真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控市公開課一等獎(jiǎng)省名師優(yōu)質(zhì)課賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

TBP:

TATA-bindingprotein

TAFs:

TBP-associatedfactors

TFIID

protectsaregionextendingfartherupstreamTFIIAactivatesTBP

byrelievingtherepressionthatiscausedbytheTAFsTFIIBbindsadjacenttoTBPandTATAbox

TFIIFconsistsoftwosubunits.ThelargersubunithasanATP-dependentDNAhelicaseactivityandthesmallonecontactsthecorepolymerase.

TFIIE

andTFIIHarerequiredforpromoterclearancetoallowRNApolymerasetocommencemovementawayfromthepromoter.TFIID

TFIIHhasseveralactivities,includinganATPase,ahelicase,andakinaseactivitythatcanphosphorylatetheCTDtailofRNApolymeraseII;itisalsoinvolvedinrepairofdamagetoDNA.PhosphorylationoftheCTDbythekinaseactivityofTFIIHmaybeneededtoreleaseRNApolymerasetostarttranscription.表RNA聚合酶Ⅱ基本轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子分子量(kD)功效TBP30與TATA盒結(jié)合TFⅡ-B33介導(dǎo)RNA聚合酶Ⅱ結(jié)合TFⅡ-F30,74解旋酶TFⅡ-E34,37ATP酶TFⅡ-H62,89解旋酶TFⅡ-A12,19,35穩(wěn)定TFⅡ-D結(jié)合TFⅡ-I120促進(jìn)TFⅡ-D結(jié)合POL-ⅡTFⅡFⅡAⅡB由RNA-PolⅡPOL-ⅡTFⅡFⅡHⅡETBPTAFTFⅡD-ⅡA-ⅡB-DNA復(fù)合物TATAⅡAⅡBTBPTAFTATAⅡHⅡECTD-P真核基因轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控

真核細(xì)胞三種RNA聚合酶（Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ）中，只有RNA聚合酶Ⅱ能轉(zhuǎn)錄生成mRNA，以下主要討論RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄調(diào)控。1.順式作用元件(cis-actingelements)

真核基因順式調(diào)控元件是基因周圍能與特異轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合而影響轉(zhuǎn)錄DNA序列。其中主要是起正調(diào)控作用順式作用元件，包含開啟子(promoter)、增強(qiáng)子(enhancer)；近年又發(fā)覺起負(fù)調(diào)控作用元件──緘默子(silencer)。1).開啟子(promoter)

與原核開啟子含義相同，是指RNA聚合酶結(jié)合并起動(dòng)轉(zhuǎn)錄DNA序列，但真核不一樣開啟子間不像原核那樣有顯著共同一致序列，而且單靠RNA聚合酶難以結(jié)合DNA而起動(dòng)轉(zhuǎn)錄，而是需要各種蛋白質(zhì)因子相互協(xié)調(diào)作用，不一樣蛋白質(zhì)因子又能與不一樣DNA序列相互作用，不一樣基因轉(zhuǎn)錄起始及其調(diào)控所需蛋白因子也完全相同，因而不一樣開啟子序列也很不相同，要比原核更復(fù)雜、序列也更長(zhǎng)。

真核開啟子普通包含轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)及其上游約100-200bp序列，包含有若干含有獨(dú)立功效DNA序列元件，每個(gè)元件約長(zhǎng)7-30bp。最常見哺乳類RNA聚合酶Ⅱ開啟子中元件序列見下表。表哺乳類RNA聚合酶Ⅱ開啟子中常見元件元件名稱共同序列結(jié)合蛋白因子名稱分子量結(jié)合DNA長(zhǎng)度TATAboxTATAAAATBP30,000

~10bpGCboxGGGCGGSP-1105,000

~20bpCAATboxGGCCAATCTCTF/NF160,000

~22bp

開啟子中元件能夠分為兩種:

①關(guān)鍵開啟子元件(corepromoterelement)指RNA聚合酶起始轉(zhuǎn)錄所必需最小DNA序列，包含轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)及其上游-25/-30bp處TATA盒。關(guān)鍵元件單獨(dú)起作用時(shí)只能確定轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)和產(chǎn)生基礎(chǔ)水平轉(zhuǎn)錄。

②上游開啟子元件(upstreampromoterelements)包含通常位于-70bp附近CAAT盒和GC盒、以及距轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)更遠(yuǎn)上游元件。這些元件與對(duì)應(yīng)蛋白因子結(jié)合能提升或改變轉(zhuǎn)錄效率。不一樣基因含有不一樣上游開啟子元件組成，其位置也不相同，就使得不一樣基因表示分別有不一樣調(diào)控。2).增強(qiáng)子(enhancer)

