分子生物学 第 3 章 第 2 节：RNA 转录的基本过程

3.2.1 RNA 转录与 DNA 复制的比较

• 以 DNA 序列为模板的 RNA 聚合酶主要以双链 DNA 为模板，以 4 种核苷三磷酸（NTPs）作为活性前体，并以 Mg²⁺ 或 Mn²⁺ 为辅助因子，催化 RNA 链的起始、延伸和终止，它不需要任何引物，催化生成的产物是与 DNA 模板链相互补的 RNA

3.2.2 启动子promoter

• 定义：一段位于结构基因 5’ 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，是基因表达调控的上游顺式作用原件之一

• 转录起始时基因表达的关键阶段，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

• 转录单元transcription unit：一段从启动子开始至终止子terminator结束的 DNA 序列

  • RNA 结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

• 转录起点：与新生 RNA 链第一个核苷酸相对应的 DNA 链上的碱基

  • 通常为一个嘌呤

• 上游序列与下游序列

  • 上游序列upstream：转录起点前面，即 5’ 端的序列

  • 下游序列downstream：转录起点后面，即 3’ 端的序列

  • 转录起点表示为：+1

  • 上游方向依次为：-1 -2 -3……

  • 下游方向依次为：+2 +3 +4……

3.2.3 mRNA 转录的基本过程

• mRNA 转录的特点

  • 方向：5’ -> 3’

  • 模板：DNA 模板链（反义链）

  • 酶：RNA 聚合酶

  • 原料：四种核苷三磷酸（NTPs）

  • 配对原则：碱基互补配对

  • 形成的化学键：磷酸二酯键

  • 不需要引物参与

  • 合成的 RNA 带有与 DNA 编码链（有义链）相同的序列

• mRNA 转录的基本过程

  1. 模板识别

  2. 转录起始

  3. 转录延伸

  4. 转录终止

① 模板识别template recognition

• 定义：RNA 聚合酶识别启动子序列并与启动子 DNA 双链特异性结合的过程

② 转录起始initiation

• 定义：RNA 链上第一个核苷酸键（磷酸二酯键）的形成

• 转录起始不需要引物

• RNA 聚合酶与启动子结合后，使其附近的 DNA 双链解旋并解链，形成转录泡以促进底物核糖核苷酸与模板 DNA 的碱基配对

③ 转录延伸elongation

• 定义：底物 NTP 被不断添加到新生 RNA 链的 3’-OH 端

• 随着转录泡复合体与 RNA 聚合酶沿着 DNA 模板向前移动，DNA 双螺旋持续解开，暴露出新的单链 DNA 模板，新生 RNA 链的 3’ 端不断延伸，在解链区形成 RNA-DNA 杂合物

• 在解链区后面，DNA 模板链与其原先配对的非模板链（编码链）结合重新成为双螺旋，RNA 链被逐步释放

④ 转录终止termination

• 当 RNA 链延伸到转录终止位点时：

  • RNA 聚合酶不再形成新的磷酸二酯键

  • RNA-DNA 杂合物分离

  • 转录泡瓦解

  • DNA 恢复成双链状态

  • RNA 聚合酶和 RNA 链都被从模板上释放下来