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  生化笔记--沈同(适用第2版及第3版)第十二章 生物氧化           ★★★ 【字体:
生化笔记--沈同(适用第2版及第3版)第十二章 生物氧化
作者:未知 文章来源:医学全在线 更新时间:2006-7-17

 

P360  图20-1RNA聚合酶的活性中心

核心酶覆盖60bp的DNA区域,其中解链部分17bp左右,RNA-DNA杂合链约12bp。
纯的RNA聚合酶,在离体条件下可转录双链DNA,但在体内,DNA的两条链中只有一条可用于转录,这可能是由于RNA聚合酶在分离时丢失了σ亚基引起的。
解旋和重新螺旋化也是RNA聚合酶的内在特性,在酶的前端解螺旋,在后端以相反方向重新螺旋化,活体状况中,可能还有其它酶活性来帮助调整DNA的拓扑学性质。
37℃时,RNA聚合酶的聚合速度可达40~100个核苷酸/秒
2、 真核生物RNA聚合酶
真核生物的转录机制要复杂得多,有三种细胞核内的RNA聚合酶:RNA聚合酶I转录rRNA,RNA聚合酶II转录mRNA,RNA聚合酶III转录tRNA和其它小分子RNA。这三种RNA聚合酶分子量都在50万左右,亚基数分别为6-15。

