在RNA聚合酶的催化下,以DNA为模板合成mRNA的过程称为转录(transcription) 。在双链DNA中,作为转录模板的链称为模板链(template strand)或反义链(antisense strand);而不作为转录模板的链称为编码链(coding strand)或有义链(sense strand),编码链与模板链互补,它与转录产物的差异仅在于DNA中的胸腺嘧啶(T)变为RNA中的尿嘧啶(U) 。在含许多基因的DNA双链中,每个基因的模板链并不总是在同一条链上 , 亦即可作为某些基因模板链的一条链,同时也可以是另外一些基因的编码链 。
转录后要进行加工,转录后的加工包括: 几乎全部的真核 mRNA 端都具“帽子”结构 。虽然真核生物的mRNA的转录以嘌呤核苷酸三磷酸(pppAG或pppG)领头 , 但在5’端的一个核苷酸总是7-甲基鸟核苷三磷酸(m7GpppAGpNp) 。mRNA 5’端的这种结构称为帽子(cap) 。不同真核生物的mRNA具有不同的帽子 。
mRNA的帽结构功能:①能被核糖体小亚基识别 , 促使mRNA和核糖体的结合;②m7Gppp结构能有效地封闭RNA 5’末端,以保护mRNA免疫5’核酸外切酶的降解,增强mRNA的稳定性 。(postranslational processing):从核糖体上释放出来的多肽需要进一步加工修饰才能形成具有生物活性的蛋白质 。翻译后的肽链加工包括肽链切断,某些氨基酸的羟基化、磷酸化、乙酰化、糖基化等 。真核生物在新生手肽链翻译后将甲硫氨酸裂解掉 。有一类基因的翻译产物前体含有多种氨基酸顺序 , 可以切断为不同的蛋白质或肽,称为多蛋白质(polyprotein) 。例如胰岛素(insulin)是先合成86个氨基酸的初级翻译产物,称为胰岛素原(proinsulin) , 胰岛素原包括A、B、C三段,经过加工,切去其中无活性的C肽段,并在A肽和B肽之间形成二硫键,这样才得到由51个氨基酸组成的有活性的胰岛素 。
只有真核生物的DNA在转录中不离开细胞核 。
在真核生物中,DNA存在于细胞核内称为染色体的结构中 。在没有细胞核的其它生物中,DNA要么存在于染色体中要么存在于其它组织(细菌有单环双链DNA分子,而病毒有DNA或RNA基因组) 。在染色体中,染色质蛋白如组蛋白、共存蛋白和凝聚蛋白将DNA在一个有序的结构中 。这些结构指导遗传密码和负责转录的蛋白质之间的相互作用,有助于控制基因的转录 。
基因转录
基因转录是在细胞核和细胞质内进行的 。它是指以DNA的一条链为模板,按照碱基互补配对原则,合成RNA的过程 。基因转录有正调控和负调控之分 。
如细菌基因的负调控机制是当一种阻遏蛋白(repressor protein)结合在受调控的基因上时,基因不表达;而从靶基因上去除阻遏蛋白后,RNA聚合酶识别受调控基因的启动子,使基因得以表达,这是正调控 。这种阻遏蛋白是反式作用因子 。
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