RNA的生物合成與加工培訓(xùn)課件

RNA的生物合成與加工培訓(xùn)課件貯存于DNA中的遺傳信息通過轉(zhuǎn)錄和翻譯而得到表達(dá)。在轉(zhuǎn)錄過程中，DNA的一條鏈作為模板，在其上合成出RNA分子，合成以堿基配對(duì)的方式進(jìn)行，所產(chǎn)生的RNA鏈與DNA模板鏈互補(bǔ)。細(xì)胞各類RNA，包括合成蛋白質(zhì)的mRNA、ｒRNA、ｔRNA，以及具有各種特殊功能的小RNA，都以DNA為模板，在RNA聚合酶催化下合成的，最初轉(zhuǎn)錄的RNA也要經(jīng)過一系列加工和修飾才能成為成熟的RNA分子。RNA所攜帶的遺傳信息也可以用于指導(dǎo)RNA或DNA的合成，前一過程即RNA復(fù)制，后一過程為逆轉(zhuǎn)錄。由于RNA既能攜帶遺傳信息，又具有催化功能，故推測(cè)生命起源早期存在RNA世界。DNA指導(dǎo)下的RNA合成在DNA指導(dǎo)下RNA合成稱為轉(zhuǎn)錄，RNA鏈的轉(zhuǎn)錄起始于DNA模板的一個(gè)特定起點(diǎn)，并在另一中指點(diǎn)終止。此轉(zhuǎn)錄區(qū)域?yàn)檗D(zhuǎn)錄單位。轉(zhuǎn)錄單位可以是一個(gè)基因，也可是多個(gè)基因?；蚴沁z傳物質(zhì)的最小功能單位，相當(dāng)于DNA的一個(gè)片段。它通過轉(zhuǎn)錄對(duì)表型有專一性的效應(yīng)，并可突變成各種形式。極影的轉(zhuǎn)錄是一種有選擇性的過程，隨著細(xì)胞的不同生長(zhǎng)發(fā)育階段和細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境的改變而轉(zhuǎn)錄不同的基因。轉(zhuǎn)錄的起點(diǎn)是由DNA的啟動(dòng)子來控制的，控制終止的部位則稱終止子。轉(zhuǎn)錄是通過DNA知道的RNA聚合酶來實(shí)現(xiàn)。DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶該酶需要以四種核糖核苷酸作為底物，并需要適當(dāng)?shù)腄NA作為模板，鎂離子能促進(jìn)聚合反應(yīng)。RNA鏈的合成方向也是5’-3’，第一個(gè)核苷酸帶有三三個(gè)磷酸基，其后每加入一個(gè)核苷酸脫去一個(gè)焦磷酸，形成磷酸二酯鍵，反應(yīng)是可逆的，但焦磷酸的分解可推動(dòng)反應(yīng)趨向聚合。與DNA聚合酶不同，RNA聚合酶無需引物，它能直接在DNA模板上合成RNA鏈，但是RNA聚合酶無校對(duì)功能。分子雜交實(shí)驗(yàn)表明，合成的RNA只與模板DNA形成雜交體，而與其他DNA不能形成雜交體，這就說明反應(yīng)產(chǎn)物RNA是在作為模板的DNA上，通過堿基配對(duì)機(jī)制合成的。在體外，RNA聚合酶能使DNA的兩條鏈同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，但在體內(nèi)的形況不同，許多實(shí)驗(yàn)證明，在體內(nèi)DNA兩條鏈中僅有一條鏈可用于轉(zhuǎn)錄，或某些區(qū)域以這條鏈轉(zhuǎn)錄，另一些區(qū)域以另一條鏈轉(zhuǎn)錄，用于轉(zhuǎn)錄的鏈叫做模板鏈，或負(fù)鏈。對(duì)應(yīng)的鏈叫做編碼鏈，或正鏈。編碼鏈與轉(zhuǎn)錄出來的RNA鏈堿基序列一樣，只是以尿嘧啶取代了胸腺嘧啶。編碼鏈無轉(zhuǎn)錄功能，只能進(jìn)行復(fù)制。DNA在體外轉(zhuǎn)錄時(shí)失去控制機(jī)制，而使兩條鏈同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，這種不正常的情況被認(rèn)為可能是由于DNA在制備過程中因斷鏈而失去控制序列，或RNA聚合酶在分離時(shí)丟失起始亞基引起的。在RNA聚合酶催化的反應(yīng)中，天然雙鏈DNA比變性單鏈DNA更為有效。這表明RNA聚合酶對(duì)模板的利用與DNA聚合酶有所不同。DNA在復(fù)制時(shí)，首先要將兩條鏈解開，DNA聚合酶才能將他們作為模板，合成出各自的互補(bǔ)鏈，從而以半保留的方式形成兩個(gè)子代分子。RNA轉(zhuǎn)錄時(shí)無需將DNA雙鏈完全解開，RNA聚合酶能夠局部解開DNA的兩條鏈，并以其中一條鏈為有效的模板，在其上合成出互補(bǔ)的RNA鏈。DNA經(jīng)轉(zhuǎn)錄后仍以全保留的方式保持雙螺旋結(jié)構(gòu)，已合成的RNA則離開DNA鏈。RNA聚合酶有五個(gè)亞基（)組成，還含有兩個(gè)鋅原子。沒有亞基的RNA聚合酶叫做核心酶，核心酶只能已開始合成的RNA鏈延長(zhǎng)，但不具有起始合成RNA的能力，必須加入亞基才能表現(xiàn)出全部聚合酶的活性，也就是說，在開始合成RNA鏈時(shí)必須要有亞基參與作用，因此亞基成為起始亞基。轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄的反應(yīng)分為四個(gè)階段：模板的識(shí)別、轉(zhuǎn)錄的起始、轉(zhuǎn)錄的延伸和轉(zhuǎn)錄的終止起始階段DNA聚合酶在亞基引導(dǎo)下識(shí)別并結(jié)合到啟動(dòng)子（啟動(dòng)子是DNA聚合酶特異識(shí)別和結(jié)合的DNA序列。啟動(dòng)子是基因的一個(gè)組成部分，控制基因表達(dá)（轉(zhuǎn)錄）的起始時(shí)間和表達(dá)的程度。啟動(dòng)子也是有核苷酸組成，啟動(dòng)子本身并不控制基因活動(dòng)，而是通過與稱為轉(zhuǎn)錄因子的這種蛋白質(zhì)結(jié)合而控制基因活動(dòng)的）上，然后DNA雙鏈被局部解開，形成的解鏈區(qū)稱為轉(zhuǎn)錄泡。解鏈僅發(fā)生在于RNA聚合酶結(jié)合的部位。在轉(zhuǎn)錄的起始階段酶繼續(xù)結(jié)合在啟動(dòng)子上，酶催化中心按照模板鏈的堿基選擇與之結(jié)合的底物核苷酸，形成磷酸二酯鍵并脫下焦磷酸，合成RNA鏈最初的２－９個(gè)核苷酸。第一個(gè)核苷酸通常是帶有三個(gè)磷酸基的鳥苷或腺苷，隨后亞基即脫離核心酶，后者也就離開啟動(dòng)子，起始階段至此結(jié)束。延伸與終止階段在延伸階段，隨著酶沿著DNA分子向前移動(dòng)，解鏈區(qū)也跟著移動(dòng)，新生RNA鏈得以不斷生長(zhǎng)，并與DNA模板鏈在解鏈區(qū)形成RNA-DNA雜交體，其后DNA恢復(fù)雙鏈結(jié)構(gòu)，RNA鏈被置換出來。最后RNA聚合酶在NuｓＡ因子（亞基）幫助下識(shí)別轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)，停止RNA鏈的生長(zhǎng)，酶與RNA鏈離開模板。核心酶具有基本的轉(zhuǎn)錄功能，對(duì)于轉(zhuǎn)錄的全過程都是需要的。