P362  表20-3    真核生物RNA聚合酶的分类、分布及各自的功能

动物、植物、昆虫等不同来源的细胞,RNApolⅡ的活性都可被低浓度的α-鹅膏蕈碱抑制,而RNApolⅠ不受抑制。
动物RNApolⅢ受高浓度的α-鹅膏蕈碱抑制,而酵母、昆虫的RNApolⅢ不受抑制。
除了细胞核RNA聚合酶外,还分离到线粒体和叶绿体RNA聚合酶,它们的结构简单,能转录所有种类的RNA,类似于细菌RNA聚合酶。
3、 噬菌体T3和T7编码的RNA聚合酶
仅为一条分子量11KD的多肽链,这些聚合酶只需要识别噬菌体DNA的少数启动子,并无选择地与其作用,37℃时的聚合速度200nt/秒。
二、 RNA聚合酶催化的转录过程(E.coli)
P361  图20-2
1、 起始
RNA聚合酶结合到DNA双链的特定部位,局部解开双螺旋,第一个核苷酸掺入转录起始位点,从此开始RNA链的延伸。
在新合成的RNA链的5’末端,通常为带有三个磷酸基团的鸟苷或腺苷(pppG或pppA),即合成的第一个底物是GTP或ATP。
起始过程中,σ因子起关键作用,它能使聚合酶迅速地与DNA的启动子结合,σ亚基与β’结合时,β’亚基的构象有利于核心酶与启动子紧密结合,。
正链:与mRNA序列相同的两、链。
负链:模板链。
转录起点是+1,上游是-1。
2、 延长
转录起始后,σ亚基释放,离开核心酶,使核心酶的β’亚基构象变化,与DNA模板亲和力下降,在DNA上移动速度加快,使RNA链不断延长。
转录起始后,σ亚基便从全酶中解离出来,然后nusA亚基结合到核心酶上,由nusA亚基识别序列序列。
3、 终止
RNA聚合酶到达转录终止点时,在终止辅助因子的帮助下,聚合反应停止,RNA链和聚合酶脱离DNA模板链,nusA又被σ亚基所取代。。
由此形成RNA聚合酶起始复合物与终止复合物两种形式的循环
三、 启动子和转录因子
启动子:RNA聚合酶识别、结合并开始转录所必需的一段DNA序列。
转录因子:RNA聚合酶在进行转录时,常需要一些辅助因子(蛋白质)参与作用,此类蛋白质统称为转录因子。
足迹法和DNA测序法确定启动子的序列结构。
P363
(一) 原核启动子结构与功能
分析比较上百种启动子序列,发现不同的启动子都存在保守的共同序列,包括RNA聚合酶识别位点和结合位点。
(1)、 -10序列(Pribnow框)
在转录起点上游大约-10处,有一个6bp的保守序列TATAAT,称Pribnow框。此段序列出现在-4到-13bp之间,每个位点的保守性在45%-100%。
频度: T89 A89 T50 A65 A65 T100
据预测,Pribnow框中,一开始的TA和第6位最保守的T在结合RNA聚合酶时起十分重要的作用。
目前认为,Pribnow框决定转录方向。酶在此部位与DNA结合形成稳定的复合物,Pribnow框中DNA序列在转录方向上解开,形成开放型起始结构,它是RNA聚合酶牢固的结合位点,是启动子的关键部位。
RNA聚合酶的结合,诱导富含AT的Pribnow框的双链解开,然后进一步扩大成17个核苷酸长度的泡状物,在泡状物中RNA聚合酶从模板链开始转录RNA产物。
(2)、 -35序列(Sexfama box)(识别区域)
只含-10序列的DNA不能转录,在-10序列上游还有一个保守序列,其中心约在-35位置,称为-35序列,此序列为RNA酶的识别区域。
各碱基出现频率如下:T85 T83 G81 A61 C69 A52 ,其中TTG十分保守。
-35序列的功能:它是原核RNA聚合酶全酶依靠σ因子的初始识别位点。因此,-35序列对RNA聚合酶全酶有很高的亲和性。-35序列的核苷酸结构,在很大程度上决定了启动子的强度,RNA聚合酶易识别强的启动子。
-35序列提供RNA聚合酶识别信号,
-10序列有助于DNA局部双链解开,
启动子结构的不对称性决定了转录的方向。
P364  图20-4  原核型启动子的结构
(二) 真核启动子
真核基因的转录十分复杂,对启动子的分析要比原核基因的困难得多。
真核生物有三种RNA聚合酶:RNA聚合酶I、II、III,分别转录rRNA、mRNA、tRNA和小分子RNA,这三类聚合酶的启动子各有其结构特点。
1、 RNA聚合酶Ⅱ的启动子
RNA聚合酶Ⅱ的启动子有三个保守区:
(1)、 TATA框(Hogness框)
中心在-25至-30,长度7bp左右。
碱基频率:T82 A97 A85 A63 (T37 )A83 A50(T37 )(全为A-T,少数含有一个G-C对)。
此序列功能:使DNA双链解开,并决定转录的起点位置,失去TATA框,转录将可能在许多位点上开始。
TATA框的改变或缺失,直接影响DNA与酶的结合程度,会使转录起始点偏移,因此,TATA是绝大多数真核基因正确表达所必需的。
由于RNA聚合酶分子有相对固定的空间结构,同此框的结合位点和转录反应催化位点的距离,决定了起始位点的正确选择。启动子特定序列和酶的正确结构,这两者把酶置于一种正确的构象中,决定了识别的正确性和转录起始的正确性。
(2)、 CAAT框
中心在-75处,9bp,共有序列GGT(G)CAATCT
功能:与RNA聚合酶结合。
(3)、 GC框
在CAAT框上游,序列GGGCGG,与某些转录因子结合。
CAAT和GC框均为上游序列,对转录的起始频率有较大影响。
2、 RNApolⅢ的启动子
RNApolⅢ的启动子在转录区内部。
P365图20-5   由RNA聚合酶III转录的三个基因的启动子
四、 终止子和终止因子
终止子:提供转录终止信号的一段DNA序列。
终止因子:协助RNA聚合酶识别终止子的蛋白质辅助因子。
有些终止子的作用可被特异的因子所阻止,使酶越过终止子继续转录,称为通读,这类引起抗终止作用的蛋白质称为抗终止因子。
终止子位于已转录的序列中,DNA的终止子可被RNA聚合酶本身或其辅助因子识别。
P366图20-6
1、 大肠杆菌中的两类终止子
P366图20-6
所有原核生物的终止子在终止点之前都有一个回文结构,它转录出来的RNA可以形成一个颈环式的发荚结构。
(1)、 不依赖于ρ的终止子(简单终止子)
简单终止子除具有发夹结构外,在终止点前有一寡聚U序列,回文对称区通常有一段富含GC的序列。
寡聚U序列可能提供信号使RNA聚合酶脱离模板。
(2)、 依赖ρ的终止子
依赖ρ的终止子,必需在ρ因子存在时,才发生终止作用。终止点前无寡聚U序列,回文对称区不富含GC。
ρ因子是55KD的蛋白质,可水解三磷酸核苷。
2、 抗终止作用
通读往往发生在强启动子、弱终止子的基因上。
抗终止作用常见于某些噬菌体的时序控制。早期基因于后基因之间以终止子相隔开,通过抗终止作用可以打开后基因的表达。
λ噬菌体前早期(immediate early)基因的产物N蛋白就是一种抗终止因子。它与RNA聚合酶作用使其在左右两个终止子处发生通读,从而表达晚早期(delayed early)基因。晚早期基因的产物Q蛋白也是一种抗终止因子,它能使晚早期基因得以表达。
五、 转录过程的调节控制
参阅P367转录过程的调节控制、P450基因表达的调节

