17第十六章 RNA的生物合成 - 图文

第十六章 RNA的生物合成

1961年S. B. Weiss和J. Hurwitz等各自在大肠杆菌裂解液中发现了DNA依赖的RNA聚合酶（DNA-dependent RNA polymerase, RNA pol )。在此之前S. Ochoa已经提出了RNA的转录机制，并因此获得1959年度诺贝尔生理／医学奖。

生物体以DNA为模板合成RNA的过程称为转录（transcription），意指将DNA的碱基序列转抄为RNA。DNA分子上的遗传信息是决定蛋白质氨基酸序列的原始模板， mRNA是蛋白质合成的直接模板。通过RNA的生物合成，遗传信息从染色体的贮存状态转送至胞质，从功能上衔接DNA和蛋白质这两种生物大分子。1958年，F. Crick将上述遗传信息的传递方式归纳为中心法则（central dogma)。1970年H. Temin发现了逆转录现象，对中心法则进行了补充。

在生物界，RNA合成有两种方式。一是DNA指导的RNA合成，也称转录，为生物体内的主要合成方式。转录产物除mRNA,rRNA和tRNA外，在真核细胞内还有snRNA, miRNA等非编码RNA。对RNA转录过程的调节可以导致蛋白质合成速率的改变，并由此而引发一系列细胞功能变化。因此，理解转录机制对于认识许多生物学现象和医学问题具有重要意义。mRNA转录过程及其加工和剪切错误可引起疾病。RNA的转录合成是本章的主要内容。

另一种是RNA依赖的RNA合成（RNA-dependent RNA synthesis），也称RNA复制（RNA rep-lication)，由RNA依赖的RNA聚合酶（RNA-dependent RNA polymerase）催化，常见于病毒，是逆转录病毒以外的RNA病毒在宿主细胞以病毒的单链RNA为模板合成RNA的方式，限于篇幅本章未予叙述。

转录和复制都是酶促的核昔酸聚合过程，有许多相似之处。它们都以DNA为模板；都需依赖DNA的聚合酶；聚合过程都是核昔酸之间生成磷酸二醋键；都从5’向3’方向延长聚核昔酸链；都遵从碱基配对规律。但相似之中又有区别（表16-1）。

第一节 原核生物转录的模板和酶

RNA的生物合成属于酶促反应，反应体系中需要DNA模板,NTP,RNA pol,其他蛋白因子及Mg2+和Mn2+等。合成方向5'→3'，核昔酸间的连接方式为3'，5'一磷酸二酯键。

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一、原核生物转录的模板

在DNA分子双链上，按碱基配对规律能指导转录生成RNA的一股链作为模板指导转录，另一股链则不转录，这种模板选择性称为不对称转录（asymmetric transcription）。用RNA对DNA的核酸杂交法（见第二十章）或做DNA、RNA碱基序列测定比较，都可证明DNA分子上的一个基因只有一股链可转录生成其编码产物（图16-1a)。

作为一个基因载体的一段DNA双链片段，转录时作为RNA合成模板的一股单链称为模板链（template strand），相对应的另一股单链被称为编码链（coding strand）。转录产物若是mRNA，则可用作翻译的模板，决定蛋白质的氨基酸序列（图16-l b）。模板链既与编码链互补，又与mRNA互补，可见mRNA的碱基序列除用U代替T外，与编码链是一致的。文献刊出的各个基因的碱基序列，为避免烦琐和便于查对遗传密码，一般只写出编码链。

二、RNA聚合酶催化RNA合成

（一）RNA聚合酶能从头启动RNA链的合成

DNA依赖的RNA pol催化RNA的转录合成。该反应以DNA为模板，以ATP、GTP、UTP和CTP为原料，还需要Mg2+和Zn2+作为辅基。RNA合成的化学机制与DNA的复制合成相似。RNA pol通过在RNA的3'-OH端加入核苷酸，延长RNA链而合成RNA.。3'-OH在反应中是亲核基团，攻击进入的核苷三磷酸的α-磷酸，并释放出焦磷酸，总的反应可以表示为：（NMP) n+NTP→（NMP）n＋1+PPi。

RNA聚合酶和双链DNA结合时活性最高，但是只以双链DNA中的一股DNA链为模板。新加入的核苷酸以Watson-Crick碱基配对原则和模板的碱基互补。

前述的DNA聚合酶在启动DNA链延长时需要RNA引物存在，而RNA聚合酶能够直接启动转录起点处的两个核苷酸间形成磷酸二酯键（图16-2），因而RNA链的起始合成不需要引物。

（二）RNA聚合酶由多个亚基组成

大肠杆菌（E. coli）的RNA聚合酶是目前研究得比较透彻的分子。这是一个分子量达480kDa,由4种亚基α2(2个α) 、β、β’和σ组成的五聚体蛋白质。有证据表明，大肠杆菌RNA聚合酶还有第五种亚基（w亚基）存在，其功能不详，本章不予赘述。其他各主要亚基及功能见表16-2。

314 第三篇 遗传信息的传递

大肠杆菌RNA pol的4个主要亚基（α2ββ’）称为核心酶（core enzyme）。体外或称试管内转录（in vitro transcription）实验（含有模板、酶和NTP)证明，核心酶能独立催化模板指导的RNA合成，但合成RNA时没有固定的起始位点。加入了σ亚基的酶才能在DNA的特定起始点上起始转录，可见σ亚基的功能是辨认转录起始点。σ亚基与核心酶共同称为全酶。细胞内的转录起始需要全酶。转录延长阶段则仅需核心酶。图16-3示RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合。

大肠杆菌内有一些不同的RNA pol全酶，其差异是σ亚基的不同。目前已发现多种σ亚基，并用其分子量命名区别，最常见的是σ70(分子量70kDa)。σ70是辨认典型转录起始点的蛋白质，大肠杆菌中的绝大多数启动子可被含有σ70因子的全酶所识别并激活

第十六章 RNA的生物合成 315

将细菌从通常培养的37℃升温至42℃，细菌可迅速增加一套共17种蛋白质的合成。这些蛋白质被称为热激蛋白（heat shock proteins, HSP)。当温度升至50℃，大部分蛋白质合成已停止，HSP却能继续合成。HSP的编码基因称为热激基因（hsp）。hsp基因的转录起点的上游序列与其他基因不同，因而需另一种σ因子，即σ32（分子量32kDa)辨认及启动其转录。可见，σ32是应答热刺激而被诱导产生的，它本身也属于一种Hsp。

