分子生物學-8真核生物基因表達調(diào)控

1、真核生物基因真核生物基因的表達調(diào)控的表達調(diào)控主要內(nèi)容主要內(nèi)容n概述概述n染色體水平上的調(diào)控染色體水平上的調(diào)控n染色質(zhì)水平上的調(diào)控染色質(zhì)水平上的調(diào)控nDNADNA水平上的調(diào)控水平上的調(diào)控n真核細胞真核細胞類基因的調(diào)控區(qū)類基因的調(diào)控區(qū)n真核細胞真核細胞類基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子類基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子一、概述一、概述DNAhnRNAmRNA蛋白質(zhì)前體蛋白質(zhì)前體活性蛋白質(zhì)活性蛋白質(zhì)mRNA降解物降解物核核細胞質(zhì)細胞質(zhì)染色體、染色質(zhì)、染色體、染色質(zhì)、水平上的調(diào)控水平上的調(diào)控轉(zhuǎn)錄調(diào)控轉(zhuǎn)錄調(diào)控轉(zhuǎn)錄后加工調(diào)控轉(zhuǎn)錄后加工調(diào)控轉(zhuǎn)運調(diào)控轉(zhuǎn)運調(diào)控翻譯調(diào)控翻譯調(diào)控mRNA降解的調(diào)控降解的調(diào)控翻譯后加工翻譯后加工的調(diào)控的調(diào)控（一

2、）真核生物（一）真核生物基因表達多層次性基因表達多層次性（二）真核生物基因表達調(diào)控的種類（二）真核生物基因表達調(diào)控的種類涉及基因的迅速打開和關(guān)閉，刺激涉及基因的迅速打開和關(guān)閉，刺激信號主要是信號主要是激素激素和和生長因子生長因子短期調(diào)控短期調(diào)控或或可逆性調(diào)控可逆性調(diào)控：長期調(diào)控長期調(diào)控或或不可逆性調(diào)控不可逆性調(diào)控：基因基因永久性永久性或或半永久性半永久性地開啟和地開啟和關(guān)閉，不可逆地改變細胞生化特關(guān)閉，不可逆地改變細胞生化特征，征，最終導致細胞分化最終導致細胞分化二、染色體水平上的調(diào)控二、染色體水平上的調(diào)控（一）基因丟失（一）基因丟失Definition: 在細胞分化過程中，通過在細胞分化過程

3、中，通過丟失掉某些基因而去除這些基因的活性。丟失掉某些基因而去除這些基因的活性。（二）基因擴增（二）基因擴增Definition: （amplification of gene）指基因組中特定基因指基因組中特定基因的拷貝數(shù)專一性大量增加的現(xiàn)象。的拷貝數(shù)專一性大量增加的現(xiàn)象。n典型例子是典型例子是免疫球蛋白免疫球蛋白基因的表達基因的表達（三（三）染色體重排染色體重排(chromosome rearrangement)輕鏈輕鏈k基因的重排基因的重排三、染色質(zhì)水平上的調(diào)控三、染色質(zhì)水平上的調(diào)控（一（一）染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)DNA組蛋白組蛋白核小體核小體染色質(zhì)染色質(zhì) 組蛋白是組蛋白是富含精氨酸和賴

4、氨酸的堿性蛋白富含精氨酸和賴氨酸的堿性蛋白，有有H1、H2A、H2B、H3和和H4共共5種。種。染色質(zhì)折疊的放射環(huán)模型染色質(zhì)折疊的放射環(huán)模型核小體顆粒的晶體結(jié)構(gòu)核小體顆粒的晶體結(jié)構(gòu) H1的直接功能是阻的直接功能是阻止核小體的移動，阻礙止核小體的移動，阻礙DNA序列進一步暴露。序列進一步暴露。 除去除去H1會活化部分會活化部分轉(zhuǎn)錄活性，是染色質(zhì)活轉(zhuǎn)錄活性，是染色質(zhì)活化的重要事件化的重要事件n由組蛋白和由組蛋白和DNA組成的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)限制了轉(zhuǎn)組成的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)限制了轉(zhuǎn)錄因子對錄因子對DNA的接近與結(jié)合，實際上的接近與結(jié)合，實際上起著阻起著阻遏轉(zhuǎn)錄的作用遏轉(zhuǎn)錄的作用。n基因轉(zhuǎn)錄需要染色質(zhì)發(fā)生一系列重要

5、的變化，基因轉(zhuǎn)錄需要染色質(zhì)發(fā)生一系列重要的變化，如染色質(zhì)去凝集，核小體變成開放式的疏松如染色質(zhì)去凝集，核小體變成開放式的疏松結(jié)構(gòu)，使轉(zhuǎn)錄因子等更容易接近并結(jié)合核小結(jié)構(gòu)，使轉(zhuǎn)錄因子等更容易接近并結(jié)合核小體體DNA。n有兩種方式可以顯著改變有兩種方式可以顯著改變DNA的易接近性：的易接近性：組蛋白的乙?；M蛋白的乙酰化和和核小體重塑核小體重塑。（二（二）染色質(zhì)的染色質(zhì)的3種狀態(tài)種狀態(tài)阻遏狀態(tài)阻遏狀態(tài)活性狀態(tài)活性狀態(tài)激活狀態(tài)激活狀態(tài)（三（三）異染色質(zhì)化異染色質(zhì)化常染色質(zhì)常染色質(zhì)（euchromatin）異染色質(zhì)異染色質(zhì)（heterochromatin）組成型異染色質(zhì)組成型異染色質(zhì)兼性異染色質(zhì)兼性異染

6、色質(zhì)著絲粒、端粒、核仁形成區(qū)著絲粒、端粒、核仁形成區(qū)補充：補充：lyon假說假說Definition: 巴氏小體巴氏小體（Barr body）：）：正常正常雌性雌性哺乳動物哺乳動物的核中有一個的核中有一個高度凝聚的染色質(zhì)團高度凝聚的染色質(zhì)團，它是一個失活的它是一個失活的X染色體。染色體。Definition: 指在指在XY性別決定性別決定機制的生物中，機制的生物中，使使性連鎖基因性連鎖基因在兩種性別中有相等在兩種性別中有相等或近乎相等的有效劑量的遺傳效應(yīng)?；蚪跸嗟鹊挠行┝康倪z傳效應(yīng)。劑量補償效應(yīng)劑量補償效應(yīng)(dosage compensation effect)n正常雌性哺乳動物的體細胞中

7、，正常雌性哺乳動物的體細胞中，兩條兩條X染色體中染色體中只有一條在遺傳上只有一條在遺傳上有活性的有活性的，另一條無活性。，另一條無活性。n失活是隨機的。失活是隨機的。Mary.F.Lyon(1925-)lyon假說假說n失活發(fā)生在胚胎發(fā)育的早期失活發(fā)生在胚胎發(fā)育的早期n雜合體雌性在伴性基因的作雜合體雌性在伴性基因的作用上是嵌合體。用上是嵌合體。Example:玳瑁貓玳瑁貓（四（四）組蛋白的修飾組蛋白的修飾（ Histone modification ）n每種核心組蛋白包括一每種核心組蛋白包括一個個80個氨基酸殘基構(gòu)個氨基酸殘基構(gòu)成的保守的區(qū)域稱為成的保守的區(qū)域稱為組組蛋白折疊域蛋白折疊域（hi

