藥學分子生物學重點(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 變：突變沒有引起編碼氨基酸變化，不影響蛋白質一級結構★2．錯義突變：堿基序列的改變引起表達產物蛋白質氨基酸序列的改變★3．無義突變：指某個堿基的改變使編碼某種氨基酸的密碼子變為終止密碼子，使肽鏈過早終止，蛋白產物一般沒有活性 突變的原因1自發突變（spontaneous mutation)：由于正常的細胞活動，或細胞與環境的隨機相互作用的過程所引起的生物DNA序列的改變。★原因：DNA復制錯誤、DNA自發的化學改變、堿基的互變異構體導致錯配、氧化作用損傷堿基2誘發突變（induced mutation): 特定的化學或物理因素引起的DNA序列改變。★ 原因：射線(紫外線和電離輻射)、化學誘變劑、堿基修飾、DNA插入劑DNA損傷的類型1各種射線 2化學誘變劑：堿基類似物、烷化劑、DNA插入劑等DNA的修復系統1復制修復：校正DNA復制過程中產生的堿基錯誤連接①尿嘧啶糖基酶系統：切除進入DNA分子的尿嘧啶核苷酸②錯配修復：原核細胞內存在Dam甲基化酶，能使位于5`GATC序列中腺苷酸的N6位甲基化。復制后DNA在短期內（數分鐘）為半甲基化的GATC序列，一旦發現錯配堿基，即將未甲基化鏈切除一段包含錯誤堿基的序列，并以甲基化的鏈為模板進行修復2損傷修復 ①光復活修復 ②甲基轉移酶 ③切除修復3復制后修復 (postreplication repair)①大腸桿菌的重組修復系統②SOS修復：DNA分子受損傷的范圍較大，在復制受到抑制時出現的一種應急修復作用 第五章 轉錄、轉錄后加工★轉錄:生物體以DNA為模板,在RNA聚合酶催化下合成互補的RNA分子的過程轉錄單位(transcription unit):從啟動子到終止子，被轉錄成單個RNA分子的一段DNA序列★復制和轉錄的相同點1都以DNA為模板2原料為核苷酸3合成方向均為5′→3′方向4都需要依賴DNA的聚合酶5遵守堿基互補配對規律6產物為多聚核苷酸鏈★復制和轉錄的區別作為RNA合成模板的鏈稱為反意義鏈(模板鏈/負鏈)；與其互補的鏈稱有意義鏈(編碼鏈/正鏈)原核生物RNA聚合酶(RNA polymerase )全酶 = 核心酶（α2ββ’）+ σ因子1, α亞基決定轉錄的基因2, β亞基在5’ →3’方向上延長多核苷酸鏈3, β’亞基結合DNA模板4, σ因子識別“啟動子”并與之結合真核的RNA聚合酶酶轉錄產物鵝膏蕈堿敏感性RNA聚合酶Ⅰ大部分rRNA不敏感RNA聚合酶ⅡhnRNA 敏感RNA聚合酶ⅢtRNA、5srRNA 、snRNA前體中度敏感★啟動子：RNA聚合酶識別、結合并起始轉錄的一段高度保守性DNA序列★原核生物啟動子結構216。 10區：TATA區(Pribnow box)，RNA聚合酶的牢固結合位點216。 35區：TTGACA區，與RNA聚合酶的σ因子相互識別35 和10區域之間的間隔17bp最佳。不影響轉錄起始但對轉錄效率十分重要(大腸桿菌RNA聚合酶全酶所識別的啟動子區) 圖★真核生物啟動子RNA聚合酶I的啟動子 1．核心啟動子（core promoter），由45～+20位核苷酸組成，單獨存在時就足以起始轉錄。2．由170 ～ 107位序列組成，稱為上游調控元件，能有效地增強轉錄效率3．