是一個(gè)能夠提升轉(zhuǎn)錄效率順式調(diào)控元件，最早是在SV40病毒中發(fā)覺長(zhǎng)約200bp一段DNA，可使旁側(cè)基因轉(zhuǎn)錄提升100倍，其后在各種真核生物、甚至在原核生物中都發(fā)覺了增強(qiáng)子。增強(qiáng)子通常占100-200bp長(zhǎng)度，也和開啟子一樣由若干組件組成，其基本關(guān)鍵組件常為8-12bp，能夠單拷貝或多拷貝串連形式存在。增強(qiáng)子作用有以下特點(diǎn)：

①增強(qiáng)子提升同一條DNA鏈上基因轉(zhuǎn)錄效率，能夠遠(yuǎn)距離起作用，通?？删嚯x1-4kb、個(gè)別情況下離開所調(diào)控基因30kb仍能發(fā)揮作用，而且在基因上游或下游都能起作用。②增強(qiáng)子作用與其序列正反方向無關(guān)，將增強(qiáng)子方向倒置依然能起作用。而將開啟子倒置就不能起作用，可見增強(qiáng)子與開啟子是很不相同。

③增強(qiáng)子要有開啟子才能發(fā)揮作用，沒有開啟子存在，增強(qiáng)子不能表現(xiàn)活性。但增強(qiáng)子對(duì)開啟子沒有嚴(yán)格專一性，同一增強(qiáng)子能夠影響不一樣類型開啟子轉(zhuǎn)錄。比如當(dāng)含有增強(qiáng)子病毒基因組整合入宿主細(xì)胞基因組時(shí)，可能夠增強(qiáng)整合區(qū)附近宿主一些基因轉(zhuǎn)錄；當(dāng)增強(qiáng)子隨一些染色體段落移位時(shí)，也能提升移到新位置周圍基因轉(zhuǎn)錄。使一些癌基因轉(zhuǎn)錄表示增強(qiáng)，可能是腫瘤發(fā)生原因之一。

④增強(qiáng)子作用機(jī)理即使還不明確，但與其它順式調(diào)控元件一樣，必須與特定蛋白質(zhì)因子結(jié)合后才能發(fā)揮增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄作用。增強(qiáng)子普通含有組織或細(xì)胞特異性，許多增強(qiáng)子只在一些細(xì)胞或組織中表現(xiàn)活性，是由這些細(xì)胞或組織中含有特異性蛋白質(zhì)因子所決定。3).緘默子(silencer)

最早在酵母中發(fā)覺，以后在T淋巴細(xì)胞T抗原受體基因轉(zhuǎn)錄和重排中證實(shí)這種負(fù)調(diào)控順式元件存在。當(dāng)前對(duì)這種在基因轉(zhuǎn)錄降低或關(guān)閉中起作用序列研究還不多，但從已經(jīng)有例子看到：緘默子作用可不受序列方向影響，也能遠(yuǎn)距離發(fā)揮作用，并可對(duì)異源基因表示起作用。2反式作用因子

1.轉(zhuǎn)錄（調(diào)整）因子分類（按功效特征）*基本轉(zhuǎn)錄因子(generaltranscriptionfactors)是RNA聚合酶結(jié)合開啟子所必需一組蛋白因子，決定三種RNA(mRNA、tRNA及rRNA)轉(zhuǎn)錄類別。*特異轉(zhuǎn)錄因子(specialtranscriptionfactors)為個(gè)別基因轉(zhuǎn)錄所必需，決定該基因時(shí)間、空間特異性表示。轉(zhuǎn)錄激活因子:增強(qiáng)子結(jié)合蛋白(EBP)轉(zhuǎn)錄抑制因子:緘默子結(jié)合蛋白

以反式作用影響轉(zhuǎn)錄因子可統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)錄因子（transcriptionfactors，TF）。在真核細(xì)胞中RNA聚合酶通常不能單獨(dú)發(fā)揮轉(zhuǎn)錄作用，而需要與其它轉(zhuǎn)錄因子共同協(xié)作。與RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子分別稱為TFⅠ、TFⅡ、TFⅢ，對(duì)TFⅡ研究最多。下表列出對(duì)真核基因轉(zhuǎn)錄需要基本TFⅡ。表RNA聚合酶Ⅱ基本轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子分子量(kD)功效TBP30與TATA盒結(jié)合TFⅡ-B33介導(dǎo)RNA聚合酶Ⅱ結(jié)合TFⅡ-F30,74解旋酶TFⅡ-E34,37ATP酶TFⅡ-H62,89解旋酶TFⅡ-A12,19,35穩(wěn)定TFⅡ-D結(jié)合TFⅡ-I120促進(jìn)TFⅡ-D結(jié)合