8、stone fold domain）和一個突和一個突出于核小體核心之外、出于核小體核心之外、由由20個氨基酸殘基組成個氨基酸殘基組成的的N端尾端尾。nN端尾端尾的相互作用對核的相互作用對核小體的聚集和染色質(zhì)折小體的聚集和染色質(zhì)折疊非常重要，也是疊非常重要，也是組蛋組蛋白的主要修飾部位白的主要修飾部位。核心組蛋白的修飾核心組蛋白的修飾乙?；阴；?acetylation)甲基化甲基化(methylation)磷酸化磷酸化(phosphorylation)乙?；亲钤绨l(fā)現(xiàn)與轉(zhuǎn)錄有關(guān)的組蛋白修飾方式乙?；亲钤绨l(fā)現(xiàn)與轉(zhuǎn)錄有關(guān)的組蛋白修飾方式組蛋白修飾與基因活性的關(guān)系組蛋白修飾與基因活性的關(guān)系n在在含

9、有活含有活性基因的性基因的染染色色體體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)域域中，中，組組蛋白蛋白乙酰乙?；潭瘸潭仍黾釉黾樱M蛋白甲基化程度減少組蛋白甲基化程度減少1.1.核心組蛋白的修飾核心組蛋白的修飾Acetylation occurs in two different circumstancesnduring DNA replication;nwhen genes are activatedduring DNA replicationDNA復制時，同時要合成復制時，同時要合成新的組蛋白。新的組蛋白。在組蛋白組在組蛋白組裝成核小體之前被乙?；b成核小體之前被乙?；?，組裝完成后又去乙?；M裝完成后又去乙?；痺hen

10、 genes are activated組蛋白乙?；M蛋白乙?；故够蚩刂茀^(qū)與核小基因控制區(qū)與核小體偶聯(lián)變得松弛體偶聯(lián)變得松弛，使染色質(zhì)變成活性使染色質(zhì)變成活性狀態(tài)。狀態(tài)。n組蛋白乙酰化酶組蛋白乙?；?(Histone acetyltransferase，HATs)n組蛋白去乙?；附M蛋白去乙?；?(Histone deacetylase，HDACs)許多組蛋白乙酰化酶是以往鑒定過的許多組蛋白乙?；甘且酝b定過的激活蛋白或輔激活蛋白激活蛋白或輔激活蛋白（coactivator）。）。CBP/p300可乙?；梢阴；疕4 的的N 端尾端尾，PCAF 可乙酰化可乙酰化H3 的的N端尾端

11、尾去乙?；c基因活性的阻遏有關(guān)去乙?；c基因活性的阻遏有關(guān) 在酵母中，在酵母中，SIN3SIN3和和Rpd3 Rpd3 與與Ume6 Ume6 形成復合物，能阻遏該啟形成復合物，能阻遏該啟動子轉(zhuǎn)錄。動子轉(zhuǎn)錄。Rpd3 Rpd3 有組蛋白去乙有組蛋白去乙?；富钚怎；富钚?.H12.H1組蛋白磷酸化組蛋白磷酸化nH1H1組蛋白對核小體起裝配作用，確定核小體組蛋白對核小體起裝配作用，確定核小體方向性，并將基本的串珠進一步組裝到方向性，并將基本的串珠進一步組裝到3030nmnm的纖維中。的纖維中。nH1H1組蛋白磷酸化后與組蛋白磷酸化后與DNADNA親和力下降，造成染親和力下降，造成染色質(zhì)疏松，可

12、提高染色質(zhì)的活性色質(zhì)疏松，可提高染色質(zhì)的活性n有絲分裂中有絲分裂中H1H1的磷酸化導致其對的磷酸化導致其對DNADNA的親和力的親和力下降，可能與具有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)伸展狀下降，可能與具有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)伸展狀態(tài)相似。態(tài)相似。組蛋白修飾與基因活性的關(guān)系組蛋白修飾與基因活性的關(guān)系n1 1、組蛋白、組蛋白H1H1與染色質(zhì)結(jié)合不緊密；與染色質(zhì)結(jié)合不緊密；n2 2、4 4種核內(nèi)組蛋白含量雖然正常，但是乙酰種核內(nèi)組蛋白含量雖然正常，但是乙?；潭缺确腔钚匀旧|(zhì)的高；化程度比非活性染色質(zhì)的高；n3 3、活性染色質(zhì)中，組蛋白、活性染色質(zhì)中，組蛋白H2BH2B很少磷酸化；很少磷酸化；n4 4、核小體結(jié)構(gòu)結(jié)合了

13、兩種小分子量的非組蛋、核小體結(jié)構(gòu)結(jié)合了兩種小分子量的非組蛋白白HMG14HMG14和和HMG17HMG17；n5 5、組蛋白組蛋白H3H3的巰基暴露。的巰基暴露。n6.6.處于轉(zhuǎn)錄活化的染色質(zhì)區(qū)域，對處于轉(zhuǎn)錄活化的染色質(zhì)區(qū)域，對DNaseIDNaseI敏敏感性比無轉(zhuǎn)錄活性區(qū)高得多感性比無轉(zhuǎn)錄活性區(qū)高得多活性染色質(zhì)特征活性染色質(zhì)特征（五（五）染色質(zhì)的重塑染色質(zhì)的重塑（chromation remodeling）Definition: 染色質(zhì)和單個核小體內(nèi)染色質(zhì)和單個核小體內(nèi)發(fā)生的任何可檢測到的變化發(fā)生的任何可檢測到的變化兩兩種種改改變變?nèi)救旧|(zhì)質(zhì)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的的模模型型占先模型占先模型(Pre-e

14、mptive model)動力學模型動力學模型(Dynamic model)占先模型占先模型(Pre-emptive model) 如果在啟動子部位如果在啟動子部位形成了核小體，則轉(zhuǎn)錄形成了核小體，則轉(zhuǎn)錄因子和聚合酶不能與因子和聚合酶不能與DNA 結(jié)合，反之亦然。結(jié)合，反之亦然。動力學模型動力學模型(Dynamic model) 在在ATP水解釋放能水解釋放能量的驅(qū)動下，各種轉(zhuǎn)錄量的驅(qū)動下，各種轉(zhuǎn)錄因子將核小體從因子將核小體從DNA中中置換出來。置換出來。n染色質(zhì)重塑涉及在基因組一個較短的區(qū)染色質(zhì)重塑涉及在基因組一個較短的區(qū)域中核小體位置的改變或者結(jié)構(gòu)的改變，域中核小體位置的改變或者結(jié)構(gòu)的改變