而識(shí)別啟動(dòng)子和起始轉(zhuǎn)錄還需要起始亞基，識(shí)別轉(zhuǎn)錄的終止信號(hào)和終止轉(zhuǎn)錄還需要終止因子ＮｕｓA參與作用。因子的功能在于引導(dǎo)RNA聚合酶穩(wěn)定得結(jié)合到DNA啟動(dòng)子上。單獨(dú)核心酶也能與DNA結(jié)合。核心酶的其他亞基也能與DNA結(jié)合，但是此種結(jié)合與DNA的特殊序列無關(guān)，DNA仍然保持其雙螺旋形式。因子的存在對(duì)核心酶構(gòu)象有較大影響，它導(dǎo)致RNA聚合酶與DNA的一般序列和啟動(dòng)子序列的親和力有很大不同，極大降低了了酶與DNA一般序列的結(jié)合常數(shù)和停留時(shí)間，同時(shí)又大大增加了酶與啟動(dòng)子的結(jié)合常數(shù)與啟動(dòng)時(shí)間。全酶通過擴(kuò)散與DNA任意部位結(jié)合，這種結(jié)合是疏松的，并且是可逆的。隨后酶結(jié)合的DNA迅速被置換。DNA置換顯然比酶從DNA部位上脫落下來再經(jīng)擴(kuò)散結(jié)合到另外部位要快的多。這個(gè)過程一直持續(xù)下去，不斷該bain與DNA的結(jié)合部位，直到遇到啟動(dòng)子序列，隨即由疏松結(jié)合轉(zhuǎn)變?yōu)槔喂探Y(jié)合，并且DNA雙鏈被局部解開。RNA聚合酶外形猶如右手，拇指和之間的凹槽正好可結(jié)合DNA。單獨(dú)核心酶存在時(shí)與膜脂呈閉合狀態(tài)，與因子結(jié)合后隨即張開，DNA可落入凹槽內(nèi)。當(dāng)酶遇到啟動(dòng)子時(shí)膜脂與食指閉合，同時(shí)DNA雙鏈被局部解開，然后模板鏈上開始合成RNA鏈。完成最初幾個(gè)核苷酸的連接后，因子脫落，核心酶才離開啟動(dòng)子向前移動(dòng)，由于核心酶牢固抓住DNA，保證了轉(zhuǎn)錄過程的繼續(xù)進(jìn)行，直至轉(zhuǎn)錄終點(diǎn)。不同的因子識(shí)別不同類型的啟動(dòng)子，大腸桿菌基因一般由識(shí)別。細(xì)菌的RNA聚合酶巨大并且具有復(fù)雜的亞基結(jié)構(gòu)，是因?yàn)樗枰R(shí)別并轉(zhuǎn)錄數(shù)量極大的轉(zhuǎn)錄單位。有的轉(zhuǎn)錄單位由聚合酶直接轉(zhuǎn)錄，另一些還需要有一些輔助的蛋白質(zhì)因子協(xié)助作用真核生物RNA的轉(zhuǎn)錄真核生物的基因組遠(yuǎn)比原核生物更大，它們的RNA聚合酶也更復(fù)雜。真核生物RNA聚合酶主要有三三類，通常含有8-14個(gè)亞基，并含有鋅離子。利用-鵝膏蕈堿的抑制作用可將真核生物三類RNA聚合酶區(qū)分開：RNA聚合酶l對(duì)-鵝膏蕈堿不敏感、RNA聚合酶ll可被低濃度-鵝膏蕈堿所抑制、RNA聚合酶lll只被高濃度-鵝膏蕈堿所抑制，-鵝膏蕈堿是一種毒蕈產(chǎn)生的八肽化合物，對(duì)真核生物有較大毒性，但對(duì)細(xì)菌的RNA聚合酶只有微弱的抑制作用。真核生物RNA聚合酶的轉(zhuǎn)錄過程大體與細(xì)菌相似，所不同的是真核生物RNA聚合酶不能識(shí)別結(jié)合到啟動(dòng)子上，而需要啟動(dòng)子上由轉(zhuǎn)錄因子和RNA聚合酶裝配成活性轉(zhuǎn)錄復(fù)合物才能起始轉(zhuǎn)錄。真核生物的轉(zhuǎn)錄分為裝配、起始、延長(zhǎng)和終止４個(gè)階段，期間的作用比細(xì)菌復(fù)雜得多。啟動(dòng)子啟動(dòng)子是指RNA聚合酶識(shí)別、結(jié)合和開始轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列。DNA聚合酶起始轉(zhuǎn)錄需要輔助因子（蛋白質(zhì)）稱為轉(zhuǎn)錄因子，它的作用或是識(shí)別DNA的順式作用位點(diǎn)，或是識(shí)別其他因子，或是識(shí)別RNA聚合酶。利用足跡法和DNA測(cè)序法可以確定啟動(dòng)子的序列結(jié)構(gòu)，所謂足跡法是將DNA起始轉(zhuǎn)錄的限制片段分離出來，加之于RNA聚合酶相結(jié)合，再用DNA水解酶水解，與酶結(jié)合的部位被保護(hù)而不被水解，其余部位水解成不同長(zhǎng)短的片段，經(jīng)凝膠電泳既可測(cè)出酶所結(jié)合的部位。與全酶結(jié)合的DNA必然有一定程度的收縮。通過比較已知啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)，可尋找出它們的共有序列，大腸桿菌基因組為４.７乘以十的六次方，為了避免虛假信號(hào)的出現(xiàn)，估計(jì)信號(hào)序列最短必須有１２ｂｐ，信號(hào)序列不一定要連續(xù)，因?yàn)榉珠_距離的本省也是一種信號(hào)。從上游起點(diǎn)約－１０處找到６ｂｐ的保守序列TATAAT，稱為Ｐｒｉｂｎｏｗ框，或稱－１０序列若將上述片段提純，RNA聚合酶不能再與之結(jié)合，因此必定存在另外的序列為RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合所必需。在-10序列的尚有又找到一個(gè)保守序列TTGACA，其中心約在-35位置，稱為識(shí)別區(qū)。-利用定位誘變技術(shù)使啟動(dòng)子發(fā)生突變可獲得有關(guān)共有序列功能的信息。-35序列的突變將降低RNA聚合酶與啟動(dòng)子結(jié)合的速度，但不影響轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)附近DNA雙鏈的解開-10序列的突變不影響RNA聚合酶與啟動(dòng)子結(jié)合的速度，可是會(huì)降低雙鏈解開速度。由此可見，-10序列有助于雙鏈的解開，-35有助于DNA局部雙鏈解開。-10序列含有較多的A-T堿基對(duì)，因而雙鏈分開所需的能量也較低，啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)是不對(duì)稱的，它決定了轉(zhuǎn)錄的方向。因子能直接和啟動(dòng)子的-35序列以及-10序列相互作用，兩個(gè)位點(diǎn)正好位于雙螺旋DNA的同一側(cè)，它們之間距離的改變將影響亞基的作用力而改變起始效率。啟動(dòng)子的序列是多種多樣的，盡管分成兩個(gè)保守位點(diǎn)是最常見的結(jié)構(gòu)，最弱的啟動(dòng)子沒有-35序列，轉(zhuǎn)錄速度幾乎為零，必須在另外的激活蛋白幫助下RNA聚合酶才能結(jié)合。不同的因子可以識(shí)別不同的啟動(dòng)子序列。真核生物的啟動(dòng)子有三類，分別由RNA聚合酶l、ll、lll進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，為類別ｌ、類別ｌｌ、類別ｌｌｌ真核生物的啟動(dòng)子由轉(zhuǎn)錄因子而不是RNA聚合酶（細(xì)菌的RNA聚合酶能自身識(shí)別并結(jié)合到結(jié)合子上）所識(shí)別。