执行生命功能、表现生命特征的主要物质是蛋白质分子。DNA贮存着决定生物特征的遗传信息,只有通过蛋白质才能表达出它的生命意义,直接决定蛋白质合成及蛋白质特征的不是RNA而是DNA,因而人们确定DNA是遗传信息贮存者后就推测DNA是通过RNA去决定蛋白质合成的。50年代末RNA聚合酶的发现开始证实了这一推测。
以DNA为模板合成RNA的过程称为转录(transcription)。转录是生物界RNA合成的主要方式,是遗传信息朋DNA向RNA传递过程,也是基因表达的开始(图17-1)。转录也是一种酶促的核苷酸聚合过程,所需的酶叫做依赖DNA的RNA聚合酶(DNA-dependentRNApolynerase,DDRP)。转录产生初级转录物为RNA前体(RNaprecursor),它们必须经过加工过程变为成熟的RNA,才能表现其生物活性。
RNA的转录合成从化学角度来讲类似于DNA的复制,多核苷酸链的合成都是以5’→3’的方向,在3’-OH末端与加入的核苷酸磷酸二酯键,但是,由于复制和转录的目的不同,转录又具有其特点:(1)对于一个基因组来说,转录只发生在一部分基因,而且每个基因的转录都受到相对独立的控制(图17-2);(2)转录是不对称的。(3)转录时不需要引物,而且RNA链的合成是连续的。
真核和原核细胞内都存在有DDRP,迄今发现的DDRP的有以下特点:
①以DNA为模板;在DNA的两条多苷酸链中只有其中一条链作为模板,这条链叫做模板链(templatestrand),又叫做无意义链。DNA双链中另一条不做为模板的链叫做编码链,又叫做有意义链,编码链的的序列与转录本RNA的序列相同,只是在编码链上的T在转录本RNA为U,由于RNA的转录合成是以DNA的一条链为模板而进行的,所以这种转录方式又叫做不对称转录。
②都以四种三磷酸核苷的底物,原料;
③都遵循DNA与RNA之间的碱基配对原由,A=U,T=A,C=G,合成与模板DNA序列互补的RNA链。
④RNA链的延长方向是5’→3’的连续合成。
⑤需要Mg2+或Mn2+离子。
⑥并不需要引物。RNA聚合酶缺乏3’→5’外切酶活性,所以没有校正功能。