第二講真核生物的轉(zhuǎn)錄詳解

第二講真核生物的轉(zhuǎn)錄詳解演示文稿當(dāng)前第1頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)優(yōu)選第二講真核生物的轉(zhuǎn)錄當(dāng)前第2頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)一、真核生物與轉(zhuǎn)錄相關(guān)的順式元件（cis-factors）當(dāng)前第3頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)l

基本水平轉(zhuǎn)錄的

cis-factor：promoterorbasicfactorCorepromoter(Capsite,TATAbox必需因子)

UPE(UpstreamPromoterElement)(CAATbox,GCbox)

部分基因的基本水平的轉(zhuǎn)錄（一）、真核生物中的啟動(dòng)子元件：

l

特異誘導(dǎo)高效表達(dá)的cis-factorEnhancerForluxurygene(inducibleexpression)當(dāng)前第4頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)

1、

Promoterforbasictranscription

l

Capsite;initiationpoint(+1)Cappingm7GpppA/G------70±---AUG---(inmRNA)InitiationregionPyAPy（y：嘧啶）

1-4Kb-110-70-30+1

GCislandCAAC/TboxTATAboxCap

EnhancerUPEcorepromoter

Promoter(basicfactor)

當(dāng)前第5頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)

Promoterforbasictranscription

l

TATAbox/Hognessbox/Goldberg-Hognessbox(-30)RichATandrichGCflankedrichGC------TATAA(T)AA(T)------richGC8297938563(37)8350(37)1-4Kb-110-70-30+1

GCislandCAAC/TboxTATAboxCap

EnhancerUPEcorepromoter

Promoter(basicfactor)

當(dāng)前第6頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)

Promoterforbasictranscription

l

CAATbox(CATboxUPE)(-70---80)

and

GCisland(-80---110)GGGCGGG(T)----CAATCT----Range30bp±1-4Kb-110-80-70-30+1

GCislandCAATCTboxTATAboxCap

EnhancerUPEcorepromoter

Promoter(basicfactor)

當(dāng)前第7頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)啟動(dòng)子中各位點(diǎn)的功能：分析方法：通過對(duì)β-珠蛋白啟動(dòng)子區(qū)域的誘變分析，確認(rèn)了三個(gè)起始轉(zhuǎn)錄所需要的短序列區(qū)(其中心位置在-35，-75，-90)。這些序列與TATA盒、CAAT盒、GC盒分別對(duì)應(yīng)。當(dāng)前第8頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)啟動(dòng)子中各位點(diǎn)的功能：

l

Promoterfunctions

CAATbox(modulator)and(causeGCisland)：控制轉(zhuǎn)錄起始頻率和強(qiáng)度；

TATAbox(selector)：控制轉(zhuǎn)錄精確起始；

1site(initiator)：determinationinitiationandcappingofmRNA

距離：l

、30bpfromTATAboxto+1site（轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)）isrequired2、TATAbox與相鄰的UPE區(qū)的距離：插入堿基，影響轉(zhuǎn)錄效率。當(dāng)前第9頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)應(yīng)答元件與轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子的對(duì)應(yīng)關(guān)系GRE:糖皮質(zhì)激素應(yīng)答元件;TRE:佛波酯應(yīng)答元件;SRE:血清應(yīng)答元件；當(dāng)前第10頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)人金屬硫蛋白編碼基因上游的復(fù)合應(yīng)答元件結(jié)構(gòu)當(dāng)前第11頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)

2、EnhancerEnhanceexpressionBasicexpressionPositionnotbefixedisolatedregion

Bi-directionalelementMono-directionalelement

EnhancerPromoterNoforspecialgeneonlyforspecialgene（1）、Enhancer與Promoter的比較增強(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。當(dāng)前第12頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)（2）、發(fā)現(xiàn)：

SV40早期基因轉(zhuǎn)錄單位S-200S

72bp72bp

72bpregiondeletion

Stranscriptiongodown

intoupstreamofβ-globingene

Transcriptionup200X

Cell&tissuespecialtyofEnhancereffectDistanceeffect(over2kb)Orientation（方向）-無方向性

無基因?qū)Ｒ恍?；大多為重?fù)序列；受外部信號(hào)的調(diào)控；特點(diǎn)當(dāng)前第13頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)★Enhancer的結(jié)構(gòu)----Enhancer由兩個(gè)以上的增強(qiáng)子成分(EnhancerElement)組成

----每個(gè)EnhancerElement必需由兩個(gè)緊密相連的增強(qiáng)子元(Enhanson）組成

----各個(gè)Enhanson(cis-factor)與激活蛋白(trans-factor)結(jié)合

增強(qiáng)特異性轉(zhuǎn)錄

促進(jìn)轉(zhuǎn)錄的復(fù)合體+UPE+corepromoter基本轉(zhuǎn)錄復(fù)合體當(dāng)前第14頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)Enhancer

