真核生物的基因調(diào)控

真核生物的基因調(diào)控第1頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)真核細(xì)胞與原核細(xì)胞在基因轉(zhuǎn)錄、翻譯及DNA的空間結(jié)構(gòu)方面存在很大的差異，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1在真核細(xì)胞中，一條成熟的mRNA鏈只能翻譯出一條多肽鏈，即基因以多順?lè)醋拥男问酱嬖凇?/p>

2真核細(xì)胞DNA與組蛋白和大量非組蛋白相結(jié)合，只有一小部分DNA是裸露的。第2頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3真核細(xì)胞中有一部分由幾個(gè)或幾十個(gè)堿基組成的DNA序列，在整個(gè)基因組中重復(fù)幾百次甚至上百萬(wàn)次。高等真核細(xì)胞DNA中很大部分是不轉(zhuǎn)錄的。大部分真核細(xì)胞的基因中存在不被翻譯的內(nèi)含子。

4真核生物能夠有序地根據(jù)生長(zhǎng)發(fā)育階段的需要進(jìn)行DNA片斷的重排，在需要時(shí)，可增加細(xì)胞內(nèi)某些基因的拷貝數(shù)。第3頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一5真核生物中，基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)區(qū)較大，它們可能遠(yuǎn)離啟動(dòng)子達(dá)幾百個(gè)甚至上千個(gè)堿基對(duì)，它主要是通過(guò)改變整個(gè)所控制基因5ˊ上游區(qū)DNA構(gòu)型來(lái)影響它與RNA聚合酶的結(jié)合能力。

6真核生物的RNA在細(xì)胞核中合成，只有穿過(guò)細(xì)胞膜，到達(dá)細(xì)胞質(zhì)后，才能被翻譯成蛋白質(zhì)。

7許多真核細(xì)胞的基因需經(jīng)過(guò)復(fù)雜的成熟和剪接過(guò)程（maturationandsplicing）才能順利地翻譯成蛋白質(zhì)。第4頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第5頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第6頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第7頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二基因家族(genefamily)原核細(xì)胞中，整個(gè)體系置于一個(gè)啟動(dòng)子控制之下。由于真核細(xì)胞的DNA都是單順?lè)醋樱S多相關(guān)的基因常常按功能成套組合，一套基因就是一個(gè)基因家族。家族中各成員的表達(dá)水平和酶活性可以很不相同，但通常是密切相關(guān)的。通常分為簡(jiǎn)單多基因家族、復(fù)雜多基因家族和發(fā)育調(diào)控的復(fù)雜多基因家族。第8頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1簡(jiǎn)單多基因家族：指在家族中有一個(gè)或數(shù)個(gè)基因以串聯(lián)方式重復(fù)排列。如編碼ssrRNA的基因家族，其中每個(gè)ssrRNA基因都被規(guī)模宏大的間隔序列所分開(kāi)。間隔序列的長(zhǎng)度約為ssrRNA長(zhǎng)度的2—6倍，并含有中等重復(fù)序列，每個(gè)ssrRNA基因都被單獨(dú)轉(zhuǎn)錄，產(chǎn)生獨(dú)立于其它部分的RNA分子，經(jīng)加工為成熟的ssrRNA。第9頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2復(fù)雜多基因家族：一般由幾個(gè)相關(guān)基因家族構(gòu)成，基因家族之間由間隔序列隔開(kāi)，并作為獨(dú)立的轉(zhuǎn)錄單位。如：海膽的組Pr基因家族。第10頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

組蛋白（海膽）

組蛋白（果蠅）第11頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3發(fā)育調(diào)控的復(fù)雜多基因家族