多種轉(zhuǎn)錄因子和RNA聚合酶在起點(diǎn)上形成前起始復(fù)合物而促進(jìn)轉(zhuǎn)錄。RNA聚合酶ｌ、ｌｌｌ的啟動(dòng)子種類有限，對(duì)其識(shí)別所需輔助因子的數(shù)量較少。類別ｌ啟動(dòng)子（RNA聚合酶l）類別ｌ啟動(dòng)子只控制ｒRNA前體基因的轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物經(jīng)切割和加工后生成各種成熟的rRNA。其由兩部分保守序列組成，一是上游控制元件，二是核心啟動(dòng)子。RNA聚合酶ｌ對(duì)其轉(zhuǎn)錄需要兩種因子參與作用：UBF１、ＳＬ１類別ll啟動(dòng)子（RNA聚合酶ｌｌ）RNA聚合酶ｌｌ的啟動(dòng)子序列多種多樣，基本上由各種順式作用原件組合而成。某些原件和其識(shí)別因子是共同的，存在于各種啟動(dòng)子中；有些原件和因子是特異的，只存在于某些種類的基因，見于發(fā)育轉(zhuǎn)變和組織分化的控制基因。參與RNA聚合酶ｌｌ起始轉(zhuǎn)錄的各類因子數(shù)目很大，可分為三類：通用因子、上游因子和可誘導(dǎo)因子類別ｌｌ啟動(dòng)子涉及眾多編碼蛋白質(zhì)的基因表達(dá)的控制。該類型啟動(dòng)子包含４類控制原件：基本啟動(dòng)子、起始子、上游元件和應(yīng)答元件這些元件的不同組合，再加上其他序列的變化，構(gòu)成了數(shù)量十分龐大的各種啟動(dòng)子，它們受相應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子的識(shí)別和作用?；締?dòng)子基本啟動(dòng)的序列為中心在－２５至－３０左右的７ｂｐ的保守區(qū)，這一序列稱TATA框或Goldberg-Hogness框，此共有序列中全為A—T堿基對(duì)，其功能與RNA聚合酶的定位有關(guān)，DNA雙鏈在此解開并決定轉(zhuǎn)錄的起點(diǎn)位置，失去TATA框，轉(zhuǎn)錄將在許多位點(diǎn)上開始。作用于基本啟動(dòng)子上的輔助因子稱為通用（轉(zhuǎn)錄）因子（GTF），或基本轉(zhuǎn)錄因子，他們?yōu)槿魏渭?xì)胞類別ｌｌ啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄所必需，以TFｌｌX來表示。起始子基本啟動(dòng)子的TATA框是RNA聚合酶ll和通用因子形成前起始復(fù)合物的主要裝配點(diǎn)。轉(zhuǎn)錄的起點(diǎn)位置還有一個(gè)保守序列叫做起始子（Inr）。其共有序列見書（P462)此外還有許多附加序列作為影響RNA聚合酶ｌｌ活性的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)，這些附加序列或圍繞TATA框，或起始子下游，被一種或多種轉(zhuǎn)錄因子所識(shí)別。有些啟動(dòng)子無TATA框，有些無起始子，或二者均無。無TATA框的啟動(dòng)子可通過識(shí)別某些起始子的TAFll介導(dǎo)TBP結(jié)合其上，并裝配起始復(fù)合物。TATA框和起始字均無的啟動(dòng)子則通過結(jié)合與上游元件上的因子介導(dǎo)裝配起始復(fù)合物。上游元件和應(yīng)答元件上述基本啟動(dòng)子和轉(zhuǎn)錄因子對(duì)于RNA聚合酶ｌｌ的轉(zhuǎn)錄是必要的，但不是足夠的，它們只能單獨(dú)給出微弱的效率，而要達(dá)到是以水平還需要唯一上游的一些調(diào)節(jié)元件以及其識(shí)別因子參與作用。識(shí)別上游元件的轉(zhuǎn)錄因子叫做上游因子和轉(zhuǎn)錄輔助因子。普遍存在的上游元件有CATT框（也是類型ll啟動(dòng)子的保守區(qū)，其功能控制轉(zhuǎn)錄起始頻率、其數(shù)目和種類決定了啟動(dòng)子的強(qiáng)度）、GC框和八聚體框等。真核生物中與細(xì)胞類型和發(fā)育階段相關(guān)的基因表達(dá)，主要通過轉(zhuǎn)錄因子的重新合成來進(jìn)行調(diào)節(jié)的，因此是長(zhǎng)期的過程。對(duì)外界刺激的快速反應(yīng)則主要通過轉(zhuǎn)錄激活物的可誘導(dǎo)調(diào)節(jié)。類別lll啟動(dòng)子涉及一些小分子RNA的轉(zhuǎn)錄。5S和tRNA以及胞質(zhì)小RNA基因的啟動(dòng)子位于轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)下游，也即在基因內(nèi)部。含有基因內(nèi)啟動(dòng)子，在下游。類別lll啟動(dòng)子有3種結(jié)構(gòu)類型。基因內(nèi)啟動(dòng)子可分為兩種類型，各自含有兩個(gè)框架序列，被TFllA、B、C三種輔助因子所識(shí)別。終止子和終止因子細(xì)菌和真核生物轉(zhuǎn)錄一旦起始，通常都能繼續(xù)下去，直至轉(zhuǎn)錄完成而終止。但是在轉(zhuǎn)錄的延伸階段RNA聚合酶遇到障礙會(huì)停頓或受阻，酶脫離模板即停止。真核生物總有一些能與酶結(jié)合的延伸因子，可抑制停頓和防止受阻），轉(zhuǎn)錄結(jié)束，RNA聚合酶和RNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物即被釋放。真核生物的RNA聚合酶ｌｌ去磷酸化后可再循環(huán)利用。提供轉(zhuǎn)錄停止信號(hào)的DNA序列稱為終止子，協(xié)助RNA聚合酶識(shí)別終止信號(hào)的輔助因子（蛋白質(zhì)）則為終止因子，有些終止因子的作用可被特異的因子所阻止，使得酶得以越過終止子繼續(xù)轉(zhuǎn)錄，此稱為通讀。這類引起抗終止作用的蛋白質(zhì)叫做抗終止因子。DNA的轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)可以被DNA聚合酶本身或其輔助因子所示別，在轉(zhuǎn)錄過程中，DNA聚合酶沿著模板鏈向前移動(dòng)，它所感受到的信號(hào)來自正在轉(zhuǎn)錄的序列，而不能感受到未轉(zhuǎn)錄的序列，所以說終止信號(hào)存在于已經(jīng)轉(zhuǎn)錄的序列中。所有原核生物的終止子在終止點(diǎn)之前都與一個(gè)回文結(jié)構(gòu)（回文序列是雙鏈DNA中的一段倒置重復(fù)序列，當(dāng)該序列的雙鏈被打開后，可形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)），其產(chǎn)生的RNA可以形成由莖環(huán)構(gòu)成的發(fā)夾結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)可使聚合酶減慢移動(dòng)或暫停RNA的合成。