15、，是一個能量依賴的過程，由是一個能量依賴的過程，由染色質(zhì)重塑染色質(zhì)重塑復合物復合物（chromatin remodeling complex）催化完成。催化完成。染染色色質(zhì)質(zhì)重塑復合物重塑復合物nSWI/SNF類復合物有解旋酶活性，在類復合物有解旋酶活性，在ATP作作用下，使核小體用下，使核小體DNA螺旋程度降低，組蛋白螺旋程度降低，組蛋白八聚體沿八聚體沿DNA移動，核小體結(jié)構(gòu)松散。移動，核小體結(jié)構(gòu)松散。染染色色質(zhì)質(zhì)重塑復合物的作用機理重塑復合物的作用機理染色質(zhì)活化過程染色質(zhì)活化過程（1）轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合于）轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合于特定序列特定序列（2 2）染）染色色質(zhì)質(zhì)重塑重塑復合物結(jié)合復合物結(jié)合（3）轉(zhuǎn)

16、錄因子被釋放）轉(zhuǎn)錄因子被釋放轉(zhuǎn)錄因子、組蛋白乙酰化酶轉(zhuǎn)錄因子、組蛋白乙酰化酶和和染色質(zhì)重塑復合體染色質(zhì)重塑復合體的的結(jié)合順序因啟動子的不同而不同。結(jié)合順序因啟動子的不同而不同。染色質(zhì)結(jié)構(gòu)重塑染色質(zhì)結(jié)構(gòu)重塑（4 4）乙?；笍秃衔锝Y(jié)合）乙?；笍秃衔锝Y(jié)合組蛋白被修飾組蛋白被修飾n（5 5）新的轉(zhuǎn)錄因子與）新的轉(zhuǎn)錄因子與DNADNA結(jié)合。結(jié)合。n（6 6）RNARNA聚合酶與聚合酶與DNADNA結(jié)合。結(jié)合。n（7 7）轉(zhuǎn)錄起始需要來自于特異性轉(zhuǎn)錄因子經(jīng)）轉(zhuǎn)錄起始需要來自于特異性轉(zhuǎn)錄因子經(jīng)中介復合體傳遞來的正調(diào)控信號。中介復合體傳遞來的正調(diào)控信號。（六（六）活性染色質(zhì)的活性染色質(zhì)的DNase敏感性敏

17、感性n處于轉(zhuǎn)錄活化的染色質(zhì)區(qū)域，對處于轉(zhuǎn)錄活化的染色質(zhì)區(qū)域，對DNaseI敏感敏感性比無轉(zhuǎn)錄活性區(qū)高得多性比無轉(zhuǎn)錄活性區(qū)高得多。n是由于此區(qū)域染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變得松散，是由于此區(qū)域染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變得松散， DNaseI易于接觸到易于接觸到DNA。n對對DNaseI敏感性只反映該基因具有被轉(zhuǎn)錄的敏感性只反映該基因具有被轉(zhuǎn)錄的潛能。并不反映該基因一定在轉(zhuǎn)錄。潛能。并不反映該基因一定在轉(zhuǎn)錄。nDNaseI超敏感位點超敏感位點（ DNaseI HyperSensitive Sites，DHSS)：大多位于基因：大多位于基因5端啟動子區(qū)域，端啟動子區(qū)域，少數(shù)位于其他部位。少數(shù)位于其他部位。n超敏感位點實際上是一段

18、超敏感位點實際上是一段100-200 bp 的的DNA序列特異暴露的區(qū)域，可能被一些非組蛋白序列特異暴露的區(qū)域，可能被一些非組蛋白結(jié)合而抑制了同組蛋白結(jié)合，失去了組蛋白結(jié)合而抑制了同組蛋白結(jié)合，失去了組蛋白的保護。的保護。人類人類-珠蛋白基因簇的超敏感位點珠蛋白基因簇的超敏感位點n5端調(diào)控位點，起初級調(diào)控作用，它即是一簇端調(diào)控位點，起初級調(diào)控作用，它即是一簇超敏感位點。超敏感位點。n是染色體是染色體DNA上一種順式作用元件，結(jié)構(gòu)域上一種順式作用元件，結(jié)構(gòu)域中含有多種反式作用因子的結(jié)合序列，可能中含有多種反式作用因子的結(jié)合序列，可能參與蛋白質(zhì)因子的協(xié)同作用，使啟動子處于參與蛋白質(zhì)因子的協(xié)同作用，

19、使啟動子處于無組蛋白狀態(tài)。無組蛋白狀態(tài)。（七（七）染色質(zhì)的功能區(qū)域染色質(zhì)的功能區(qū)域1.基因座控制區(qū)基因座控制區(qū)(locus control region, LCR)nLCR是一種遠距離順式調(diào)控元件是一種遠距離順式調(diào)控元件n使使LCR界限之內(nèi)的基因具有潛在活化的可能界限之內(nèi)的基因具有潛在活化的可能n是基因簇中每個基因表達所必需的是基因簇中每個基因表達所必需的n人類的人類的珠蛋白基因簇長約珠蛋白基因簇長約60 Kb，含有含有5個個功能基因，它們的排列順序是功能基因，它們的排列順序是5 GA3。n其中其中在胚胎早期表達，在胚胎早期表達，G和和A在胎兒時期表在胎兒時期表達，達，和和在成體中表達。在成體

20、中表達。n每個每個珠蛋白基因都有自己的一套調(diào)控系統(tǒng)，珠蛋白基因都有自己的一套調(diào)控系統(tǒng)，但它們的表達還要受到基因簇上游但它們的表達還要受到基因簇上游12 Kb的的基基因座控制區(qū)因座控制區(qū)（locus control region, LCR）的的控制?？刂?。LCR最初是在研究最初是在研究地中海貧血病地中海貧血病的過程中被發(fā)現(xiàn)的，的過程中被發(fā)現(xiàn)的，地中海貧血是一種由地中海貧血是一種由或或珠蛋白缺陷導致的血液病。珠蛋白缺陷導致的血液病。許多地中海貧血是由珠蛋白基因編碼區(qū)突變造成的，許多地中海貧血是由珠蛋白基因編碼區(qū)突變造成的，但是但是也有一些地中海貧血是由于也有一些地中海貧血是由于珠蛋白基因簇上游珠蛋

21、白基因簇上游12 Kb的區(qū)域發(fā)生大范圍缺失，導致了整個基因簇沉默。的區(qū)域發(fā)生大范圍缺失，導致了整個基因簇沉默。因此，因此，LCR具有增強轉(zhuǎn)錄的功能。具有增強轉(zhuǎn)錄的功能。人類人類珠蛋白基因珠蛋白基因LCR的增強子活性已由實的增強子活性已由實驗證明。驗證明。將連接或不連接將連接或不連接LCR的人類的人類珠蛋珠蛋白基因分別轉(zhuǎn)化小鼠細胞白基因分別轉(zhuǎn)化小鼠細胞。研究發(fā)現(xiàn)，研究發(fā)現(xiàn)，如果缺少如果缺少LCR，珠蛋白基因轉(zhuǎn)珠蛋白基因轉(zhuǎn)錄水平通常錄水平通常不到內(nèi)源小鼠不到內(nèi)源小鼠珠蛋白基因的珠蛋白基因的1。若是若是連接上連接上LCR，外源外源珠蛋白基因的表達珠蛋白基因的表達水平水平與小鼠自身的與小鼠自身的珠蛋白

