转录阶段

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介绍

转录是发生在所有活生物体中的一个过程，其中以DNA形式存在的遗传信息被转化为功能性RNA分子。RNA是核苷酸的聚合物，在蛋白质合成中起着关键作用。

转录是基因表达的第一步，是一个复杂的过程，涉及一系列阶段。在本教程中，我们将详细探讨转录的不同阶段。

起始

转录的起始阶段始于RNA聚合酶（执行转录的酶）识别DNA的特定区域（称为启动子）。

• 启动子序列决定了转录的起点和方向。

• 一旦识别出启动子，RNA聚合酶就会结合到DNA上，并解开双螺旋结构以暴露模板链。

• DNA的解旋非常重要，因为它允许聚合酶读取模板链上的碱基序列并合成互补的RNA链。

• 一旦聚合酶结合到启动子上并打开DNA双螺旋结构，它就可以开始转录过程。

延伸

转录的第二个阶段是延伸。在这个阶段，RNA聚合酶沿着模板链移动，将核苷酸添加到正在生长的RNA分子中。

• 该酶催化RNA链中相邻核苷酸之间磷酸二酯键的形成，使用暴露的DNA链作为模板。

• 随着RNA聚合酶沿着DNA移动，双螺旋结构在其后重新形成，在酶前方形成新的解开的DNA片段。

• 这个RNA合成过程持续到聚合酶到达基因或转录本的末端。

• 转录的延伸阶段受到严格调控，需要许多蛋白质和酶的协调活动。例如，RNA聚合酶必须能够识别并准确地将正确的核苷酸掺入到正在生长的RNA链中。

• 这个过程在几种蛋白质因子的存在下得到辅助，包括延伸因子和RNA聚合酶相关蛋白。

终止

转录的第三个阶段是终止。转录的终止阶段涉及识别称为终止子的特定DNA序列，该序列表示转录的结束。

• RNA聚合酶从DNA上分离，释放新合成的RNA分子。然后，RNA分子经过进一步加工以成为功能性RNA。

• 原核生物中有两种类型的终止：内在终止和依赖ρ因子的终止。

  • 内在终止发生在RNA聚合酶遇到表示基因末端的DNA序列时，导致RNA聚合酶停止合成RNA并从DNA模板上脱落。

  • 相反，依赖ρ因子的终止需要一种称为ρ因子的蛋白质因子的活性，该因子结合到RNA转录本上并迫使RNA聚合酶与DNA分离。

• 在真核生物中，转录的终止是一个更复杂的过程，它涉及几种蛋白质因子的协调活动。

• 在RNA聚合酶转录整个基因后，pre-mRNA分子在其3’端被切割并加多聚腺苷酸化。

• 这个多聚腺苷酸化过程涉及在RNA分子的3’端添加一长串腺嘌呤核苷酸，这对于转录本的稳定性和加工非常重要。

• 然后，RNA分子从DNA模板上释放出来，并进行进一步的加工，包括剪接、编辑和从细胞核中输出。

让我们用一个例子来理解转录的不同阶段

考虑一个编码胰岛素蛋白的基因

• 当RNA聚合酶识别胰岛素基因的启动子序列时，起始阶段开始。聚合酶结合到启动子上并分离DNA的两条链。然后暴露胰岛素的模板链，转录过程就可以开始了。

• 在延伸阶段，RNA聚合酶沿着胰岛素模板链移动，将核苷酸添加到正在生长的RNA分子中。当它移动时，聚合酶读取DNA序列并合成互补的RNA链。这个过程持续到聚合酶到达胰岛素基因的末端。

• 当RNA聚合酶遇到表示胰岛素基因末端的特定DNA序列时，终止阶段发生。聚合酶从DNA上脱落，释放新合成的RNA分子。然后，RNA分子经过进一步加工以成为功能性胰岛素。

转录阶段的另一个例子

人类血红蛋白蛋白基因

• 在这种情况下，当RNA聚合酶识别血红蛋白基因的启动子序列时，起始阶段开始。聚合酶结合到启动子上并开始解开双螺旋结构。

• 在延伸阶段，RNA聚合酶沿着血红蛋白模板链移动，将核苷酸添加到正在生长的RNA分子中。当它移动时，聚合酶读取DNA序列并合成互补的RNA链。这个过程持续到聚合酶到达血红蛋白基因的末端。

• 当RNA聚合酶遇到表示血红蛋白基因末端的特定DNA序列时，终止阶段发生。聚合酶从DNA上脱落，释放新合成的RNA分子。然后，RNA分子经过进一步加工以成为功能性血红蛋白。

结论

总之，转录是一个复杂的过程，它涉及识别特定的DNA序列、解开双螺旋结构、将核苷酸添加到正在生长的RNA分子中以及释放新合成的RNA分子。

转录的阶段是起始、延伸和终止，这些阶段对于准确有效地表达遗传信息至关重要。

了解转录的不同阶段对于研究基因表达的研究人员和学生以及开发针对各种疾病的新疗法和治疗方法至关重要。