……..Specificaltransc.Factor(tran-factor)

Specificaltransc.Factor(tran-factor)

++Activation（激活）domainOfEnhancercomplex

Activation（激活）domainofEnhancercomplex

……..……..EnhancerElementEnhancerElement(<100bp)

Enhanson(cis-factor)Enhanson(cis-factor)……..當(dāng)前第15頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)ThemodelsofenhancerstoactatadistanceDNAlooping

EPGeneralTFGene-specificfactorRNApolymerase---Enhancercomplex與近啟動(dòng)子的transcriptionalcomplex構(gòu)型契合當(dāng)前第16頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)Loopingofpromoter-enhancerregion當(dāng)前第17頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)3、沉寂子（Silencer）：能使和它連鎖的基因轉(zhuǎn)錄效率下降的一段DNA序列；

canactatadistancetomodulatetranscription;

可以雙向起作用；therebypreventingtranscriptionofneighboringgenes；特點(diǎn)：somehowcausethechromatintocoilupintoacondensedform－Inactiveform；作用原理：當(dāng)前第18頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)二、與基本轉(zhuǎn)錄相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子（trans-factor）1、Trans-factorforbasictranscription

l

TF(I,II,III)TranscriptionalFactorl

TBP(TATAboxBindingProtein)l

TAF(TBPAssociateFactor)l

RAP(RNApol.Associateprotein)真核生物中RNApol的作用必須有其他相關(guān)轉(zhuǎn)錄蛋白在啟動(dòng)子處的先期結(jié)合才能啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄；Cis-factor+

TIC(TranscriptionalInitiateComplex)當(dāng)前第19頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)

RNApolymeraseI,II,III2、RNApolymeraseinEukaryotes

RNA聚合酶Ⅰ轉(zhuǎn)錄28s,18s,5.8srRNA；RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄mRNA；RNA聚合酶Ⅲ轉(zhuǎn)錄5srRNA，tRNA和其它小RNA；功能：當(dāng)前第20頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)

RNApolymeraseinEukaryotes

RNApol.I,II,IIILwith78%±homologousbetween3RNApol.I,II,IIIIncludingL,L’bigsubunit&7-12smallsubunits進(jìn)化淵源當(dāng)前第21頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)

RNApolII;

---Forpre-mRNAtranscription---Locatedinnucleoplasm

---RNApolIIL’maximumsubunit240kd&havespecificCOOH-endnamedCTD(CarboxylTerminalDomain)CTDonlyinRNApolII

---CTD特征：7aarepeats&highfrequencyphosphorylationTyr—SerP—Pro—ThrP—SerP—Pro—SerP

當(dāng)前第22頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)Yeast26XDrosophila果蠅44Xrepeatunitof7aa/inCTDRat&Human52X

較非磷酸化形式提高轉(zhuǎn)錄效率10X

使RNApol易于離開Promoter區(qū)轉(zhuǎn)錄延伸

磷酸化的作用：當(dāng)前第23頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)---RNApolII+>20TFIIs

逐級(jí)組裝

TIC→轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)(TranscriptionalInitiationComplex)

(TBP)特點(diǎn)：neededforRNApolI,II,III；VeryhighconservedC-enddomainof180aa；BindswithDNAinminorgroove（小溝）&circleit；TFIID：Asortofproteincomplex(TBP&>8TAF)TBP作用：具有識(shí)別TATA盒的能力；

DeterminationTranscriptionalinitiationstartingsite；當(dāng)前第24頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)TATA+1

circleminorgroove（環(huán)繞DNA小溝）

TFIIATBPofTFIID

pre-TIC

TFIIA：BindstoTFIIDEnhancesTFIIDbindingtoTATAboxStabilizingtheDNA-TFIIDcomplex

當(dāng)前第25頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)TFIIB：TFIIBbindstoTBPofTFIIDandRNApol.IITFIIBasalinking

factorallowingrecruitment（招募）ofRNApolIItoTIC；TFIIF：IncludingtwosubunitsofRAP30,RAP70Bindingandrecruiting（招募）RNApolIItoassembleTIC參與DNA雙鏈的溶解；TFIIFRNApolIITFIIB

BasicTIC

當(dāng)前第26頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)TFIIH;Helicaseactivity(ATPase)&kinaseactivity

PhosphorylationofCTDofRNApolIIO

DNArepair

TFIIE;AssociatewithTFIIHkinase

completeTIC

EH當(dāng)前第27頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)真核RNA聚合酶對(duì)DNA模板的識(shí)別TFIIE，H當(dāng)前第28頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)mRNA