框16-1 RNA聚合酶的发现

早在1955年，M. Grunberg-Manago和S. Ochoa就已报道分离出了催化合成RNA的酶，尽管人们随后发现他们分离得到的酶是多聚核苷磷酸化酶，但是他们发现的酶在M.Nirenberg 和J. H. Matthaei合成第一个遗传密码子中发挥了重要作用。S. Ochoa因阐明RNA生物合成机制而获得了1959年诺贝尔生理学／医学奖。1959年，美国科学家J. Hur-witz在大肠杆菌的抽提液中分离得到了真正的RNA聚合酶。与此同时，S. B. Weiss在大鼠肝细胞核提取物中也发现了参与RNA合成的物质。他们发现，提纯的RNA聚合酶在体外能够以DNA为模板，在加入ATP、GTP、CTP、UTP及Mg2+等后合成RNA，合成的RNA与DNA模板链完全互补。

其他原核生物的RNA pol在结构和功能上均与大肠杆菌相似。抗生素—利福平（rifampi-cin )或利福霉素可以特异抑制原核生物的RNA pol，成为抗结核菌治疗的药物。它专一性地结合RNA聚合酶的β亚基。若在转录开始后才加入利福平，仍能发挥其抑制转录的作用，这说明β亚基是在转录全过程都起作用的。

三、RNA聚合酶结合到DNA的启动子上启动转录

对于整个基因组来讲，转录是分区段进行的。每一转录区段可视为一个转录单位，称为操纵子（operon）（第十八章）。操纵子中包括了若干个基因的编码区及其调控序列。调控序列中的启动子（promoter）是RNA pol结合模板DNA的部位，也是控制转录的关键部位。原核生物是以RNA pol全酶结合到启动子上而启动转录的，其中由σ亚基辨认启动子，其他亚基相互配合。

启动子结构的阐明回答了转录从哪里起始这一问题，是转录机制研究的重要发现。研究中采用了一种巧妙的方法，即RNA聚合酶保护法。在实验中，先将提取的DNA与提纯的RNA聚合酶混合温育一定时间，再加入核酸外切酶进行反应。结果显示，大部分DNA链被核酸酶水解为核苷酸，但一40~6bp的DNA片段被保留下来。这段DNA没有被水解，是因为RNA聚合酶结合在上面，因而受到保护。受保护的DNA位于转录起始点的上游，并最终被确认为是被RNA聚合酶辨认和紧密结合的区域，是转录起始调节区（图16-4）。

对数百个原核生物基因操纵子转录上游区段进行的碱基序列分析，证明RNA聚合酶保护区存在共有序列。以开始转录的5’-端第一位核苷酸位置转录起点（transcription start site，TSS;或initiator）为+1，用负数表示其上游的碱基序号，发现-35和-10区A-T配对比较集中。-35区的最大一致性序列是TTGACA。-10区的一致性序列TATAAT，是1975年由D. Pribnow首先发现的，故称为Pribnow盒（Pribnow box）。-35与-10区相隔16~18个核苷酸，-10区与转录起点相距6或7个核苷酸。

A-T配对相对集中，表明该区段的DNA容易解链，因为A-T配对只有两个氢键维系。比较RNA pol结合不同区段测得的平衡常数，发现RNA pol结合在-10区比结合在-35区更为牢固。从RNA pol分子大小与DNA链长的比较，可确定其结合DNA链时分子的跨度。这些结果都能推论出：-35区是RNA pol对转录起始的识别序列（recognition sequence）。结合识别序列后，酶

316 第三篇 遗传信息的传递

向下游移动，达到Pribnow盒，酶形成相对稳定的酶一DNA复合物，就可以开始转录。

第二节原核生物的转录过程

原核生物的转录过程可分为转录起始、转录延长和转录终止三个阶段。

一、转录起始需要RNA聚合酶全酶

转录全过程均需RNA pol催化，起始过程需核心酶，由σ亚基辨认起始点，延长过程的核苷酸聚合仅需核心酶催化。简言之，转录起始就是RNA pol 在DNA模板的转录起始区装配形成转录起始复合体，打开DNA双链，并完成第一和第二个核昔酸间聚合反应的过程。转录起始复合物中包含有RNA pol 全酶、DNA模板和与转录起点配对的NTPs。

起始阶段的第一步是由 RNA pol 识别并结合启动子，形成闭合转录复合体（closed transcription complex），其中的DNA仍保持完整的双链结构。原核生物需要靠RNApol中的σ亚基辨认转录起始区和转录起点。首先被辨认的 DNA 区段是 -35区 的TTGACA序列，在这一区段，酶与模板的结合松弛；接着酶移向 -10区的TATAAT序列并跨过了转录起点，形成与模板的稳定结合。

起始的第二步是DNA双链打开，闭合转录复合体成为开放转录复合体（open transcription complex)。开放转录复合体中 DNA 分子接近 -10 区域的部分双螺旋解开后转录开始。无论是转录起始或延长中，DNA双链解开的范围都只在17 bp左右，这比复制中形成的复制叉小得多。

起始的第三步是第一个磷酸二酯键的形成。 转录起始不需引物，两个与模板配对的相邻核苷酸，在RNA pol 催化下生成磷酸二酯键。转录起点配对生成的RNA的第一位核苷酸，也是新合成的RNA分子的5?-端，总是GTP或ATP，又以GTP更为常见。当 5'-GTP 与第二位的 NTP 聚合生成磷酸二酯键后，仍保留其5?端3个磷酸基团，生成聚合物是5'-pppGpN-OH 3?，其3?端的游离羟基，可以接收新的NTP并与之聚合；使RNA链延长下去。RNA 链的 5?-端结构在转录延长中一直保留，至转录完成。

二、RNA pol 核心酶独立延长RNA链

第一个磷酸二酯键生成后，转录复合体的构象发生改变，σ亚基从转录起始复合物上脱落，并离开启动子，RNA合成进人延长阶段。此时，仅有RNA pol的核心酶留在DNA模板上，并沿

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DNA链不断前移，催化RNA'链的延长。实验证明，σ亚基若不脱落，RNA pol 则停留在起始位置，转录不继续进行。化学计量又证明，每个原核细胞，RNApol各亚基比例为:α:β:β:σ= 4000:2000：2000：600，σ因子的量在胞内明显比核心酶少。在体外进行的 RNA 合成实验也证明，RNA的生成量与核心酶的加入量成正比；开始转录后，产物量与σ亚基加人与否无关。脱落后的σ因子又可再形成另一全酶，反复使用。

