真核生物轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控

關(guān)于真核生物轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控

啟動(dòng)子-調(diào)控元件基本轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子-RNA聚合酶[基本轉(zhuǎn)錄機(jī)器]控制著基因的低水平表達(dá)，而特異（+/-）轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子結(jié)合在特異（+/-）調(diào)控元件改變DNA構(gòu)象（染色質(zhì)重塑或核小體解聚）暴露出啟動(dòng)子區(qū)域并直接或間接通過(guò)中介蛋白復(fù)合體調(diào)控基本轉(zhuǎn)錄機(jī)器起始頻率。第2頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天

真核生物基因表達(dá)調(diào)控水平第3頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天

真核生物蛋白編碼基因結(jié)構(gòu)模式第4頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天.5′cap5′非編碼區(qū)編碼區(qū)3′非編碼區(qū)3′poly(A)tail第5頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天第6頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天CTD磷酸化招募加帽、剪接機(jī)器和加尾機(jī)器來(lái)完成pre-mRNA加工。第7頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天3'

端形成過(guò)程poly(A)信號(hào)序列和與相關(guān)蛋白因子組成切割/多聚腺苷酸化的復(fù)合物來(lái)完成多聚苷酸化過(guò)程。分裂/多聚腺苷酸化特異因子(cleavage/polyadenylationspecificityfactor，CPSF)與加尾信號(hào)序列（AAUAAA）特異結(jié)合，切割刺激因子

(cleavage-stimulatoryfactor，CstF)與poly(A)位點(diǎn)下游富含G/U序列結(jié)合進(jìn)一步加強(qiáng)了CPSF結(jié)合。切割因子

(cleavagefactors，CF)將前體mRNA切斷，隨后和CPSF結(jié)合的poly(A)聚合酶(poly(A)polymerase，PAP)添加poly(A)尾。poly(A)結(jié)合蛋白（poly(A)bindingprotein,PABP）穩(wěn)定poly(A)尾。引自Proudfoot等,cell,2002第8頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天基礎(chǔ)因子抑制劑激活劑輔激活劑（中介蛋白復(fù)合體）第9頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天第10頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天

組蛋白乙酰化和脫乙?；绊懭旧|(zhì)的緊密程度從而影響基因轉(zhuǎn)錄。第11頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天第12頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天

第一節(jié)真核生物RNA聚合酶的分離、鑒定和功能第13頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天RNA聚合酶亞基分離鑒定（表位標(biāo)簽技術(shù)）

第14頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天酶位置產(chǎn)物活性比較對(duì)α-鵝膏菌素的敏感性RNA聚合酶ⅠRNA聚合酶ⅡRNA聚合酶Ⅲ

RNA聚合酶Ⅰ合成RNA的活性最顯著。它位于核仁中，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄編碼rRNA的基因(稱rDNA)。另一主要的酶是RNA聚合酶Ⅱ，它位于核質(zhì)中，主要負(fù)責(zé)核內(nèi)不勻一RNA(hnRNA)的合成,而hnRNA是mRNA的前體。RNA聚合酶Ⅲ負(fù)責(zé)合成tRNA和許多小的核內(nèi)RNAs。

真核細(xì)胞的三種RNA聚合酶的一般性質(zhì)核仁rRNA50-70%不敏感核質(zhì)hnRNAsnRNA20-40%敏感核質(zhì)tRNA5SRNAsnRNA10%高濃度敏感第15頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天第16頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天RNA聚合酶亞基組成

（進(jìn)化特征）Figure8.EukaryoticRNApolymeraseIIhas>10subunits.

羥基末端域（carboxy-terminaldomain:CTD）

Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser第17頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天第二節(jié)真核生物的啟動(dòng)子

第18頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天第19頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天１)RNA聚合酶I啟動(dòng)子及其轉(zhuǎn)錄起始啟動(dòng)子可分兩部分（-31/+6）稱核心啟動(dòng)子（corepromoter），其功能為決定轉(zhuǎn)錄起始的精確位置。