Promoterclearance

TranscriptionstartingFEHBDA大多數(shù)TFⅡ因子在RNA聚合酶Ⅱ離開啟動(dòng)子前就釋放。但TFⅡF在延伸中也發(fā)揮作用。當(dāng)前第29頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)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與TFIID的結(jié)合TFⅡ-F30,74解旋酶TFⅡ-E34,37促進(jìn)TFIIH的激酶活性TFⅡ-H62,89解旋酶、激酶、DNA的修復(fù)TFⅡ-A12,19,35穩(wěn)定TFⅡ-D的結(jié)合TFⅡ-I120促進(jìn)TFⅡ-D的結(jié)合總結(jié)：各轉(zhuǎn)錄因子的作用當(dāng)前第30頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)RNApolI;LocatedinnucleolusForpre-rRNA(—18s—5.8s—28s—)80-85%oftotalRNATwocontroldomainsincludedincis-factorTrans-factorincludingIncluding4subunits1ofTBP(TATAbidingprotein)3ofTAF(TBPassociatefactor)UBF(UPEBindingFactor)SL(Selectivityfactor)UPE(upstreampromoterelement)Corepromoter當(dāng)前第31頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)

UBF+UPEUBF+PartofcorepromoterTwoUBFinteractioncausingDNAtoformaloop3TAF1TBPSLUPEcorepromoter

UBF

UBF

RNApolI起始復(fù)合物的組裝過程：當(dāng)前第32頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)

Pre-rRNA

AllowsRNApolbindingcomplextoinitiate

RNApol

SL作為一個(gè)獨(dú)立的復(fù)合蛋白，它不與啟動(dòng)子特異性地結(jié)合，但可以與啟動(dòng)子特異結(jié)合的其它成分相結(jié)合。SL的主要功能是使RNA聚合酶I正確的定位在起始位點(diǎn)。SL的作用：當(dāng)前第33頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)RNApolIII：Locatedinnucleoplasm

16ormoresubunitsFor5spre-rRNA；4spre-tRNA；U6snRNA(smallnuclearRNA)；CytosolicRNA；---cis-factorincluding啟動(dòng)子位于tRNA基因編碼區(qū)內(nèi)：twohighlyconservedregionsliedownstreamfrom+1--Abox;TGGCNNAGTGG(D-loopoftRNA)--Bbox;GGTTCGANNCC(TψC-loopoftRNA)(forpre-tRNA)：當(dāng)前第34頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)Tans-factorTFIIIC：bindingtoA,Bbox

TFIIIC

+1AboxBbox

tDNA

TFIIIC是裝配因子，幫助TFⅢB結(jié)合在正確的位置。

tRNA轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的形成過程：當(dāng)前第35頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)TFIIIB：特點(diǎn)：

Binding50bpupstreamfromAbox；

其結(jié)合位點(diǎn)沒有序列特異性，而是由TFIIIC的結(jié)合位點(diǎn)決定的；Including3subunits:TFⅢB的功能是作為“定位因子”，負(fù)責(zé)RNA聚合酶III的正確定位。當(dāng)前第36頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)TFIIIBallowsRNApolIIItobindandinitiatetranscription

tRNA

RNApolIII

+1

tRNA轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的形成過程：當(dāng)前第37頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)---cis-factorincluding：啟動(dòng)子位于基因編碼區(qū)內(nèi)；Abox;+50to+65bpCbox;located81-99bpdownstreamfrom+1---Trans-factorTFIIIA：specificCboxbindingprotein&allows

指導(dǎo)TFIIIC結(jié)合到啟動(dòng)子A區(qū)上TFIIIC：與A區(qū)結(jié)合，指導(dǎo)TFIIIB結(jié)合到啟動(dòng)子上游；

TFIIIB：指導(dǎo)RNA聚合酶III結(jié)合到5S啟動(dòng)子上；RNApolIIIfor5spre-rRNA5spre-rRNA轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的形成特點(diǎn)：當(dāng)前第38頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)

RNApolIIITFIIIC

TFIIIA

+1AboxCbox

TFIIIB

5SrRNA

5spre-rRNAtranscription5spre-rRNA轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的形成：當(dāng)前第39頁\共有48頁\編于星期五\22點(diǎn)三、反式作用因子（轉(zhuǎn)錄因子）的結(jié)構(gòu)特征：

l

轉(zhuǎn)錄因子多為變構(gòu)蛋白，具有2或3個(gè)獨(dú)立的功能結(jié)構(gòu)域：DNA結(jié)合域、轉(zhuǎn)錄激活域、連接區(qū)。DNA-bindingdomainactivationdomain一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子中，行使DNA結(jié)合以及轉(zhuǎn)錄激活功能可能是兩個(gè)獨(dú)立