真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控

TBP:

TATA-bindingprotein

TAFs:

TBP-associatedfactors

TFIID

protectsaregionextendingfartherupstreamTFIIAactivatesTBP

byrelievingtherepressionthatiscausedbytheTAFsTFIIBbindsadjacenttoTBPandTATAbox

TFIIFconsistsoftwosubunits.ThelargersubunithasanATP-dependentDNAhelicaseactivityandthesmallonecontactsthecorepolymerase.

TFIIE

andTFIIHarerequiredforpromoterclearancetoallowRNApolymerasetocommencemovementawayfromthepromoter.TFIID真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控

TFIIHhasseveralactivities,includinganATPase,ahelicase,andakinaseactivitythatcanphosphorylatetheCTDtailofRNApolymeraseII;itisalsoinvolvedinrepairofdamagetoDNA.PhosphorylationoftheCTDbythekinaseactivityofTFIIHmaybeneededtoreleaseRNApolymerasetostarttranscription.真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控表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TFⅡ-D的結(jié)合真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控POL-ⅡTFⅡFⅡAⅡB由RNA-PolⅡPOL-ⅡTFⅡFⅡHⅡETBPTAFTFⅡD-ⅡA-ⅡB-DNA復(fù)合物TATAⅡAⅡBTBPTAFTATAⅡHⅡECTD-P真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控真核基因轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控

真核細胞的三種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的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控1.順式作用元件(cis-actingelements)

真核基因的順式調(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)錄的DNA序列。其中主要是起正調(diào)控作用的順式作用元件，包括啟動子(promoter)、增強子(enhancer)；近年又發(fā)現(xiàn)起負調(diào)控作用的元件──沉默子(silencer)。真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控1).啟動子(promoter)

與原核啟動子的含義相同，是指RNA聚合酶結(jié)合并起動轉(zhuǎn)錄的DNA序列，但真核不同啟動子間不像原核那樣有明顯共同一致的序列，而且單靠RNA聚合酶難以結(jié)合DNA而起動轉(zhuǎn)錄，而是需要多種蛋白質(zhì)因子的相互協(xié)調(diào)作用，不同蛋白質(zhì)因子又能與不同DNA序列相互作用，不同基因轉(zhuǎn)錄起始及其調(diào)控所需的蛋白因子也完全相同，因而不同啟動子序列也很不相同，要比原核更復(fù)雜、序列也更長。真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控

真核啟動子一般包括轉(zhuǎn)錄起始點及其上游約100-200bp序列，包含有若干具有獨立功能的DNA序列元件，每個元件約長7-30bp。最常見的哺乳類RNA聚合酶Ⅱ啟動子中的元件序列見下表。真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控表哺乳類RNA聚合酶Ⅱ啟動子中常見的元件元件名稱共同序列結(jié)合的蛋白因子名稱分子量結(jié)合DNA長度TATAboxTATAAAATBP30,000

~10bpGCboxGGGCGGSP-1105,000

~20bpCAATboxGGCCAATCTCTF/NF160,000

~22bp真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控

啟動子中的元件可以分為兩種:

①核心啟動子元件(corepromoterelement)指RNA聚合酶起始轉(zhuǎn)錄所必需的最小的DNA序列，包括轉(zhuǎn)錄起始點及其上游-25/-30bp處的TATA盒。核心元件單獨起作用時只能確定轉(zhuǎn)錄起始位點和產(chǎn)生基礎(chǔ)水平的轉(zhuǎn)錄。真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控

②上游啟動子元件(upstreampromoterelements)包括通常位于-70bp附近的CAAT盒和GC盒、以及距轉(zhuǎn)錄起始點更遠的上游元件。這些元件與相應(yīng)的蛋白因子結(jié)合能提高或改變轉(zhuǎn)錄效率。不同基因具有不同的上游啟動子元件組成，其位置也不相同，就使得不同的基因表達分別有不同的調(diào)控。真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控2).增強子(enhancer)

是一種能夠提高轉(zhuǎn)錄效率的順式調(diào)控元件，最早是在SV40病毒中發(fā)現(xiàn)長約200bp的一段DNA，可使旁側(cè)的基因轉(zhuǎn)錄提高100倍，其后在多種真核生物、甚至在原核生物中都發(fā)現(xiàn)了增強子。增強子通常占100-200bp長度，也和啟動子一樣由若干組件構(gòu)成，其基本核心組件常為8-12bp，可以單拷貝或多拷貝串連形式存在。增強子的作用有以下特點：真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控

①增強子提高同一條DNA鏈上基因轉(zhuǎn)錄效率，可以遠距離起作用，通?？删嚯x1-4kb、個別情況下離開所調(diào)控的基因30kb仍能發(fā)揮作用，而且在基因的上游或下游都能起作用。②增強子的作用與其序列的正反方向無關(guān)，將增強子方向倒置依然能起作用。而將啟動子倒置就不能起作用，可見增強子與啟動子是很不相同的。真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控③增強子要有啟動子才能發(fā)揮作用，沒有啟動子存在，增強子不能表現(xiàn)活性。但增強子對啟動子沒有嚴格的專一性，同一增強子可以影響不同類型啟動子的轉(zhuǎn)錄。例如當(dāng)含有增強子的病毒基因組整合入宿主細胞基因組時，可能夠增強整合區(qū)附近宿主某些基因的轉(zhuǎn)錄；當(dāng)增強子隨某些染色體段落移位時，也能提高移到的新位置周圍基因的轉(zhuǎn)錄。使某些癌基因轉(zhuǎn)錄表達增強，可能是腫瘤發(fā)生的因素之一。真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控④增強子的作用機理雖然還不明確，但與其他順式調(diào)控元件一樣，必須與特定的蛋白質(zhì)因子結(jié)合后才能發(fā)揮增強轉(zhuǎn)錄的作用。增強子一般具有組織或細胞特異性，許多增強子只在某些細胞或組織中表現(xiàn)活性，是由這些細胞或組織中具有特異性蛋白質(zhì)因子所決定的。真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控3).沉默子(silencer)