（-180/107，-100左右）稱為上游控制序列（upstreamcontrolelement，UCE,其功能為影響轉(zhuǎn)錄的頻率。Twocontroldomainsincludedincis-factorUPE(upstreampromoterelement)Corepromoter前rRNA基因UCE核心元件+1-100第20頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天２)結(jié)合因子a.上游結(jié)合因子(UBF):是一種特異DNA結(jié)合蛋白，可以與UCE結(jié)合，還可以與核心元件上游的一段序列結(jié)合。b.選擇因子（SL1）：為RNA聚合酶I轉(zhuǎn)錄所必須。4個(gè)亞基:TBP(TATA結(jié)合蛋白)和3個(gè)TAF1Trans-factorincluding

Including4subunits1ofTBP(TATAbidingprotein)3ofTAF1(TBPassociatefactor)UBF(UPEBindingFactor)SL1(Selectivityfactor)第21頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天TBP３)RNA聚合酶I的啟動(dòng)子及轉(zhuǎn)錄的起始UBFUBFUCEcorepromoter+1TAF1X3UBFTBPSL1RNA聚合酶TBPRNA聚合酶Pre-rRNA

UBF+UPEUBF+PartofcorepromoterTwoUBFinteractioncausingDNAtoformaloopAllowsRNApolbindingcomplextoinitiate

第22頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.RNA聚合酶Ⅱ的啟動(dòng)子及轉(zhuǎn)錄起始第23頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天RNA聚合酶Ⅱ的啟動(dòng)子與增強(qiáng)子示意圖增強(qiáng)子/遠(yuǎn)上游序列----//----CAAT框------//------TATA框---//---帽子位點(diǎn)

-100以上

-75

-25+1GGC/TCAATCTTATAA/TAA/T

A第24頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天1）RNA聚合酶Ⅱ的啟動(dòng)子與增強(qiáng)子第一個(gè)部位為帽子位點(diǎn)，即轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)。其堿基大多為A。第二個(gè)部位為TATA框（Hognessbox）。它位于-25個(gè)bp其共有序列為：TATAA/TAA/T，基本上由AT堿基對(duì)所組成，只有很少啟動(dòng)子中有GC堿基對(duì)的存在。第三個(gè)部位為CAAT框。其共有序列為GGC/TCAATCT，一般位于-75（-100～-200）附近。雖然此序列名為CAAT框，但其中頭兩個(gè)G的重要性并不亞于CAAT部分。CAAT框?yàn)樯嫌慰刂圃瑸檗D(zhuǎn)錄所需。第四個(gè)部位是增強(qiáng)子（enhancer），又稱遠(yuǎn)上游序列（farupstreamsequence）。一般都在-1OO以上。第25頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天2)Enhancer的結(jié)構(gòu)與功能

☆增強(qiáng)子（Enhancer）和沉默子（Silencer）是遠(yuǎn)上游調(diào)控元件，具有遠(yuǎn)距離，方向和位置非依賴性，部分具有組織細(xì)胞類型。第26頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天成環(huán)模型PE激活因子APE激活因子與增強(qiáng)子結(jié)合PE激活因子BRNA聚合酶第27頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天滑動(dòng)模型PE激活因子A激活因子BRNA聚合酶PEPE滑動(dòng)激活因子與增強(qiáng)子結(jié)合第28頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天3)RNA聚合酶Ⅱ的啟動(dòng)子及轉(zhuǎn)錄的起始第29頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天TFⅡD（TBP+TAFⅡ）識(shí)別和結(jié)合TATA框TFⅡA穩(wěn)定TFⅡD與TATA框的結(jié)合TFⅡB結(jié)合TBP，引進(jìn)TFⅡF-PolⅡ復(fù)合物TFⅡF與PolⅡ結(jié)合，參與解鏈RNAPolⅡ催化RNA的合成TFⅡE引入TFⅡH并提高其活性TFⅡH解開雙鏈，為起始轉(zhuǎn)入延伸階段所必需Generaltranscriptionfactors(TFs)第30頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天第31頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天

第3節(jié)轉(zhuǎn)錄激活因子結(jié)構(gòu)第32頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天真核生物轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄激活域DNA結(jié)合域二聚體結(jié)構(gòu)域第33頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、轉(zhuǎn)錄激活蛋白的兩個(gè)功能區(qū)域無(wú)基因特異性，如果把A激活蛋白的DNA結(jié)合部分與B激活蛋白的激活功能部分融合在一起，可以構(gòu)成一種有功能的基因激活蛋白，這種融合蛋白只能激活A(yù)蛋白所能激活的基因。BA+第34頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天

DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域1.鋅指結(jié)構(gòu)2.HTH結(jié)構(gòu)3.亮氨酸拉鏈第35頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天Threemajorcategoriesoftranscriptionfactorprotein.dimerdimer第36頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天C2H2鋅指結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)①通過(guò)鋅離子把四個(gè)氨基酸（2個(gè)組氨酸和2個(gè)半胱氨酸的協(xié)調(diào)作用）連在一起;②鋅指的一端與α-螺旋相連;③鋅指與DNA的結(jié)合是通過(guò)“鋅指”的C端進(jìn)行;④每個(gè)“指”通過(guò)形成兩個(gè)序列特異的DNA接觸點(diǎn)（α-螺旋區(qū)域上含有保守的堿性氨基酸），負(fù)責(zé)與DNA的大溝結(jié)合。⑤鋅指結(jié)構(gòu)在RNA聚合酶Ⅲ轉(zhuǎn)錄因子TFⅢA中重復(fù)了9次，在轉(zhuǎn)錄因子SP1中也有三個(gè)拷貝。一般來(lái)說(shuō)須要有三個(gè)或更多的C2H2型鋅指才能與DNA結(jié)合。第37頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天C4鋅指結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)鋅指結(jié)構(gòu)是鋅離子與4個(gè)半胱氨酸結(jié)合，它出現(xiàn)在一百多種類固醇激素受體轉(zhuǎn)錄因子中。這些因子由同型或異型的二聚體組成，其中每一單體包含2個(gè)C4鋅指結(jié)構(gòu)。兩個(gè)單體通過(guò)鋅離子穩(wěn)定折疊成更復(fù)雜的構(gòu)象，再把每個(gè)單體的α-螺旋插入到DNA的連續(xù)大溝中，這與HLH蛋白類似。第38頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天第39頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.HTH結(jié)構(gòu)（helix-turn-helix）

HTH結(jié)構(gòu)(基序)的特點(diǎn)是兩段α螺旋之間由一段常含脯氨酸的10氨基酸左右的肽連結(jié)，使兩段α螺旋形成一個(gè)固定的角度。第40頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.亮氨酸拉鏈亮氨酸拉鏈（leucinezipper）的肽鏈上每相隔七個(gè)殘基就會(huì)有一個(gè)疏水的亮氨酸殘基，這些殘基位于DNA結(jié)合域的C端α-螺旋上;α-螺旋的側(cè)面每?jī)扇蜁?huì)出現(xiàn)一個(gè)亮氨酸，形成一個(gè)疏水的表面。在α-螺旋的疏水表面間就可以互相作用，形成二聚體。這種相互作用形成一個(gè)卷曲的卷曲結(jié)構(gòu)（cone－coilstructure）。激活轉(zhuǎn)錄因子-1是一種具有堿性－亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)(basicleucinezipper，bZIP)的cAMP應(yīng)答元件結(jié)合的蛋白質(zhì)(cAMP-responsiveelementbindingprotein，CREB)家族中的轉(zhuǎn)錄因子，具有廣泛的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用.

第41頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天bZIP蛋白的亮氨酸拉鏈和堿性結(jié)構(gòu)域一種亮氨酸拉鏈二聚體對(duì)DNALeuLeuLeuLeuLeuLeuLeuLeu堿性結(jié)構(gòu)亮氨酸拉鏈第42頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.HTH結(jié)構(gòu)（helix-turn-helix）

HTH結(jié)構(gòu)(基序)的特點(diǎn)是兩段α螺旋之間由一段常含脯氨酸的10氨基酸左右的肽連結(jié)，使兩段α螺旋形成一個(gè)固定的角度。同源異型域（homeodomains）也屬于HTH結(jié)構(gòu)（圖14-18）。第43頁(yè),共47頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.亮氨酸拉鏈亮氨酸拉鏈（leucinezipper）的肽鏈上每相隔七個(gè)殘基就會(huì)有一個(gè)疏水的亮氨酸殘基，這些殘基位于DNA結(jié)合域