大肠杆菌RNA聚合酶在37℃时合成RNA的速度是每秒约40nt。 各亚基的功能： ·? 识别启动子; ·? RNA合成；

抑制剂：利福霉素，利迪链霉素 ·?’负责与DNA结合;

·? 增强聚合酶与启动子的专一性结合

核心酶具有合成RNA的能力，但不能够起始转录。

只有全酶才能起始转录。当RNA链达到9碱基时，?因子被释放，核心酶沿DNA模板移动并延伸RNA链。

释放出的?因子可以再与其他核心酶结合，重新起始转录。 三、大肠杆菌S70启动子 S70启动子大小为40-60 bp，在-10和-35位置的两个6 bp序列对于大肠杆菌启动子的功能尤其重要

·不同启动子区域的功能：

-35序列：增强与聚合酶?因子的识别和相互作用 -10序列：对于DNA解旋很重要

起始位点：附近的序列可影响转录起始 最初转录的30个碱基序列也会影响转录 DNA模板的负超螺旋可增强转录起始 四、转录的过程 1、启动子结合 2、DNA解旋 3、RNA链起始

最初的九个碱基依次加上，酶并不沿DNA链移动。这九个核苷酸每加上一个，这条链都有可能被流产。

无效起始对于转录的配体速率很重要，它对于聚合酶要花多长时间离开启动子并允许另一个聚合酶来起始新一轮转录有重要作用。

4、RNA链延伸

启动子清除：启动成功以后，聚合酶释放出?因子，形成聚合酶-DNA-新生RNA的三聚复合物，使聚合酶沿DNA链移动，允许另一RNA聚合酶全酶从启动子处再度起始转录。

5、RNA链终止

转录在终止序列处停止，常见的终止信号是RNA发夹结构（含有自身互补序列）。茎部结构富含G-C，有利于碱基配对的稳定性。

·不依赖于ρ因子的转录终止和依赖于ρ因子的转录终止

不依赖于ρ因子的终止信号：由30-40 bp 的序列组成，富含G-C，通常后面还跟有很多U （在转录的RNA中）。

依赖于ρ因子的终止信号：无典型的发夹结构，无poly（U）结构。 五、原核生物的转录调控 1、操纵子

1961年，Jacob和Monod提出了操纵子模型，这是与特殊代谢途径有关的基因转录的协同调控模型。

·操纵子是基因表达和调控的单元，

典型的操纵子包括：

（1）结构基因：除调节基因以外的所有基因，编码在特定的生物合成途径中起作用的、其表达被协同调控的酶。

（2）调控元件：如操纵序列，是协调结构基因转录的一段DNA序列。 （3）调节基因：其产物能够识别调控元件，例如阻抑物，可以结合并调控操纵基因序列。

2、乳糖操纵子

E.coli能利用乳糖作为碳源，而利用乳糖作为碳源的酶只有当乳糖作为唯一的碳源时才能被合成。

乳糖操纵子由三个结构基因组成

? lacZ：编码β-半乳糖苷酶，它可以将乳糖水解为半乳糖和葡萄糖； ? lacY：编码半乳糖苷透性酶，它能将乳糖运送透过细菌的细胞壁； ? lacA：编码硫代半乳糖苷乙酰转移酶，进行乳糖代谢。

lacZ、 lacY、 lacA被同一个转录单元lacZYA编码，有一个启动子Plac。 乳糖操纵子的三个结构蛋白是作为一个多顺反子（在同一调控序列下含有不止一个编码区）的mRNA一起表达的。

操纵基因位点Olac：位于Plac启动子5’端的-5到+21之间，Olac可与乳糖阻抑物结合。乳糖阻抑物被一个独立的调节基因lacI所编码。 lacI位于Plac的上游。lacI基因编码乳糖阻抑物，只有以同亚基四聚体形式存在时才具有活性。当缺少诱导物（如乳糖）时，阻抑物占据了操纵序列的结合位点。乳糖阻抑物和RNA聚合酶能够同时结合到乳糖启动子和操纵序列位点。乳糖阻抑物实际上使聚合酶结合到乳糖启动子上的能力增加了两个数量级。

RNA聚合酶与Plac结合紧密，但是由于阻抑物的作用，使得转录不能进行。当缺少诱导物时，乳糖阻抑物阻碍了几乎全部的lac ZYA的转录而使之保持很低的转录水平。当乳糖加入到细胞中后，细胞本身所含的低量的透性酶使之能吸收乳糖，β-半乳糖苷酶则催化一些乳糖转化为异乳糖。异乳糖可以作为诱导物结合到乳糖阻抑物上，从而引起阻抑物四聚体构象的变化，从而降低其对乳糖操纵序列的亲和力。乳糖阻抑物从操纵序列上脱离下来，聚合酶迅速开始lac ZYA基因的转录。

乳糖或合成诱导物如异丙基-β-D-硫代半乳糖苷（IPTG）能非常迅速地刺激乳糖操纵子结构基因的转录。

·cAMP受体蛋白（CRP）

Plac启动子并非强启动子。Plac及其相关的启动子没有强的-35序列，其中一些甚至只有弱的-10的共有序列。为了实现高水平的转录，它们需要一种特定的激活蛋白即CRP。 3、色氨酸操纵子

色氨酸操纵子包括色氨酸合成途径中相关的5个结构基因，它们都在单一启动子Ptrp和操纵基因Otrp位点的调控之下。该操纵子编码一个转录单元，即从色氨酸启动子Ptrp和操纵基因位点Otrp向下游转录出7 kb的转录物。