22、基因的表達水平珠蛋白基因的表達水平相當相當。2.核基質(zhì)結(jié)合區(qū)核基質(zhì)結(jié)合區(qū)（matrtix associated region, MAR）Definition: 染色質(zhì)染色質(zhì)通過通過DNA特定序列結(jié)合特定序列結(jié)合在核基質(zhì)蛋白質(zhì)上在核基質(zhì)蛋白質(zhì)上，形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。，形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。這特定的這特定的DNA序列稱為核基質(zhì)結(jié)合區(qū)序列稱為核基質(zhì)結(jié)合區(qū) n在靠近在靠近MAR位點的地方經(jīng)常有拓撲異構(gòu)酶位點的地方經(jīng)常有拓撲異構(gòu)酶II的識別位點，意味著每一個巨大的環(huán)狀的識別位點，意味著每一個巨大的環(huán)狀DNA的超螺旋程度受到獨立的調(diào)控。增強子以及的超螺旋程度受到獨立的調(diào)控。增強子以及其他調(diào)控元件也經(jīng)?？拷渌{(diào)控元件也

23、經(jīng)?？拷麺AR位點。位點。n在某些情況下，染色質(zhì)重塑也是從在某些情況下，染色質(zhì)重塑也是從MAR位點位點開始的，并且影響整個染色質(zhì)環(huán)。開始的，并且影響整個染色質(zhì)環(huán)。MAR功能功能：限定：限定DNA的環(huán)，使環(huán)狀結(jié)構(gòu)成為的環(huán)，使環(huán)狀結(jié)構(gòu)成為 相對獨立的結(jié)構(gòu)功能單位相對獨立的結(jié)構(gòu)功能單位Definition: :可以阻止激活或失活效應(yīng)傳向可以阻止激活或失活效應(yīng)傳向相鄰的結(jié)構(gòu)功能單位的相鄰的結(jié)構(gòu)功能單位的DNA序列序列3.限定子（限定子（delimiter）或絕緣子（或絕緣子（insulator）n絕緣子是一組在真核生物基因組中建立獨立絕緣子是一組在真核生物基因組中建立獨立的轉(zhuǎn)錄活性區(qū)的調(diào)控元件，它具有

24、兩種性質(zhì)。的轉(zhuǎn)錄活性區(qū)的調(diào)控元件，它具有兩種性質(zhì)。n第一，當絕緣子位于增強子或者沉默子與啟第一，當絕緣子位于增強子或者沉默子與啟動子之間時可以動子之間時可以阻斷增強子或者沉默子對啟阻斷增強子或者沉默子對啟動子的作用動子的作用。n第二，絕緣子可以第二，絕緣子可以使其界定的基因的表達不使其界定的基因的表達不受位置效應(yīng)的影響受位置效應(yīng)的影響。絕緣子的功能絕緣子的功能增強子屏蔽的活性增強子屏蔽的活性。在啟動子和增強子之間的絕緣。在啟動子和增強子之間的絕緣子阻止啟動子接受增強子的轉(zhuǎn)錄激活影響子阻止啟動子接受增強子的轉(zhuǎn)錄激活影響阻礙物活性阻礙物活性。在啟動子和濃縮、阻礙狀態(tài)的染色質(zhì)。在啟動子和濃縮、阻礙狀

25、態(tài)的染色質(zhì)之間的絕緣子可以阻止啟動子受到濃縮染色質(zhì)（由之間的絕緣子可以阻止啟動子受到濃縮染色質(zhì)（由沉默子誘導）阻抑基因轉(zhuǎn)錄的影響沉默子誘導）阻抑基因轉(zhuǎn)錄的影響滑動模型滑動模型。當激活蛋白結(jié)合到增強子上，刺激信號或激活蛋。當激活蛋白結(jié)合到增強子上，刺激信號或激活蛋白本身沿白本身沿DNA滑向啟動子。而絕緣子可能與一個或多個蛋白滑向啟動子。而絕緣子可能與一個或多個蛋白結(jié)合，阻擋滑向啟動子的信號。結(jié)合，阻擋滑向啟動子的信號。環(huán)化模型環(huán)化模型。兩個絕緣子將一個增強子隔離出來。當?shù)鞍踪|(zhì)結(jié)。兩個絕緣子將一個增強子隔離出來。當?shù)鞍踪|(zhì)結(jié)合到這些絕緣子上后，它們相互作用，將增強子隔離在環(huán)形合到這些絕緣子上后，它們

26、相互作用，將增強子隔離在環(huán)形結(jié)構(gòu)中，從而不能激活附近啟動子的轉(zhuǎn)錄。結(jié)構(gòu)中，從而不能激活附近啟動子的轉(zhuǎn)錄。絕緣子活性機理的兩種假說絕緣子活性機理的兩種假說果蠅兩個串聯(lián)基因上的絕緣子效應(yīng)果蠅兩個串聯(lián)基因上的絕緣子效應(yīng)DNA結(jié)構(gòu)域可能有以下三種位點結(jié)構(gòu)域可能有以下三種位點四、四、DNA水平上的調(diào)控水平上的調(diào)控（一（一）DNA的甲基化（的甲基化（methylation）甲基化位點主要在甲基化位點主要在CpG序列序列半甲基化半甲基化全甲基化全甲基化nHpaII能切割能切割非甲基化的非甲基化的CCGG序列序列DNA甲基化的檢測甲基化的檢測nMspI能切割能切割甲基化或非甲基化的甲基化或非甲基化的CCGG序

27、列序列MspIHpaIIMspI酶切酶切HpaII酶切酶切n基因不能表達的組織中呈甲基化狀態(tài)，基因不能表達的組織中呈甲基化狀態(tài)，n活性基因低甲基化狀態(tài)活性基因低甲基化狀態(tài)DNA甲基化與基因活性甲基化與基因活性DNA甲基化抑制轉(zhuǎn)錄機理甲基化抑制轉(zhuǎn)錄機理n影響染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定染色質(zhì)的失活狀態(tài)，影響染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定染色質(zhì)的失活狀態(tài)，阻止轉(zhuǎn)錄因子的進入，防止其活化。阻止轉(zhuǎn)錄因子的進入，防止其活化。nDNA甲基化直接干涉轉(zhuǎn)錄因子與啟動子內(nèi)識別甲基化直接干涉轉(zhuǎn)錄因子與啟動子內(nèi)識別位點結(jié)合；位點結(jié)合；n抑制作用通過抑制作用通過甲基化甲基化CpG結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白（methylated CpG bindin

28、g proteins, MeCP）起作用，這種因起作用，這種因子與轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子競爭甲基化子與轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子競爭甲基化DNA結(jié)合位點。結(jié)合位點。MeCP-1CH3CH3CH3CH3CH3TFRNA polIIMeCP-1可與多個甲基化的可與多個甲基化的CpG位點結(jié)合位點結(jié)合MeCP-2CH3CH3CH3CH3CH3SIN3HDACTFRNA polIIMeCP-2能結(jié)合到能結(jié)合到單個甲基化的單個甲基化的CpG 堿基對堿基對上，上，還結(jié)合還結(jié)合Sin3 阻遏復合體阻遏復合體(含含HDAC活性活性)，CpG島（島（ CpG rich islands）富含富含CpG的區(qū)段稱為的區(qū)段稱為CpG島島n幾乎幾

