第9讲-生物信息的传递上(2).ppt

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1、3.2启动子与转录起始3.2启动子与转录起始大肠杆菌RNA聚合酶与启动子的相互作用主要包括启动子区的识别、酶与启动子的结合及σ因子的结合与解离。3.2.1启动子区的基本结构启动子是一段位于结构基因5’端上游区的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确地相结合并具有转录起始的特异性。转录的起始是基因表达的关键阶段，而这一阶段的重要问题是RNA聚合酶与启动子的相互作用。启动子的结构影响了它与RNA聚合酶的亲和力，从而影响了基因表达的水平。转录起点是指与新生RNA链第一个核苷酸相对应DNA链上的碱基，通常为

2、嘌呤。把起点5'末端的序列称为上游（upstream），而把其3'末端的序列称为下游（downstream）。起点为+1，下游方向依次为+2、+3……等，上游方向依次为–1、–2、–3……等等。转录单元（transcriptionunit）是一段从启动子开始至终止子（terminator）结束的DNA序列。启动子区结构特点Pribnow将RNA聚合酶全酶与模板DNA结合后，用DNaseI降解DNA，得到41～44个核苷酸对的DNA片段。序列分析发现，在被保护区内有一个由5个核苷酸组成的保守序列，是聚合酶结合位点，

3、称为Pribnow区，其中央大约位于起点上游10bp处，所以又称为–10区。科学家又从噬菌体的左、右启动子PL及PR和SV40启动子的–35bp附近找到了另一段共同序列：TTGACA。现已证实大部分启动子都存在这两段共同序列，即位于–10bp处的TATA区和–35bp处的TTGACA区，它们是RNA聚合酶与启动子的结合位点。图3-6大肠杆菌RNA聚合酶全酶所识别的启动子区真核基因的启动子在–25～–35区含有TATA序列，在–70～–80区含有CCAAT序列（CAATbox），在–80～–110含有GCCACAC

4、CC或GGGCGGG序列（GCbox）。习惯上，将TATA区上游的保守序列称为上游启动子元件（upstreampromoterelement，UPE）或称上游激活序列（upstreamactivatingsequence，UAS）。如果把Pribnow区从TATAAT变成AATAAT就会使该启动子发生下降突变；如果增加Pribnow区的共同序列，将乳糖操纵子的启动子中的TATGTT变成TATATT，就会提高启动子的效率，称为上升突变。已在SV40的转录单元上发现其转录起始位点上游约200bp处有两段72bp长的重

5、复序列，它们不是启动子的一部分，但能增强或促进转录的起始，因此，称这种能强化转录起始的序列为增强子或强化子（enhancer）。TATA区的主要作用是使转录精确地起始。如果除去TATA区或进行碱基突变，转录产物下降的相对值不如CAAT区或GC区突变后明显，但发现所获得的RNA产物起始点不固定（图3-10）。CAAT区和GC区主要控制转录起始频率，基本不参与起始位点的确定。SV40的早期基因，缺少TATA和CAAT区，只有6个串联在上游–40～–110位点的GC区；而组蛋白H2B，不含GC区，但有两个CAAT区，一

6、个TATA区。表3-5真核细胞中的部分转录调控因子分析3.3原核与真核生物mRNA的特征比较mRNA在大肠杆菌细胞内占总RNA的2%左右，tRNA占16%，rRNA则占80%以上。真核细胞的mRNA往往以较大相对分子量的前体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mRNA才能进入细胞质，参与蛋白质的合成。所以，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。3.3.1原核生物mRNA的特征1)半衰期短。原核生物中，mRNA的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

7、往往在mRNA刚开始转录时就被引发了。大多数细菌mRNA在转录开始1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。科学家发现每过大约2分钟，体系中出现新生蛋白质的速度就下降50%。2)原核细胞的mRNA（包括病毒）有时可以编码几个多肽，而真核细胞的mRNA最多只能编码一个多肽。我们把只编码一个蛋白质的mRNA称为单顺反子mRNA（monocistronicmRNA），把编码多个蛋白质的mRNA称为多顺反子mRNA（polycistronicmRNA）。几乎所有mRNA都可以被分成3部分：编码区

8、和位于AUG之前的5’端上游非编码区以及位于终止密码子之后不翻译的3’端下游非编码区。编码区从起始密码子AUG开始经一连串编码氨基酸的密码子直至终止密码子。第一个蛋白质合成终止以后，核糖体分解成大、小亚基，脱离mRNA模板，第二个蛋白的翻译必须等到新的小亚基和大亚基与该蛋白起始密码子相结合后才可能开始（图3-12A）。前一个多肽翻译完成以后，核糖体大、小亚基分离，小亚基也