最早在酵母中發(fā)現(xiàn)，以后在T淋巴細胞的T抗原受體基因的轉(zhuǎn)錄和重排中證實這種負調(diào)控順式元件的存在。目前對這種在基因轉(zhuǎn)錄降低或關(guān)閉中起作用的序列研究還不多，但從已有的例子看到：沉默子的作用可不受序列方向的影響，也能遠距離發(fā)揮作用，并可對異源基因的表達起作用。真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控2反式作用因子1.轉(zhuǎn)錄（調(diào)節(jié)）因子分類（按功能特性）*基本轉(zhuǎn)錄因子(generaltranscriptionfactors)是RNA聚合酶結(jié)合啟動子所必需的一組蛋白因子，決定三種RNA(mRNA、tRNA及rRNA)轉(zhuǎn)錄的類別。真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控*特異轉(zhuǎn)錄因子(specialtranscriptionfactors)為個別基因轉(zhuǎn)錄所必需，決定該基因的時間、空間特異性表達。轉(zhuǎn)錄激活因子:增強子結(jié)合蛋白(EBP)轉(zhuǎn)錄抑制因子:沉默子結(jié)合蛋白真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控

以反式作用影響轉(zhuǎn)錄的因子可統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)錄因子（transcriptionfactors，TF）。在真核細胞中RNA聚合酶通常不能單獨發(fā)揮轉(zhuǎn)錄作用，而需要與其他轉(zhuǎn)錄因子共同協(xié)作。與RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ相應(yīng)的轉(zhuǎn)錄因子分別稱為TFⅠ、TFⅡ、TFⅢ，對TFⅡ研究最多。下表列出對真核基因轉(zhuǎn)錄需要基本的TFⅡ。真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控表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TFⅡ-D的結(jié)合真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控

以前認為與TATA盒結(jié)合的蛋白因子是TFⅡ-D，后來發(fā)現(xiàn)TFⅡ-D實際包括兩類成分：與TATA盒結(jié)合的蛋白是TBP（TATAboxbindingprotein），是唯一能識別TATA盒并與其結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子，是三種RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄時都需要的；其他稱為TBP相關(guān)因子TAF（TBP-associatedfactors），至少包括8種能與TBP緊密結(jié)合的因子。真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控

作為蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄因子從功能上分析其結(jié)構(gòu)可包含有不同區(qū)域：①DNA結(jié)合域（DNAbindingdomain），多由60-100個氨基酸殘基組成的幾個亞區(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、富含脯氨酸等不同種類；③連接區(qū)，即連接上兩個結(jié)構(gòu)域的部分。真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控轉(zhuǎn)錄（調(diào)節(jié)）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真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控DNA結(jié)合域特點：核心為DNA結(jié)合基序，有稱模序（motify)模序（motify)：位于蛋白質(zhì)分子中具有二級結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上彼此接近，形成具有特殊功能的空間結(jié)構(gòu)，能與能識別雙螺旋DNA堿基序列．

真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控模序的幾種結(jié)構(gòu)類型：螺旋－轉(zhuǎn)角－螺旋鋅指亮氨酸拉鏈螺旋－環(huán)－螺旋真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控

與DNA結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子大多以二聚體形式起作用，與DNA結(jié)合的功能域結(jié)構(gòu)常見有以幾種：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)至少有兩個α螺旋其間由短肽段形成的轉(zhuǎn)角或環(huán)連接，兩個這樣的motif結(jié)構(gòu)以二聚體形式相連，距離正好相當(dāng)于DNA一個螺距（3.4nm）,兩個α螺旋剛好分別嵌入DNA的深溝。真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋模體真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控螺旋-環(huán)螺-旋模體與DNA的結(jié)合真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控

②鋅指（zincfinger）其結(jié)構(gòu)如下圖所示，每個重復(fù)的“指”狀結(jié)構(gòu)約含23個氨基酸殘基，鋅以4個配價鍵與4個半胱氨酸、或2個半胱氨酸和2個組氨酸相結(jié)合。整個蛋白質(zhì)分子可有2-9個這樣的鋅指重復(fù)單位。每一個單位可以其指部伸入DNA雙螺旋的深溝，接觸5個核苷酸。例如與GC盒結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子SP1中就有連續(xù)的3個鋅指重復(fù)結(jié)構(gòu)。真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控圖

蛋白質(zhì)的鋅指結(jié)構(gòu)真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控

③堿性-亮氨酸拉鏈（basicleucinezipper，bZIP）這結(jié)構(gòu)的特點是蛋白質(zhì)分子的肽鏈上每隔6個氨基酸就有一個亮氨酸殘基，結(jié)果就導(dǎo)致這些亮氨酸殘基都在α螺旋的同一個方向出現(xiàn)。兩個相同的結(jié)構(gòu)的兩排亮氨酸殘基就能以疏水鍵結(jié)合成二聚體，這二聚體的另一端的肽段富含堿性氨基酸殘基，借其正電荷與DNA雙螺旋鏈上帶負電荷的磷酸基團結(jié)合。真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控

真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控亮氨酸拉鏈結(jié)合DNA真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控若不形成二聚體則對