RNA链延长时，核心酶会沿着模板 DNA 不断向下游前移。聚合反应局部前方的 DNA 双链不断解链，合成完成后的部分又重新恢复双螺旋结构。核心酶可以覆盖 40bp 以上的 DNA 分子段落，但转录解链范围约 17bp 。RNA 链延长过程中的解链和再聚合可视为这一 17bp 左右的开链区在DNA上的动态移动，其外观类似泡状，被称为“转录泡”（transcription bubble）。

在开链区局部（图16-5），RNA pol 的核心酶催化着模板指导的RNA链延长，转录产物3’端会有一小段暂时与模板DNA保持结合状态，形成一 8bp 的RNA-DNA杂合双链（hybrid duplex）。随着RNA链不断生长，5?端脱离模板向空泡外伸展。从化学结构看，DNA/DNA双链结构比DNA/RNA形成的杂化双链稳定。核酸的碱基之间有3种配对方式，其稳定牲是：G = C > A = T > A = U。GC配对有3个氢键，是最稳定的；AT配对只在 DNA 双链形成；AU配对可在RNA分子或 DNA/RNA 杂化双链上形成，是 3 种配对中稳定性最低的。所以已转录完毕的局部 DNA 双链，就必然会复合而不再打开。根据这些道理，也就易于理解空泡为什么会形成， 而转录产物又是为什么可以向外伸出了。

观察图16-5中的“转录泡”局部，可概括出转录延长以下特点：①核心酶负责RNA链延长反应；②RNA链从5?-端向3?-端延长，新的核苷酸都是加到3?-OH上； ③ 对DNA模板链的阅读方向是3’-端向5’-端，合成的RNA链与之呈反向互补，即酶是沿着模板链的3’向5’方向或沿着编码链的5’向3’方向前进的；④合成区域存在着动态变化的8bp的RNA-DNA杂合双链；⑤模板DNA的双螺旋结构随着核心酶的移动发生解链和再复合的动态变化。

三、原核生物转录延长与蛋白质的翻译同时进行

进一步分析表明，在同一个 DNA 模板分子上，有多个转录复合体同时在进行着RNA的合成；在新合成的mRNA链上还可观察到结合在上面的多个核糖体，即多聚核糖体。结论是，在原核生物，RNA链的转录合成尚未完成， 蛋白质的合成已经将其作为模板开始进行翻译了。 转录和翻译的同步进行在原核生物是较为普遍的现象， 保证了转录和翻译都以高效率运行，满足它们快速增殖的需

318 第三篇 遗传信息的传递

要。真核生物有核膜将转录和翻译过程分隔在细胞内的不同区域，因此没有这种转录和翻译同步现象。

四、原核生物转录终止分为依赖ρ因子与非依赖ρ因子两大类

RNApol在DNA模板上停顿下来不再前进，转录产物RNA链从转录复合物上脱落下来，就是转录终止。依据是否需要蛋白质因子的参与，原核生物的转录终止分为依赖ρ（Rho)因子与非依赖ρ因子两大类。

（一）依物ρ因子的转录终止

用T4噬菌体 DNA作体外转录实验，发现其转录产物比在细胞内转录出的产物要长。这一方面说明转录终止点是可以被跨越而继续转录的；还说明细胞内的某些因子有执行转录终止的功能。根据这些线索，1969年，J. Roberts在T4噬菌体感染的大肠杆菌中发现了能控制转录终止的蛋白质，命名为ρ因子。体外转录体系中加人了 ρ因子后，转录产物长于细胞内的现象不复存在。ρ因子是由相同亚基组成的六聚体蛋白质，亚基分子量为46kDa。

ρ因子能结合RNA，又以对poly c的结合力最强，但对poly dC/dG组成的DNA的结合能

力就低得多。

在依赖ρ因子终止的转录中，产物 RNA的 3'-端会依照DNA模板，产生较丰富而且有规律的C碱基。ρ因子正是识别产物RNA上这一终止信号，并与之结合。结合 RNA 后的

ρ因子和 RNA pol 都可发生构象变化，从而使RNA pol的移动停顿9p因子中的解旋酶活

性使DNA/RNA杂化双链拆离，RNA产物从转录复合物中释放（图167），转录终止。

（二）非依赖p因子的转录终止

DNA模板上靠近转录终止处有些特殊碱基序列，转录出RNA后，RNA产物可以形成特殊的

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结构来终止转录。这一类的转录终止依赖于RNA产物3’-端的特殊结构，不需要蛋白因子的协助，即非依赖ρ因子的转录终止。可导致终止的转录产物的3?-端常有多个连续的U，其上游的一段特殊碱基序列又可形成鼓褪状的茎环或发夹形式的二级结构，这些结构的形成是非依赖ρ因子终止的信号。

如图16-8所示，RNA链延长至接近终止区时，转录出的碱基序列随即形成茎-环结构。这种二级结构是阻止转录继续向下游推进的关键。其机制可从两方面理解：一是 RNA分子形成的茎环结构可能改变RNA聚合酶的构象。注意RNA聚合酶的分子量大，它不但覆盖转录延长区，也理盖部分3?-端新合成的

RNA链，包括RNA的茎环结构。酶的构象改变导致酶-模板结合方式的改变，使酶不再向下游移动，于是转录停止。其二，转录复合物（酶-DNA- RNA）上形成的局部RNA/DNA杂化短链的碱基配对是最不稳定的，随着单链DNA复原为双链，转录泡关闭，转录终止。RNA链上的多聚U也是促使RNA链从模板上脱落的重要因素。

第三节真核生物RNA的生物合成

真核生物的转录过程远比原核复杂。真核生物和原核生物的RNA聚合酶种类不同，结合模板的特性不一样。原核生物RNApol可直接结合DNA模板，而真核生物RNA聚合酶需与辅助因子结合后才结合模板，所以两者的转录起始过程有较大区别，转录终止也不相同。转录调控是基因表达调控的关键点（参见第十八章），也是当今生命科学研究的热点问题。了解真核生物的转录过程，是研究转录调控的重要基础。

一、真核生物有三种DNA依翰的RNA聚合醉

真核生物具有3种不同的RNA聚合酶，分别是RNA聚合酶I（RNA Pol I）,RNA聚合酶1<（RNA polⅡ）和RNA聚合酶Ⅲ（RNApolⅢ）。真核细胞的3种RNA聚合酶不仅在功能和理化性质上不同，而且对一种毒蘑菇含有的环八肽毒素—α-鹅膏荤碱（α-amanitine）的敏感性也不同（表16-3）。

