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原核生物基因的转录起始包括四个步骤

时间:2022-02-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:1.形成闭合的启动子复合物 在转录起始过程中,RNA聚合酶全酶中的σ因子识别基因或操纵子中的启动子,RNA聚合酶全酶与启动子结合形成复合物,此时DNA仍是闭合的双链形式,此复合物称为闭合的启动子复合物。从闭合性复合物转变为开放性复合物涉及DNA双链的解链和聚合酶结构的变化,这种转变称异构化作用。此时,整个转录泡由RNA聚合酶、DNA模板和一小段转录产物RNA构成,称三元复合物。
转录起始_医学分子生物学

原核生物基因的转录起始包括四个步骤(图4-1)。

1.形成闭合的启动子复合物 在转录起始过程中,RNA聚合酶全酶中的σ因子识别基因或操纵子中的启动子,RNA聚合酶全酶与启动子结合形成复合物,此时DNA仍是闭合的双链形式,此复合物称为闭合的启动子复合物(closed promoter complex)。

原核生物有多种σ亚基,其相对分子质量差异很大,在32~90ku不等,一般以它们的相对分子质量命名区别。如分子量为70ku则命名为σ70。σ70是辨认典型转录起始位点的蛋白质,负责大多数基因转录的通用因子,其他σ因子则只有在特定条件下才被激活进而介导特殊基因表达。不同细菌的σ因子在氨基酸序列上有4个保守区域,区域2又分为4个亚区(2.1~2.4),区域4可分为2个亚区(4.1和4.2)。其中2.4亚区识别启动子的-10区;4.2亚区识别启动子的-35区(图4-2)。

σ因子不能单独与启动子或DNA的其他区域结合,只有与核心酶结合组成全酶后,构象发生改变,暴露出DNA结合域(含有螺旋-回折-螺旋结构),δ因子才能与启动子结合。

图4-1 转录起始阶段

图4-2 不同细菌σ因子的4个保守区

2.闭合的启动子复合物转变为开放的启动子复合物 在RNA聚合酶的作用下,从-10区到转录起始点下游+3区约17bp的范围内,DNA互补碱基对断裂,双链打开,暴露出DNA模板链,形成开放的启动子复合物,此时RNA聚合酶与DNA紧密结合。解旋解链的DNA与酶结合的局部,形成了所谓的转录泡(图4-3)。从闭合性复合物转变为开放性复合物涉及DNA双链的解链和聚合酶结构的变化,这种转变称异构化作用。

3.RNA聚合酶仍保持(结合)在启动子部位,催化RNA合成反应 开放性复合物中DNA局部解链暴露了模板链,为转录起始展开空间。转录起始不需要引物,两个与模板配对的相邻核苷酸,在RNA聚合酶的催化下生成磷酸二酯键彼此连接。第一个核苷酸多为GTP或ATP,即5′-端为pppG或pppA,以pppG更常见。第二个核苷酸具有游离的3′-OH,可以继续加入NTP,RNA链不断延长,直至产生一条约9个核苷酸组成的短的RNA为止。此时,整个转录泡由RNA聚合酶、DNA模板和一小段转录产物RNA构成,称三元复合物。

图4-3 转录泡的结构

4.RNA聚合酶释放σ因子,进入延伸阶段 当RNA聚合酶合成新生的RNA链为8~9nt时,聚合酶释放σ因子,与DNA的结合变得较为松散,便于移动。RNA聚合酶离开启动子区,沿DNA移动,进入延伸阶段。

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