分子生物学3生物信息的传递（上）——从DNA到RNA第三章生物信息的传递（上）——从DNA到RNA重点：1.启动子与转录起始2.原核生物和真核生物mRNA的特征比较3.内含子的剪接、编辑及化学修饰难点：1.启动子与转录起始2.终止和抗终止3.内含子的剪接、编辑及化学修饰第四节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因子的结合与解离等。1.原核启动子的基本结构（1）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准确的相结合并具有转录起始的特异性。基因的特异性转录取决于酶与启动子能否有效地形成二元复合物，所以，RNA聚合酶如何有效地找到启动子并与之结合是转录起始过程中首先要解决的问题。我们知道，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水平。（2）转录单元：是一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列。RNA聚合酶从转录起点开始沿着模板前进，直到终止子为止，转录出一条RNA链。在细菌中，一个转录单元可以是一个基因，也可以是几个基因(3)转录起点：是指与新生RNA链地一个核苷酸相对应DNA链上的碱基。常常把起点前面，即5′末端的序列称为上游，而把其后面即3′末端的序列称为下游。在描述碱基的位置时，一般用数字表示，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。启动子区是RNA聚合酶的结合区，其结构直接影响到转录的效率。那么，启动子区有什么结构特点呢？（4）绝大部分原核启动子都存在-10区和-35区-10区：在-6~-13bp之间，共同序列为TATAAT，又称pribnow框，酶在此处与DNA结合成稳定的复合物，在转录方向上解开双链形成开放型起始结构。-35区：共同序列为TTGACA，是RNA聚合酶起始识别区，这一识别过程与σ因子有关。研究发现，在原核生物中，绝大部分启动子都有以下共同的结构：在大约位于转录起点上游10bp处，有一段共同的序列，其碱基组成为TATAAT，是RNA聚合酶紧密结合的位点，一般称为-10区。在大约位于转录起点上游35bp处，有一段共同的序列，其碱基组成为TTGACA，是RNA聚合酶起始识别区，一般称为-35区。2.真核启动子的结构在真核生物基因组中，在大约位于转录起点上游25bp处，有一段共同的序列，其碱基组成为TATAAA，称为TATA区，与原核生物的-10区相对应，是RNA聚合酶紧密结合的位点。另外，在大约位于转录起点上游75bp处，有一段共同的序列，其碱基组成为CCAAT，称为CAAT区，它与原核生物的-35区相对应，是RNA聚合酶起始识别区。3.启动子的识别（1）大肠杆菌RNA聚合酶全酶RNA聚合酶全酶包括五个亚基，分别是α、α、β、β＇、σ。σ亚基主要在酶与启动子识别过程中起作用。但催化RNA合成必须是全酶。（2）RNA聚合酶与启动子的识别一般认为，RNA聚合酶并不与直接识别碱基对本身，而是通过氢键互补的方式加以识别。在启动子区DNA双螺旋结构中，存在着氢键的供体与受体，它们分别处于DNA分子的大沟或小沟内，因此具有特定的方位。而酶分子中也有处于特定空间构象的氢键供体与受体，当它们与启动子中对应的分子在一定距离内相互补时，就形成氢键，相互结合。在识别过程中，主要是RNA聚合酶的σ亚基识别启动子的-35区（原核）或-75区（真核）。4.酶与启动子区的结合研究表明，在RNA聚合酶与启动子相互作用的过程中，RNA聚合酶首先与启动子区闭合双链DNA相结合，形成二元闭合复合物，然后经过解链得到二元开放复合物。解链区一般在-9~+13之间，而酶与启动子区结合的主要区域在其上游。一旦开链区解链，酶分子就能以正确的取向与解链后的有关单链相互作用，形成开链复合物。因此，RNA聚合酶既是双链DNA结合蛋白，又是单链DNA结合蛋白。DNA开链是按照DNA模板序列正确引入核苷酸底物的必要条件。在这一过程中，起催化作用的主要是RNA聚合酶II，而且RNA聚合酶II必须磷酸化。RNA聚合酶II刚与启动子结合时并没有磷酸化，只有当DNA解链后，RNA聚合酶II与单链DNA相结合，形成开链复合物后，RNA聚合酶II才被磷酸化，从而具有催化RNA合成的功...