RNA pol I位于细胞核的核仁区（nucleolus），催化合成rRNA前体，rRNA前体再加工成28S，5.8S及18S rRNA。RNA pol Ⅲ位于核仁外，催化转录tRNA、5S-rRNA和一些核小RNA（snRNA )的合成。

RNA pol Ⅱ在核内转录生成核不均一RNA（hnRNA )，然后加工成mRNA并输送给胞质的蛋

320 第三篇 遗传信息的传递

白质合成体系。mRNA是各种RNA中寿命最短、最不稳定的，需经常重新合成。RNA polⅡ还合成一些具有重要的基因表达调节作用的非编码RNA，如长链非编码RNA（1ncRNA）、微RNA（miRNA )和piRNA（与Piwi蛋白相作用的RNA)的合成。在此意义上可以说，RNA pol II是真核生物中最活跃、最重要的酶，故本章叙述的真核生物的转录主要以RNA polⅡ所催化的转录反应为例的。

框16-2 真核生物转录过程的阐明

在发现了原核生物中的RNA聚合酶后，科学家们逐渐推导出了真核生物的转录过程，但一直不清楚转录的具体细节。直到2001年美国科学家R. D. Kornberg在《科学》杂志上发表了第一张RNA聚合酶的全动态晶体图片，才解决了这一难题。Kornberg小组利用X射线和计算机技术测算并描绘出RNA聚合酶中各原子的真正位置，构建出了真核生物转录机构整个活动的晶体图片。Kornberg因此获得2006年诺贝尔化学奖。值得指出的是，他的父亲A. Kornberg找到了DNA复制所需的DNA聚合酶与S. Ochoa分享了1959年诺贝尔生理学医学奖。

真核生物的RNA pol的结构比原核生物复杂，所有真核生物的RNA pol都有2个不同的大亚基和十几个小亚基。3种真核生物RNA pol都具有核心亚基，与大肠杆菌RNA pol的核心酶的各亚基间有一些序列同源性。最大的亚基（160一220kDa)和另一大亚基（128-150kDa)与大肠杆菌RNA pol的β?和β相似。

酵母的RNA pol I和RNA polⅢ各有2个不同的亚基，与大肠杆菌RNA pol的α亚基有一定相似性；酵母的RNApolⅡ有2个相同的亚基，与大肠杆菌RNApol的α亚基也有一定同源性。除核心亚基外,3种真核生物RNA pol都有5个共同小亚基，其中2个是相同的。另外，每种真核生物RNA pol 各自还有5-7个特有的小亚基。这些小亚基的作用尚不完全清楚，但是，每一种亚基对真核生物RNApol发挥正常功能都是必需的。

RNA polⅡ由12个亚基组成，其最大亚基的梭基端有一段Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser 的7个氨基酸共有重复序列，称为羧基末端结构域（carboxyl-terminal domain，CTD）。RNA pol I和RNA polⅢ中都没有CTD结构。所有真核生物的RNA pol 11都具有CTD,只是其中的7个氨基酸共有序列的重复程度不同。酵母RNA pol Ⅱ的CTD有27个重复共有序列，其中18个与上述7个氨基酸共有序列完全一致；哺乳类动物RNApolⅡ的CTD有52个重复共有序列，其中21个与上述7个氨基酸共有序列完全一致。CTD对于维持细胞的活性是必需的。体内外实验均证明，CTD的可逆磷酸化在真核生物转录起始和延长阶段发挥重要作用。去磷酸化的CTD在转录起始中发挥作用，当RNApolⅡ完成转录启动，离开启动子时，CTD的许多Ser和一些Tyr残基必须被磷酸化。

二、转录因子在真核生物转录起始中具有重要作用

真核生物的基因转录过程，同样可以分为3个阶段：起始阶段（RNApol和通用转录因子形成转录起始复合体）、延长阶段和转录终止。与原核生物的显著不同是，起始和延长过程都需要众多相关的蛋白质因子参与，这些因子被称为转录因子（transcriptional factors, TF）或反式作用因子（trans-acting factors）。

（一）转录前起始翅合体的形成

真核生物的转录起始上游区段序列与原核生物相比更加多样化。不同物种、不同细胞或不同的基因，转录起始点上游都有不同的特异DNA序列，包括启动子、增强子等，统称为顺式作用

第十六章 RNA的生物合成 321

元件（见第十三章和第十八章）。

真核生物转录起始也需要RNA pol对起始点上游DNA序列进行辨认和结合，生成转录前起

始复合体（preinitiation complex，PIC）。转录起始时，真核生物的RNA pol不直接识别和结合模板的起始区，而是依靠转录因子识别并结合起始序列，故其起始复合体的装配过程比原核生物复杂的多。

能直接或间接识别和结合启动子及其上游调节序列等顺式作用元件的蛋白质属于转录因子其中直接或间接结合RNA聚合酶，为转录起始前复合体装配所必需的，又称为通用转录因子( general transcription factor)或基本转录因子（basal transcription factor）。真核生物中不同的RNA州需要不同的基本转录因子（TF)配合完成转录的起始和延长。相对应于RNA pol I、RNA pol II ,RNA pol IQ，这些TF分别称为TF I , TF II ,TF HI。除个别的基本转录因子如TFIID是通用的外，大多数TF都是不同RNA pol所特有的。例如TFIIA,TFIIB,TFIIE,TFIIF及TFII H为RNA pol II催化的mRNA转录所必需（表16-4）。这些基本转录因子在真核生物的进化中高度保守。

转录因子TF II D不是一种单一蛋白质。它实际上是由TATA结合蛋白质（TATA-binding protein, TBP )和8一10个TBP相关因子（TBP-associated factors, TAFs )共同组成的复合物。TBP结合一个10bp长度DNA片段，刚好覆盖TATA盒，而含有TAFs的TF.II D则可覆盖一个35bp或者更长的区域。

具有转录活性的转录前起始复合物，即闭合转录复合体的形成步骤（图16-9）主要包括： TFIID中的TBP识别TATA盒，并在TAFs的协助下结合到启动子区，然后TFIIB与TBP结合，同时TFIIB也能与DNA结合，TFIIA可以稳定与DNA结合的TF II B-TBP复合体；(2)TV B B-TBP复合体与RNA州11-TF II F复合体结合，此举可降低RNA州I<与DNA的非特异部位的结合，协助RNA州1l靶向结合启动子；Q3TFIIE和TF11H加人，形成闭合复合体，装配完成。