以前認(rèn)為與TATA盒結(jié)合蛋白因子是TFⅡ-D，以后發(fā)覺TFⅡ-D實(shí)際包含兩類成份：與TATA盒結(jié)合蛋白是TBP（TATAboxbindingprotein），是唯一能識(shí)別TATA盒并與其結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子，是三種RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄時(shí)都需要；其它稱為TBP相關(guān)因子TAF（TBP-associatedfactors），最少包含8種能與TBP緊密結(jié)合因子。

作為蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄因子從功效上分析其結(jié)構(gòu)可包含有不一樣區(qū)域：①DNA結(jié)合域（DNAbindingdomain），多由60-100個(gè)氨基酸殘基組成幾個(gè)亞區(qū)組成；②轉(zhuǎn)錄激活域（activatingdomain），常由30-100氨基酸殘基組成，這結(jié)構(gòu)域有富含酸性氨基酸、富含谷氨酰胺、富含脯氨酸等不一樣種類；③連接區(qū)，即連接上兩個(gè)結(jié)構(gòu)域部分。轉(zhuǎn)錄（調(diào)整）因子結(jié)構(gòu)DNA結(jié)合域轉(zhuǎn)錄激活域TF蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)結(jié)合域（二聚化結(jié)構(gòu)域）谷氨酰胺富含域酸性激活域脯氨酸富含域DNA結(jié)合域特點(diǎn)：關(guān)鍵為DNA結(jié)合基序，有稱模序（motify)模序（motify)：位于蛋白質(zhì)分子中含有二級(jí)結(jié)構(gòu)肽段，在空間上彼此靠近，形成含有特殊功效空間結(jié)構(gòu)，能與能識(shí)別雙螺旋DNA堿基序列．

模序幾個(gè)結(jié)構(gòu)類型：螺旋－轉(zhuǎn)角－螺旋鋅指亮氨酸拉鏈螺旋－環(huán)－螺旋

與DNA結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子大多以二聚體形式起作用，與DNA結(jié)合功效域結(jié)構(gòu)常見有以幾個(gè)：①螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋（helix-turn-helix，HTH）及螺旋-環(huán)-螺旋（helix-loop-helix，HLH）這類結(jié)構(gòu)最少有兩個(gè)α螺旋其間由短肽段形成轉(zhuǎn)角或環(huán)連接，兩個(gè)這么motif結(jié)構(gòu)以二聚體形式相連，距離恰好相當(dāng)于DNA一個(gè)螺距（3.4nm）,兩個(gè)α螺旋剛好分別嵌入DNA深溝。螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋模體螺旋-環(huán)螺-旋模體與DNA結(jié)合

②鋅指（zincfinger）其結(jié)構(gòu)以下列圖所表示，每個(gè)重復(fù)“指”狀結(jié)構(gòu)約含23個(gè)氨基酸殘基，鋅以4個(gè)配價(jià)鍵與4個(gè)半胱氨酸、或2個(gè)半胱氨酸和2個(gè)組氨酸相結(jié)合。整個(gè)蛋白質(zhì)分子可有2-9個(gè)這么鋅指重復(fù)單位。每一個(gè)單位能夠其指部伸入DNA雙螺旋深溝，接觸5個(gè)核苷酸。比如與GC盒結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子SP1中就有連續(xù)3個(gè)鋅指重復(fù)結(jié)構(gòu)。圖

蛋白質(zhì)鋅指結(jié)構(gòu)

③堿性-亮氨酸拉鏈（basicleucinezipper，bZIP）這結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是蛋白質(zhì)分子肽鏈上每隔6個(gè)氨基酸就有一個(gè)亮氨酸殘基，結(jié)果就造成這些亮氨酸殘基都在α螺旋同一個(gè)方向出現(xiàn)。兩個(gè)相同結(jié)構(gòu)兩排亮氨酸殘基就能以疏水鍵結(jié)合成二聚體，這二聚體另一端肽段富含堿性氨基酸殘基，借其正電荷與DNA雙螺旋鏈上帶負(fù)電荷磷酸基團(tuán)結(jié)合。

亮氨