然而，RNA產(chǎn)生具有發(fā)夾型的二級(jí)結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比終止信號(hào)多，如果酶所遇到的不是終止序列，將繼續(xù)移動(dòng)并進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。大腸桿菌具有兩類終止子一是不依賴于的終止子，即簡(jiǎn)單的終止子另一類稱為依賴于的終止子。簡(jiǎn)單終止子除能形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)外，在終點(diǎn)前還有一系列U核苷酸，回文對(duì)稱區(qū)通常有一段富含Ｇ－Ｃ的序列。寡聚U序列可能提供信號(hào)使RNA聚合酶脫離模板（由ｒＵ－ｄＡ組成的RNA－DNA雜交分子具有特別弱的堿基配對(duì)結(jié)構(gòu)，當(dāng)聚合酶暫停時(shí)，RNA—DNA雜交分子即在ｒＵ－ｄＡ弱鍵結(jié)合的末端區(qū)解開。依賴于的終止子必須在因子存在時(shí)才發(fā)生作用，依賴的終止子其回文結(jié)構(gòu)不含Ｇ－Ｃ區(qū)回文結(jié)構(gòu)也無寡聚Ｕ。依賴的終止子在細(xì)菌染色體中少見，而在噬菌體中廣泛存在。因子是一種相對(duì)分子質(zhì)量約４６０００的蛋白質(zhì)，通常以六聚體的形式存在，在RNA存在時(shí)它能水解核苷酸三磷酸，即具有依賴于RNA的NTPase（核苷水解酶）活力。由此推測(cè)，結(jié)合在新產(chǎn)生的RNA鏈上，借助水解NTP獲得的能量推動(dòng)其沿著RNA鏈移動(dòng)，RNA聚合酶遇到終止子時(shí)發(fā)生暫停，使得Rho得以追上酶，Rho與酶相互作用，造成釋放RNA，并使RNA聚合酶與該因子一起從DNA上脫落下來?？菇K止作用主要見于某些噬菌體的時(shí)序控制。早期基因與其后基因之間以終止子相隔開，通過抗終止打開其后基因的表達(dá)。因此，新的基因表達(dá)是由于RNA鏈的延長(zhǎng)所導(dǎo)致。噬菌體前早期基因的產(chǎn)物N蛋白即是一種抗終止因子。正如RNA聚合酶識(shí)別啟動(dòng)子一樣需要有因子一樣，識(shí)別終止子也需要有一些特殊的輔助因子。已知位點(diǎn)與終止功能有關(guān)，其中包括A、B、E、G，。其中A基因產(chǎn)物的性質(zhì)研究得比較清楚，A因子可以提高終止效率，可能是由于它能促進(jìn)RNA聚合酶在終止子位置上的停頓。Nus可以與RNA聚合酶的核心酶結(jié)合，形成復(fù)合物。當(dāng)亞基存在時(shí)，它可以取代NｕｓＡ，這就形成了轉(zhuǎn)錄的全酶，其可結(jié)合到啟動(dòng)子上，因子完成起始轉(zhuǎn)錄功能后即脫離下倆，由核心酶去轉(zhuǎn)錄合成RNA，然后ＮｕｓＡ結(jié)合到核心酶上，其識(shí)別終止子序列。轉(zhuǎn)錄終止后，RNA聚合酶脫離模板，ＮｕｓＡ又被所取代，由此形成的RNA聚合酶的起始復(fù)合物和終止復(fù)合物兩種形式的循環(huán)，因此NusA也可以被看作是RNA聚合酶的亞基。轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)控制細(xì)胞的基因表達(dá)，即由DNA轉(zhuǎn)錄成RNA再翻譯成蛋白質(zhì)的過程，是受到嚴(yán)格的調(diào)節(jié)控制的。在細(xì)胞生成、發(fā)育和分化過程中，遺傳信息的表達(dá)可按一定時(shí)間順序發(fā)生變化，而且隨著細(xì)胞，內(nèi)外環(huán)境條件的改變而加以調(diào)整，這就是時(shí)序控制和適應(yīng)調(diào)控。在這里，轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控是關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。因?yàn)檫z傳信息的表達(dá)首先涉及到的是轉(zhuǎn)錄過程。尤其是原核生物，轉(zhuǎn)錄和翻譯幾乎同時(shí)進(jìn)行，轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控就顯得尤為重要。轉(zhuǎn)錄調(diào)控主要發(fā)生在起始和終止階段。啟動(dòng)子是轉(zhuǎn)錄起始地控制部位，通常轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子的就結(jié)合在啟動(dòng)子內(nèi)部或啟動(dòng)子附近，當(dāng)調(diào)節(jié)因子與DNA結(jié)合后對(duì)轉(zhuǎn)錄或是起促進(jìn)作用（正調(diào)控）或是起抑制作用（負(fù)調(diào)控）操縱子結(jié)構(gòu)模型(原核生物）所謂操縱子就是細(xì)菌基因表達(dá)和調(diào)控的單位，其包括結(jié)構(gòu)基因、調(diào)節(jié)基因和由調(diào)節(jié)基因產(chǎn)物所識(shí)別的控制序列。通常功能上彼此有關(guān)的編碼基因串聯(lián)在一起，有共同的啟動(dòng)子并受操縱基因的控制，當(dāng)調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物阻遏蛋白與操縱基因結(jié)合后，即可阻止其鄰近啟動(dòng)子起始轉(zhuǎn)錄。阻遏蛋白的作用屬于負(fù)調(diào)控，但是調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物可以是負(fù)調(diào)節(jié)因子（如阻遏蛋白），也可是以正調(diào)節(jié)因子。環(huán)腺苷酸（cAMP）對(duì)原核生物許多可誘導(dǎo)酶的合成，具有普遍的促進(jìn)作用，這類以ｃAMP為信號(hào)分子的調(diào)節(jié)系統(tǒng)是通過一種正調(diào)節(jié)蛋白作用于某些操縱子的啟動(dòng)子，正調(diào)節(jié)蛋白叫做環(huán)腺苷酸受體蛋白，經(jīng)cAMP活化，改變其構(gòu)象，提高其對(duì)啟動(dòng)子的親和力，可結(jié)合于受其調(diào)節(jié)的啟動(dòng)子附近，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄的進(jìn)行。所謂葡萄糖效應(yīng)，即在培養(yǎng)基中葡萄糖含量較高時(shí)，細(xì)菌首先利用葡萄糖，而阻遏利用其他底物酶類的合成。其原因是由于葡萄糖代謝降解物可抑制細(xì)胞內(nèi)腺苷酸環(huán)化酶的活力，并激活磷酸二酯酶，因而降低cAMP水平，造成cAMP-CRP濃度不夠，使許多酶的基因不能進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。