TFIIH具有解旋酶（helicase）活性，能使转录起点附近的DNA双螺旋解开，使闭合转录复合体成为开放转录复合体，启动转录。TFIIH还具有激酶活性，它的一个亚基能使RNApolⅡ的CTD磷酸化。CTD磷酸化能使开放复合体的构象发生改变，启动转录。CTD磷酸化在转录延长期也很重要，而且影响转录后加工过程中转录复合体和参与加工的酶之间的相互作用。当合成一段含有60一70个核昔酸的RNA时，TF11E和TFIIH释放，RNA pol 11进人转录延长期（图16-10）。此后，大多数的TF就会脱离转录前起始复合物。

值得指出的是，除了基本转录因子外，真核基因的转录起始还有其他转录因子的参与，如与启动子上游元件如GC盒,CART盒等顺式作用元件结合的上游因子（upstream factor），与远隔调控序列如增强子等结合的反式作用因子，以及在某些特殊生理或病理情况下被诱导产生的可诱导因子（inducible factor）的参与。这些转录因子的作用对于基因表达的调控至关重要，将在第十八章详述。

322 第三篇 遗传信息的传递

（二）少数几个反式作用因子的搭配启动特定基因的转录

上述的是典型而有代表性的RNA聚合酶B催化的转录起始。RNA聚合酶I、l的转录起 始与此大致相似。不同基因转录特性的研究已广泛开展，并发现数以百计，数量还在不断增加的转录因子。人类有20000一25000不编码蛋白质的基因，为了保证转录的准确性，不同基因需要不同的转录因子，这是可理解的。转录因子是蛋白质，也需要基因为它们编码。如此延伸下去，2.5万个基因岂不是不够用？

这个问题目前可用拼板理论来解释：少数几个反式作用因子（主要是可诱导因子和上游因之间互相作用，再与基本转录因子,RNA pol搭配而有针对性地结合并转录相应的基因。可诱导因子和上游因子常常通过辅激活因子（co-activator）或中介分子（mediator）与基本转录因子、RNA州结合，但有时也可不通过它们而直接与基本转录因子、RNA聚合酶结合。这种复杂的转录因子的相互辨认结合，恰如儿童玩具七巧板那样，搭配得当就能拼出多种不同的图形。人类基因虽数以万计，但需要的转录因子可能300多个就能满足表达不同类型基因的需要。目前不少实验都支持这一理论。用生物信息学估算人类细胞中约有2000种编DNA结合蛋白质的基因，约占基因总数的7%。其中大部分可能是反式作用因子。

三、真核生物转录延长过程中没有转录与翻译同步的现象

真核生物转录延长过程与原核生物大致相似，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的现象。真核生物基因组DNA在双螺旋结构的基础上，与多种组蛋白组成核小体（nucleosome）高级结构。RNA pol的前移处处都遇上核小体。通过体外转录实验可以观察到转录延长中核小体移位和解聚现象。

用含核小体结构的DNA片段作模板，进行体外转录分析。从DNA电泳图像观察，DNA能保持约200bp及其倍数的阶梯形电泳条带。据此认为，核小体只是发生了移位（图16-10）。但

第十六章 RNA的生物合成 323

在用培养细胞的转录实验中则观察到，组蛋白中含量丰富的精氨酸发生了乙酞化，DNA分子上还出现了AMP生成ADP，再形成多聚ADP的现象。前者降低正电荷，后者减少负电荷。核小体组蛋白一DNA的结构的稳定是靠碱性氨基酸提供正电荷翻核苷酸磷酸根上的负电荷来维系的。据此推论：核小体在转录过程可能发生解聚和重新装配。

四、真核生物的转录终止和加尾修饰同时进行

真核生物的转录终止，是和转录后修饰密切相关的。例如，真核生物mRNA所特有的聚腺苷酸【Poly（A)〕尾结构，是在转录后才加上的，因为在DNA模板链上并未找到相应的聚胸苷酸【Poly（dT）〕。目前认为，RNApolⅡ所催化的haRNA的转录终止是与Poly（A）尾的形成同时发生的。

分析mRNA所对应的DNA模板序列，发现在密码子编码区的下游，常有一组共同序列 AATAAA，再远处的下游还有相当多的GT序列。这些序列就是hnRNA的转录终止相关信号，被称为修饰点（图16-11）。RNA间n所催化的转录会越过这一修饰点并将其转录下来，hnRNA

324 第三篇 遗传信息的传递

产物中与修饰点所对应的序列会被特异的核酸酶识别并切断，随即在断端的3'-OH上，由poly（A）聚合酶加人poly（A）尾结构。断端下游的RNA虽继续转录，但很快被RNA酶降解。因此有理由相信poly ( A )尾结构是保护RNA免受降解的，因为修饰点以后的转录产物无poly（A）尾结构，很快被降解。

RNA聚合酶缺乏具有校对功能的3'?5’核酸外切酶活性，因此转录发生的错误率比复制发生的错误率高，大约是十万分之一到万分之一。因为对大多数基因而言，一个基因可以转录产生许多RNA拷贝，而且RNA最终是要被降解和替代的，所以转录产生错误RNA对细胞的影响远比复制产生错误DNA对细胞的影响小。

第四节真核生物RNA的加工和降解

真核生物转录生成的RNA分子是初级RNA转录物（primary RNA transcript），几乎所有的初级RNA转录物都要经过加工（processing)，才能成为具有功能的成熟的RNA.加工主要在细胞核中进行。

一、核不均一RNA经首、尾修饰和剪接后成为mRNA

真核生物mRNA转录后，需要进行5’一端和3’一端（首、尾部）的修饰以及对1mRNA进行剪接(splicing），才能成为成熟的mRNA,被转运到核糖体，指导蛋白质翻译。

（一）前体mRNA在5?一端加入“帽”结构

前体mRNA (precursor mRNA )也称为初级mRNA转录物，hnRNA或者杂化核RNA.大多数真核mRNA的5’一端有7一甲基鸟嘌呤的帽结构。RNA聚合酶Ⅱ催化合成的新生RNA在长度达25一30个核苷酸时，其5’一末端的核苷酸就与7一甲基鸟嘌呤核苷通过不常见的5’，5’一三磷酸连接键相连（图16-12）。

加帽过程由鸟苷酸转移酶（guanylate transferase )和甲基转移酶（methyltransferase）催化完成（图16-12）。首先，新生RNA的5’一端核苷酸的，一磷酸被水解，在鸟苷酸转移酶的作用下与另一个GTP分子的5’一端结合，形成5'，5'一三磷酸结构；然后由S一腺苷甲硫氨酸（SAM）先后提供甲基，使加上去的鸟嘌呤的N7和原新生RNA的5'端核苷酸的核糖2'-O甲基化。5'一端的帽结构可以使mRNA免遭核酸酶的攻击，也能与帽结合蛋白质复合体（cap-binding complex of protein)结合，并参与mRNA和核糖体的结合，启动蛋白质的生物合成（见第十七章）。