在生物體發(fā)育的不同階段，復(fù)雜多基因家族中的基因結(jié)構(gòu)和數(shù)量，會(huì)發(fā)生變化的情況，基因之間存在著具有調(diào)節(jié)功能的重復(fù)序列。在每個(gè)基因家族中，基因排列的順序就是它們?cè)诎l(fā)育階段的表達(dá)順序。如人類的血紅蛋白，在母體懷孕后的不同時(shí)期出現(xiàn)不同的亞基和數(shù)量變化。第12頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第13頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三真核基因的斷裂結(jié)構(gòu)1外顯子和內(nèi)含子：現(xiàn)已查明，大多數(shù)真核基因都是由Pr編碼序列和非Pr編碼序列組成。編碼序列稱為外顯子（exon），非編碼序列稱為內(nèi)含子（intron）。在一個(gè)結(jié)構(gòu)基因中，編碼某一Pr不同區(qū)域的各個(gè)外顯子并不連續(xù)地排列在一起，而常常被長(zhǎng)度不等的內(nèi)含子所隔離，形成鑲嵌排列的斷裂方式，所以真核基因有時(shí)稱為斷裂基因(interruptedgene)。只有真核基因具有切除基因中內(nèi)含子，產(chǎn)生功能型mRNA和Pr的能力，原核生物不具有此種特性。第14頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一觀察研究外顯子和內(nèi)含子的方法：

1.電子顯微鏡：將成熟mRNA分子和相應(yīng)的染色體DNA進(jìn)行分子雜交，形成DNA-RNA異源雙鏈分子（heterdaplexes）,在電鏡下可觀察到部分單鏈DNA區(qū)段從異源雙鏈分子上呈環(huán)狀突起，表示這序列在成熟mRNA分子上已被切除，為內(nèi)含子。第15頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.用S1核酸酶處理異源雙鏈分子：

S1核酸酶能專一降解未配對(duì)的單鏈核苷酸，基因組DNA中只有與成熟mRNA鏈相對(duì)應(yīng)的片斷，由于形成異源雜合體而得以保留。這些保留下來(lái)的DNA片斷就是外顯子。根據(jù)對(duì)全序列的分析，它們的大小和在DNA鏈上的特定位置都能被精確地測(cè)定。第16頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3限制性內(nèi)切酶切圖譜分析：采用幾種不同的限制性內(nèi)切酶，綜合分析DNA的酶切圖譜和成熟mRNA分子一的酶切位點(diǎn)的分布，就可確定內(nèi)含子的大小及其在基因中與外顯子的排列方式。第17頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2外顯子與內(nèi)含子的可變性：在基因轉(zhuǎn)錄、加工產(chǎn)生成熟mRNA分子時(shí)，內(nèi)含子通過(guò)剪接加工被去除，保留在成熟mRNA分子中的外顯子被拼接在一起，最終被翻譯成蛋白質(zhì)。因此，通過(guò)反轉(zhuǎn)錄酶的作用，由成熟mRNA產(chǎn)生的cDNA分子中，只含有外顯子，沒(méi)有內(nèi)含子。第18頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一外顯子和內(nèi)含子的關(guān)系并不是完全固定不變的，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)這樣的情況：在同一條DNA鏈上的某一段DNA序列，它作為編碼茉一條多肽鏈基因的一部分時(shí)是外顯子，但作為編碼另一條多肽鏈基因的一部分時(shí)，則成了內(nèi)含子，這是由于mRNA剪接加工的方式不同造成的。其結(jié)果是同一段DNA序列加工生成了兩條或兩條以上的mRNA鏈。第19頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3外顯子與內(nèi)含子的連接區(qū)：真核基因斷裂結(jié)構(gòu)的另一個(gè)重要特點(diǎn)是外顯子-內(nèi)含子連接區(qū)（exon-intronjunction）的高度保守性和特異性堿基序列。外顯子-內(nèi)含子連接區(qū)就是指外顯子和內(nèi)含子的交界，又稱邊界序列。有兩個(gè)重要特征：第20頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.內(nèi)含子的兩端序列之間沒(méi)有廣泛的同源性，因此內(nèi)含子兩端序列不能互補(bǔ)，即上游序列和下游序列不可能通過(guò)堿基配對(duì)形成發(fā)卡式二級(jí)結(jié)構(gòu)。