受一種調(diào)節(jié)蛋白所控制的幾個(gè)操縱子系統(tǒng)稱為調(diào)節(jié)子。一個(gè)調(diào)節(jié)子中的不同操縱子通常屬于同一代謝途徑或同一種功能有關(guān)，如果一種調(diào)節(jié)蛋白控制幾個(gè)不同代謝推薦你個(gè)的操縱子，構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，這樣的調(diào)控系統(tǒng)稱為綜合性調(diào)控。除了對(duì)啟動(dòng)子的調(diào)控外，原核生物對(duì)終止子也存在調(diào)控作用。此外，在某些負(fù)責(zé)氨基酸合成的操縱子中還存在一類稱作衰減子的特殊序列，它既是一個(gè)終止信號(hào)，又是一個(gè)調(diào)節(jié)信號(hào)。真核生物與原核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)的比較1.原核生物功能相關(guān)的基因組在一起構(gòu)成操縱子，作為基因表達(dá)和調(diào)節(jié)的單位。真核生物不組成操作子，每個(gè)基因都有自己的基本啟動(dòng)子和調(diào)節(jié)元件，單獨(dú)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄；但相關(guān)基因間也存在協(xié)同調(diào)節(jié)，擁有共同順式元件和反式因子的基因組成基因群2.原核生物只有少數(shù)種類的調(diào)節(jié)元件，包括激活蛋白和阻遏蛋白的結(jié)合位點(diǎn)，它們常與啟動(dòng)子重疊或或在其附近，真核生物為數(shù)眾多的上游調(diào)節(jié)元件、可誘導(dǎo)元件和增強(qiáng)子（沉默子)3.無論是原核生物或是真核生物，其轉(zhuǎn)錄受反式調(diào)節(jié)因子（轉(zhuǎn)錄激活因子或抑制因子）所調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)可在兩個(gè)水平上進(jìn)行，一是通過調(diào)節(jié)因子的生物合成（種類和數(shù)量上），二是通過它們的變構(gòu)或共價(jià)修飾4.真核生物具有染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，基因活化首先需要改變?nèi)旧|(zhì)的狀態(tài)，使轉(zhuǎn)錄因子能夠接觸啟動(dòng)子DNA，此過程叫做染色質(zhì)改型。這一過程只是使基因轉(zhuǎn)錄成為可能；轉(zhuǎn)錄的實(shí)現(xiàn)還有賴于順式作用原件、反式作用元件與RNA聚合酶的相互作用。染色質(zhì)水平的調(diào)節(jié)在原核生物中不存在，它涉及真核生物發(fā)育與細(xì)胞分化等長(zhǎng)期的調(diào)節(jié)；DNA水平的調(diào)節(jié)屬于短期的調(diào)節(jié)，基本與原核生物相似。上游調(diào)節(jié)因子，包括激活因子和阻遏因子，均屬于反式作用因子（是指能直接或間接地識(shí)別或結(jié)合在各類\t"/item/%E5%8F%8D%E5%BC%8F%E4%BD%9C%E7%94%A8%E5%9B%A0%E5%AD%90/_blank"順式作用元件核心序列上參與調(diào)控靶\(zhòng)t"/item/%E5%8F%8D%E5%BC%8F%E4%BD%9C%E7%94%A8%E5%9B%A0%E5%AD%90/_blank"基因轉(zhuǎn)錄效率的蛋白質(zhì)。多為轉(zhuǎn)錄因子。大多數(shù)真核\t"/item/%E5%8F%8D%E5%BC%8F%E4%BD%9C%E7%94%A8%E5%9B%A0%E5%AD%90/_blank"轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子由某一\t"/item/%E5%8F%8D%E5%BC%8F%E4%BD%9C%E7%94%A8%E5%9B%A0%E5%AD%90/_blank"基因表達(dá)后，可通過另一基因的特異的順式作用元件相互作用，從而激活另一基因的轉(zhuǎn)錄。這種調(diào)節(jié)蛋白稱反式作用因子。）它們與順式原件中的上游激活序列（元件）、應(yīng)答元件、增強(qiáng)子和沉默子等特異地結(jié)合，對(duì)真核生物的轉(zhuǎn)錄分別起促進(jìn)和阻遏作用。上游調(diào)節(jié)因子通常有三個(gè)結(jié)構(gòu)域，即DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域、轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域和二聚化結(jié)構(gòu)域。RNA生物合成的抑制劑P469可分為三類：一類是嘌呤和嘧啶類似物（６－巰基嘌呤、硫鳥嘌呤），它們可作為核苷酸代謝拮抗物而抑制核酸前體的合成，二類是通過與DNA結(jié)合改變模板的功能（烷化劑、放線菌素），三類是與DNA聚合酶結(jié)合為影響活力（利福梅素、利鏈菌素）。RNA的轉(zhuǎn)錄后加工在細(xì)胞內(nèi)，由RNA聚合酶合成的原初轉(zhuǎn)錄物往往需要經(jīng)過一系列的變化，包括鏈的裂解、5’端與3’端的切除和特殊結(jié)構(gòu)的形成、核苷的修飾和糖苷鍵的轉(zhuǎn)變、以及拼接和編輯等過程，方能轉(zhuǎn)化成成熟的RNA分子。此過程總之稱為RNA的成熟，或稱轉(zhuǎn)錄后加工。原核生物的mRNA通常一經(jīng)轉(zhuǎn)錄立刻進(jìn)行翻譯，除少數(shù)例外，一般不進(jìn)行轉(zhuǎn)錄后加工。但穩(wěn)定的RNA（tRNA和ｒRNA）都要經(jīng)過一系列加工才能成為有活性的分子。真核生物由于存在細(xì)胞核結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄在空間和時(shí)間上都被分隔開來，其ｍRNA前體的加工十分復(fù)雜。而且真核生物的大多基因都被居間序列，即內(nèi)含子所分隔成斷裂基因，在轉(zhuǎn)錄后通過拼接使編碼區(qū)成為連續(xù)序列。在真核生物鐘基因還能通過不同的加工方式，表達(dá)出不同的信息。原核生物中RNA的加工在原核生物中，ｒRNA的某些基因與某些ｔRNA的基因組成混合操縱子。其余ｔRNA基因也成簇存在，并于編碼蛋白質(zhì)的基因組成操縱子。它們?cè)谛纬啥囗樂醋愚D(zhuǎn)錄物后（一條ｍRNA鏈上含有指導(dǎo)合成幾種蛋白質(zhì)分子的信息，順反子即結(jié)構(gòu)基因?yàn)闆Q定一條多肽鏈合成的功能單位。