RNA生命动态

1）RNA合成（转录：Transcription）

转录：在RNA聚合酶的催化下，遗传信息由DNA复制到RNA的过程，一般分为启动、延伸和终止三个阶段

启动：转录起始于RNA聚合酶和通用转录因子与启动子的结合

延伸：转录启动后，DNA双螺旋链解开，RNA聚合酶以其中一条DNA链作为模板链。RNA聚合酶以3‘-5’端的方向读取模板链，并以5‘-3’端的方向合成与之反向平行互补的RNA链，也称为转录本。

终止：转录终止于DNA非编码序列末端附近的终止子处

2）转录调控

定义：指通过改变转录效率从而调控RNA转录本表达水平的过程。转录调控可以控制基因的时空动态表达。原核与真核生物具有不同的转录调控机制。

顺式作用原件（cis-regulatory element,CRE）：位于基因旁侧序列中能影响基因表达的DNA序列，可以影响基因的转录活性

反式作用元件（trans-regulatory element,TRE）：转录模板上游基因编码的一类蛋白调控因子，又称转录因子。通过与特异的顺式作用元件相互作用反式激活基因转录。分为两类，通用转录因子（所有mRNA转录启动共有）和特异转录因子（个别基因转录所必须，决定基因的时空特异性表达）

原核生物转录调控

1：原核生物转录调控规律---营养和环境因素影响转录调控；多个基因可以位于同一转录单元上，称为操纵子；同一操纵子中基因受到相同的转录调控，翻译过程相互独立

2：原核生物转录调控机制类型---代谢产物对基因活性的调节；弱化子对基因活性的调节；降解物对基因活性的调节；细菌的应激反应

真核生物转录调控

真核生物转录调控的特点：

1）几种调控水平相互作用。局部调控特定细胞单个基因的打开或关闭，全局调控维持染色质水平的基因表达模式。转录调控元件包括顺式元件及反式因子，作用方式更为复杂。

2）通用转录因子和RNA聚合酶组成基础转录复合体，转录激活因子和阻遏因子与其作用激活或抑制转录

3）增强子远离其所控制基因，与转录激活因子结合增强基因转录。沉默子作为负调控序列，与阻遏因子结合，抑制基因转录

转录因子（Transcription Factors）:a type of protein that binds to a specific DNA sequence and regulates gene transcription--turn on and off--that gene are expressed at the right time and in the right amount

转录因子结合位点（Transcription Factor Binding Sites(TFBS)）:4-20bp short DNA sequence where TFs bind(There are millions of TF binding sited in the human genome)

3)转录后加工与修饰

指的是在真核细胞中，将初级RNA转录本转化为成熟RNA的加工过程。加工修饰类型包括5‘端加帽、3’端加尾、剪接、化学修饰和编辑

mRNA加工：将初级mRNA转化为成熟RNA的加工过程，发生在细胞核中mRNA翻译之前，包括5‘端加帽，3‘端多聚腺苷酸化、RNA剪接（5’端加帽：在mRNA前体5‘端加上7-甲基鸟苷（m7G）；3’端加尾：对mRNA前体3‘端进行切割，随后加上约200个腺嘌呤残基以形成多聚腺苷酸尾（即poly A 尾））

4）RNA剪接（RNA splicing）

指的是将非编码内含子从RNA前体上除去，将外显子拼接在一起的加工过程

剪接体（spliceosome）：由识别位于mRNA前体序列剪接位点的蛋白质和小核RNA（snRNA）聚合而成

RNA剪接反应：由剪接体蛋白复合物催化，可发生在RNA前体合成加帽及转录过程中

可变剪接（Alternative Splicing）：mRNA前体以多种方式被剪接，产生编码不同蛋白质序列的成熟mRNA

5）RNA化学修饰

指的是RNA分子合成后发生的化学组分变化，具有改变RNA结构、功能和稳定性等作用

6）RNA编辑

指的是对RNA分子内特定核苷酸序列进行修饰的分子过程，包括核苷酸的插入、删除和碱基替换。存在于真核生物、古生菌、原核生物、病毒的一些tRNA、rRNA、mRNA或者是miRNA分子中。发生在细胞核和胞浆内，也发生在线粒体和质体内。具有广泛分子多态性，由对应编辑体介导

7）RNA降解

mRNA具有不同的稳定性，其有限寿命使细胞快速改变蛋白质合成以响应变化需求。

真核生物包括两条主要降解途径，皆由mRNA的polyA尾缩短引起。3’-5‘途径（由外泌体多亚基复合体起关键作用）；5’-3‘途径（由5’至3‘的外切酶降解转录本）

细菌核糖核酸内切酶为RNA降解关键酶

古细菌由外泌体介导RNA降解

转录组及其方法

转录组（Transcriptome）

定义：在某一特定条件下，所能转录出的所有RNA的总和，狭义上是指细胞所能转录出的所有信使RNA（mRNA）。转录组可以被视为蛋白质组的前体，即由基因组表达的整组蛋白质

转录组学：研究在单个细胞或特定类型细胞、组织、器官或发育阶段的细胞群内所产生的各类RNA分子的类型和数量

转录组研究方法：DNA芯片和RNA-seq（其中RNA-seq可以发现新的转录本和可变剪切异构体，DNA芯片只能检测已知转录本的表达，并且RNA-seq比芯片的解析精度更高）