2013臨床助理醫(yī)師輔導(dǎo)精華：RNA的生物合成

　　RNA的生物合成是臨床助理醫(yī)師考試需要了解的內(nèi)容，環(huán)球網(wǎng)校醫(yī)學(xué)考試網(wǎng)搜集整理了相關(guān)知識點，以便廣大考生參考學(xué)習(xí)。

　　(一)轉(zhuǎn)錄的概念

　　RNA的生物合成存在兩種方式：

　　①DNA指導(dǎo)的RNA合成，稱為轉(zhuǎn)錄;

　　②RNA指導(dǎo)的RNA合成，稱為RNA復(fù)制。轉(zhuǎn)錄是以DNA為模板合成RNA的過程，即把DNA的堿序列轉(zhuǎn)化成RNA的堿基序列。

　　轉(zhuǎn)錄體系：模板： DNA酶： RNA聚合酶(RNA polymerase， RNA-pol)

　　原料： NTP (ATP， GTP， CTP， UTP)

　　無機離子：Mg2+，Mn2+其他蛋白質(zhì)因子

　　(二)轉(zhuǎn)錄的基本過程

　　真核細胞RNA合成過程不同于原核生物，特別是具有密碼功能的mRNA分子。原核細胞mRNA可邊合成邊進行翻譯，但哺乳動物細胞等真核細胞中的大多數(shù)RNA是以前體分子的形式被合成，必須經(jīng)過加工才能形成成熟且具有活性的RNA.真核生物和原核生物的RNA聚合酶種類不同，結(jié)合模板的特性不一樣。原核生物RNA聚合酶可直接結(jié)合DNA模板，而真核生物RNA聚合酶需與輔助因子結(jié)合后才結(jié)合模板，所以二者的轉(zhuǎn)錄起始過程有較大區(qū)別，轉(zhuǎn)錄終止也不相同。

　　真核生物DNA依賴性RNA聚合酶

　　真核生物有3種不同的RNA聚合酶：RNA聚合酶I(RNA-PolⅠ)、RNA聚合酶Ⅱ(RNA-PoⅡ)和RNA聚合酶Ⅲ(RNA-Pol Ⅲ)。RNA聚合酶I位于細胞核的核仁，催化合成rRNA的前體，rRNA的前體再加工成28S、5.8S及18S rRNA.RNA聚合酶Ⅱ位于核內(nèi)，催化轉(zhuǎn)錄生成hnRNA，然后加工成mRNA并輸送給質(zhì)的蛋白質(zhì)合成體系。RNA聚合酶Ⅲ位于核仁外，催化轉(zhuǎn)錄編碼tRNA、5SrRNA和小RNA分子的基因。mRNA是各種RNA中壽命最短、最不穩(wěn)定的，需經(jīng)常重新合成。從此意義上說，RNA-polⅡ是真核生物中最活躍的RNA聚合酶。

　　RNA PolⅡ催化基因轉(zhuǎn)錄的過程可以分為3個期：起始期、延長期和終止。

　　1.轉(zhuǎn)錄起始

　　轉(zhuǎn)錄起始需要啟動子、RNA聚合酶和轉(zhuǎn)錄因子的參與。基因轉(zhuǎn)起始點上游存在DNA序列，包括啟動子、啟動子上游元件和增強子等，這些序列都可統(tǒng)稱為順式作用元件。

　　真核生物轉(zhuǎn)錄起始也需要RNA聚合酶對起始區(qū)上游DNA序列作辨認和結(jié)合，生成起始復(fù)合物。RNA聚合酶Ⅱ啟動轉(zhuǎn)錄時，需要一些稱為轉(zhuǎn)錄因子(transcription factors)的蛋白質(zhì)，才能形成具有活性的轉(zhuǎn)錄復(fù)合體。能直接、間接辨認和結(jié)合轉(zhuǎn)錄上游區(qū)段DNA的蛋白質(zhì)統(tǒng)稱為反式作用因子。反式作用因子中，直接或間接結(jié)合RNA聚合酶的，則稱為轉(zhuǎn)錄因子。

