②酶與啟動子以“關閉”複合體的形式即雙螺旋形式結合;
圖9.13RNA延伸過程中的轉錄泡示意圖
轉錄起始不需引物,第一個核苷酸總是GTP或ATP,以GTP更常見。轉錄泡不是由RNA聚合酶覆蓋的全部DNA雙鏈解開,隻是由覆蓋酶的部分雙鏈解開。合成RNA的第一個核苷酸和進入的第二個核苷酸在RNA聚合酶的催化下形成3′,5′磷酸二酯鍵,第一個核苷酸保留NTP狀態,進入的第二個核苷酸末端有遊離羥基,可供後麵加入NTP延長RNA鏈。常把“RNA聚合酶全酶DNA模板NTPNMPOH”稱為轉錄起始複合物,起始複合物的形成標誌起始的結束。
(2)RNA鏈的延伸
起始複合物形成後,σ亞基從啟動子處脫落並循環使用。核心酶沿DNA模板鏈3′→5′方向移動,以NTP為原料和能量,按照模板鏈的堿基順序和堿基配對原則,核苷酸間通過3′,5′磷酸二酯鍵生成核糖核酸鏈(RNA),RNA的合成方向為5′→3′。模板鏈與新生成的RNA鏈是反向平行的。
在整個RNA鏈的延伸過程中,轉錄泡的大小保持不變,即在核心酶向前移動時,前麵的雙螺旋逐漸打開,轉錄過後的RNA鏈與模板鏈之間形成的RNADNA雜交鏈呈疏鬆的狀態,使RNA鏈很容易脫離DNA,RNA脫離後DNA重新形成雙螺旋,雙螺旋的打開和重新形成速度相同,直至轉錄結束。
(3)轉錄的終止
原核生物轉錄終止過程包括:RNA鏈延長的停止、新生RNA鏈釋放、RNA聚合酶從DNA上釋放。當RNA聚合酶沿DNA模板移動到基因3′端的終止序列時,轉錄就停止了。原核生物基因轉錄終止方式有兩種:不依賴ρ因子的終止和依賴ρ因子的終止。
不依賴ρ因子的轉錄終止:這種終止子通常有一個富含AT的區域和一個或多個富含GC的區域,具有回文對稱序列。當RNA鏈延伸至終止區時,轉錄出的RNA產物會形成一個鼓槌狀的發夾結構,可以改變RNA聚合酶的構象,使酶不再向下移動。同時轉錄複合物局部存在不穩定的RNADNA雜交鏈,由於RNA分子形成自身雙鏈,使雜交鏈更不穩定,促使DNA雙鏈複性,轉錄複合體解體,轉錄終止。
依賴ρ因子的轉錄終止:ρ因子幫助RNA聚合酶辨認終止順序,並停止轉錄,隨後利用ATP放出的能量將RNA鏈從酶和模板中釋放。
二、RNA的轉錄後加工
轉錄後的RNA鏈,必須經過一係列變化,包括鏈的斷裂和化學改造過程,才能轉變為成熟的mRNA、rRNA和tRNA,稱為RNA的成熟或轉錄後加工過程。
1.原核生物中RNA的加工
(1)mRNA的加工
原核生物的mRNA不需要或很少需要加工,許多甚至在轉錄結束前即開始翻譯,即轉錄與翻譯是偶聯在一起的。
(2)rRNA的加工
rRNA的加工過程是以核糖體顆粒的形式進行的,即rRNA前體合成後先與蛋白質結合,形成新生核糖體顆粒,而後再經過一係列的加工過程,形成有功能的核糖體。
rRNA基因首先轉錄為一個30SrRNA前體,再切割成16SrRNA、23SrRNA和5SrRNA,其中,16SrRNA和23SrRNA需甲基化,5SrRNA不需甲基化。
(3)tRNA的加工
原核生物tRNA也是先合成一個tRNA前體,如果前體中含有2個及以上tRNA分子,則首先剪切成單個tRNA分子,再由外切酶從5′端切去前導順序,從3′端切去附加順序。若3′端本身無CCA序列的,則要在切除附加序列後,由酶催化在tRNA的3′端加上CCAOH。最後通過各種不同的修飾酶進行修飾,形成成熟的tRNA分子。