29、乎管家基因管家基因都含都含CpG 島島n一般位于基因的一般位于基因的5端區(qū)域端區(qū)域n大多數(shù)大多數(shù)CpG島是島是未甲基化未甲基化的的nCpG島中的核小體中島中的核小體中H1 含量低含量低，其它，其它組蛋白組蛋白被廣泛乙?；粡V泛乙酰化，并有超敏感位點，并有超敏感位點n未甲基化未甲基化CpG 島可能說明島可能說明基因具有潛在活性基因具有潛在活性，五、真核細胞五、真核細胞類基因類基因的調(diào)控區(qū)的調(diào)控區(qū)n轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控主要是通過順式作用元件與轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控主要是通過順式作用元件與反式作用因子相互作用來實現(xiàn)的反式作用因子相互作用來實現(xiàn)的n順式作用元件順式作用元件( (ciscis-regulating e

30、lement)-regulating element)啟動子、增強子、沉默子、啟動子、增強子、沉默子、絕絕緣緣子子、應(yīng)答元件應(yīng)答元件啟動子啟動子調(diào)控元件調(diào)控元件增強子增強子（enhancer）沉默子沉默子（ silencer）核心啟動子核心啟動子(core promotor)上游啟動子元件上游啟動子元件(upstream promotor element, UPE)基本啟動子基本啟動子(basal promotor)轉(zhuǎn)錄起始位點轉(zhuǎn)錄起始位點(Inr)（一（一）啟動子（啟動子（promotor）核心啟動子核心啟動子(core promotor)TATA-box： TBP的結(jié)合位點，決定轉(zhuǎn)錄方向、

31、的結(jié)合位點，決定轉(zhuǎn)錄方向、 起始位點起始位點啟動子上游元件啟動子上游元件(UPE)CCAAT-box: CTF、C/EBP的結(jié)合位點的結(jié)合位點GC-box: sp1的結(jié)合位點的結(jié)合位點 UPE影響轉(zhuǎn)錄起始頻率，增強轉(zhuǎn)錄起始復影響轉(zhuǎn)錄起始頻率，增強轉(zhuǎn)錄起始復合物的組裝能力合物的組裝能力在酵母中稱為在酵母中稱為上游激活元件上游激活元件（UAS）（二（二）增強子（增強子（ enhancer ）SV40早期基因調(diào)控區(qū)的結(jié)構(gòu)早期基因調(diào)控區(qū)的結(jié)構(gòu)Definition: 指能使與它連鎖的基因轉(zhuǎn)錄效率指能使與它連鎖的基因轉(zhuǎn)錄效率明顯增加，并且無方向和位置依賴性明顯增加，并且無方向和位置依賴性的的DNA序列。序

32、列。n增強效應(yīng)十分明顯增強效應(yīng)十分明顯n增強子增強子與啟動子的相對位置不固定與啟動子的相對位置不固定, ,可以位于可以位于基因的基因的55端上游、內(nèi)部或端上游、內(nèi)部或33端下游序列中端下游序列中 n可以遠離基因的可以遠離基因的InrInr起作用起作用n能在能在兩個方向兩個方向上起作用上起作用n一般具有一般具有組織和細胞特異性組織和細胞特異性1.1.增強子的特點增強子的特點r2b基因中的增強子元件是無方向和位置效應(yīng)的基因中的增強子元件是無方向和位置效應(yīng)的a.構(gòu)建突變質(zhì)粒構(gòu)建突變質(zhì)粒：將：將X2-X3區(qū)域（包含增強子）切除后區(qū)域（包含增強子）切除后通過四種方式重新插到基因中。通過四種方式重新插到基

33、因中。質(zhì)粒質(zhì)粒A和和B： X2-X3片段被片段被正向或反向插到原位置正向或反向插到原位置。質(zhì)粒質(zhì)粒C和和D： X2-X3片段被片段被正向或反向插到另一個正向或反向插到另一個XbaI酶切位點酶切位點，位于基因上游幾百堿基處。位于基因上游幾百堿基處。b.結(jié)果表明，結(jié)果表明，增強子無方向和位置效應(yīng)增強子無方向和位置效應(yīng)。2.2.增強子的種類增強子的種類組織和細胞專一性增強子組織和細胞專一性增強子誘導性增強子誘導性增強子只在特定組織和細胞中，特定的轉(zhuǎn)錄因子與之只在特定組織和細胞中，特定的轉(zhuǎn)錄因子與之結(jié)合，才能發(fā)揮功能。結(jié)合，才能發(fā)揮功能。由于調(diào)控因子本身活性是誘導性的，造成對增強由于調(diào)控因子本身活性是

34、誘導性的，造成對增強子的結(jié)合和增強子活性有可誘導性子的結(jié)合和增強子活性有可誘導性3.3.增強子的作用機理增強子的作用機理 三種假說三種假說a.拓撲結(jié)構(gòu)的改變。拓撲結(jié)構(gòu)的改變。激活因子與增強子結(jié)合，促進激活因子與增強子結(jié)合，促進DNA的拓撲結(jié)構(gòu)或形狀發(fā)生改變，使啟動子向通用轉(zhuǎn)的拓撲結(jié)構(gòu)或形狀發(fā)生改變，使啟動子向通用轉(zhuǎn)錄因子敞開。錄因子敞開。b.滑動滑動。激活因子與增強子結(jié)合，沿。激活因子與增強子結(jié)合，沿DNA滑動直至啟滑動直至啟動子，與啟動子直接相互作用激活轉(zhuǎn)錄。動子，與啟動子直接相互作用激活轉(zhuǎn)錄。c.環(huán)化。環(huán)化。激活因子與增強子結(jié)合，使增強子與啟動子激活因子與增強子結(jié)合，使增強子與啟動子之間的

35、之間的DNA環(huán)化，促進結(jié)合蛋白間的互作并激活轉(zhuǎn)錄。環(huán)化，促進結(jié)合蛋白間的互作并激活轉(zhuǎn)錄。增強子功能的要點，實質(zhì)上是增強子功能的要點，實質(zhì)上是結(jié)合于增強子結(jié)合于增強子的激活因子的激活因子與與結(jié)合于啟動子的普遍性轉(zhuǎn)錄因結(jié)合于啟動子的普遍性轉(zhuǎn)錄因子之間的子之間的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用。蛋白質(zhì)相互作用。n多重增強子能使一個特定基因?qū)Ω鞣N激多重增強子能使一個特定基因?qū)Ω鞣N激活因子的不同組合產(chǎn)生應(yīng)答活因子的不同組合產(chǎn)生應(yīng)答。這種排布這種排布格局使細胞能對基因在不同組織或不同格局使細胞能對基因在不同組織或不同發(fā)育階段產(chǎn)生精細的調(diào)控發(fā)育階段產(chǎn)生精細的調(diào)控。4.多個增強子（多個增強子（Multiple E