　　真核生物轉(zhuǎn)錄起始時，RNA聚合酶Ⅱ不與DNA分子直接結(jié)合，而需依靠眾多的轉(zhuǎn)錄因子。首先是轉(zhuǎn)錄因子――TFⅡD的TBP亞基結(jié)合TATA，在TFⅡA和Ⅱ8的促進和配合下，形成ⅡD一ⅡA-Ⅱ B-DNA復(fù)合體。通過多種轉(zhuǎn)錄因子參與的復(fù)雜過程，使RNA聚合酶Ⅱ靶向結(jié)合啟動子，形成閉合復(fù)合體，開始轉(zhuǎn)錄過程。

　　2.轉(zhuǎn)錄延長

　　真核生物基因組DNA在雙螺旋結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，與多種組蛋白組成核小體高級結(jié)構(gòu)，因此，在轉(zhuǎn)錄延長過程中，RNA-pol會遇上核小體。轉(zhuǎn)錄延長時可以觀察到核小體移位和解聚現(xiàn)象。

　　3.轉(zhuǎn)錄終止

　　當RNA聚合酶到達基因末端的終止子時，合成的RNA鏈被釋放，RNA聚合酶從模板上脫落。真核生物的轉(zhuǎn)錄終止，是和轉(zhuǎn)錄后修飾密切相關(guān)的。真核生物mRNA有聚腺苷酸(poly A)尾巴結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)錄后加上。轉(zhuǎn)錄不是在poly A的位置上終止，而是超出數(shù)百個乃至上千個核苷酸后才停頓。已發(fā)現(xiàn)，在讀碼框架的下游，常有一組共同序列AATA―AA，再下游還有相當多的GT序列。轉(zhuǎn)錄越過修飾點后，mRNA在修飾點處被切斷，隨即加入polyA尾及5′-帽子結(jié)構(gòu)。

　　(三)mRNA轉(zhuǎn)錄后加工

　　真核生物轉(zhuǎn)錄生成的RNA分子是初級RNA轉(zhuǎn)錄物，幾乎所有的初級RNA轉(zhuǎn)錄物都要經(jīng)過加工，才能成為具有功能的成熟的RNA.加工主要在細胞核中進行，主要包括首、尾修飾;前體mRNA的剪接;mRNA編輯。

　　小結(jié)

　　轉(zhuǎn)錄：以DNA為模板合成RNA的過程 . u 轉(zhuǎn)錄體系：模板(DNA)、原料(4種NTP)、RNA聚合酶及其他蛋白因子1.轉(zhuǎn)錄模板不對稱轉(zhuǎn)錄：基因DNA雙鏈中只有其中之一可作為轉(zhuǎn)錄模板，稱為模板鏈2.RNA聚合酶(RNApol或DDRP)：識別起始部位、解鏈、聚合、識別終止部位2.1原核生物RNA聚合酶：α2ββ?σ2.2真核生物的RNA聚合酶：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，等Ⅰ……轉(zhuǎn)錄rRNA(5.8S、18S、28SrRNA)

　　Ⅱ……轉(zhuǎn)錄mRNA前體，等Ⅲ……轉(zhuǎn)錄小分子RNA(tRNA、5SrRNA等)

　　轉(zhuǎn)錄過程：(a)RNA聚合酶與DNA模板鏈的結(jié)合(b)轉(zhuǎn)錄起始(c)RNA鏈的延長(d)轉(zhuǎn)錄終止mRNA修飾：

　　1.“戴帽”：5 ?端添加mGpppNm結(jié)構(gòu)

　　2.剪接：去除“內(nèi)含子”、連接“外顯子”

　　3.化學(xué)修飾：甲基化

　　4.“加尾”：3?端添加poly A結(jié)構(gòu)

　　5.RNA編輯