轉錄成rRNA RNA聚合酶Ⅲ啟動子、tRNA和某些snRNA2 .5S rRNA和tRNA基因的啟動子是內部啟動子(internal promoter)位于轉錄起始位點的下游 ，都由兩部分組成，位于轉錄起始位點上游RNA聚合酶Ⅱ啟動子1 起始子：轉錄起始的第一個堿基多為A,兩側各有若干嘧啶核苷酸2 TATA box： 25~ 35區含TATA序列，是轉錄因子與DNA分子結合的部位，使轉錄精確地起始 3 CAAT 框：70 ~ 80區含CCAAT序列，控制轉錄起始的頻率 4 GC box：80 ~ 110區含有GCCACCC或GGGCGGG序列，控制轉錄起始的頻率增強子(enhancer)：使和它相連鎖的基因轉錄頻率明顯增加的DNA序列①增強效應明顯但與位置和取向無關②核心序列：TGTGGGTTTGG ③沒有基因專一性但有嚴密的組織和細胞特異性④許多增強子還受外部信號的調控終止子(terminator) ：DNA分子中終止轉錄的核苷酸序列 。 (ρ)因子的轉錄終止 (ρ)因子的轉錄終止依賴r因子的終止：有些終止位點不形成強的發夾結構，需用ρ蛋白來幫助轉錄終止r因子：：六聚體蛋白、水解各種核甘三磷酸促使新生RNA鏈從三元轉錄復合物中解離出來，從而終止轉錄。★原核和真核生物轉錄啟動子的比較1原核啟動子結構類型少，真核生物每種類型的RNA聚合酶均有自己的啟動子2原核啟動子與真核生物RNA聚合酶II的啟動子更接近，其基本功能單位由起始子和TATA保守區組成3原核與真核生物RNA聚合酶II轉錄起始點第一個堿基均為嘌呤堿4原核啟動子范圍較小，真核生物RNA聚合酶II的調控區域較大5除Pribnow box外，原核啟動子上游只有Sextama box，真核除含有CAAT box還有GC框、八聚體框和增強子等原核生物的轉錄1轉錄起始:①核心酶在σ因子的參與下，與模板DNA接觸，生成非專一性的，不穩定的復合物在模板上移動②起始識別：σ亞基發現識別位點后，與35區序列結合形成一個封閉的啟動子復合體“酶啟動子二元復合物”轉錄起始分為三步：RNA聚合酶結合到識別位點上移動到起始位點上建立一個開鏈式啟動子復合物③全酶緊密地結合在啟動子的10序列處，模板DNA局部變性，形成“開放的啟動子二元復合體”④酶移動到轉錄起始點，第一個rNTP轉錄開始， σ因子釋放，形成“酶啟動子rNTP三元復合體”2 RNA鏈的延伸①核心酶向前移動， NTP不斷聚合，RNA鏈不斷延長②核心酶覆蓋雙鏈DNA和RNA復合物，向前推進，邊解開螺旋邊釋放出新合成的RNA鏈，已經轉錄的區域中分開的DNA鏈又重新形成雙螺旋RNA鏈延伸的暫停1 RNA聚合酶在DNA上的移動速度不均勻， 的序列 8－10個核苷酸后，發生暫停。2 在RNA鏈的終止和釋放過程中起重要作用3 轉錄終止①酶停止向正在延伸的RNA鏈添加核苷酸，開放三元復合物解體。②終止既需DNA上可識別的終止序列，也需RNA產物的發夾結構③兩類終止子：依賴與不依賴ρ因子的終止子真核生物的轉錄1 三種RNA pol識別不同啟動子。2 轉錄起始過程需要很多轉錄因子（transcription factor, TF ）參與，按一定順序與DNA形成復合物，協助RNA pol定位于轉錄起始點3 RNApol前移處處都遇上核小體，轉錄延長過程中可以觀察到核小體移位和解聚現象真核生物轉錄的終止爪蟾轉錄終止位點：TT3均含有7個堿基的保守序列5’—GACTTGG—3’T2是前體rRNA轉錄的初始終止位點T3是“失敗保險終止位點”轉錄的抑制作用 阻斷、抑制或干擾RNA的代謝過程，最終抑制轉錄的一類化合物1嘌呤或嘧啶類似物：巰基嘌呤、氟尿嘧啶2通過與DNA結合改變模板的功能：烷化劑、放線菌素、溴乙錠3與RNA酶結合影響其活力： 利福平/利福霉素—與原核細胞RNA聚合酶的β亞基非共價結合，阻止RNA轉錄的起始 α鵝膏蕈堿—真核生物RNA聚合酶Ⅱ的抑制劑轉錄后加工及其機制轉錄后加工:將各種前體RNA分子加工為成熟的各種RNA順反子：與多肽鏈相對應的DNA片段連同啟動部位和終止部位原核生物mRNA為多順反子，即幾個結構基因，利用共同的啟動子和終止信號經轉錄成一條mRNA。