36、nhancers）的作用的作用金屬硫蛋白金屬硫蛋白(Metallothionein，MT)基因基因是是單一基因受多種不同機制調(diào)控單一基因受多種不同機制調(diào)控的例子的例子金屬應(yīng)答元件金屬應(yīng)答元件(MRE)在應(yīng)答重金屬時激活基因轉(zhuǎn)錄在應(yīng)答重金屬時激活基因轉(zhuǎn)錄GC框框:轉(zhuǎn)錄激活因子轉(zhuǎn)錄激活因子Sp1的應(yīng)答元件的應(yīng)答元件本底水平增強子本底水平增強子(BLE):轉(zhuǎn)錄激活因子轉(zhuǎn)錄激活因子AP-1的應(yīng)答元件的應(yīng)答元件糖皮質(zhì)激素應(yīng)答元件糖皮質(zhì)激素應(yīng)答元件(GRE):可被可被糖皮質(zhì)激素和受體組成糖皮質(zhì)激素和受體組成的激活因子的激活因子激活轉(zhuǎn)錄激活轉(zhuǎn)錄金屬硫蛋白金屬硫蛋白是真核細胞中幫助細胞是真核細胞中幫助細胞對付

37、重金屬中毒對付重金屬中毒的防御性機制的防御性機制海膽海膽Endo16基因的多增強子模塊的排布情況基因的多增強子模塊的排布情況 激活因子的不同組合，就會在不同細胞中造成激活因子的不同組合，就會在不同細胞中造成基因不同水平的表達基因不同水平的表達大號和中號的彩色橢圓形和長方形表示大號和中號的彩色橢圓形和長方形表示激活因子激活因子；橙色小橢圓形表示橙色小橢圓形表示結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄因子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄因子；增強子成簇排列增強子成簇排列，分別記為，分別記為G,F,E,DC,B和和A；長垂直線代表限定模塊的限制性位點；長垂直線代表限定模塊的限制性位點；BP為為基本啟動子基本啟動子。P568海膽海膽Endo16基因中模塊基

38、因中模塊A的綜合功能的綜合功能(a)在在早期發(fā)育早期發(fā)育中中,模塊模塊A是唯一開啟的模塊是唯一開啟的模塊,它通過基本啟動子它通過基本啟動子(BP)刺激基因轉(zhuǎn)錄刺激基因轉(zhuǎn)錄.(b)在在中胚層的晚期發(fā)育中胚層的晚期發(fā)育中中,模塊模塊A通過通過整合模塊整合模塊G和和B的作用的作用,共同共同刺刺激轉(zhuǎn)錄激轉(zhuǎn)錄.(c)在在外胚層的晚期發(fā)育外胚層的晚期發(fā)育中中,模塊模塊A通過通過整合模塊整合模塊F和和E的作用的作用,阻遏基阻遏基因轉(zhuǎn)錄因轉(zhuǎn)錄.(d)在在成骨間質(zhì)細胞的晚期發(fā)育成骨間質(zhì)細胞的晚期發(fā)育中中,模塊模塊A整合模塊整合模塊DC的作用的作用,抑制基抑制基因轉(zhuǎn)錄因轉(zhuǎn)錄.(e)LiCl處理處理能能逆轉(zhuǎn)逆轉(zhuǎn)來自

39、模塊來自模塊A外胚層和成骨間質(zhì)細胞的外胚層和成骨間質(zhì)細胞的阻遏信號阻遏信號,刺刺激基因轉(zhuǎn)錄激基因轉(zhuǎn)錄.Definition: 基因的基因的負調(diào)控元件負調(diào)控元件，當其結(jié)合特異，當其結(jié)合特異蛋白因子時，蛋白因子時，對基因轉(zhuǎn)錄起阻遏作用對基因轉(zhuǎn)錄起阻遏作用。（三（三）沉默子（沉默子（ silencer ）n沉默子是抑制基因轉(zhuǎn)錄的順式元件沉默子是抑制基因轉(zhuǎn)錄的順式元件。能引起。能引起染色質(zhì)彎曲纏繞，產(chǎn)生類似于異染色質(zhì)的結(jié)染色質(zhì)彎曲纏繞，產(chǎn)生類似于異染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)構(gòu)，致使轉(zhuǎn)錄因子無法與鄰近基因的啟動子，致使轉(zhuǎn)錄因子無法與鄰近基因的啟動子相結(jié)合，從而使基因處于關(guān)閉沉默狀態(tài)。相結(jié)合，從而使基因處于關(guān)閉沉默狀態(tài)

40、。n有時同一有時同一DNA順式元件既能表現(xiàn)出增強子的順式元件既能表現(xiàn)出增強子的活性，又能表現(xiàn)出沉默子的活性，這活性，又能表現(xiàn)出沉默子的活性，這完全取完全取決于與之結(jié)合的蛋白質(zhì)的特性決于與之結(jié)合的蛋白質(zhì)的特性。（四（四）應(yīng)答元件應(yīng)答元件(Response element)n熱激應(yīng)答元件熱激應(yīng)答元件(heat shock response element，HSE)n金屬應(yīng)答元件金屬應(yīng)答元件(metal response element，MRE)n糖皮質(zhì)激素應(yīng)答元件糖皮質(zhì)激素應(yīng)答元件(glucor-ticoid response element，GRE)n血清應(yīng)答元件血清應(yīng)答元件(serum res

41、ponse element，SRE) 能與某個（類）專一蛋白因子結(jié)合，從而控制能與某個（類）專一蛋白因子結(jié)合，從而控制基因特異表達的基因特異表達的DNA上游序列上游序列應(yīng)答元件能被在一些特定情況下表達的調(diào)控因子識別應(yīng)答元件能被在一些特定情況下表達的調(diào)控因子識別應(yīng)答元件的特點：應(yīng)答元件的特點：n 1. 可以位于啟動子或增強子內(nèi)可以位于啟動子或增強子內(nèi)n 2. 與轉(zhuǎn)錄起始點的位置不固定（多在與轉(zhuǎn)錄起始點的位置不固定（多在-200以以內(nèi)內(nèi);單個功能充分單個功能充分,但多為多拷貝但多為多拷貝;可位于啟動子可位于啟動子/增強子內(nèi)部）增強子內(nèi)部）.n3. 多基因由同一因子調(diào)控（如：熱激效應(yīng)）多基因由同一因

42、子調(diào)控（如：熱激效應(yīng)）n4. 同一基因由多種途徑調(diào)控（如：金屬硫蛋同一基因由多種途徑調(diào)控（如：金屬硫蛋白基因）白基因）. n5. 各效應(yīng)元件不論位置如何都有獨立的活化各效應(yīng)元件不論位置如何都有獨立的活化功能功能.熱激反應(yīng)熱激反應(yīng)是是單一因子調(diào)控多個基因單一因子調(diào)控多個基因的例子的例子n在真核生物中，熱激基因有一個保守的共有在真核生物中，熱激基因有一個保守的共有序列序列HSE，被轉(zhuǎn)錄因子被轉(zhuǎn)錄因子HSTF識別。識別。n溫度升高時，溫度升高時，HSTF的激活使一組熱激基因起的激活使一組熱激基因起始轉(zhuǎn)錄。始轉(zhuǎn)錄。HSTF (heat shock transcription factor ):熱休克熱

