《生物化學(xué)與分子生物學(xué)》 一、依賴DNA的RNA聚合酶

真核和原核細(xì)胞內(nèi)都存在有DDRP，迄今發(fā)現(xiàn)的DDRP的有以下特點(diǎn)：①以DNA為模板；在DNA的兩條多苷酸鏈中只有其中一條鏈作為模板，這條鏈叫做模板鏈（templatestrand），又叫做無意義鏈。DNA雙鏈中另一條不做為模板的鏈叫做編碼鏈，又叫做有意義鏈，編碼鏈的的序列與轉(zhuǎn)錄本RNA的序列相同，只是在編碼鏈上的T在轉(zhuǎn)錄本RNA為U，由于RNA的轉(zhuǎn)錄合成是以DNA的一條鏈為模板而進(jìn)行的，所以這種轉(zhuǎn)錄方式又叫做不對稱轉(zhuǎn)錄。②都以四種三磷酸核苷的底物，原料；③都遵循DNA與RNA之間的堿基配對原由，A=U，T=A，C=G，合成與模板DNA序列互補(bǔ)的RNA鏈。④RNA鏈的延長方向是5’→3’的連續(xù)合成。⑤需要Mg2+或Mn2+離子。⑥并不需要引物。RNA聚合酶缺乏3’→5’外切酶活性，所以沒有校正功能。

圖17－2　細(xì)菌染色體上幾個(gè)基因轉(zhuǎn)錄的方向及所用模板

RNA聚合酶催化下列反應(yīng)：

大腸桿菌RNA聚合酶的研究得比較透徹的，這是一個(gè)分子量達(dá)50多萬，全酶由五咱亞基組成，去掉δ亞基的部分稱為核心酶，核心酶本身就能催化苷酸間磷酸二酸鍵形成。利福平和利福霉素能結(jié)合在β亞基上而對此酶發(fā)生強(qiáng)烈的抑制作用。β亞基似乎是酶和核苷酸底物結(jié)合的部位。細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄是在DNA特定的起始點(diǎn)上開始的，δ亞基的功能是辨認(rèn)轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的。β’亞基是酶與DNA模板結(jié)合的主要成分。α亞基可能與轉(zhuǎn)錄基因的類型和種類有關(guān)。

表17-1 大腸桿菌RNA聚合酶

亞單位分子量亞單位數(shù)目功能α
β
β
δ36512
150618
155613
702632
1
1
1決定哪此基因被轉(zhuǎn)錄
與轉(zhuǎn)錄全過程有關(guān)
結(jié)合DNA模板
辨認(rèn)起始點(diǎn)

真核生物中已發(fā)現(xiàn)有四種RNA聚合酶，分別稱為RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和線粒體RNA聚合酶，分子量大致都在50萬道爾頓左右，它們專一性地轉(zhuǎn)錄不同的基因，因此由它們催化的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物也各不相同。RNA聚Ⅰ合成RNA的活性最顯著，它位于核仁中，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄編碼rRNA的基因。而細(xì)胞內(nèi)絕大部分RNA是rRNA是RNA。RNA聚合酶Ⅱ，位于核質(zhì)中，負(fù)責(zé)核內(nèi)不勻一RNA的合成，而hnRNA是mRNA的前體。RNA聚合酶Ⅲ負(fù)責(zé)合成tRNA和許多小的核內(nèi)RNAs。鵝膏蕈堿是真核生物RNA聚合酶特異性抑制劑，三種真核生物RNA聚合酶對鵝膏蕈堿的反應(yīng)不同，見表17-2，原核生物靠RNA聚合酶就可完成從起始、延長、終止的轉(zhuǎn)錄全過程，真核生物轉(zhuǎn)錄除RNA聚合酶外還需另一此叫做轉(zhuǎn)錄因子的蛋白質(zhì)分子參與轉(zhuǎn)錄的全過程，見后敘。

表17-2 真核生物的RNA聚合酶

種類分布合成的RNA類型對α-鵝膏蕈堿的敏感性Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Mt核仁
核質(zhì)
核質(zhì)
線粒體rRNa
hnRNA
tRNA，5sRNA
線粒體RNAs不敏感
低濃度敏感
高濃度敏感
不敏感