基因的表达是受到严格的调节控制的,转录水平的调控是关键的环节,转录调控主要发生在起始和终止阶段。
时序调控:生长、发育、分化、时间程序。
适应调控:细胞内外环境改变。可位于基因的上游或下游区或内含子中。
操纵子:原核生物基因表达的协调单位,包括结构基因、调节基因及由调节基因产物所识别的控制序列(启动子、操纵基因)。
增强子:真核生物、病毒的基因组内,对转录起增强作用的一段DNA序列。它具有长距离效应,与方向无关,只作用于同一条DNA链上的启动子。
转录水平的调控取决于调节因子(RNA或蛋白质)与启动子、增强子、终止子之间的相互作用。
(一) 原核生物的转录调控
1、 操纵子模型
调节基因的产物可以是负调节物(如阻遏蛋白),也可以是正调节物,它们与操纵基因作用,关闭或打开结构基因的表达
2、 cAMP能促进许多原核生物的基因表达
cAMP可以活化环腺苷酸受体蛋白(cAMP receptor  protein,CRP),CRP作为一种广谱性的正调节物,结合于被调控的启动子上,促进RNA聚合酶与启动子的结合,从而促进转录的进行。
葡萄糖效应:培养基中葡萄糖含量较高时,细菌首先利用葡萄糖,阻遏利用其它底物的酶类的合成。
原因:葡萄糖的降解物可以抑制腺苷酸环化酶的活力,并激活磷酸脂酶,因而降低cAMP的水平,使这些酶的基因不能转录。
因此,CRP又称降解物基因活化蛋白(catabolite gene activator protein,CAP)。受cAMP-CRP调节的操纵子(既代谢降解物敏感的操纵子)包括许多负责糖类分解代谢的诱导性启动子,如乳糖操纵子,半乳糖操纵子。,阿拉伯糖操纵子等,以及负责氨基酸合成代谢的可阻遏的操纵子,如Ile-Val操纵子(iLV)。
调节子:受一种一种调节蛋白所控制的几个操纵子系统,这些操纵子通常都属于同一个代谢途径或与同一种功能有关。
综合性调节子:一种调节蛋白控制几个不同代谢途径的操纵子,如cAMP-CRP对各种分解代谢和合成代谢的调控系统。
3、 衰减子的调控作用
(二) 真核生物的转录调控
第二节 RNA转录后的加工
RNA聚合酶合成的原初转录产物,要经过剪切、修饰、拼接等过程,才能转变成成熟的RNA分子,此过程称RNA转录后的加工。
(1)、 原核、真核的tRNA、rRNA(稳定的RNA)
细胞内的tRNA、rRNA相对稳定,半衰期一般为几个小时。所有的tRNA、rRNA都不是原初转录产物,都要经过一系列的加工才能成为有活性的分子。
a. 原初转录产物的5’是三磷酸(pppG、pppA),而成熟的tRNA、rRNA ,5’是单磷酸。
b. 成熟 tRNA、rRNA分子都比原初转录物小。
c. 所有的tRNA分子,都有原初转录物所没有的稀有碱基(A、G、C、U以外的碱基)。
(2)、 真核的mRNA
单顺反子,多内含子。寿命比原核mRNA的长。
内含子、内元(intron):在原初转录物中,通过RNA拼接反应而被去除的RNA序列,或基因中与这种序列对应的DNA序列。
外显子、外元(exon):原初转录物通过RNA拼接反应后,而保留于成熟RNA中的序列,或基因中与成熟RNA对应的DNA序列。
(3)、 原核mRNA
多顺反子,半衰期只有几分钟。这是原核生物重要的调控机制,如果一种酶或蛋白质不再需要时,只需简单地关闭其mRNA的合成就行了。