43、休克(基因基因)轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子 六、真核細胞六、真核細胞類基因類基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域結(jié)合結(jié)構(gòu)域(DNA binding domain)轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域(Transcription activation domains)自身活性的自身活性的調(diào)控結(jié)構(gòu)域調(diào)控結(jié)構(gòu)域調(diào)控因子的結(jié)構(gòu)特性調(diào)控因子的結(jié)構(gòu)特性n螺旋螺旋- -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角- -螺旋（螺旋（ Helix-turn-helix，HTH）n鋅指結(jié)構(gòu)（鋅指結(jié)構(gòu)（zinc finger）n亮氨酸拉鏈（亮氨酸拉鏈（leucine zipper）n螺旋螺旋- -環(huán)環(huán)- -螺旋（螺旋（helix /loop /helix，

44、HLH）（一（一） DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域結(jié)合結(jié)構(gòu)域（DNA binding domain）螺旋螺旋- -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角- -螺旋（螺旋（ Helix-turn-helix，HTH）識別螺旋識別螺旋，與靶序列，與靶序列DNA的大溝結(jié)合的大溝結(jié)合n是一種常出現(xiàn)在是一種常出現(xiàn)在DNA結(jié)結(jié)合蛋白合蛋白中的結(jié)構(gòu)基元中的結(jié)構(gòu)基元n長約長約30個個aa，其中，其中4個個氨基酸（氨基酸（Cys或或2個個Cys，2個個His）與）與一個一個Zn原子原子相結(jié)合。相結(jié)合。n結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)像手指狀像手指狀。 鋅指結(jié)構(gòu)（鋅指結(jié)構(gòu)（zinc finger） Cys2/ Cys2型型Cys2 / His2型型見于見于甾體激素受體甾體激素受

45、體見于見于SP1，TF A等等n含有多個鋅指單元，含有多個鋅指單元，n如如SP1有有3個，個，TF A有有9個個n形成形成-螺旋而插入螺旋而插入DNA的大溝的大溝Cys2 / His2型型鋅指可以形成鋅指可以形成-螺旋螺旋而插入而插入DNA的大溝中的大溝中n甾體激素受體甾體激素受體n含兩個鋅指含兩個鋅指Cys2 / Cys2型型GlyGlyGlnSer糖皮質(zhì)激素特異性糖皮質(zhì)激素特異性 雌激素特異性雌激素特異性亮氨酸拉鏈（亮氨酸拉鏈（leucine zipper）nDNA結(jié)合蛋白質(zhì)和其它蛋白結(jié)合蛋白質(zhì)和其它蛋白質(zhì)中的一種結(jié)構(gòu)基元質(zhì)中的一種結(jié)構(gòu)基元(motif)。n兩個蛋白質(zhì)的兩個蛋白質(zhì)的-螺旋之

46、間螺旋之間，依靠依靠leu周期性側(cè)鏈交錯相插，周期性側(cè)鏈交錯相插，形成一個穩(wěn)定的非共價結(jié)合形成一個穩(wěn)定的非共價結(jié)合的的拉鏈結(jié)構(gòu)拉鏈結(jié)構(gòu)。n可以形成可以形成二聚體二聚體亮氨酸亮氨酸拉鏈拉鏈堿性區(qū)堿性區(qū)C/EBPJunFosGCN4n具有具有DNA結(jié)合結(jié)合和和形成形成二聚體二聚體的功能；的功能；n可形成兩個可形成兩個-螺旋，兩螺旋，兩個螺旋之間由環(huán)狀結(jié)構(gòu)個螺旋之間由環(huán)狀結(jié)構(gòu)相連；相連；nDNA結(jié)合功能是由一結(jié)合功能是由一個較短的個較短的堿性區(qū)域堿性區(qū)域所決所決定的。定的。 螺旋螺旋- -環(huán)環(huán)- -螺旋（螺旋（helix /loop /helix，HLH）n轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子（主要是活化因子）的主要功轉(zhuǎn)錄

47、調(diào)控因子（主要是活化因子）的主要功能是依賴于能是依賴于轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域進行蛋白質(zhì)進行蛋白質(zhì)-蛋白蛋白質(zhì)相互作用，質(zhì)相互作用，控制轉(zhuǎn)錄起始復合物的形成和控制轉(zhuǎn)錄起始復合物的形成和調(diào)控其活性調(diào)控其活性。n一般由一般由DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域外的結(jié)合結(jié)構(gòu)域外的20-100個氨基酸個氨基酸組成組成 （二（二）轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域 （Transcription activation domains）1 1酸性結(jié)構(gòu)域酸性結(jié)構(gòu)域(acidic helix domain)n也叫做也叫做“酸斑（酸斑（ acid blobs）”或或“帶負電的帶負電的長鏈長鏈 （negative noodles）”n富

48、含酸性氨基酸富含酸性氨基酸n 存在于許多轉(zhuǎn)錄因子的激活結(jié)構(gòu)域中，存在于許多轉(zhuǎn)錄因子的激活結(jié)構(gòu)域中， 如：如：yeast Gcn4 and Gal4, 哺乳動物的哺乳動物的糖皮質(zhì)激素受體糖皮質(zhì)激素受體的兩個激活結(jié)構(gòu)域的兩個激活結(jié)構(gòu)域n2富含谷氨酰胺激活結(jié)構(gòu)域富含谷氨酰胺激活結(jié)構(gòu)域(glutamine-rich domain)：n富含谷氨酰胺富含谷氨酰胺n（SP1，OCT1，OCT 2，SRF等）等） n3 3富含脯氨酸激活結(jié)構(gòu)域富含脯氨酸激活結(jié)構(gòu)域(proline-rich domain)n 富含脯氨酸富含脯氨酸 n 有一個能激活轉(zhuǎn)錄的連續(xù)脯氨酸殘基鏈有一個能激活轉(zhuǎn)錄的連續(xù)脯氨酸殘基鏈 （AP2

49、、Jun等）等）n配基結(jié)合產(chǎn)生的活化配基結(jié)合產(chǎn)生的活化 誘導物作為配基，與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，使無誘導物作為配基，與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，使無活性的轉(zhuǎn)錄因子改變結(jié)構(gòu)，迅速作出應(yīng)答反應(yīng)。活性的轉(zhuǎn)錄因子改變結(jié)構(gòu)，迅速作出應(yīng)答反應(yīng)。酵母的酵母的MT基因基因啟動子啟動子ACE1無活性無活性Cu2+ACE1有活性有活性ACE1（三（三） 轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子自身活性的調(diào)控轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子自身活性的調(diào)控n蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用蛋白質(zhì)相互作用調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子的活性調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子的活性類固醇激素類固醇激素（如（如糖皮質(zhì)激素）糖皮質(zhì)激素）n脂溶性的，脂溶性的，n能夠穿過細胞膜能夠穿過細胞膜與與類固醇激素受類固醇激素受體體（轉(zhuǎn)錄因子）（轉(zhuǎn)

50、錄因子）相互作用。相互作用。steroidGREInhibitor(HSP90)Glucocorticoid receptorDissociation, dimerizationn在沒有類固醇激素時，該受體與在沒有類固醇激素時，該受體與抑制蛋白抑制蛋白結(jié)結(jié)合，游離在細胞質(zhì)中合，游離在細胞質(zhì)中.n有類固醇激素時有類固醇激素時, 1.激素結(jié)合到受體上，出來。將其從阻抑物中激素結(jié)合到受體上，出來。將其從阻抑物中釋放釋放2.受體受體二聚化二聚化并轉(zhuǎn)移到核中。并轉(zhuǎn)移到核中。3.受體與其特異的受體與其特異的DNA結(jié)合序列結(jié)合結(jié)合序列結(jié)合 (應(yīng)答元應(yīng)答元件件) ，從而激活靶基因。，從而激活靶基因。n蛋白質(zhì)的