2.外顯子-內(nèi)含子連接區(qū)很短，但卻高度保守（consensussequence），它是RNA剪接的信號(hào)序列。第21頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一序列分析表明：幾乎每個(gè)內(nèi)含子5ˊ端起始的兩個(gè)堿基都是GT，3ˊ端最后兩個(gè)堿基總是AG，由于這兩個(gè)堿基的高度保守性和存在的廣泛性，將其稱為GT-AG法則，即5ˊGT…AG3ˊ。第22頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四真核生物DNA水平的調(diào)控1基因丟失：某些原生動(dòng)物、昆蟲(chóng)及甲殼綱動(dòng)物細(xì)胞分化過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有部分染色體丟失的現(xiàn)象。這種方式僅存在于進(jìn)化程度較低的生物中，如馬蛔蟲(chóng)。

2基因擴(kuò)增：指某些基因的拷貝數(shù)專一性大量增加的現(xiàn)象，它使得細(xì)胞在短期內(nèi)產(chǎn)生大量的基因產(chǎn)物以滿足生長(zhǎng)發(fā)育的需要。是基因活性調(diào)控的一種方式。第23頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一如：非洲爪蟾的卵母細(xì)胞中原有rRNA（rDNA）基因約500個(gè)拷貝，在減數(shù)分裂Ⅰ的粗線期內(nèi)，這個(gè)基因開(kāi)始迅速?gòu)?fù)制，到雙線期，其copy數(shù)達(dá)200萬(wàn)個(gè)，增加近4000倍，可用來(lái)合成1012個(gè)rRNA，以滿足卵裂期間和胚胎期間合成大量Pr的需要。第24頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3.基因重排與變換：一個(gè)基因可以通過(guò)從遠(yuǎn)離其啟動(dòng)子的地方移到距它很近的位點(diǎn)而被啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，這種方式稱基因重排。典型的例子是小鼠免疫球Pr結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)，免疫球Pr肽鏈主要由可變區(qū)、恒定區(qū)及兩者之間的連接區(qū)組成，在未分化的細(xì)胞中（胚胎細(xì)胞中）三者相距較遠(yuǎn)。當(dāng)淋巴細(xì)胞發(fā)育分化時(shí)，能通過(guò)染色體內(nèi)的重組，把三個(gè)遠(yuǎn)離的基因緊密地連接在一起，從而產(chǎn)生免疫球Pr。第25頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

基因的重排與變換

一個(gè)基因可以通過(guò)從遠(yuǎn)離其啟動(dòng)子的地方移到距它很近的位點(diǎn)而被啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，這種方式稱為重排。通過(guò)基因重排調(diào)節(jié)基因活性的典型例子是小鼠免疫球蛋白結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)。

VDJCμCα

E未分化細(xì)胞

VDJCμCα

E產(chǎn)生Cμ細(xì)胞VDJCαE產(chǎn)生Cμ細(xì)胞

類型轉(zhuǎn)換

免疫球蛋白中連基因的組織特一行表達(dá)與基因重排

V.可變區(qū);D.多態(tài)區(qū);J.結(jié)合區(qū)

第26頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一五順式作用元件與基因調(diào)控1染色質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)轉(zhuǎn)錄的影響：轉(zhuǎn)錄發(fā)生之前，染色質(zhì)常常會(huì)在特定的區(qū)域被解旋或松馳，形成自由DNA。這種變化包括核小體結(jié)構(gòu)的消除或改變，DNA本身局部結(jié)構(gòu)的變化如雙螺旋的局部超旋或松馳，DNA從B-DNA變?yōu)閆-DNA等。這些變化導(dǎo)致結(jié)構(gòu)基因暴露，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子與啟動(dòng)區(qū)DNA的結(jié)合，從而導(dǎo)致基因的轉(zhuǎn)錄。第27頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1、染色體水平的調(diào)控

A、染色體結(jié)構(gòu)的改變Tu1Tu2

染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變化影響基因轉(zhuǎn)錄染色質(zhì)去超螺旋基因轉(zhuǎn)錄

