主要内容
转录概述
在转录过程中,基因的DNA序列被转录(复制)成RNA分子。
关键点
- 转录是基因表达的第一步。它涉及基因的DNA序列的复制,以生成RNA分子。
- 转录由被称为RNA聚合酶的酶催化,其将核苷酸连接形成RNA链(使用一个DNA链作为模版)。
- 转录包含三个阶段:起始,延伸,和终止。
- 在真核生物中,RNA分子必须在转录后被处理:它们被剪接,并在末端被加上5‘帽子和多聚-A尾巴。
- 你基因组中每一个基因的转录都被分别控制。
介绍
你曾经抄写过东西吗?也许有人在你的语音信箱里留言,而你得把它写在纸上。或者也许你在课堂上记笔记,然后重新将它们整齐地写好,帮助你复习。
正如这些例子所示, 转录 是一个信息被重写的过程。转录是我们日常生活中的一项工作。我们的细胞也必须进行转录,以一种更特异、被更狭窄定义的方式。在生物学中,转录是指将一个基因的DNA序列复制到相似的RNA“字母表”。
RNA聚合酶
转录中涉及的主要的酶是RNA聚合酶,其使用一个单链DNA模版去合成一个互补的RNA链。特别地,RNA聚合酶由5‘到3’方向构建RNA链,在链的3‘末端添加每一个新的核苷酸。
转录的阶段
一个基因的转录氛围三个阶段:起始,延伸,和种植。在这里,我们将简要地了解这些步骤是如何在细菌中发生的。你可以在文章转录阶段中学习更多关于每一阶段的细节(以及真核转录是如何不同的)。
- 起始 RNA聚合酶与一段称为启动子的DNA序列结合。该序列被发现离基因的开头很近。每个基因(或在细菌中,每组被同时转录的基因)都有它们自己的启动子。一旦结合,RNA 聚合酶分离 DNA 链,提供转录所需的单链模板。
- 延伸 一条DNA模版链作为RNA聚合酶的模版。当聚合酶一个一个地“读取”这个模板的碱基时,它用互补的核苷酸建立RNA分子,产生一个从5‘到3’生长的链。RNA转录物与非模版的DNA(编码)链带有相同的信息,但它含有碱基尿嘧啶(U)而不是胸腺嘧啶(T)。
- 终止 被称为终止子的序列标志着RNA转录的完成。一旦它们被转录完,转录物被从RNA聚合酶释放。一个终止的机理涉及在RNA发夹的形成,如下所示。
真核生物中的RNA修饰
在细菌中,RNA转录物可以立即成为信使RNA(mRNA)。在真核生物中,编码蛋白基因的转录物被称为mRNA前体,在被直接翻译前必须经历额外的处理。
- 真核mRNA前体的末端必须被修改,通过添加一个5'帽子(在开头)和3‘多聚-A尾巴(在末尾)。
- 许多真核mRNA前体会经历剪切。在这个过程中,mRNA前体的一些部分(叫内含子)被切掉,而剩下的(叫外显子)被粘回在一起。
末端修饰提高了mRNA的稳定性,而剪切带给mRNA正确的序列。(如果内含子没有被移除,它们会与外显子一起被翻译,产生“胡言乱语”的多肽。)
想了解更多关于mRNA前体修饰,请查看文章mRNA前体处理。
发生于个别基因的转录
不是所有基因都在所有时间被转录。相反,每个基因的转录都被单独控制(或者,在细菌中,在同一小组内基因被同时转录)。细胞仔细地调控转录,只转录那些其产物在特定时刻被需要的基因。
例如,下图显示了一个想象的细胞的RNA在一定时刻的“快照”。在这个细胞中,基因1、2和3被转录,而基因4没有。另外,基因1、2和3被不同程度地转录,意味着每个基因都有不同的RNA分子数。
在接下来的文章中,我们将更深入地了解RNA聚合酶,转录的阶段,和在真核生物中的RNA修饰。我们还会考虑细菌和真核生物转录之间的一些重要差异。