《RNA结构与转录》课件

结构与转录RNA的发现与功能RNA年，弗里德里希米歇尔发现世纪年代，被证实在蛋白质合成中扮演关键角色1869·2040RNA RNA在细胞核中，发现了富含磷酸的物质作为遗传信息的传递者，将的信息参与了蛋白质的合成、加工和运输等DNA，并将其命名为核素传递到蛋白质合成部位重要功能“”的三种主要类型RNA信使核糖体转移RNA mRNA RNA rRNA RNA tRNA携带遗传信息从到核糖体，指导蛋构成核糖体的主要成分，参与蛋白质运送氨基酸到核糖体，参与蛋白质合DNA白质合成合成的过程成的过程的化学结构RNA是核糖核酸的简称，是一种单链核酸，其结构与类似，但有以RNA DNA下区别的五碳糖是核糖，而的五碳糖是脱氧核糖•RNA DNA的碱基是腺嘌呤（）、鸟嘌呤（）、胞嘧啶（）和尿嘧啶（•RNA A G C），而的碱基是腺嘌呤（）、鸟嘌呤（）、胞嘧啶（）和U DNAAGC胸腺嘧啶（）T通常是单链结构，而通常是双链结构•RNA DNA的二级结构RNA二级结构是指分子中通过碱基配对形成的局部结构，主RNA RNA要包括茎环结构、发夹结构和假结结构这些结构在的功RNA能中发挥着重要作用，例如，影响的稳定性、折叠、翻译RNA和与蛋白质的结合的三级结构RNA折叠与功能稳定性与动态性的三级结构是指链在二级结构的基础上，通过更复杂三级结构的稳定性是通过各种非共价键，如氢键、范德华RNA RNA的折叠和相互作用形成的三维空间结构力、疏水相互作用和金属离子相互作用来维持的合成的原理RNA模板依赖1合成以为模板，遵循碱基互补配对原则RNA DNA到方向532聚合酶沿模板链从端到端移动，合成新的链RNA DNA53RNA核苷酸添加3聚合酶催化核苷酸的添加，形成磷酸二酯键RNA的合成是一个模板依赖的过程，遵循碱基互补配对原则，即与配对，与配对聚合酶沿模板链从端到端RNA AU CG RNADNA53移动，催化核苷酸的添加，形成磷酸二酯键，最终合成新的链这个过程需要能量，由、、和提供RNA ATPGTP CTPUTP聚合酶的作用RNA催化合成识别启动子序列选择模板链RNA聚合酶是一种重要的酶，它能够聚合酶可以识别模板上的启动聚合酶选择的两条链中的一条RNA RNADNA RNADNA根据模板合成链，这是转录过子序列，并在此处开始转录，启动基作为模板链，并以的方向合成DNA RNA5→3程的核心步骤因表达RNA转录的过程RNA起始1聚合酶识别并结合到启动子上RNA延伸2聚合酶沿着模板链移动，合成链RNA RNA终止3聚合酶遇到终止信号，释放链RNA RNA转录的调控机制RNA转录因子表观遗传修饰转录因子与结合，调节基甲基化和组蛋白修饰影响DNA DNA因的表达染色质结构，从而调节转录非编码RNA和等非编码可以调节基因的表达miRNA lncRNA RNA真核生物转录的特点RNA核内进行多种聚合酶RNA12真核生物的转录发生在真核生物有三种主要聚RNA RNA细胞核内，与紧密结合合酶，分别负责不同类型DNA的转录RNA复杂调控机制转录后加工34真核生物的转录受多种真核生物的转录产物需RNA RNA因素调节，包括转录因子要经过加帽、加尾和剪接、染色质结构等等加工过程才能发挥功能加帽与加尾RNA polyA端加帽端加尾53polyA12在转录起始后，真核生物的端会添加一个甲在转录结束后，真核生物的端会添加一个多聚mRNA57-mRNA3基鸟苷帽结构，这有助于的稳定性和翻译的起腺苷酸尾巴，这有助于的稳定性和核输出mRNA mRNA始核糖体的转录与加工RNArRNA基因转录核糖体RNA rRNA由核仁中的rRNA基因转录而来rRNA前体加工转录后的rRNA前体pre-rRNA需要经过一系列加工步骤，包括剪切、修饰和降解rRNA亚基组装加工后的rRNA与核糖体蛋白结合形成核糖体亚基，并最终组装成完整的核糖体小核体的转录与加工�RNA转录1小核�体RNA snRNA由RNA聚合酶II转录，通常在核仁内发生加工2经历剪切、加帽和修饰，形成成熟的，用snRNA snRNA于剪接组装3snRNA与蛋白质结合，形成snRNP小核�体核糖核蛋白，发挥剪接功能转移的转录与加工RNA转录1由聚合酶催化RNA