色氨酸阻抑物能与色氨酸操纵子的操纵基因位点特异性相互作用。色氨酸阻抑物能结合色氨酸并且只有当它与色氨酸结合形成复合物后才能结合到操纵基因上。

在操纵基因和trpE基因编码序列之间一段序列的缺失将导致基本转录水平和活化（解阻抑）后的转录水平的上升。该位点称为弱化子，它是位于trpE起

始密码子前面 162 nt的转录前导序列的末端。

弱化子是一个不依赖ρ因子的终止子区域，在一小段富含GC的回文结构之后是8个连续的U残基。如果这段序列能在RNA转录物中形成发夹结构，就可以作为一个高效的转录终止子。

第九章 真核基因的转录

一、真核生物RNA聚合酶 1、真核转录的一般特征

·真核生物的转录机制与原核生物相似

·与真核生物转录机制相关的大量多肽的参与使真核生物RNA聚合酶显得更复杂。

·三种不同的RNA聚合酶复合体负责不同类型真核生物基因的转录。 ·真核生物的细胞还在线粒体和叶绿体中含有其他聚合酶。

·3种RNA聚合酶可以依据在色谱柱上被洗脱下来的不同盐浓度而区分。也可以利用每一种RNA聚合酶对真菌毒素——a-鹅膏蕈碱有不同的敏感性来区分它们的活性。

真核生物中三种RNA聚合酶 类型 RNA聚合酶I 分布 底物 a-鹅膏蕈碱 不敏感 核仁 转录大部分rRNA基因 转录所有的编码基因和一些snRNA基因 RNA聚合酶II 核质 非常敏感 RNA聚合酶III 转录tRNA, 5S rRNA， 核质 U6 snRNA 的基因以及其他一些小分子RNA 中度敏感 2、 RNA聚合酶亚基 ·所有这三种聚合酶都含有12个或更多的亚基。

·编码每一种RNA聚合酶的两个大亚基具有同源性。 ·都含有与E.coli核心RNA聚合酶相同源的亚基。

·真核生物RNA聚合酶中的最大亚基与E.coli聚合酶中的b’ 亚基相似，第二大亚基与E.coli的含有活性位点的b 亚基相似。

·至少还有5种小亚基普遍存在于这三种不同的聚合酶中。 ·仅存在于某一特定聚合酶中的亚基还有4~7个。 3、真核生物RNA聚合酶的活性

·与细菌RNA聚合酶一样，都沿着5’至3’方向催化转录，并合成与反义模板链互补的RNA。

·与细菌聚合酶不同的是，真核生物RNA聚合酶在与启动子结合、起始转录之前，需要一些额外的起始蛋白的参与。

4、RNA聚合酶II的CTD

在RNA聚合酶II的羧基端含有一段7氨基酸的重复序列（Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser)被称作羧基末端结构域（CTD），这对酶的活性是必需的，它是转录延伸过程中特异激活的一个重要靶点。

二、RNA聚合酶I转录基因 1、核糖体RNA基因

RNA聚合酶I 负责rRNA在分裂间期的连续合成。 RNA多基因的连续转录是产生足够量且加工的rRNA、进而包装进核糖体所必需。

2、RNA聚合酶I启动子

哺乳动物的前rRNA基因启动子由两部分的转录控制区域构成。

·核心元件：包括转录起始位点，跨越-31到+6区域。这一序列为转录所必需。

·上游控制元件（UCE）：从-100起始，约含有50~80 bp。与核心元件单独作用相比，它的存在使转录效率提高了10~100倍。

3、上游结合因子（UBF）

UBF是一种特异DNA结合蛋白，可以与UCE结合（也可以与核心元件上游的一段序列结合）。

当UBF缺乏时可以观察到低水平的本底转录，而在UBF存在下，转录效率会大大增强。

4、选择因子I（SL1）

选择因子（SL1）为RNA聚合酶I转录所必需。SL1结合并稳定UBF-DNA复合物，并且与核心元件游离的下游部分相互作用。

SL1的结合使得RNA聚合酶I能与上述复合物结合并起始转录，对rRNA转录非常重要。

5、SL1的亚基

SL1含有4个亚基。

TBP蛋白（TATA结合蛋白）：为三种真核生物RNA聚合酶起始所需，是真核生物转录过程中的一个关键因子，确保RNA聚合酶能准确定位于转录起始点。

SL1的其他三个亚基属于TBP相关因子或称为TAF，为RNA聚合酶I转录所需的亚基称为TAF1。

三、RNA 聚合酶III 基因 1、RNA聚合酶III

至少由16个不同亚基组成的复合体，位于核质中。负责5S rRNA的前体、tRNA以及其他snRNA和胞质RNA的转录。

2、tRNA基因

来自tRNA基因的最初转录物是被加工成成熟的前RNA分子。tRNA基因的转录控制区位于转录单元内的转录起始点之后。

·有两个高度保守的序列，即A框（5’-TGGCNNAGTGG-3’）和B框（5’-GGTTCGANNCC-3’）。该序列也是编码tRNA的D环和T?C环的重要序列。这就意味着，tRNA内的高度保守序列同时也是高度保守的启动子DNA序列。

·由RNA聚合酶III起始tRNA基因转录需要两个复杂的DNA结合因子：