Mindmap --- RNA的转录

现代分子生物学 思维导图 — RNA 的转录。

Mindmap

• RNA的转录
  • mRNA特征比较
  • RNA的转录后加工
  • 基因转录实际上是 RNA聚合酶、转录调控因子和启动子区各种调控元件相互作用的结果
  • 基本概念

    • 转录：指以DNA的一条链为模板合成互补的RNA的过程

    • 翻译：依照mRNA的信息合成蛋白质的过程

  • 复制和转录的共同点
    • 都是以DNA为模板
    • 原料都是核苷酸
    • 合成方向均是 5’ - 3’ 方向
    • 都需要依赖DNA的聚合酶
    • 遵循碱基互补配对规律
    • 产物都是多聚核苷酸链
  • 复制和转录的不同点
    • 原料：复制为dNTP; 转录为NTP
    • 复制需要引物； 而转录是不需要引物的
    • 复制是双向的； 而转录的单向的
    • 复制可以以亲本的两条链中的任意一条或者两条作为模板； 而转录的模板是其中的反义链
    • 复制的起点为复制起点； 而转录的起点是 启动子
    • 复制的长度为DNA全长； 而转录是DNA的局部
    • 复制的终点不一定； 而转录的终点在终止子
  • RNA的结果特点
    • 含有核酸和嘧啶，通常是单链线性分子
    • RNA链自身折叠形成局部双螺旋–tRNA
    • RNA可折叠形成复杂的三级结构
    • circRNA分子呈封闭环状结构，不受RNA外切酶影响，表达更稳定，不易降解
  • RNA的功能
    • 信息分子：贮藏及转移遗传信息
    • 功能分子:蛋白质生物合成的主要参与者; 核酶;基因表达的调控;遗传物质。
    • 例子：新冠病毒粒子外包脂质双层膜,膜表面有三种糖蛋白
      • 刺突糖蛋白(S,Spike Protein,是细胞受 体结合位点、与细胞膜融合作用位点和主要抗原位点)
      • 小包膜糖蛋白(E,Envelope Protein, 较小,与包膜结合的蛋白);膜糖蛋白(M,Membrane Protein,负责营养物质的跨膜运输、新 生病毒出芽释放与病毒外包膜的形成)
      • 病毒核衣壳内最重要的蛋白之一就是核衣壳蛋白(N, Nucleocapsid Protein),主要负责RNA的复制功能。核衣壳蛋白(N蛋白)常作为冠状病毒诊断 检测工具,是免疫学快速诊断试剂的核心原料。
  • RNA转录的基本过程
    • 特点
      • 不需要引物
      • 由 RNA聚合酶 催化
      • 按 5’ - 3’ 的方向合成
      • 以DNA双链中的反义链为模板
      • 底物为四种三磷酸核苷（AUGC）
    • 模板识别 –> 转录起始 –> 转录延伸 –> 转录终止
  • 模板识别
  • 转录的起始
    • 转录的起始就是 RNA链接上第一个核苷酸键的产生
    • 转录起始后直到形成9个核苷酸短链的过程是通 过启动子阶段。一旦成功合成9个以上核苷酸并离 开启动子区,就进入正常的延伸阶段。
    • 通过启动子的时间代表一个启动子的强弱。
  • 转录延伸
    • RNA聚合酶酶沿着模板链移动,解开 聚合反应位点前方的DNA螺旋,新生 RNA链不断伸长,并允许后面的DNA 双链重新闭合。
  • 转录的终止
    • 终止子(terminator)是转录终止的信号序列。它引发延伸聚合酶从DNA上脱 落,并且释放出已合成的RNA链。
    • 转录的终止依赖于RNA产物,而不是由特定DNA序列决定的。
    • ρ因子是一种分子量为46kDa的蛋白质, 以六聚体为活性形式，具有ATP酶和解链酶的活性。解链酶的活性可以催化RNA/DNA和RNA/RNA双螺旋的水解
    • 依赖ρ因子的终止：有些终止点的DNA序列缺乏共性，而且不能形成强的发夹结构，因而不能诱导转录的自发终止，需要ρ因子的参与。
      • “穷追”模型（hot pursuit）
    • 不依赖ρ因子的终止子( intrinsic terminators, Rho-Independent Terminator )可以在不依赖其它辅助 因子的情况下,终止细菌RNA聚合酶的 转录.
      • 内在终止子：模板中存在的终止转录的特殊信号
        • 终止位点上游一般存在一段富含GC碱基的二 重对称区,其转录生成的mRNA容易互补形成 的发卡式结构。
        • 终止位点上游一般有4~8个A组成的序列, 转录生成的mRNA的3′末端中相应的有一连串 U序列。
      • 终止效率与反向重复序列和寡聚U的长短有关。长度增加，终止效率提高
  • 转录需要的酶
  • 转录的抑制
    • DNA模板功能抑制剂,通过与DNA结合而改变模板的功能
    • RNA聚合酶抑制剂,与RNA聚合酶结合而抑制其活力
    • 嘌呤和嘧啶类似物,抑制核酸前体的合成,或形成异常的核酸分子,影响其功能 并导致突变
  • RNA的编辑
    • RNA的编辑是某些RNA,特别是mRNA前体的一种加工方式,如插入、删 除或取代一些核苷酸残基,导致DNA编码的遗传信息的改变。
    • 介导RNA编辑的机制有两种:
      • 位点特异性脱氨基作用
      • 引导RNA指导的尿嘧啶插入或删除
        • 载脂蛋白C–>U导致提前终止
        • 由脱氨基酶催化
          • 脱氨基是由脱氨酶催化，在RNA编辑时脱氨酶亚基复合体能识别特异性靶位点
    • RNA的编辑不是很普遍
    • 生物学意义
      • 校正作用 :有些基因在突变过程中丢失的遗传信息可能通过RNA编辑修复。
      • 调控翻译 :通过编辑可以构建和去除起始或终止密码子,是基因表达调控的 一种方式
      • 扩充遗传信息 :能是基因产物获得新的结构和功能,有利于生物进化。
  • RNA的再编码
    • mRNA在某些情况下不是以固定的方式被翻译,而可以改变原来的信息,以不同 的方式进行翻译,科学上把RNA编码和读码方式的改变称为RNA的再编码(RNA recoding)。
    • 表现方式
      • 核糖体程序性+1/-1移位
      • 核糖体跳跃
      • 终止子通读（硒代半胱氨酸、吡咯赖氨酸）
  • RNA的化学修饰
    • 甲基化
    • 去氨基化
    • 硫化
    • 碱基的同分异构化
    • 二价键的饱和化
    • 核苷酸的替代

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