真核生物mRNA為單順反子，即只含一個基因，一個mRNA分子編碼一種蛋白質分子。原核生物轉錄產物的加工1，mRNA: 轉錄生成的初級轉錄本mRNA不需經過復雜的加工過程即可表現功能。多順反子mRNA在RnaseⅢ的催化下裂解為單個的順反子2，rRNA的加工： ① 的rRNA有三種：16S，23S和5S。②初始轉錄物多為多順反子rRNA轉錄后加工包括:1剪切： 前體被RNaseⅢ、RNaseR等剪切2修飾：修飾酶進行堿基修飾3裝配： rRNA與蛋白質結合形成核糖體的大、小亞基3，tRNA的加工 ①tRNA 初始轉錄本是多順反子②加工包括：A核酸內切酶在tRNA兩端切斷B核酸外切酶從3’端逐個切去附加順序C在3’端加上CCAOHD核苷酸的修飾參與tRNA后加工的酶1, RNAaseP：內切核酸酶，負責切割所有tRNA分子的5‘端。識別tRNA的空間結構2 RNAaseD：外切核酸酶，使Ⅰ型 tRNA露出CCA端。RNAaseP 存在時 RNAaseD可達最大活性3 tRNA核苷酸轉移酶：以ATP和CTP為前體，催化 tRNA（Ⅱ型）的3’端生成CCA；CCA末端常丟失，該酶有修復作用；識別tRNA的空間結構，無種屬特異性4 RNAase Ⅲ：與RNAaseO、RNAaseP2的功能相似，負責切開間隔序列 真核生物轉錄產物的加工1 mRNA前體的加工①5’端形成特殊的帽子結構②3’端切斷一段序列并加上poly A尾巴③通過剪切去除由內含子轉錄來的序列④鏈內部核苷酸甲基化⑤真核生物轉錄產物的加工1） 5’端加帽帽子的三種類型：帽子0（Cap0） m7GpppX（共有）— m7G；N7—甲基鳥苷帽子1 （Cap1）m7GpppXm — 第一個核苷酸的 2’O 位上產生甲基化帽子2（Cap2） m7GpppXmYm — 第二個核苷酸的 2’O 位上產生甲基化425’端帽子結構的重要性： a. 翻譯起始的必要結構，為IFⅢ（起始因子）和核糖體對mRNA的識別提供信號b. 增加mRNA的穩定性，保護mRNA 免遭5’外切核酸酶的攻擊c. 運輸，有助于mRNA越過核膜，進入胞質2） 3’端加尾a、 大多數的真核mRNA 都有3’端的多聚尾巴（polyA)，約為200bp。b、 AATAA序列是加polyA尾信號。★3′polyA尾巴的功能1與mRNA從細胞核轉送到細胞質有關2穩定mRNA結構，保持生物半衰期3與真核mRNA的翻譯效率有關：①缺失可抑制體外翻譯的起始 ②含 poly(A) 的mRNA 失去 poly(A) 可減弱其翻譯2. rRNA前體的加工初始轉錄本為45S前體，18S， 是一個轉錄本5sRNA前體獨立于其他三種rRNA的基因轉錄前體rRNA與蛋白質結合，然后再切割和甲基化 3. tRNA前體的加工①真核的前體分子tRNA是單順反子，成簇排列，基因間有間隔區；②前體分子兩端都有附加序列需核酸內切酶和外 切酶切除；③3’端加CCA ；④tRNA的前體分子中含有內含子需切除；⑤堿基修飾RNA的剪接RNA剪接(RNA splicing) ：一個基因的外顯子和內含子共同轉錄在一條轉錄產物中，將內含子去除而把外顯子連接起來形成成熟RNA分子的過程1 內含子(intron) — 成熟RNA的序列中不出現的序列2 外顯子(exon) — 在斷裂基因及其初級轉錄產物上出現，并表達為成熟RNA的核酸序列內含子的分類1.Ⅰ類內含子 — 含有中部核心結構（細胞器基因、核基因 ）2.Ⅱ類內含子 — 不含有中部核心結構（細胞器線粒體基因、核基因 ）3.Ⅲ類內含子 — 具有 GU－AG 特征的邊界序列（核基因mRNA前體 ） — tRNA基因的內含子（位于 tRNA 的反密碼環上） 第I類含子的剪接— rRNA的自我剪接1結構特點： ①邊界序列 5’UG 3’