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基因组学(课程笔记)第九章-RNA与转录组(下)

基因组学(课程笔记)第九章-RNA与转录组(下)

作者: 懒猪曼达 | 来源:发表于2022-09-05 19:41 被阅读0次



    RNA生命动态

    1)RNA合成(转录:Transcription)

    转录:在RNA聚合酶的催化下,遗传信息由DNA复制到RNA的过程,一般分为启动、延伸和终止三个阶段

    启动:转录起始于RNA聚合酶和通用转录因子与启动子的结合

    延伸:转录启动后,DNA双螺旋链解开,RNA聚合酶以其中一条DNA链作为模板链。RNA聚合酶以3‘-5’端的方向读取模板链,并以5‘-3’端的方向合成与之反向平行互补的RNA链,也称为转录本。

    终止:转录终止于DNA非编码序列末端附近的终止子处

    2)转录调控

    定义:指通过改变转录效率从而调控RNA转录本表达水平的过程。转录调控可以控制基因的时空动态表达。原核与真核生物具有不同的转录调控机制。

    顺式作用原件(cis-regulatory element,CRE):位于基因旁侧序列中能影响基因表达的DNA序列,可以影响基因的转录活性

    反式作用元件(trans-regulatory element,TRE):转录模板上游基因编码的一类蛋白调控因子,又称转录因子。通过与特异的顺式作用元件相互作用反式激活基因转录。分为两类,通用转录因子(所有mRNA转录启动共有)和特异转录因子(个别基因转录所必须,决定基因的时空特异性表达)

    原核生物转录调控

    1:原核生物转录调控规律---营养和环境因素影响转录调控;多个基因可以位于同一转录单元上,称为操纵子;同一操纵子中基因受到相同的转录调控,翻译过程相互独立

    2:原核生物转录调控机制类型---代谢产物对基因活性的调节;弱化子对基因活性的调节;降解物对基因活性的调节;细菌的应激反应

    真核生物转录调控

    真核生物转录调控的特点:

    1)几种调控水平相互作用。局部调控特定细胞单个基因的打开或关闭,全局调控维持染色质水平的基因表达模式。转录调控元件包括顺式元件及反式因子,作用方式更为复杂。

    2)通用转录因子和RNA聚合酶组成基础转录复合体,转录激活因子和阻遏因子与其作用激活或抑制转录

    3)增强子远离其所控制基因,与转录激活因子结合增强基因转录。沉默子作为负调控序列,与阻遏因子结合,抑制基因转录

    转录因子(Transcription Factors):a type of protein that binds to a specific DNA sequence and regulates gene transcription--turn on and off--that gene are expressed at the right time and in the right amount

    转录因子结合位点(Transcription Factor Binding Sites(TFBS)):4-20bp short DNA sequence where TFs bind(There are millions of TF binding sited in the human genome)

    3)转录后加工与修饰

    指的是在真核细胞中,将初级RNA转录本转化为成熟RNA的加工过程。加工修饰类型包括5‘端加帽、3’端加尾、剪接、化学修饰和编辑

    mRNA加工:将初级mRNA转化为成熟RNA的加工过程,发生在细胞核中mRNA翻译之前,包括5‘端加帽,3‘端多聚腺苷酸化、RNA剪接(5’端加帽:在mRNA前体5‘端加上7-甲基鸟苷(m7G);3’端加尾:对mRNA前体3‘端进行切割,随后加上约200个腺嘌呤残基以形成多聚腺苷酸尾(即poly A 尾))

    4)RNA剪接(RNA splicing)

    指的是将非编码内含子从RNA前体上除去,将外显子拼接在一起的加工过程

    剪接体(spliceosome):由识别位于mRNA前体序列剪接位点的蛋白质和小核RNA(snRNA)聚合而成

    RNA剪接反应:由剪接体蛋白复合物催化,可发生在RNA前体合成加帽及转录过程中

    可变剪接(Alternative Splicing):mRNA前体以多种方式被剪接,产生编码不同蛋白质序列的成熟mRNA

    5)RNA化学修饰

    指的是RNA分子合成后发生的化学组分变化,具有改变RNA结构、功能和稳定性等作用

    6)RNA编辑

    指的是对RNA分子内特定核苷酸序列进行修饰的分子过程,包括核苷酸的插入、删除和碱基替换。存在于真核生物、古生菌、原核生物、病毒的一些tRNA、rRNA、mRNA或者是miRNA分子中。发生在细胞核和胞浆内,也发生在线粒体和质体内。具有广泛分子多态性,由对应编辑体介导

    7)RNA降解

    mRNA具有不同的稳定性,其有限寿命使细胞快速改变蛋白质合成以响应变化需求。

    真核生物包括两条主要降解途径,皆由mRNA的polyA尾缩短引起。3’-5‘途径(由外泌体多亚基复合体起关键作用);5’-3‘途径(由5’至3‘的外切酶降解转录本)

    细菌核糖核酸内切酶为RNA降解关键酶

    古细菌由外泌体介导RNA降解


    转录组及其方法

    转录组(Transcriptome)

    定义:在某一特定条件下,所能转录出的所有RNA的总和,狭义上是指细胞所能转录出的所有信使RNA(mRNA)。转录组可以被视为蛋白质组的前体,即由基因组表达的整组蛋白质

    转录组学:研究在单个细胞或特定类型细胞、组织、器官或发育阶段的细胞群内所产生的各类RNA分子的类型和数量

    转录组研究方法:DNA芯片和RNA-seq(其中RNA-seq可以发现新的转录本和可变剪切异构体,DNA芯片只能检测已知转录本的表达,并且RNA-seq比芯片的解析精度更高)

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