（二）前体mRNA在3'-端特异位点断裂并加上多聚腺苷酸尾结构

真核生物的mRNA,除了组蛋白外，在3'一端都有poly（A）尾结构，约含80一250个腺苷酸。如前所述poly（A）尾并非由DNA模板编码。转录最初生成的前体mRNA的3'一端长于成熟的mRNA。因此认为，加人poly(A)之前，先由核酸外切酶切去了前体mRNA 3’一端的一些核苷酸，然后加人poly（A）。前体mRNA上的断裂点也是聚腺苷酸化（polyadenylation）的起始点，断裂点的上游10 - 30nt有从UAAA信号序列，断裂点的下游20 -40nt有富含G和U的序列，前者是特异序列，后者是非特异序列。在hnRNA上也发现poly（A）尾结构，推测聚腺苷酸化过程也应在核内完成，而且先于mRNA中段的剪接。尾部修饰是和转录终止同时进行的过程。

Poly（A）的长度很难确定，一方面细胞内mRNA的Poly（A）尾会随着时间不断缩短；另一方面RNA提取操作过程中会持续存在降解，故很难准确反映在体内时mRNA的Poly（A）的长度。随着Poly（A）缩短，其翻译活性逐步下降。因此推测，poly(A)的有无和长短，是维持mRNA作为翻译模板的活性以及增加mRNA本身稳定性的因素。一般真核生物在胞质内出现的mRNA，其poly A长度为100-200个核昔酸之间，也有少数例外，如组蛋白基因的转录产物，无论是初级的或成熟的，都没有poly（A）尾结构。

第十六章 RNA的生物合成 325

前体mRNA分子的断裂和pol（A）尾的形成过程十分复杂，需要多种蛋白质参与其中（图16-13）。其主要步骤和重要分子有：①由4个亚基组成的、36OkDa的聚腺苷酸化特异因子(cleavage and polyadenylation specificity factor, CPSF），与从UAAA信号序列形成不稳定的复合体；②至少有3种蛋白质，即断裂激动因子(cleavage stimulatory factor, CStF ) ,断裂因子I（cleavage factor I，CF I）和断裂因子Ⅱ（CF Ⅲ）与CPSF-RNA复合体结合；③CStF与断裂点下游富含G和U的序列相互作用形成稳定的多蛋白复合体；④多聚腺昔酸聚合酶（州y（A）Poly-merase, PAP)加人到多蛋白复合体，前体川RNA在断裂点断裂，随即在断裂产生的游离3'-OH进行多聚腺苷酸化。在加人大约前12个腺苷酸时，速度较慢，随后快速加人腺苷酸，完成多聚腺苷酸化。多聚腺苷酸化的快速期有一种多聚腺苷酸结合蛋白I<（Poly（A）bindingprotein II，PABP II）参与。PABP II和慢速期已合成的多聚腺苷酸结合，加速多聚腺苷酸聚合酶的反应速度。当poly（A）尾足够长时，PABP 11还可使多聚腺昔酸聚合酶停止作用。

（三）前体mRNA的剪接主要是去除内含子

正如第十三章所述，真核基因结构最突出的特点是其不连续性，即：如果将成熟的mRNA分子序列与其基因序列比较，可以发现并不是全部的基因序列都保留在成熟的mRNA分子中，有一些区段被去除了，因此真核基因又称为断裂基因。

实际上，在细胞核内出现的初级转录物的分子量往往比在胞质内出现的成熟mRNA大几倍，甚至数十倍。核酸序列分析证明，mRNA来自hnRNA，而hnRNA和DNA模板链可以完全配对。hnRNA中被剪接去除的核酸序列即我们称之为内含子的序列（见第十三章第一节），而最终

326 第三篇 遗传信息的传递

出现在成熟田RNA分子中、作为模板指导蛋白质翻译的序列即外显子序列。去除初级转录物上的内含子，把外显子连接为成熟RNA的过程称为口RNA剪接（mRNA splicing) o

以鸡的卵清蛋白基因为例说明mRNA剪接：卵清蛋白基因全长为7. 7kb，有8个外显子和7个内含子（图16-14）。图中蓝色并用数字表示的部分是外显子，其中L是前导序列；用字母表示的白色部分是内含子。初级转录物即hnRNA是和相应的基因等长的，说明内含子也存在于初级转录物中。成熟的口iRNA分子仅为1. 2kb，为386个氮基酸编码。

1.内含子形成恋索RNA被剪除剪接首先涉及套索RNA (lariat RNA）的形成，即内含子区段弯曲，使相邻的两个外显子互相靠近而利于剪接。此后，还发现内含子近3'端的嗦吟甲基化，例如3mG是形成套索所必需的。

2.内含子在剪接接口处剪除从初级转录产物一级结构分析及hnRNA特性的研究，目前

第十六章 RNA的生物合成 327

对剪接已有较深了解。大多数内含子都以GU为5'端的起始，而其末端则为AG-OH-3?。5' GU ...... AG-OH-3'称为剪接接口(splicing junction)或边界序列。剪接后,GU或AG不一定被剪除。

3.剪接过程摇两次转苗反应图16-15中可见，外显子E1和E2之间的内含子I因与剪接体结合而弯曲，5?端与3?端互相靠近。内含子可因小部分碱基与外显子互补而互相依附。第一次转酷反应（transesterification )需要细胞核内的含鸟昔酸的pG,ppG或pppG的辅酶，以3'-OH基对E1/I之间的磷酸二醋键进行亲电子攻击，使E1/I之间的共价键断开。pG则取代E1成为5'端，EI的3'-OH游离出来，所以称为转醋反应。第二次转醋反应由E1，的夕?0班对I/E2之间的磷酸二醋键进行亲电子攻击，使I与E2断开，由E1取代了I。这样，两个外显子被连接起来而内含子则被切除掉。在这两步反应中磷酸醋键的数目并没有改变，因此也没有能量的消耗。

328 第三篇 遗传信息的传递

4.剪接体是内含子剪接场所mRNA前体的剪接发生在剪接体（apliceosome)，因此这类内含子称为剪接体内含子。剪接体是一种超大分子（supramolecule )复合体，由5种核小RNA (snR-NA)和大约50种蛋白质装配而成。其中的有5种，分别称为Ui \和U6，长度范围在100-300个核昔酸，分子中的碱基以尿喻吮含量最为丰富，因而以U作分类命名。每一种snRNA分别与多种蛋白质结合，形成5种核小核糖核蛋白颗粒（small nuclear ribonucleoproteinparticle, snRNP）。真核生物从醉母到人类snRNP中的RNA和蛋白质都高度保守。各种snRNP在内含子剪接过程中先后结合到hnRNA上，使内含子形成套索并拉近上、下游外显子。剪接体的装配偏要ATP提供能量