真核基因的活躍轉(zhuǎn)錄是在常染色質(zhì)上進(jìn)行的。轉(zhuǎn)錄發(fā)生之前，染色質(zhì)常常會(huì)在特定的區(qū)域被解旋或松弛，形成自由DNA。這種變化可能包括核小體結(jié)構(gòu)的消除或改變，DNA本身局部結(jié)構(gòu)的變化，如雙螺旋的局部超旋或松弛，DNA從右旋型變?yōu)樽笮停╖-DNA）等。這些變化可導(dǎo)致結(jié)構(gòu)基因暴露，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子與啟動(dòng)區(qū)DNA的結(jié)合，從而導(dǎo)致基因轉(zhuǎn)錄。多線染色體第28頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一活躍表達(dá)的基因所在的染色質(zhì)上含有對(duì)DNaseⅠ的超敏感位點(diǎn)(hypersensitivesite)，即率先降解位點(diǎn)。每個(gè)活躍表達(dá)基因都有一個(gè)或數(shù)個(gè)超敏感位點(diǎn)，大多位于基因5ˊ端啟動(dòng)區(qū)。每個(gè)超敏感位點(diǎn)是一段長(zhǎng)約100-200bp的DNA序列。非活躍基因的5ˊ端相應(yīng)位點(diǎn)不表現(xiàn)對(duì)DNaseⅠ的超敏感性。第29頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

3啟動(dòng)子及其對(duì)轉(zhuǎn)錄的影響：真核生物基因轉(zhuǎn)錄的起始位點(diǎn)具有“帽子”結(jié)構(gòu)專一性，而且只有嘌呤（以腺嘌呤為主）才能起始轉(zhuǎn)錄。調(diào)控區(qū)較大，除具有結(jié)合RNA聚合酶Ⅱ的CAAT區(qū)之外，大多數(shù)基因還擁有GC區(qū)和增強(qiáng)子。第30頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一幾乎所有真核基因3ˊ端都存在一個(gè)poly（A）位點(diǎn)，該位點(diǎn)上游15-30bp處的保守序列AATAAA對(duì)于初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的準(zhǔn)確切割及加poly（A）是必需的，初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的終止是AATAAA和終止區(qū)之間相互作用的結(jié)果。新生RNA在poly（A）位點(diǎn)的準(zhǔn)確剪切加工則通過(guò)AATAAA區(qū)和poly（A）位點(diǎn)周?chē)蛄械南嗷プ饔脕?lái)達(dá)到。第31頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一真核生物的啟動(dòng)子：所謂啟動(dòng)子是指確保轉(zhuǎn)錄精確而有效地啟始的DNA序列。真核基因啟動(dòng)子在由RNA聚合酶Ⅱ催化轉(zhuǎn)錄的DNA序列5ˊ上游區(qū)富含TA的保守序列，該序列前4個(gè)堿基為T(mén)ATA，所以稱為T(mén)ATA框（TATAbox，或TATA區(qū)）。TATA區(qū)的主要作用是使轉(zhuǎn)錄精確地起始；CAAT區(qū)和GC區(qū)主要控制轉(zhuǎn)錄起始的頻率，不參與起始位點(diǎn)的確定。第32頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一現(xiàn)在認(rèn)為啟動(dòng)子-25～-35區(qū)含有TATA序列，在-70～-80區(qū)有CCAAT序列（CAATbox），在-80～-110區(qū)含有GCCACACCC或GGGCGGG（GCbox）。習(xí)慣上將TATA區(qū)上游的保守序列稱為上游啟動(dòng)子元件（upstreampromoterelement,UPF）或稱上游激活序列（upstreamactivatingsequence,UAS）。第33頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一Sequenceelementswithinatypicaleukaryoticgene1GCTATACAATGC-25-50-80-95-1301

basedonthethymidinekinasegene

octamertranscriptionelementpromoterTATAbox(TATAAAA)

locatedapproximately25-30bpupstreamofthe+1startsite

determinestheexactstartsite(notinallpromoters)bindstheTATAbindingprotein(TBP)whichisasubunitofTFIIDGCbox(CCGCCC)

bindsSp1(Specificityfactor1)