一、 原核生物RNA的加工
在原核生物中,rRNA基因与某些tRNA基因组成混合操纵子,可提高效率、节省空间(增加有效信息)。其它的tRNA基因也成簇存在,并与编码蛋白质的基因组成操纵子,它们在形式多顺反子转录物后,断裂成为rRNA和tRNA的前体,然后进一步加工成熟。
1、 原核rRNA前体的加工(E.coli)
P 370图20-7    E.coli rRNA前体的加工

E.coli共有三种rRNA
5S rRNA      120b
16S rRNA     1541b
23S rRNA     2904b
rRNA原初转录物含6300个核苷酸,约30S。
大肠杆菌有7个rRNA的转录单位(操纵子),它们分散在基因组的各处。每个转录单位由16SrRNA、23SrRNA、5SrRNSA以及一个或几个tRNA基因所组成。每个操纵子中tRNA基因的种类、数量和位置都各不相同。

RNAaseⅢ是一种rRNA、多顺反子mRNA加工的内切酶,识别特定的RNA双螺旋区。
RNAase E也可识别P5(5SrRNA前体)两端形成的双螺旋区。
2、 原核tRNA前体的加工
  P371图20-8

E.coli染色体基因组有60个tRNA基因,即某种a.a.的tRNA基因不止一个拷贝。
tRNA基因大多成簇存在,或与rRNA基因,或与蛋白质基因组成混合转录单位。
tRNA前体加工步骤
a. 核酸内切酶(RNAaseP、RNAaseF)在tRNA两端切断。
b. 核酸外切酶(RNAaseD)从3’端逐个切去附加序列。
c. 在tRNA3’端加上-CCA-OH。tRNA核苷酰转移酶
d. 核苷的修饰(修饰酶):甲基化酶 / S-腺苷蛋氨酸(SAM),假尿苷合成酶。
(1)、 RNAase P
能识别空间结构,很干净地切除tRNA前体的5’端。
含有蛋白质和RNA(M1 RNA)两部分。M1 RNA含375nt,在某些条件下,(提高[Mg2+]、或加入胺类),RNAase P的RNA能单独地切断tRNA前体的5’端序列。
(2)、 RNAaseF
不干净地切除tRNA前体的3’端序列,需要RNAase D进一步修剪。
3、 原核mRNA前体的加工
由单顺反子构成mRNA,一般不需加工,一经转录,即可直接进行翻译。有些多顺反子构成的mRNA,须由核酸内切酶切成较小的mRNA,然后再进行翻译。
例:核糖体大亚基蛋白L10、L7、L12与RNA聚合酶β、β’亚基的基因组成混合操纵子。
它在转录出多顺反子mRNA后,由RNAaseⅢ将核糖体蛋白质基因与聚合酶亚基基因的mRNA切开,然后各自翻译。
该加工过程的意义:可对mRNA的翻译进行调节,核糖体蛋白质的合成必须适应于rRNA的合成水平,而细胞内RNA聚合酶的合成水平则要低得多。两者切开,有利于各自的翻译调控。
二、 真核生物RNA的加工
真核rRNA、tRNA前体的加工过程与原核的很相似,但mRNA的加工过程与原核的有很大不同。
1、  真核rRNA前体的加工
真核生物核糖体的小亚基含:16-18S rRNA,大亚基含:26-28S r RNA、5S rRNA、5.8S rRNA(特有)。
真核rRNA基因拷贝数较多,几十至几千个之间。
真核rRNA基因也成簇排列在一起,18S、5.8S、28S rRNA基因组成一个转录单位,彼此被间隔区分开,由RNA聚合酶I转录生成一个长的rRNA前体。5SrRNA基因也成簇排列,间隔区不被转录,由RNA聚合酶III转录后经适当加工。
哺乳动物:45SrRNA前体,含18S、5.8S、28S rRNA
果蝇:38SrRNA前体,含18S、5.8S、28S rRNA
酵母:37SrRNA 前体,17S、5.8S、26S rRNA
rRNA在成熟过程中可被甲基化,位点主要在核糖2’-OH上。真核rRNA甲基化程度比原核的高,约1-2%的核苷酸被甲基化。医学全在线 www.med126.com
真核生物的核仁是rRNA合成、加工和装配成核糖体的场所,大、小亚基分别组装后,通过核孔转移到胞质中参与核糖体循环。
2、 真核tRNA前体的加工
真核tRNA基因的数目比原核tRNA的要多的多。例如,E.coli有60个tRNA基因,啤酒酵母250个,果蝇850个,爪蟾1150个,人1300个。
真核tRNA基因也成簇排列,被间隔区分开,tRNA基因由RNA聚合酶Ⅲ转录。
真核tRNA前体的剪切、修饰过程与原核相似。
3、 真核生物mRNA前体的加工
mRNA原初转录物是分子量很大的前体,在核内加工过程中形成分子大小不等的中间产物,它们被称为核内不均一RNA(hn RNA)。其中,约有25%可转变成成熟的mRNA。
hnRNA半寿期很短,比细胞质中的mRNA更不稳定,一般在几分钟至1小时。而细胞质mRNA的半寿期为1-10小时,神经细胞mRNA最长可达数年。
hnRNA转变成mRNA的加工过程主要包括:
a. 5’末端形成帽子结构
b. 3’末端切断并加上polyA
c. 剪接除去内含子对应的序列
d. 甲基化
(1)、 5’末端加帽
反应步骤P 374