剪接体的形成步骤如图16-16所示：①内含子5’-和3’-端的边界序列分别与U1、U2的snRNA配对，使snRNP结合在内含子的两端；②Ua\和U6加人，形成完整的剪接体。此时内含子发生弯曲而形成套索状。上、下游的外显子E1和E2靠近；③结构调整，释放U\和U，。Uz和U6形成催化中心，发生转醋反应。

5.前体mRNA分子有剪切和剪接两种模式 前体mRNA分子的加工除上述剪接外，还有一种剪切（cleavage）模式。剪切指的是剪去某些内含子后，在上游的外显子3‘一端直接进行多琅．腺昔酸化，不进行相邻外显子之间的连接反应。剪接是指剪切后又将相邻的外显子片段连接起｛来，然后进行多聚腺昔酸化。l

6.前体mRNA分子可发生可变剪接 许多前体～分子经过加工只产生一种成熟的lmRNA，翻译成相应的一种多肤；有些则可剪切或（和）剪接加工成结构有所不同的mRNA，这一．现象称为可变剪接（alternative splicing)，又称选择性剪接。也就是说，这些真核生物前体mRNA I分子的加工可能具有2个以上的加多聚腺昔酸的断裂和多聚腺昔酸化的位点，因而可采取剪切I（图16-17A)或（和）可变剪接（图16-17B)形成不同的mRNA。可变剪接现象的存在提高了有限I的基因数目的利用，是增加生物蛋白质多样性的机制之一。

例如，免疫球蛋白重链却的前体mRNA分子有几个加多聚腺昔酸的断裂和多珊摊化．

第十六章 RNA的生物合成 329

的位点，通过多聚腺昔酸位点选择机制，经过剪切产生免疫球蛋白重链的多样性；果蝇发育过程中的不同阶段会产生3种不同形式的肌球蛋白重链，这是由于同一肌球蛋白重链的前体mRNA分子通过选择性剪接机制，产生3种不同形式的mRNA。同一种前体mRNA分子在大鼠甲状腺产生降钙素（calcitonin），而在大鼠脑产生降钙素一基因相关肤（calcitonin-gene related peptide），是由于两种机制都参与了加工过程（图16-18）。

330 第三篇 遗传信息的传递

（四）mRNA编辑是对基因的编码序列进行转录后加工

有些基因的蛋白质产物的氨基酸序列与基因的初级转录物序列并不完全对应，mRNA上的一些序列在转录后发生了改变，称为RNA编辑（RNA editing）。

例如人类基因组上只有1个载脂蛋白B (apolipoprotein B , ApoB )的基因，转录后发生RNA编辑，编码产生的ApoB蛋白却有2种，一种是ApoB100，由4536个氨基酸残基构成，在肝细胞合成；另一种是ApoB48，含 2152个氮基酸残基，由小肠粘膜细胞合成。这两种为阳B都是由APOB基因产生的mRNA编码的，然而小肠翻膜细胞存在一种胞啥吮核昔脱氮酶（cytosine deaminase），能将APOB基因转录生成的功RNA的第2153位氨基酸的密码子CAA(编码Gin)中的C转变为U,使其变成终止密码子UAA，因此ApoB48的功RNA翻译在第2153个密码子处终止（图16-19）。

又如，脑细胞谷氨酸受体（GluR）是一种重要的离子通道。编码GluR的mRNA在转录后还可发生脱氨基使A转变为G，导致一个关键位点上的谷氨酞胺密码子CAG变为CGG（精氮酸），含精氨酸的G1uR不能使C矿?通过。这样，不同功能的脑细胞就可以选择地产生不同的受体。人类基因组计划执行中曾估计人类基因总数在5万一10万甚至10万以上。至2001年测序完成后，认为人类只有约2万一2.5万个基因。RNA编辑作用说明，基因的编码序列经过转录后加工，是可有多用途分化的，因此也称为分化加工（differential RNA processing。

二、真核rRNA前体经过剪接形成不同类别的rRNA

真核细胞的rRNA基因（rDNA）属于丰富基因（redundant gene）族的DNA序列，即染色体上一些相似或完全一样的纵列申联基因（tandem gene）单位的重复。属于丰富基因族的还有5SrRNA基因、组蛋白基因、免疫球蛋白基因等。不同物种基因组可有数百或上千个rDNA，每个基因又被不能转录的基因间隔（gene spacer）分段隔开。可转录片段为7一13kb,间隔区也有若干kb大小。这些基因间隔不是内含子。rDNA位于核仁内，每个基因各自为一个转录单位。

真核生物细胞核内都可发现州种45S的转录产物，它是3种rRNA的前身。45S rRNA通过一种所谓“自剪接，机制，在核仁小RNA (snoRNAs )以及多种蛋白质分手组成的核仁小核糖核蛋白（snoRNPs）的参与下，通过逐步剪切成为成熟的18S,5. 8S及28S的rRNA（图16-20）。前体

第十六章 RNA的生物合成 331

rRNA的加工除自剪接外，通常还涉及核糖2'-OH的甲基化修饰。rRNA成熟后，就在核仁上装配，与核糖体蛋白质一起形成核糖体，输送到胞质。生长中的细胞，其rRNA较稳定；静止状态的细胞，其rRNA的寿命较短。

三、真核生物前体tRNA的加工包括核苷酸的碱基修饰

真核生物的大多数细胞有40~50种不同的tRNA分子。编码tRNA的基因在基因组内都有多个拷贝。前体tRNA分子需要多种转录后加工才能成为成熟的tRNA 。

以酵母前体tRNATyr分子为例，加工主要包括以下变化：①酵母前体tRNATyr分子5'一端的16个核苷酸前导序列由RNase P切除；②氨基酸臂的3'一端2个U被RNase D切除，再由核苷酸转移酶加上特有的CCA末端；③茎一环结构中的一些核苷酸碱基经化学修饰为稀有碱基，包括某些嘌呤甲基化生成甲基嘌呤、某些尿嘧啶还原为二氢尿嘧啶（DHU）、尿嘧啶核苷转变为假尿嘧啶核苷（ψ）、某些腺苷酸脱氨成为次黄嘌呤核苷酸（I)等；④通过剪接切除茎一环结构中部14个核苷酸的内含子。前体tRNA分子必须折叠成特殊的二级结构，剪接反应才能发生，内含子一般都位于前体tRNA分子的反密码子环（图16-21）。