CAATbox(GGCCAATCT)

bindsCTF(CAATboxtranscriptionfactor)

Octamer(ATTTGCAT)

bindsOTF(Octamertranscriptionfactor)+1ATTTGCAT第34頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一RNA聚合酶II啟動(dòng)子

第35頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第36頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2增強(qiáng)子及其對(duì)轉(zhuǎn)錄的影響：增強(qiáng)子是指能使和它連鎖的基因轉(zhuǎn)錄頻率明顯增加的DNA序列。目前在病毒、植物、動(dòng)物和人類正常細(xì)胞中都發(fā)現(xiàn)有增強(qiáng)子存在，是基因表達(dá)的重要調(diào)控元件。通常具有下列性質(zhì)：

a增強(qiáng)效應(yīng)十分明顯，一般能使基因轉(zhuǎn)錄頻率增加10—200倍，有的可增加上千倍。第37頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第38頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一B.增強(qiáng)效應(yīng)與其位置和取向無(wú)關(guān)，不論增強(qiáng)子以什么方向排列（5ˊ→3ˊ或3ˊ→5ˊ），甚至和基因相距3000bp，或在基因的下游，均表現(xiàn)出增強(qiáng)效應(yīng)。c.大多為重復(fù)序列，一般長(zhǎng)約50bp，適合與某些蛋白因子結(jié)合。其內(nèi)部常含有一個(gè)核心序列：（G）TGGA/TA/TA/T（G），該序列是在另一個(gè)基因附近產(chǎn)生增強(qiáng)效應(yīng)時(shí)所必需的。第39頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一d.其增強(qiáng)效應(yīng)有嚴(yán)密的組織和細(xì)胞特異性，說(shuō)明只有特定的Pr（轉(zhuǎn)錄因子）參與才能發(fā)揮功能。

e.沒(méi)有基因?qū)Ｒ恍?，可在不同的基因組合上表現(xiàn)出增強(qiáng)效應(yīng)。

f.許多增強(qiáng)子還受外部信號(hào)的調(diào)控，如金屬硫蛋白的基因啟動(dòng)區(qū)上游所帶的增強(qiáng)子，就可以對(duì)環(huán)境中的鋅、鎘濃度做出反應(yīng)。第40頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一六反式作用因子對(duì)轉(zhuǎn)錄的調(diào)控

反式作用因子也稱轉(zhuǎn)錄因子，基因的所有順式作用元件都要和相應(yīng)的反式作用因子結(jié)合，并通過(guò)Pr之間的相互作用才能實(shí)現(xiàn)它們對(duì)基因的調(diào)控。順式作用元件和反式作用因子結(jié)合形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合體，根據(jù)各個(gè)Pr成分在轉(zhuǎn)錄中的作用，能將整個(gè)復(fù)合體分為3部分第41頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.參與所有或某些轉(zhuǎn)錄階段的RNA聚合酶亞基，不具有基因特異性。

2.與轉(zhuǎn)錄的起始或終止有關(guān)的輔助因子，也不具有基因特異性。

3.與特異調(diào)控序列結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子，具基因特異性，如TATA區(qū)。第42頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一特異轉(zhuǎn)錄因子對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控是大量的、廣泛存在和高度有序的，主要有兩種形式：

1)轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物形成過(guò)程受到控制。

2)通過(guò)專一因子的結(jié)合，提高RNA聚合酶起始轉(zhuǎn)錄活性。第43頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1CAAT區(qū)結(jié)合蛋白CTF/NF1：

CTF和NF1是CAAT區(qū)的結(jié)合蛋白，是腺病毒復(fù)制所必需的。CTF/NF1是一組具雙重功能的蛋白質(zhì)，它們與CTTA區(qū)相結(jié)合，參與促進(jìn)RNA聚合聚合酶Ⅱ指導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄起始過(guò)程；當(dāng)它們與其它相似于CAAT區(qū)的DNA序列相結(jié)合，則有利于起始DNA的復(fù)制。第44頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2TATA和GC區(qū)結(jié)合蛋白：