RNA三磷酸酶,mRNA鸟苷酰转移酶,mRNA(鸟嘌呤-7)甲基转移酶,mRNA(核苷-2’)甲基转移酶。
由于甲基化的程度不同,有三种类型的帽子:CAP O型,CAP I型,CAP II型。

★5’帽子也出现于hnRNA,说明加帽过程可能在转录的早期阶段或转录终止前就已完成。
★5’帽子的功能
a. 在翻译过程中起信号识别作用,协助核糖体与mRNA结合,使翻译从AUG开始。
b. 保护mRNA,避免5’端受核酸外切酶的降解。
(2)、 3’端加polyA
hnRNA链由RNAaseⅢ切断,由多聚腺苷酸聚合酶催化,加上polyA,ATP为供体。
加尾信号:AATAAA、YGTGTGYY(Y为嘧啶)。
高等真核生物和病毒的mRNA在靠近3’端区都有一段非常保守的序列AAUAAA,这一序列离多聚腺苷酸加入位点的距离在11-30nt范围之内。
核内hnRNA的3’端也有多聚腺苷酸,表明加尾过程早在核内已经完成。hnRNA中的poly(A)比mRNA略长,平均150-200nt。
polyA的功能
a. 防止核酸外切酶对mRNA信息序列的降解,起缓冲作用。
b. 与mRNA从细胞核转移到细胞质有关。
3’脱氧腺苷(既冬虫夏草素)是多聚腺苷酸化的特异抑制剂,但它不抑制hnRNA的转录。
(3)、 mRNA甲基化
某些真核mRNA内部有甲基化的位点,主要是在N6-甲基腺嘌呤(m6A)。
三、 RNA的拼接和催化作用(内含子的切除)
多数真核基因是断裂基因,其转录产物通过拼接,去除内含子,使编码区(外显子)成为连续序列。
有些内含子可以催化自身的拼接(self-splicing),有些内含子需要在有关酶的作用下才能拼接。
1、 tRNA前体的拼接
酵母tRNA约有400个基因,有内含子的基因约占1/10,内含子长度14-46bp,没有保守性。
切除内含子的酶识别的是tRNA的二级结构,而不是什么保守序列。
拼接过程:
第一步切除内含子,第二步RNA连接酶将两个tRNA半分子连接。
P375图20-9酵母tRNAPhe及其前体的结构
P376图20-10酵母和植物tRNA前体的拼接过程