\t"/item/%E9%A1%BA%E5%8F%8D%E5%AD%90/_blank"真核生物的基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是單順反子，即在一條mRNA中只含有一個(gè)翻譯起始點(diǎn)和一個(gè)終止點(diǎn)，編碼一個(gè)基因片段。而多順反子見于\t"/item/%E9%A1%BA%E5%8F%8D%E5%AD%90/_blank"原核生物，意指一個(gè)\t"/item/%E9%A1%BA%E5%8F%8D%E5%AD%90/_blank"mRNA分子編碼多個(gè)多肽鏈）后，經(jīng)斷裂成為rRNA和ｔRNA的前體，然后進(jìn)一步加工成熟。原核生物ｒRNA前體的加工大腸桿菌中共有７個(gè)ｒRNA的轉(zhuǎn)錄單位，它們分散在基因組各處。每個(gè)轉(zhuǎn)錄單位由１６ｓRNA、２３SrRNA、５ｓRNA以及一個(gè)或幾個(gè)ｔRNA的基因所組成。16sRNA與23sRNA之間常插入1個(gè)或兩個(gè)tRNA的基因。rRNA前體需要經(jīng)過甲基化修飾，再被核酸內(nèi)切酶和核酸外切酶割。原核生物tRNA前體的加工tRNA的前體大多成簇存在，或與ｒRNA的基因或與編碼蛋白質(zhì)組成混合轉(zhuǎn)錄單位。ｔRNA前體的加工包括：1.由核酸內(nèi)切酶（RNAaseP、RNAaseF）在tRNA兩端切斷２.由核酸外切酶（RNAAaseＤ）從3’端逐個(gè)切去附加的順序，進(jìn)行修剪3.在tRNA3’端上加上胞苷酸-胞苷酸-腺苷酸（CCA）4.核苷酸的修飾和異構(gòu)化。與DNA限制性內(nèi)切酶不同，RNA核酸內(nèi)切酶不能識(shí)別特異的序列，它所識(shí)別的是加工部位的空間結(jié)構(gòu)。大腸桿菌RNase是一類切斷tRNA5’端的加工酶，屬于核酸內(nèi)切酶性質(zhì)。差不多所有大腸桿菌噬菌體tRNA前體都是在該酶作用下切出成熟的tRNA5’端。因此這個(gè)5’核酸內(nèi)切酶是5’成熟酶。加工ｔRNA前體３’端的序列還需要另外的核酸內(nèi)切酶，例如RNAaseF,它從靠近3’端處切斷前體分子，為了得到成熟的3’端，需要有核酸外切酶進(jìn)一步進(jìn)行修剪，從前體3’端逐個(gè)切去附加的序列，直至tRNA的3’端。負(fù)責(zé)修剪的核酸外切酶可能主要為RNaseD，這個(gè)酶具有嚴(yán)格的選擇活性。實(shí)驗(yàn)表明其識(shí)別的是整個(gè)tRNA結(jié)構(gòu)，而不是3’末端的特異序列。所有成熟的tRNA分子的３’端都有（CCA）結(jié)構(gòu)，其對(duì)于接受氨?；幕钚允潜匾摹＜?xì)菌ｔRNA的前體存在兩類不同的3’端序列，一類自身含有CCA三核苷酸，位于成熟tRNA序列與３’端附加序列之間，當(dāng)附加序列被切除后即顯露出該末端結(jié)構(gòu)。另一類自身并無CCA序列，當(dāng)前體切除３’端附加序列后，必須外加CCA，添加CCA是在ｔRNA核苷酰轉(zhuǎn)移酶的催化下進(jìn)行的。成熟的ｔRNA分子中存在眾多的修飾成分，其中包括各種甲基化堿基和假尿嘧啶核苷。tRNA修飾酶具有高度特異性；每一種修飾核苷都有催化其生成的修飾酶。tRNA甲基化酶對(duì)堿基及tRNA序列均有嚴(yán)格要求。原核生物mRNA前體的合成細(xì)菌中用于指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的ｍRNA大多不需要加工共，一經(jīng)轉(zhuǎn)錄既可直接進(jìn)行翻譯，可有少數(shù)多順反子ｍRNA需通過核酸內(nèi)切酶切成較小的單位，然后進(jìn)行翻譯。如核糖體大亞基蛋白Ｌ１０和Ｌ７／Ｌ１２與RNA聚合酶和’亞基的基因組成混合操縱子，它在轉(zhuǎn)錄出多順反子ｍRNA后需通過RNaselll將核糖體蛋白質(zhì)與聚合酶亞基的mRNA切開，然后再各自進(jìn)行翻譯。該加工過程的意義在于可對(duì)mRNA的翻譯進(jìn)行調(diào)控。核糖體蛋白質(zhì)的合成必須對(duì)應(yīng)于rRNA的合成水平，并且與細(xì)胞的生長(zhǎng)速度相適應(yīng)。細(xì)胞內(nèi)RNA聚合酶的合成水平就低得多。將二者ｍRNA分開，有利于各自的翻譯調(diào)控。真核生物RNA的一般加工真核生物ｒRNA與tRNA前體的加工過程與原核生物有些相似，然而其mRNA前體必須經(jīng)過復(fù)雜的加工過程這與原核生物大不相同。真核生物大多數(shù)基因含有居間序列（即內(nèi)含子，斷裂基因的非編碼區(qū)可被轉(zhuǎn)錄，但是在mRNA加工過程中被切掉），需要在轉(zhuǎn)錄后的加工過程中予以切除真核生物ｒRNA、tRNA前體的加工多數(shù)真核生物的rRNA基因不會(huì)存在內(nèi)含子，有些存在但是不轉(zhuǎn)錄。真核生物ｔRNA前體的3’端不含CCA序列，成熟ｔRNA３’端的CCA是后加上去的，催化此反應(yīng)的酶是核苷酰轉(zhuǎn)移酶。真核生物mRNA前體的一般加工真核生物編碼蛋白質(zhì)的基因以單個(gè)基因作為轉(zhuǎn)錄單位，不像原核生物那樣組成操縱子其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為單順反子ｍRNA而不是多順反子mRNA。大多數(shù)蛋白質(zhì)基因存在居間序列，它與編碼序列一起被轉(zhuǎn)錄，需要在轉(zhuǎn)錄后加工過程中切除掉。由于細(xì)胞核將轉(zhuǎn)錄和翻譯過程分隔開，合成蛋白質(zhì)的模板（mRNA）在核中產(chǎn)生后需經(jīng)一系列復(fù)雜的加工過程并轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中才能表現(xiàn)出其翻譯功能，因此其調(diào)控序列變得更為復(fù)雜，半壽期也越長(zhǎng)。mRNA的原初轉(zhuǎn)錄物是相對(duì)分子質(zhì)量極大的前體，在核內(nèi)形成分子大小不等的中間物，它們被稱為核內(nèi)不均一RNA（ｈｎRNA），其中至少有一部分能夠轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)胞質(zhì)中成熟的ｍRNA。ＨｎRNA的堿基組成與總的DNA組成類似，因此又稱為類似DNA的RNA（Ｄ－ＲＮＡ），它們?cè)诤藘?nèi)迅速合成降解，其半壽期極短，比細(xì)胞質(zhì)ｍRNA還不穩(wěn)定。ＨｎRNA的鏈長(zhǎng)比ｍRNA的長(zhǎng)，由于ｈｎRNA代謝轉(zhuǎn)換率極高，而穩(wěn)定性RNA則較低，約有百分之二十五的hnRNA轉(zhuǎn)變?yōu)椋鞷NA。由hnRNA轉(zhuǎn)變?yōu)閙RNA的加工過程包括：1.5’端形成特殊的帽子結(jié)構(gòu)（）2.在3’端切斷加上多聚腺苷酸（polyA）尾巴3.通過拼接除去由內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄來的序列4.