序列。

　　基本概念：

　　1．轉錄起始前復合物 (pre-initiation complex,PIC):是真核生物轉錄因子與RNA聚合酶一同結合于轉錄起始前的DNA區(qū)域而成的復合物。

　　2．加尾修飾點：真核生物mRNA轉錄不是在mRNA的位置上終止，而是在數(shù)百個核苷酸之后，研究發(fā)現(xiàn)在編碼鏈讀碼框架的3'端之后，常有一組共同序列AATAAA，再下游還有相當多GC的序列，這些序列稱為加尾修飾點,轉錄越過修飾點后，mRNA在修飾點處被切斷，隨即加入polyA。

　　3．Rho因子：是原核生物轉錄終止因子,有ATP酶和解螺旋酶活性。轉錄終止也可不依賴Rho因子。

　　基本要求：

　　掌握原核生物的轉錄起始復合物的形成過程，真核生物轉錄起始及起始前復合物(PIC)的生成，RNA聚合酶Ⅱ催化的轉錄起始過程中各種TFⅡ的作用，轉錄延伸過程中的化學反應，原核生物的轉錄終止的兩種形式，真核生物的轉錄終止的修飾點。了解原核生物RNA聚合酶的各種亞基與真核生物的各種轉錄因子之間的關系即拼版理論，原核生物轉錄空泡的形成及轉錄產物的釋放過程。

　　三．真核RNA的轉錄后加工

　　1． mRNA轉錄后加工

　　真核生物轉錄生成的RNA,多需經(jīng)加工后才具備活性,這一過程稱為轉錄后修飾,mRNA轉錄后修飾包括首、尾修飾和剪接。加尾修飾是和轉錄終止同步的,5'端修飾主要是指生成帽子結構,即把5'-pppG轉變?yōu)?'-pmGpppG。其過程需磷酸解、磷酸化和堿基的甲基化。mRNA由hRNA加工而成。真核生物基因由內含子隔斷編碼序列的外顯子,是斷裂基因。內含子一般也出現(xiàn)在轉錄初級產物hRNA。切除內含子,把外顯子連結在一起,就是剪接加工。在電鏡下看到加工過程,內含子往往被彎曲成套索狀,因此稱為套索RNA。現(xiàn)在知道剪接加工中,需要由多種Sn-RNA與蛋白質共同組成的并接體。并接體和hnRNA上的內含子邊界序列辨認結合。剪接過程先由含鳥苷酸的酶提供3'-OH對其中內含子5'-端的磷酸二酯鍵作親電子攻擊使其斷裂。斷裂的外顯子3'-OH對內含子3'-端的磷酸二酯鍵作親電子攻擊,使剛斷出的外顯子完全置換了內含子,兩個外顯子就相連起來,因此這個過程稱二次轉酯反應。

　　2．tRNA轉錄后加工

　　tRNA的轉錄后修飾,除了剪接加工外,還包括tRNA鏈上稀有堿基的形成,以及加上3'端的CCA序列。

　　3．rRNA的轉錄后加工

　　rRNA加工多采用自我剪接的形式。自我剪接的RNA本身形成一種特別的二級結構,稱為錘頭結構。錘頭結構是指復合的莖環(huán)組成形態(tài),但其中某些序列上必需是特定的堿基所占據(jù)。這種RNA結構,不需要任何蛋白質,就可以水解RNA鏈上某一特定位點的磷酸二酯鍵。也就是說,這是一種起催化作用的RNA,現(xiàn)稱為核酶。核酶的發(fā)現(xiàn),對酶學、分子生物學,進化生物學都是重要的理論更新,而且,醫(yī)學上已開始利用人工設計的核酶,去消滅一些作為病原體的RNA病毒或消除一些不利于生命活動的細胞內RNA。

　　基本概念：

　　1. 剪接修飾:RNA轉錄初級產物含有非編碼組分,通過剪接除去非編碼組分,把編碼組份連接起來。剪接修飾最常見的是靠并接體協(xié)助的二次轉酯反應,此外還可有自我剪接及需酶的剪接等剪接方式。

　　2. 外顯子:定義為斷裂基因上及其轉錄初級產物上可表達的序列?；蜣D錄初級產物上通過拼接作用而保留于成熟的RNA中的核苷酸序列或基因中與成熟RNA相對應的DNA序列．

　　3. 內含子:早期定義為核酸上的非編碼序列。隨著內含子功能的被拓寬,建議用"轉錄初級產物上通過拼接作用而被去除的RNA序列或基因中與這種RNA序列相對應的DNA序列"較全面。

　　4. 并接體：由snRNA和蛋白質組成的核糖核酸蛋白(核蛋白)復合物。其功能是結合內含子兩端的邊界序列,協(xié)助RNA的剪接加工。

　　5. 核酶（ribozyme）:具有催化功能(酶的作用)的RNA分子。核酶能起作用的結構,至少含有3個莖(RNA分子內配對形成的局部雙鏈),1至3個環(huán)(RNA分子局部雙鏈鼓出的單鏈)和至少有13個一致性的堿基位點。

　　基本要求：

　　掌握真核生物mRNA轉錄后5ˊ-端加帽；3ˊ-端加尾及mRNA鏈進行剪接修飾，tRNA及rRNA的轉錄后加工過程，了解內含子的其他剪接方式及功能，核酶的應用。