2、 四膜虫rRNA前体的自我拼接
四膜虫35S rRNA前体,经加工可以生成5.8S 、17S和26SrRNA。
某些品系的四膜虫在其26SrRNA基因中有一个内含子,35S rRNA前体需要拼接除去内含子。该拼接过程只需一价和二价阳离子和鸟苷酸(提供3’-OH),无需能量和酶。

P377图20-11四膜虫rRNA的拼接
3、 mRNA前体的拼接
真核生物所有编码蛋白质的核结构基因,其内含子的左端均为GT,右端均为AG。此规律称GT-AG规律(对于mRNA就是GU-AG,此规律不适合于线粒体、叶绿体的内含子,也不适合于tRNA和某些rRNA的核结构基因)


酵母核基因的内含子在靠近3’端还有一个保守序列,与5’端序列互补,称为TACTAAC box,也与拼接有关。
真核细胞内存在许多种类的小分子RNA,大小在100-300nt,有些由聚合酶III转录,有些由聚合酶II转录。
核内小RNA(snRNA)主要存在于核内,细胞质小RNA(scRNA)主要存在于细胞质。
重要的snRNA有U系列snRNA,因其尿嘧啶含量高而得名。U系列snRNA通常都与多肽或蛋白质结合形成核糖核蛋白颗粒(RNP)。U-snRNA参与hnRNA的拼接过程。U3-snRNA与rRNA前体的加工有关,U1、U2、U4、U5、U6可能都与hnRNA的加工有关。

P378 图20-12    U1-snRNA的5’端序列与hnRNA内含子拼接处的序列互补

P379图20-13     hnRNA的拼接过程
真核生物编码蛋白质的核基因的内含子属于II类内含子(反式剪接)
四、 RNA的催化功能  P377
1、 I类内含子的自我剪接(顺式剪接)
I类内含子包括四膜虫rRNA的内含子,几种酵母线粒体的内含子,噬菌体T4胸苷酸合成酶的内含子等。这些内含子有较大的同源性,可自我拼接。
1981,Cech(美国),四膜虫rRNA前体(约6400nt)能自动切除413个nt的内含子,然后加工生成5.8S、17S、26S rRNA。
1984,Apirion(美国),噬菌体T4的RNA可以在没有蛋白质参与下自我断裂,由215nt前体链切下76nt 。
2、 独具催化活性的小分子RNA
1984,Altman,Pace(美国),细菌加工tRNA前体的酶—RNAase P中的M1RNA(375nt)在高浓度的Mg2+或胺类存在时能单独切下tRNA前体的5’端。
1,4-α葡聚糖分支酶中的RNA(31nt)也单独具有分支酶活力。
真核的U-snRNA催化rRNA前体、hnRNA前体的加工。
第三节 RNA的复制
有些RNA病毒,进入寄主细胞后,借助复制酶而进行RNA病毒的复制。
从感染RNA病毒的细胞中可以分离出RNA复制酶,这些RNA复制酶的模板特异性很强,只识别病毒自身的RNA,它以病毒RNA为模板,合成与模板性质相同的RNA。
一、 噬菌体QβRNA的复制
噬菌体Qβ:直径20nm,正十二面体,含30%RNA,其余为蛋白质,单链RNA,4500个核苷酸,编码3-4个蛋白质。
结构:5’端——成熟蛋白(A或A2蛋白)——外壳蛋白(或A1蛋白)——复制酶β亚基——3’端
Qβ复制酶:αβγδ四个亚基,只有β是自己编码,其余三个亚基来自寄主细胞。

P380   表20-4   Qβ复制酶亚基的性质和功能

进入E.coli细胞后,其RNA即为mRNA,可以直接合成与病毒繁殖有关的蛋白质(复制酶β亚基)。
QβRNA的复制过程:
P381  图20-14噬菌体QβRNA的复制过程:
在Qβ特异的复制酶合成并装备好后就开始病毒RNA的复制。

QβRNA翻译和复制的自我调节:
P381图20-15
QβRNA的高级结构(尤其是双螺旋区的结构)参与翻译的调节控制:
(1) 只有刚复制的QβRNA,成熟蛋白基因才能翻译。
(2) 核糖体能直接启动外壳蛋白基因的翻译
(3) 复制酶β亚基基因只有在外壳蛋白合成时双链打开才能进行翻译。