鏈內(nèi)部核苷被甲基化5’端加帽真核生物的mRNA都有5’端帽子結(jié)構(gòu)，這個(gè)特殊結(jié)構(gòu)也存在于hnRNA中，它可能在轉(zhuǎn)錄的早期階段或轉(zhuǎn)錄終止前就已經(jīng)形成。原初巨大的ｈｎRNA分子５’端為三磷酸嘌呤核苷，轉(zhuǎn)錄起始后不久從這里脫去一個(gè)磷酸，然后與GTP反應(yīng)生成５’，５’－三磷酸相連的鍵，并放出焦磷酸，最后以Ｓ－腺苷蛋氨酸進(jìn)行甲基化產(chǎn)生所謂的帽子結(jié)構(gòu)。５’端帽子的確切功能不清楚，推測(cè)它能在翻譯過程中起識(shí)別作用以及對(duì)ｍRNA起穩(wěn)定作用。用化學(xué)法除去帽子的珠蛋白ｍRNA在對(duì)應(yīng)系統(tǒng)中不能有效的翻譯，說明帽子結(jié)構(gòu)對(duì)翻譯功能很重要。３’末端的產(chǎn)生和多聚腺苷酸化真核生物的ｍRNA３’端通常有２０－２００個(gè)腺苷酸殘基，構(gòu)成多聚腺苷酸的尾部結(jié)構(gòu)。RNA聚合酶ll的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是在3’端切斷，然后多聚腺苷酸化。HnRNA鏈的切斷可能是由RNaselll完成的，多聚腺苷酸化則由多聚腺苷酸酶所催化，該酶以3’-OH的RNA為受體，ATP作為供體，需要鎂離子或錳離子，此外還需要十多個(gè)蛋白質(zhì)參與，協(xié)助切割和多聚核苷酸化。多聚核苷酸化可被類似物3’-脫氧腺苷，即冬蟲夏草素所阻止，這是一種多聚腺苷酸的特異抑制劑；它并不影響hnRNA的轉(zhuǎn)錄，但在加入該試劑時(shí)，既可阻止細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)新的mRNA，這說明多聚腺苷酸化對(duì)ｍRNA的成熟是必要的。另一方面，珠蛋白ｍRNA上的多聚腺苷酸尾巴的ｍRNA除去后，其后面的翻譯過程仍能正常進(jìn)行，所以尾巴結(jié)構(gòu)非翻譯所必須。然而當(dāng)除去多聚腺苷酸尾巴時(shí)，mRNA的穩(wěn)定性較差，可被體內(nèi)有關(guān)酶所降解，翻譯效率下降。當(dāng)ｍRNA由細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中，其多聚腺苷酸尾巴有不同程度的額縮短，表明多聚腺苷酸尾巴至少可以起某種緩沖作用，防止核酸外切酶對(duì)ｍRNA信息序列的降解作用。ｍRNA的內(nèi)部甲基化真核生物ｍRNA分子內(nèi)部往往有甲基化的堿基，主要是N6-甲基腺嘌呤，這類修飾成分在hnRNA中已經(jīng)存。不過也有一些真核生物細(xì)胞核病毒mRNA中并不存在這個(gè)甲基化的堿基，似乎這個(gè)修飾成分是不重要的。RNA的拼接大多數(shù)真核基因都是斷裂基因（真核生物\t"/item/%E6%96%AD%E8%A3%82%E5%9F%BA%E5%9B%A0/_blank"結(jié)構(gòu)基因，由若干個(gè)編碼序列和非編碼序列互相間隔開但又連續(xù)鑲嵌而成，去除非編碼序列再連接后，可翻譯出由連續(xù)\t"/item/%E6%96%AD%E8%A3%82%E5%9F%BA%E5%9B%A0/_blank"氨基酸組成的完整蛋白質(zhì)，這些基因稱為斷裂基因）。斷裂基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物需要通過拼接、除去插入部分（即內(nèi)含子），使編碼區(qū)（外顯子）成為連續(xù)序列，這是基因表達(dá)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。內(nèi)含子具有多種多樣的結(jié)構(gòu)，拼接機(jī)制也是多種多樣已知拼接方式有：１.類型ｌ自我拼接２.類型ｌｌ自我拼接３.核ｍRNA的拼接體的拼接４.核ｔRNA的酶促拼接類型ｌ自我拼接發(fā)現(xiàn)核酶的那個(gè)實(shí)驗(yàn)（Ｃｅｃｈ研究四膜蟲），此類拼接無需蛋白質(zhì)的酶參與作用，它可自我催化完成，具有酶的特征。此拼接過程需要一價(jià)和二價(jià)陽離子以及鳥苷酸存在即能自發(fā)進(jìn)行，無需供給能量和酶催化。拼接實(shí)際上是磷酸酯的轉(zhuǎn)移反應(yīng)。鳥苷酸在此起著輔助因子的作用，提供游離的３’－OH，從而使內(nèi)含子的５－磷酸基轉(zhuǎn)移其上，緊接著發(fā)生第二次類似的轉(zhuǎn)酯反應(yīng)。在磷酸酯的轉(zhuǎn)移過程中并不發(fā)生水解作用，磷酸酯鍵的能量被貯存起來，這就解釋為什么反應(yīng)不需要能量。類型ｌｌ自我拼接類型ｌｌ內(nèi)含子（結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是這類內(nèi)含子存在受局限的原因）也具有催化作用，能夠完成自我拼接。其余類型ｌ的區(qū)別子啊與轉(zhuǎn)酯反應(yīng)無需游離鳥苷酸發(fā)動(dòng)，而是由內(nèi)含子靠近３端的腺苷酸的２－羥基攻擊５－磷酸基引起的，經(jīng)過兩次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)，內(nèi)含子成為套索結(jié)構(gòu)被切除，使兩個(gè)外顯子得以連接子一起。其余拼接方式未詳述，見書Ｐ４８３RNA的編輯改變RNA編碼序列的方式稱為RNA編輯，可以通過酶促脫氨和氨基化以及插入或刪除若干核苷酸的方式進(jìn)行編輯，編輯方向?yàn)?-5RNA編輯可以消除移碼突變等基因突變的危害，增加了基因產(chǎn)物的多樣性，和生物發(fā)育與分化有關(guān)，是基因調(diào)控的一種重要方式，RNA編輯還可以是基因產(chǎn)物獲得新的結(jié)構(gòu)和功能，有利于生物進(jìn)化。RNA的再編碼：RNA編碼和讀碼方式的改變稱為再編碼。RNA的降解核糖核酸酶、細(xì)菌中，通常mRNA還未轉(zhuǎn)錄完，已有核糖體跟著結(jié)合上去進(jìn)行反應(yīng)，經(jīng)過幾輪翻譯，mRNA即被降解。在真核，多聚腺苷酸尾巴對(duì)維持穩(wěn)定有重要作用，去腺苷酸化即能誘發(fā)5端脫掉帽子結(jié)構(gòu)，然后由5-3方向降解RNA，也可以３－５RNA的功能（Ｐ４９０）RNA在遺傳信息的翻譯中起著決定作用RNA具有重要的催化功能和其他持家功能RNA轉(zhuǎn)錄后加工和修飾依賴于各類小RNA和其他蛋白質(zhì)復(fù)合物RNA對(duì)基因表達(dá)和細(xì)胞功能具有重要調(diào)節(jié)作用RNA在生物進(jìn)化中起重要作用。在RNA指導(dǎo)下RNA和DNA的合成在有些生物中，RNA也可以是遺傳信息的攜帶者，并能通過復(fù)制而合成與自身相同的分子。