51、糖基化蛋白質(zhì)的糖基化，如，如Sp1n磷酸化與去磷酸化磷酸化與去磷酸化調(diào)控因子的核內(nèi)定位調(diào)控因子的核內(nèi)定位與與DNA的結(jié)合活性的結(jié)合活性調(diào)控轉(zhuǎn)錄活性調(diào)控轉(zhuǎn)錄活性GHGH receptorJAKJAKPSTATPSTATTarget geneSTATSTATn細胞因子與受體結(jié)合，受細胞因子與受體結(jié)合，受體被活化體被活化n受體二聚化受體二聚化，JAK聚集，聚集，受體與受體與JAK在膜上相連在膜上相連n鄰近的鄰近的JAK之間自我磷酸之間自我磷酸化化，并磷酸化受體中的并磷酸化受體中的Tyrn依靠依靠SH2結(jié)構(gòu)域，結(jié)構(gòu)域，STAT蛋白結(jié)合于受體的蛋白結(jié)合于受體的 P-TyrnSTAT的特定的特定Tyr也被

52、也被JAK磷酸化磷酸化nSTAT二聚化二聚化nSTAT轉(zhuǎn)移到核內(nèi)轉(zhuǎn)移到核內(nèi)，和特，和特定順式作用元件結(jié)合，調(diào)定順式作用元件結(jié)合，調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄節(jié)基因轉(zhuǎn)錄JAK-STAT pathway n1.激活因子的二聚化激活因子的二聚化n2.激活因子的遠距離作用激活因子的遠距離作用n3.建構(gòu)性轉(zhuǎn)錄因子建構(gòu)性轉(zhuǎn)錄因子n4.中介因子中介因子（四（四）轉(zhuǎn)錄激活因子的作用方式轉(zhuǎn)錄激活因子的作用方式n結(jié)合在結(jié)合在DNA上，使上，使DNA調(diào)控區(qū)的形狀調(diào)控區(qū)的形狀發(fā)生改變，以致其他蛋白質(zhì)能夠相互發(fā)生改變，以致其他蛋白質(zhì)能夠相互作用而促進轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì)作用而促進轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì)3.建構(gòu)性轉(zhuǎn)錄因子或結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄因子建構(gòu)性轉(zhuǎn)錄因子或結(jié)構(gòu)

53、轉(zhuǎn)錄因子（architectural transcription factor）人人T細胞受體細胞受體鏈（鏈（TCR ）基因的調(diào)控區(qū)基因的調(diào)控區(qū)LEF-1是是淋巴組織增強子結(jié)合因子淋巴組織增強子結(jié)合因子（lymphoid enhancer binding factor）,本身并不能活化本身并不能活化TCR 基因基因的轉(zhuǎn)錄，它是的轉(zhuǎn)錄，它是通過結(jié)合到增強子的小溝內(nèi)，使通過結(jié)合到增強子的小溝內(nèi)，使DNA彎彎曲約曲約130度而起作用的度而起作用的。人干擾素（人干擾素（IFN） 基因上裝配的增強體結(jié)構(gòu)基因上裝配的增強體結(jié)構(gòu)n很多轉(zhuǎn)錄激活因子需要一類輔激活子的很多轉(zhuǎn)錄激活因子需要一類輔激活子的參與才能發(fā)

54、揮激活因子的作用。通過輔參與才能發(fā)揮激活因子的作用。通過輔激活子使激活因子與轉(zhuǎn)錄裝置偶聯(lián)，激激活子使激活因子與轉(zhuǎn)錄裝置偶聯(lián)，激活轉(zhuǎn)錄。因此又被稱為活轉(zhuǎn)錄。因此又被稱為中介因子中介因子4.中介因子中介因子(mediator)或輔激活因子或輔激活因子（co-activator ）cAMP應(yīng)答基因應(yīng)答基因RRCC催化亞基催化亞基調(diào)節(jié)亞基調(diào)節(jié)亞基蛋白激酶蛋白激酶A（PKA）ncAMP production1.PKA activated2.PKA translocated into nucleus3.CREB (cAMP response element-binding protein) activat

55、ed4.CREB dimerized and bind to CRE5.Gene expression與與CRE元件偶聯(lián)的基因被激活的模型元件偶聯(lián)的基因被激活的模型核受體活化基因的激活模型核受體活化基因的激活模型核受體應(yīng)答基因核受體應(yīng)答基因nCBP直接同核受體的激活結(jié)構(gòu)域相互作用直接同核受體的激活結(jié)構(gòu)域相互作用nCBP結(jié)合于稱為甾體受體輔激活因子（結(jié)合于稱為甾體受體輔激活因子（SRC）的蛋白質(zhì)，同時的蛋白質(zhì)，同時CBP接觸基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄裝置接觸基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄裝置（五（五） 蛋白質(zhì)調(diào)控因子功能的研究方法蛋白質(zhì)調(diào)控因子功能的研究方法電泳遷移后滯分析電泳遷移后滯分析(electrophoresis )1.蛋白質(zhì)

56、與蛋白質(zhì)與DNA的相互作用的相互作用BEMSA原理圖原理圖DNase足跡實驗足跡實驗（footprinting assay）共轉(zhuǎn)錄分析共轉(zhuǎn)錄分析2.轉(zhuǎn)錄激活活性的檢測轉(zhuǎn)錄激活活性的檢測構(gòu)建含有待測構(gòu)建含有待測轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子X編碼基因編碼基因的表達性質(zhì)粒的表達性質(zhì)粒構(gòu)建含有蛋白構(gòu)建含有蛋白X結(jié)合位結(jié)合位點和報告基因點和報告基因的質(zhì)粒的質(zhì)粒X結(jié)合位點結(jié)合位點報告基因報告基因X編碼基因編碼基因兩種質(zhì)粒兩種質(zhì)粒同時同時轉(zhuǎn)染宿主細胞轉(zhuǎn)染宿主細胞測定報告基測定報告基因表達產(chǎn)物因表達產(chǎn)物蛋白蛋白X報告基因報告基因表達產(chǎn)物表達產(chǎn)物酵母雙雜交系統(tǒng)酵母雙雜交系統(tǒng)（yeast two-hybrid assay）n研究研究蛋白質(zhì)相互作用蛋白質(zhì)相互作用的非常有效的分子生物的非常有效的分子生物學方法學方法n酵母轉(zhuǎn)錄因子酵母轉(zhuǎn)錄因子Gal4具有兩個結(jié)構(gòu)上可分的，具有兩個結(jié)構(gòu)上可分的，功能上相對獨立的結(jié)構(gòu)域：功能上相對獨立的結(jié)構(gòu)域：DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域結(jié)合結(jié)構(gòu)域（BD）和和轉(zhuǎn)錄激