TATA和GC區(qū)結(jié)合蛋白主要是RNA聚合酶Ⅱ起始一般基因轉(zhuǎn)錄所必需的4種Pr因子，有TFⅡD、TFⅡA、TFⅡB、TFⅡE。

TFⅡD：與TATA區(qū)相結(jié)合。

TFⅡA：參與TFⅡD和TATA區(qū)的結(jié)合。

TFⅡB：幫助RNA聚合酶Ⅱ與啟動(dòng)區(qū)結(jié)合。

TFⅡE：幫助RNA聚合酶起始基因轉(zhuǎn)錄。第45頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一表

RNA聚合酶Ⅱ的基本轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子分子量(kD)功能TBP30與TATA盒結(jié)合TFⅡ-B33介導(dǎo)RNA聚合酶Ⅱ的結(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的結(jié)合TFⅡ-I120促進(jìn)TFⅡ-D的結(jié)合第46頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第47頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一PhosphorylationofthepolymeraseCTDbyTFIIHFormationofaprocessiveRNApolymerasecomplexandallowstheRNAPoltoleavethepromoterregion.Back第48頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3RNA聚合酶Ⅲ及其下游啟動(dòng)區(qū)結(jié)合蛋白：

RNA聚合酶Ⅲ主要結(jié)合在轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)的下游50bp以上區(qū)，有許多輔助因子參與RNA聚合酶Ⅲ對(duì)不同啟動(dòng)區(qū)的識(shí)別和結(jié)合，如轉(zhuǎn)錄因子TFⅢA參與該酶對(duì)非洲爪蟾5SrRNA的轉(zhuǎn)錄。第49頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第50頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一TFⅢA具鋅指結(jié)構(gòu)域（鋅指區(qū)Zincfingerregion）:TFⅢA蛋白有9個(gè)相似的重復(fù)單位，每個(gè)單位大約由30個(gè)AA殘基組成，每個(gè)單位中有一對(duì)固定位點(diǎn)的半胱氨酸殘基，一對(duì)固定的組AA殘基，它們和Zn離子絡(luò)合，使中間的AA殘基回折成一種手指狀結(jié)構(gòu)，稱鋅指或鋅指區(qū)。第51頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一SP1鋅指結(jié)構(gòu)域Zincfingersmayformα-helicesthatinsertintothemajorgroove,associated

withβ-sheetsontheotherside第52頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一ThefirstfingerofasteroidreceptorcontrolsspecificityofDNA-binding(positionsshowninred);thesecondfingercontrolsspecificityofdimerization(positionsshowninblue).TheexpandedviewofthefirstfingershowsthatdiscriminationbetweenGREandEREtargetsequencesrestsontwoaminoacidsatthebase.第53頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4常見(jiàn)的反式作用因子中的DNA識(shí)別或結(jié)合域：1螺旋-轉(zhuǎn)折-螺旋（helix-turn-helix,H-T-H）結(jié)構(gòu)：這一類蛋白質(zhì)分子中至少有兩個(gè)α螺旋，中間由短側(cè)鏈AA殘基形成“轉(zhuǎn)折”，近羧基端的α螺旋中氨基酸殘基的替換會(huì)影響該蛋白質(zhì)在DNA雙螺旋大溝中的結(jié)合。第54頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一Thehelix-turn-helixdomain第55頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一HTH結(jié)構(gòu)及其與DNA的結(jié)合第56頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.鋅指（Zincfinger）結(jié)構(gòu):鋅指結(jié)構(gòu)家族蛋白大體可分為鋅指、鋅鈕（twist）和鋅簇（cluster）結(jié)構(gòu)，基特有的半胱氨酸和組氨酸殘基之間氨基酸殘基數(shù)基本恒定，有鋅參與時(shí)才具備轉(zhuǎn)錄調(diào)控活性。這類蛋白質(zhì)與DNA的結(jié)合很牢固，特異性也很高。第57頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一蛋白質(zhì)的鋅指結(jié)構(gòu)第58頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一Thezincfingerdomain第59頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