例如某系人RNA病毒，當(dāng)它侵入寄主細(xì)胞后可借助于復(fù)制酶（RNA指導(dǎo)的RNA聚合酶）而進(jìn)行病毒RNA的復(fù)制，遺傳信息還可以從RNA傳遞給DNA，即以RNA為模板借助轉(zhuǎn)錄酶（RNA指導(dǎo)的DNA聚合酶）合成DNA。RNA的復(fù)制RNA的復(fù)制包括直接復(fù)制和間接復(fù)制，直接復(fù)制就是借助復(fù)制酶直接合成RNA，間接復(fù)制就是RNA逆轉(zhuǎn)錄為DNA，然后DNA再轉(zhuǎn)錄為RNA，間接轉(zhuǎn)錄的錯(cuò)誤率較小。從感染RNA病毒的細(xì)胞中可以分離出RNA復(fù)制酶，這種酶以病毒RNA作為模板，在有４種核苷三磷酸和鎂離子存在時(shí)合成出于模板性質(zhì)相同的RNA。用復(fù)制產(chǎn)物去感染細(xì)胞，能產(chǎn)生正常的RNA病毒。可見，病毒的全部遺傳信息，包括合成病毒外殼蛋白和各種有關(guān)酶的信息均被貯存在復(fù)制的RNA之中。復(fù)制酶的特異性很高，它只識(shí)別病毒自身的RNA，而對(duì)宿主細(xì)胞和其他與病毒無關(guān)的RNA均無反應(yīng)。例如噬菌體的RNA侵入大腸桿菌細(xì)胞后，其RNA本身即為mRNA，可以直接進(jìn)行與病毒繁殖有關(guān)的蛋白質(zhì)合成。通常將具有mRNA功能的鏈稱為正鏈，而它的互補(bǔ)鏈叫做負(fù)鏈。在噬菌體特異的復(fù)制酶裝配好不久之后，酶就吸附到正鏈RNA的3’末端，以正鏈為模板合成出負(fù)鏈RNA，直至合成進(jìn)程結(jié)束，負(fù)鏈就從模板上釋放。同樣的酶又吸附到負(fù)鏈的RNA的3’末端，并以負(fù)鏈為模板合成正鏈。噬菌體RNA還可形成緊密的三級(jí)結(jié)構(gòu)，其高級(jí)結(jié)構(gòu)參與了翻譯的調(diào)節(jié)控制。當(dāng)噬菌體RNA處于天然高級(jí)結(jié)構(gòu)時(shí)，成熟蛋白質(zhì)基因的起始區(qū)處于折疊結(jié)構(gòu)之中，無法與核糖體結(jié)合，成熟蛋白基因因而被關(guān)閉。只有剛復(fù)制噬菌體RNA，成熟蛋白基因的起始區(qū)才能結(jié)構(gòu)核糖體，進(jìn)行成熟蛋白質(zhì)的翻譯。當(dāng)以正鏈為模板合成負(fù)鏈時(shí)，除了需要復(fù)制酶外，還需要兩個(gè)來自宿主細(xì)胞的蛋白質(zhì)因子，稱為HFl和HFll，但是負(fù)鏈為模板合成正鏈時(shí)并不需要這兩個(gè)因子。在感染后期，噬菌體RNA大量合成，這是正鏈RNA的合成速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過負(fù)鏈ＲＮＡ的合成速度，其原因就是宿主的蛋白質(zhì)因子起到了調(diào)節(jié)的作用。進(jìn)化的壓力使病毒復(fù)制具有極高的效率，精確的識(shí)別和控制機(jī)制，并且盡量依賴宿主的條件。病毒的一大顯著特點(diǎn)就是她的各組成成分常具有多種復(fù)雜的功能。例如復(fù)制酶不僅能將噬菌體正鏈和負(fù)鏈RNA與大量存在于宿主細(xì)胞的所有RNA區(qū)分開來，特異地催化噬菌體RNA的復(fù)制；而且還能強(qiáng)力地抑制核糖體結(jié)合到的RNA上，起蛋白質(zhì)合成阻遏物的作用，這類病毒復(fù)制的早期起重要作用。再如，作為病毒顆粒結(jié)構(gòu)組分的外殼蛋白，同時(shí)又是復(fù)制酶合成的調(diào)節(jié)蛋白，當(dāng)感染后期當(dāng)外殼蛋白的需要達(dá)到高潮時(shí)，復(fù)制酶的合成即大大降低。病毒RNA復(fù)制的主要方式病毒含有正鏈RNA：進(jìn)入宿主細(xì)胞后首先合成復(fù)制酶，然后在復(fù)制酶作用下進(jìn)行病毒RNA的復(fù)制，例如噬菌體和灰質(zhì)炎病毒病毒含有負(fù)鏈RNA和復(fù)制酶：這類病毒侵入細(xì)胞后，借助于病毒帶進(jìn)去的復(fù)制酶合成出正鏈RNA，再以正鏈RNA為模板合成病毒蛋白質(zhì)和復(fù)制病毒RNA，例如狂犬病毒、馬水皰性口炎病毒病毒含有雙鏈RNA和復(fù)制酶：這里病毒以雙鏈RNA為模板，在病毒復(fù)制酶的作用下溝通過不對(duì)稱的轉(zhuǎn)錄，合成出正鏈RNA，并以正鏈RNA為模板翻譯成病毒蛋白質(zhì)，然后再合成病毒負(fù)鏈RNA，形成雙鏈RNA分子，例如呼腸孤病毒致癌RNA病毒主要包括白血病病毒和肉瘤病毒，它們的復(fù)制需經(jīng)過DNA前病毒階段，由轉(zhuǎn)錄酶所催化病毒ｍRNA的合成在病毒復(fù)制中處于核心地位RNA的逆轉(zhuǎn)錄以RNA為模板，即按照RNA中的核苷酸順序合成DNA，這與通常轉(zhuǎn)錄過程中遺傳信息從DNA到RNA的方向相反，故稱逆轉(zhuǎn)錄。催化逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng)的酶最初是在RNA病毒中發(fā)現(xiàn)的。Ｔｅｍｉｎ和Ｍｉｚｕｆａｎｉ等從致癌RNA病毒中發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶。致癌RNA病毒是一大群能引起鳥類、哺乳類等動(dòng)物白血病和肉瘤以及其他腫瘤的病毒。這類病毒侵染細(xì)胞后并不引起細(xì)胞死亡，卻可以使細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化。致癌病毒的復(fù)制行為與一般RNA病毒不同，用特異的抑制物（放線菌素Ｄ）能抑制致癌ＲＮＡ病毒的復(fù)制，但不能抑制一般RNA病毒的復(fù)制。已知放線菌素D專門抑制以DNA為模板的反應(yīng)，可見致癌RNA病毒的復(fù)制過程必然涉及到DNA.于是Temin與1964年提出前病毒的假設(shè)，認(rèn)為致癌病毒RNA的復(fù)制需要經(jīng)過一個(gè)DNA中間體（即前病毒），此DNA中間體可部分或全部整合到細(xì)胞DNA中，并隨細(xì)胞增殖傳遞至子代細(xì)胞，細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化就是由前病毒引起的。逆轉(zhuǎn)錄酶的發(fā)現(xiàn)有力地支持了前病毒學(xué)說。前病毒學(xué)說的一個(gè)關(guān)鍵之處在于認(rèn)為遺傳信息可以由RNA傳遞給DNＡ。這一觀點(diǎn)不能被當(dāng)時(shí)的生物界所接受，因?yàn)榘凑諅鹘y(tǒng)的“中心法則”，遺傳信息的傳遞只能由DNA到RNA再到蛋白質(zhì)，是一種單向進(jìn)行的過程。所以需要尋找逆轉(zhuǎn)錄酶來支持，最終在勞氏肉瘤病毒和鼠白血病毒（MLV）中找到了逆轉(zhuǎn)錄酶。這一泛酰具有重要的理論意義和實(shí)踐意義，它表明不能把“中心法則”絕對(duì)化，遺傳信息也可以從RNA傳遞到DNA，從而沖破了傳統(tǒng)觀念的束縛。它還促進(jìn)了分子生物學(xué)、生物化學(xué)和病毒學(xué)的研究，為腫瘤的