III加工2包括剪切、加帽和修饰功能3将氨基酸运送到核糖体剪接作用对的影响RNA去除内含子产生多种蛋白质基因表达调控剪接作用是指从前体中去除内含通过不同的剪接方式，一个基因可以剪接过程的错误或异常会导致基因表mRNA子并连接外显子的过程编码多种蛋白质，增加蛋白质的多样达的改变，影响生物体的正常功能性核糖体修饰的作用RNA结构稳定性蛋白质合成基因表达修饰可以改变的二级和三级结构修饰可以影响与蛋白质的相互作修饰可以调节的稳定性和活性，rRNA rRNArRNA，增强其稳定性，并提高其功能效率用，进而影响蛋白质合成的效率和准从而影响基因表达的水平确性在剪接过程中的作用snRNA识别剪接位点催化剪接反应与蛋白质结合形成催化前体中内含子snRNA snRNPsnRNP mRNA，识别并结合到前体的的切除和外显子的连接，形mRNA剪接位点成成熟的mRNA调控剪接效率的种类和数量影响剪接效率，进而影响基因表达水平snRNA反式剪接及其作用反式剪接的定义反式剪接的机制反式剪接是一种非传统的反式剪接通常依赖于特定的RNA剪接方式，其中来自不同前剪接因子，这些因子能够识体的片段拼接在一起别并结合到不同前体上mRNA RNAmRNA，形成新的分子的特定序列，促使它们相互mRNA拼接反式剪接的作用反式剪接可以产生新的蛋白质，扩展蛋白质的功能多样性，并参与基因表达的调控干扰对基因表达的影响RNA基因沉默疾病治疗12干扰能够沉默特定基因干扰技术在治疗癌症、RNARNA的表达，从而改变细胞的病毒感染等疾病方面具有生理功能巨大潜力生物研究3干扰技术被广泛应用于基因功能研究、药物筛选等领域RNA、和的机制siRNA miRNApiRNAsiRNA miRNApiRNA由双链切割产生，与目标由单链前体加工产生在生殖细胞中表达，主要作用是沉默RNAdsRNA miRNApre-miRNA完全互补配对，引导降解目标，与目标部分互补配对，抑制目转座子，防止转座子插入基因组，维mRNA mRNA标的翻译或促进其降解持基因组稳定mRNA mRNA干扰在生物学中的应用RNA疾病治疗生物学研究农业应用干扰可用于治疗癌症、病毒感染、干扰可用于研究基因的功能、调节干扰可用于提高作物产量、抗病性RNARNARNA遗传疾病等基因表达、构建基因敲除模型等、抗虫性等利用的干扰CRISPR-Cas9RNA精准编辑高效性系统可以靶向特定的序列，实现精准的基因相比传统干扰方法，具有更高的效率，能更CRISPR-Cas9RNARNACRISPR-Cas9沉默有效地抑制目标基因表达转录因子对转录的调控RNA启动子识别转录激活转录因子能够识别和结合到转录因子可以招募其他蛋白基因的启动子区域，启动转，例如聚合酶，促进转录RNA录过程复合物的形成转录抑制有些转录因子具有抑制转录的作用，阻止聚合酶结合启动子RNA表观遗传修饰与转录RNA甲基化可抑制基因表达，影响转录因子结合DNA组蛋白修饰，如乙酰化和甲基化，可改变染色质结构，影响转录活性非编码，如和，可参与表观遗传调控，影响转录RNA miRNAlncRNA RNA染色质重塑与转录RNA染色质重塑转录因子结合染色质重塑是指染色质结构的改变，包括核小体位置的改转录因子可以结合到染色质上的特定序列，从而调节DNA RNA变、缠绕在核小体上的紧密程度的变化以及染色质纤维转录DNA的折叠方式的改变细胞信号通路与转录RNA信号传递转录因子12细胞外信号分子通过细胞信号通路激活转录因子，膜受体传递到细胞内，激调节基因表达，影响转RNA活信号通路录水平基因表达3信号通路影响基因表达，从而控制细胞功能，包括生长、分化、凋亡等非编码的功能RNA基因表达调控染色质重塑信号传导非编码可作为转录因子或可以参与染色质结构的重塑，可作为信号分子，参与细胞间RNA ncRNA ncRNAncRNA来调节基因表达可以直影响基因的可及性例如，一些或细胞内信号传导例如，一些miRNA ncRNA接与或相互作用，影响转录可与染色质修饰酶结合，调节可以与细胞膜受体结合，触发DNA RNAlncRNA ncRNA或翻译过程染色质的开放或封闭状态下游信号通路总结与展望结构与转录是生命科学的关键领域，影响着基因表达、细胞功能和RNA生物发育的多层级结构及其复杂的调控机制，为研究人员提供了RNA深入理解生命现象的宝贵线索。