QβRNA的翻译、复制受寄主细胞调节,以正链RNA为模板复制负链RNA时,另需寄主细胞的HFⅠ和HFⅡ因子。而以负链RNA 为模板复制正链RNA时,不需这两个因子,感染后期大量合成的是正链RNA。

二、 病毒RNA复制的主要方式
1、 正链RNA病毒(mRNA):噬菌体Qβ、灰质炎病毒等。
进入寄主细胞后,利用寄主的翻译系统,首先合成复制酶及有关的蛋白质,然后进行病毒RNA的复制,最后由病毒RNA和蛋白质装配成病毒颗粒。

2、 负链RNA病毒(带有复制酶):狂犬病毒等
此类病毒带有复制酶,侵入后,复制酶首先合成出正链RNA(mRNA),再以正链RNA为模板,合成负链RNA及蛋白质,然后装配。
3、 双链RNA病毒(带有复制酶):呼肠孤病毒等
以双链RNA为模板,在复制酶作用下先转录正链RNA(mRNA),从而翻译出蛋白质,然后合成负链RNA,形成双链RNA,再包装。
4、 反转录病毒(含反转录酶):白血病病毒、肉瘤病毒等致癌RNA病毒
正链RNA病毒,它们的复制需要经过DNA前病毒阶段。

不同RNA病毒合成mRNA的途径可以分4类:      P382  图20-16
第四节 RNA生物合成的抑制剂
某些核酸代谢的拮抗物和抗生素可抑制核苷酸或核酸的合成,因而可以用于抗病毒或抗肿瘤药物,也可以用于核酸的研究
一、 嘌呤和嘧啶类似物
抑制核苷酸的合成,还能掺入核酸分子中去,形成异常DNA、RNA,影响核酸功能。
主要有:6-巯基嘌呤、硫鸟嘌呤、2.6—二氨基嘌呤、8-氮鸟嘌呤、5-氟尿嘧啶 、6-氮尿嘧啶
碱基类似物进入体内后需转变成相应的核苷酸,才表现出抑制作用。
二、 DNA模板功能的抑制剂
此类化合物能与DNA结合,使DNA失去模板功能,从而抑制其复制与转录。
1、 烷化剂
氮芥(二(氯乙基)胺的衍生物)、磺酸酯、氮丙啶、乙撑亚胺类。它们带有活性烷基,使DNA烷基化。
烷化位点:鸟嘌呤N7 ,腺嘌呤N1、N3、N7,胞嘧啶N1
烷基化后,碱基易被水解下来,留下的空隙可干扰DNA复制或引起错误碱基掺入。带有双功能基团的烷化剂,可同时与DNA两条链结合,使双链DNA交联,从而失去模板功能。
环磷酰胺:肿瘤细胞中磷酰胺酶活化,生成活性氮芥。
苯丁酸氮芥:癌细胞酵解作用强,乳酸多,pH低,苯丁酸氮芥易进入。
2、 放线菌素D(对真核、原核细胞都起作用)
有抗菌和抗癌作用。
它可与DNA形成非共价复合物,使其多肽部分在DNA的“浅沟”上如同阻遏蛋白一样,抑制DNA的转录和复制。
此类机理的放线菌素还有色霉素A3、橄榄霉素、光神霉素。
3、 嵌入染料
扁平芳香族染料,可插入双链DNA相邻碱基对之间。
溴化乙锭插入后,使DNA在复制时缺失或增添一个核苷酸,从而导致移码突变,并能抑制RNA链的起始及质粒的复制。此外还有原黄素、吖啶黄、吖啶橙等。
三、 RNA聚合酶的抑制物
1、 利福霉素
包括其衍生物利福平,特异地抑制细菌RNA聚合酶的活性。
强烈抑制革兰氏阳性菌和结核杆菌,它主要抑制RNA合成的起始。
2、 利链菌素
与细菌RNA聚合酶β亚基结合,抑制转录过程中链的延长。
3、 α-鹅膏蕈碱
主要抑制真核RNA聚合酶Ⅱ和Ⅲ,对细菌的RNA聚合酶作用极小。

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