四、RNA催化一些真核和原核基因内含子的自剪接

1982年美国科学家T. Cech和他的同事发现四膜虫( tetrahymena thermophilic )编码rRNA前体的DNA序列含有间隔内含子序列，他们在体外用从细菌纯化得到的RNA聚合酶转录从四膜虫纯化的编码rRNA前体的DNA，发现在没有任何来自四膜虫的蛋白质情况下，rRNA前体能准确地剪接去除内含子。这种由RNA分子催化自身内含子剪接的反应称为自剪接（self-splicing)。随后，在其他原核生物以及真核生物的线粒体、叶绿体的rRNA前体加工中，亦证实了这种剪接。

一些噬菌体的mRNA前体及细菌tRNA前体也发现有这类自身剪接的内含子，并被称之为I型内含子（group I intron)。I型内含子以游离的鸟嘌呤核苷或鸟嘌呤核苷酸作为辅因子完成剪接。鸟嘌呤核苷或鸟嘌呤核苷酸的3'-OH与内含子的5'一磷酸共同参与转酯反应。这种转酯反应与前述的mRNA内含子剪接的转酯反应类似，不过参与反应的不是分支点A的2'-OH，切除的内含子是线状，而不是“套索”状。

某些线粒体和叶绿体的mRNA前体和tRNA前体还有另一类自身剪接的内含子，称为Ⅱ型内含子。这类内含子的剪接与前面介绍的前体mRNA内含子剪接相同，但是没有剪接体参与（图16-22）。自身剪接内含子的RNA具有催化功能，是一种核酶（第二章）。

五、RNA在细胞内的降解有多种途径

真核细胞mRNA的寿命从几分钟到数小时不等，其降解是保持mRNA发挥正常功能所必需的。此外，在mRNA合成过程中产生的异常转录物也需要及时降解清除，以保证机体的正常生

332 第三篇 遗传信息的传递

理状态。

正常转录物和异常转录物的降解途径有一定差异。前者包括依赖于脱腺苷酸化的mRNA降解和不依赖于脱腺苷酸化的mRNA降解；后者包括无义介导的mRNA降解、无终止降解、无停滞降解和核糖体延伸介导的降解等。这里重点介绍依赖于脱腺苷酸化的正常mRNA降解和无义介导的异常mRNA降解。但细胞内少部分正常mRNA也可经由无义介导的途径降解。

（一）依赖于脱腺苷酸化的mRNA降解是重要的mRNA代谢途径

mRNA的5'一端帽和3'一端的poly（A）尾结构对于mRNA的稳定性具有重要作用。当细胞以mRNA为模板进行蛋白质合成时，翻译起始因子eIF4E、eIF4G和3'poly（A）结合的PABP等相互作用而形成封闭的环状结构（见第十七章），防止来自脱腺苷酸化酶（deadenylase)和脱帽酶(de-capping enzyme）的攻击，以保证mRNA的稳定。因此，mRNA的降解必须首先解除这些稳定因素，脱腺苷酸化及帽结构的水解是其中的重要步骤，故称为依赖于脱腺苷酸化的mRNA降解（图16-23）。该过程可分为3步：①脱腺苷酸化酶进人环状结构，进行脱腺苷酸化反应；②脱腺苷酸化酶脱离帽状结构，使脱帽酶能够对帽结构进行水解；③mRNA被5'→3'核酸外切酶识别并水解。

除依赖于脱腺苷酸化的mRNA降解外，大部分真核细胞内还存在着其他不依赖于脱腺苷酸化的mRNA降解途径。例如一些mRNA可在核酸内切酶和核酸外切酶共同作用下降解。此外，还有miRNA或siRNA诱导的mRNA降解，以及蛋白质产物对mRNA降解等（第十八章）。

（二）无义介导的mRNA降解是重要的真核细胞mRNA质量监控机制

真核细胞mRNA的异常剪接可能会产生无义（nonsense)的终止密码子，由此产生的mRNA降解称为无义介导的mRNA降解（nonsense-mediated mRNA decay, NMD），是广泛存在的mRNA质量监控的重要机制。那些含有提前终止密码子（premature translational-termination codon，PTC）的mRNA会被选择性清除（图16-24）。

第十六章 RNA的生物合成 333

小结

多数细胞中有3种主要的RNA类型：mRNA、rRNA和tRNA，主要参与蛋白质的合成。DNA依赖的RNA聚合酶以DNA为模板，以5'-三磷酸核苷为原料催化合成与模板互补的RNA，这个过程称为转录。转录有RNA聚合酶与启动子结合、起始、延长和终止几个阶段，RNA合成的方向是从5'-3'。原核RNA聚合酶只有一种，全酶形式是σα2ββ'，以σ亚基识别启动子，核心酶σα2ββ'催化合成RNA.原核生物的转录终止有两种方式:ρ因子依赖终止和ρ因子不依赖终止。

真核细胞的核内具有3种RNA聚合酶。RNA聚合醉I合成大部分rRNA前体，RNA聚合酶Ⅱ合成mRNA前体，RNA聚合酶Ⅲ合成tRNA和5S rRNA前体。真核RNA聚合酶由多亚基组成。聚合酶Ⅱ与启动子的结合需要多种转录因子参与；聚合酶Ⅱ最大亚基有羧基末端结构域CTD结构域，在转录起始和延长阶段被磷酸化。

334 第三篇 遗传信息的传递

真核mRNA前体的5'端加上7一甲基鸟嘌呤核苷酸莽的帽结构,3'端通过断裂及多聚腺苷酸化加上多聚腺苷酸尾结构，内含子通过剪接切除。一个前体mRNA分子可经过剪接和剪切两种模式而加工成多个mRNA分子。有些真核的Rrna，tRNA和mRNA前体含有自身剪接内含子，这类内含子的剪接不需要蛋白质参与，内合子自身的RNA县有催化剪接的功能。有些mRNA要经过编辑。

依赖于脱腺苷酸化的降解是正常mRNA降解的重要途径；无义介导的mRNA降解则在mRNA质量监控中起着重要作用。

思考题．

1.启动子在RNA转录中有何作用？

2.真核生物的RNA和RNA聚合酶各有多少种？ 3.真核细胞mRNA的加工方式有哪些？

4.试述RNA降解在基因表达调控中的作用。

（张玉样）

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/akdx.html