back…第60頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3.堿性-亮氨酸拉鏈(basic-leucinezipper):即bZIP結(jié)構(gòu)。在許多調(diào)控蛋白中發(fā)現(xiàn)的一段富含亮AA的序列，這個(gè)區(qū)域易形成α螺旋或卷曲螺旋的構(gòu)象，具有這種“拉鏈”形式的兩個(gè)蛋白就能形成穩(wěn)定的二聚體。拉鏈區(qū)以外的AA大都呈堿性，具的結(jié)合DNA的本領(lǐng)。第61頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一Back…第62頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一ThebasicregionsofthebZIPmotifareheldtogetherbythedimerizationattheadjacentzipperregionwhenthehydrophobicfacesoftwoleucinezippersinteractinparallelorientation.第63頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一Back第64頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4.堿性-螺旋-環(huán)-螺旋（basic-helix/loop/helix）：即bHLH結(jié)構(gòu)。在免疫球蛋白κ輕鏈基因的增強(qiáng)子結(jié)合蛋白E12與E47中，羧基端100-200個(gè)氨基酸殘基可形成兩個(gè)雙性α螺旋，被非螺旋的環(huán)狀結(jié)構(gòu)所隔開(kāi)，蛋白質(zhì)的氨基端是堿性區(qū)，其DNA結(jié)合特性與亮AA拉鏈類蛋白相似。肌細(xì)胞定向分化的調(diào)控因子MyoD-1、原癌基因產(chǎn)物Myc及其結(jié)合蛋白Max等都屬于bHLH蛋白。研究發(fā)現(xiàn)：bHLH類蛋白只有形成同源或異源二聚體時(shí)，才具有足夠的DNA結(jié)合能力。第65頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一5.同源域蛋白（homeodomains）是指編碼60個(gè)保守氨基酸序列的DNA片斷，廣泛存在于真核生物基因組內(nèi)，與生物有機(jī)體的生長(zhǎng)、發(fā)育和分化密切相關(guān)。許多含有同源轉(zhuǎn)換區(qū)的基因具有轉(zhuǎn)錄調(diào)控的功能，同源轉(zhuǎn)換區(qū)AA序列很可能參與形成了DNA結(jié)合區(qū)。第66頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一5轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域：在真核核生物中，反式作用因子的功能受Pr-Pr之間相互作用的調(diào)節(jié)，完整的轉(zhuǎn)錄調(diào)控功能通常以復(fù)合物的方式來(lái)完成，所以并不是每個(gè)轉(zhuǎn)錄因子都直接與DNA結(jié)合。因此，是否具有轉(zhuǎn)錄活化域成為反式式作用因子中唯一的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。第67頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一反式作用因子的功能具有多樣性，其轉(zhuǎn)錄活化域也有多種，通常依賴于DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域以外的30-100個(gè)氨基酸殘基。不同的轉(zhuǎn)錄活化域有下列幾個(gè)特征性結(jié)構(gòu)：

1)帶負(fù)電荷的螺旋結(jié)構(gòu)：哺乳動(dòng)物細(xì)胞中糖皮質(zhì)激素受體的兩個(gè)轉(zhuǎn)錄活化域都有酸性的螺旋結(jié)構(gòu)，能特異性誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄起始的活性并不是很強(qiáng)，它們可能與TFⅡD復(fù)合物中某個(gè)通用因子或RNApolymeraseⅡ本身結(jié)合，并有穩(wěn)定轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的作用。第68頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2)富含谷氨酰胺的結(jié)構(gòu)：如SP1是啟動(dòng)子GCbox的結(jié)合蛋白，除結(jié)合DNA的鋅指結(jié)構(gòu)以外，SP1共有4個(gè)參與轉(zhuǎn)錄活化的區(qū)域，其中最強(qiáng)的轉(zhuǎn)錄活化域富含谷氨酰胺占該區(qū)AA總數(shù)的25%左右。3)富含脯AA的結(jié)構(gòu)：第69頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一七激素及其影響許多類固醇激素（如雌性激素、孕激素、醛固酮、糖皮質(zhì)激素和雄激素）以及一般的代謝性激素（胰島素），它們的調(diào)控作用是通過(guò)啟始轉(zhuǎn)錄而實(shí)現(xiàn)的。固醇類激素是疏水性分子，可以自由出入細(xì)胞膜。靶細(xì)胞具有專一的細(xì)胞質(zhì)受體，可與激素形成復(fù)合物，三維結(jié)構(gòu)甚至化學(xué)性質(zhì)變化。第70頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一類固醇第71頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一激素至少以5種方式啟動(dòng)基因的轉(zhuǎn)錄：

