点击上方蓝字关注我们，坚持分享药企招股书笔记、IPO审核案例及医药专业知识，后台可加微信YYING605交流，星标关注不会错过精彩文章。2024年10月7日，2024年诺贝尔生理学或医学奖被授予科学家Victor Ambros和Gary Ruvkun，表彰他们发现了微小RNA（microRNA）及其在转录后基因调控中的作用。很巧，这是国庆假期准备的文章，在诺奖公布之前就编辑差不多了。前段时间在瞎忙，分子生物的知识已经荒废两个月，有些也看的不太懂，估计后面还会时断时续，但不会放弃。继续分享DNA转录及其调控的学习笔记，也分享给各位有需要的朋友，前面分子生物学笔记内容链接一并如下：接上篇文章，生物体在遗传信息的传递过程中，以DNA为模板，在RNA聚合酶的催化下，以4种三磷酸腺苷（ATP、GTP、CTP、UTP）为原料，合成RNA的过程称为转录。储存在DNA分子中的遗传信息，通过转录成RNA的碱基序列而传递给RNA，再由其中的mRNA作为蛋白质合成的模板来决定蛋白质分子中的氨基酸排列顺序。
DNA分子上的遗传信息是决定蛋白质氨基酸序列的原始模板，mRNA是蛋白质合成的直接模板，转录把DNA和蛋白质两种生物大分子从功能上衔接起来。
原核生物的RNA聚合酶能直接与模板DNA的启动子结合而启动转录，转录过程分为起始、延长和终止三个阶段。原核生物转录的起始需要RNA聚合酶全酶，延长过程的核苷酸聚合反应仅需要核心酶催化，终止过程包括依赖ρ因子的转录终止和非依赖ρ因子的转录终止两种机制。转录时，作为RNA合成模板的一股单链称为模板链，相对应的一股链被称为编码链。模板链与编码链互补，又与产物RNA互补，产物RNA的U代替T以外，与编码链是一致的。
RNA聚合酶与DNA聚合酶不同，其在催化RNA合成时不需要引物并且也没有校正活性。
RNA聚合酶含有5种亚基，这里不再展开，但需要提一下含有ρ因子的全酶，能在特定的起始位点上开始转录，可见ρ因子具有辨认转录起始位点的作用。原核生物转录相关的因子包括ρ因子及调节基因所编码的因子等。ρ因子是由6个相同亚基组成的六聚体蛋白质。ρ因子能结合RNA，对poly C（聚胞苷酸）的结合能力最强，ρ因子具有解螺旋酶和ATP酶的活性。
调节基因所编码的因子能与模板DNA特异序列结合发挥转录调控作用，主要分为三类，分别是特异因子、阻遏蛋白和激活蛋白。顾名思义，这类因子其实就是特异性识别与结合，抑制基因转录和增强RNA聚合酶的转录活性等功能。原核生物通常以操纵子作为转录和调控的基本单位，操纵子由若干个结构基因及其上游的调控序列构成。在调控序列中，供RNA聚合酶辨认结合的模板DNA区段称为启动子。
通常以DNA模板链上转录产生RNA链5'端的第一位核苷酸的碱基为+1，用负数表示上游（左）的碱基序列，发现-35和-10区A-T配对比较集中。A-T配对相对集中，表明该区段的DNA容易解链，因为A-T只有两个氢键连接。-35区是RNA聚合酶的σ因子的辨认位点，-10区是核心酶的结合位点。原核生物的转录起始，首先是RNA聚合酶识别并结合启动子，形成闭合转录复合体，其中的DNA仍保持完整的双链结构。接着DNA双链在启动子的-10区局部解链，闭合转录复合体转变成开放转录复合体，形成稳定的酶-DNA复合物。最后是第一个磷酸二酯键的形成。当RNA聚合酶催化新生的RNA链长度达到9-10个核苷酸时，σ因子从转录起始复合物上的脱落，导致RNA聚合酶核心酶的构象随之变化，使核心酶沿着模板链的3'向5'滑行。RNA链延长过程中的解链和再聚合可视为这一17bp左右的开链区在DNA上的动态移动，其外观类似泡状，称为转录泡。
转录产物RNA会自动与DNA模板链分离而伸出空泡外，已转录完毕的局部两股DNA单链也会恢复原来的双链结构。
当RNA聚合酶核心酶滑行到操纵子的终止部位时，就在DNA模板上停顿下来，转录成的RNA产物链从转录复合物上脱落下来，即转录终止。
前文介绍，转录终止包含两种机制：依赖ρ因子的转录终止和非依赖ρ因子的转录终止。前者ρ因子能与转录产物RNA结合，使得ρ因子和核心酶都发生构象变化，从而使核心酶停顿。在非依赖ρ因子的转录终止过程中，位于核心酶覆盖区域内的RNA的茎-环结构与酶互相作用，可导致核心酶构象发生变化，阻止转录继续向下游推进。
真核生物的RNA按照能否编码蛋白质分为编码RNA和非编码RNA，编码RNA主要指mRNA，非编码RNA包括rRNA，tRNA，snRNA和microRNA等。真核生物包含三种RNA聚合酶，分别转录不同的基因，产生不同的转录产物。
RNA聚合酶I催化rRNA基因的转录，生成rRNA的前体45S rRNA，经过加工形成成熟的18S、28S和5.8S rRNA。RNA聚合酶II催化mRNA基因的转录，产生前体核内不均一RNA（hnRNA），经加工成熟后形成mRNA，成为蛋白质合成的模板。
RNA聚合酶II是真核生物中最活跃的RNA聚合酶，也合成一些具有重要基因表达作用的非编码RNA。真核生物转录相关的因子主要为转录因子（TF），能够协助RNA聚合酶转录RNA的蛋白质统称为转录因子。其包含多种分类方式，例如可以分为顺式作用因子和反式作用因子，直接结合型和间接结合型，基本转录因子和特异转录因子。真核生物的转录起始阶段，主要是RNA聚合酶II、转录因子TF II与DNA模板形成转录起始前复合物的过程。
真核生物的转录延长过程与原核生物大致相似，但有区别的是RNA聚合酶向前移动会遇到核小体，是由多种组蛋白组成的结构。
真核生物RNA聚合酶II转录产生hnRNA的过程，直至出现多聚腺苷酸信号为止，这些信号序列成为转录终止的修饰点序列。修饰点序列下游产生的多余RNA片段很快被降解，成熟mRNA的5'端“帽子”结构和3'端的poly A尾是在加工过程中产生的。这里再补充一个真核生物mRNA的成熟，包括剪接、加帽加尾等环节。前体hnRNA有些可以剪接或剪切成不同的mRNA，是为选择性剪接。加帽可以增加mRNA的稳定性，避免外切酶的水解，加尾则有助于蛋白质的合成。
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