1激素直接與DNA結(jié)合，促進(jìn)RNA聚合酶或其它蛋白因子與轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的相互作用。

2激素與效應(yīng)物相結(jié)合，改變其構(gòu)象，并使之易于結(jié)合到DNA上，促進(jìn)RNA聚合酶與啟動(dòng)區(qū)的結(jié)合。

3由于激素的存在，已經(jīng)與DNA結(jié)合的某個(gè)蛋白質(zhì)被激活，并且該P(yáng)r的這種形式是RNA聚合酶結(jié)合時(shí)所必須的。

4激素是誘導(dǎo)物，它可以使阻礙物失活。

5激素引起染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變，暴露DNA，以促進(jìn)RNA聚合酶的結(jié)合。第72頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一八其它水平上的基因調(diào)控1RNA的加工成熟：

rRNA：分子內(nèi)切割、化學(xué)修飾——甲基化（原核：堿基甲基化；真核：核糖甲基化）

tRNA：先生成tRNA前體，再加工成熟。

mRNA：先生成核不均一RNA（hnRNA），再加工剪輯，即切掉內(nèi)含子，連接外顯子。第73頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2翻譯水平的調(diào)控：主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：

1)Pr合成起始速率的調(diào)節(jié)。

2)mRNA的識(shí)別：與5ˊ帽子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。

3)激素的影響。第74頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3Pr的加工成熟

1多肽的切割加工與Pr分泌有關(guān)的切割。·與Pr活化有關(guān)的切割。上述兩種均在高爾基體內(nèi)進(jìn)行信號(hào)肽的切除。

2多肽的有限水解：初生的Pr以Pr原或酶原形式存在，無(wú)生物活性，經(jīng)過(guò)有限的酶解或化學(xué)水解成為有活性的物質(zhì)。

3多肽的化學(xué)修飾：

Pr的磷酸化。·Pr的糖基化。第75頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一九真核基因在原核中的表達(dá)：（一）真核基因在原核中表達(dá)有下述特點(diǎn)：

1細(xì)菌RNA聚合酶不能識(shí)別真核基因的啟動(dòng)子。

2真核基因轉(zhuǎn)錄的mRNA缺乏SD序列，不能結(jié)合到原核細(xì)胞的核糖體上，不能啟動(dòng)翻譯過(guò)程。

3真核基因含有內(nèi)含子（intron），原核細(xì)胞缺乏真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄的外加工體系，不能切除內(nèi)含子，無(wú)法表達(dá)出真核蛋白。第76頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4表達(dá)的真核蛋白在原核細(xì)胞中不穩(wěn)定，易被細(xì)菌蛋白酶破壞。5用于表達(dá)的真核基因，必須刪除信號(hào)肽編碼序列，才能表達(dá)出成熟的蛋白質(zhì)。因大腸桿菌缺乏真核表達(dá)系統(tǒng)的加工后處理功能，連同信號(hào)肽一并表達(dá)出的真核蛋白前體是無(wú)生物活性的。第77頁(yè)，共86頁(yè)，2023年，2月20日，星期一6對(duì)于必須糖基化修飾的真核蛋白，由于原核細(xì)胞缺乏真核細(xì)胞特有的糖基化修飾作用，故無(wú)法得到具有生物功能的真核糖基化修飾蛋白。

7外源基因在原核細(xì)胞表達(dá)后，常以不溶性的包含體（includingbody）形式存在，它需經(jīng)變性-復(fù)性(refolding)處理后，才能得到具有生物活性的