M 真核生物的转录与转录调控 真核生物RNA聚合酶酶位置转录产物相对活 性对-鹅膏蕈碱的 敏感性RNA聚合 酶核仁rRNA50- 70%不敏感RNA聚合 酶核质hnRNA20- 40%敏感RNA聚合 酶核质5S rRNA 和tRNA约10%存在物种特异性真核细胞的三种RNA聚合酶特征比较第一节 真核生物的转录RNA聚合酶亚基每种RNA聚合酶均含有12个或更多的不同亚基每种RNA聚合酶均含有类似于E.Coli core RNA polymerase的亚基，最大的两个亚基彼此相似 ，并与E.coli RNA聚合酶的和 亚基相似，其 他亚基与E.coli 聚合酶中的a亚基具有同源性。另外还有五种亚基在这三种聚合酶中是共同的 ，剩下的其他的亚基是各种聚合酶所特有的。真核生物RNA聚合酶的活性不需要引 物，与细 菌聚合酶 不同的是 与DNA结 合时需要 辅助因子RNA聚合酶II的CTDThe largest subunit in RNA polymerase II has a CTD (carboxy-terminal domain) consisting of multiple repeats of a septamer（七聚体）. 羧基末端结构域Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser Repeat 52 times in the mouse enzyme and 26 times in yeast重要的磷酸化现现象： ser，tyr 磷酸化发生在酶离开启动子的延伸过程CTD 尾可与 mRNA加工因子发发生相互作用，而对对mRNA的加工 过过程产产生直接或间间接的影响。所以CTD 尾在mRNA转录转录 和加工 的偶联过联过 程中发挥发挥 了重要作用。RNA聚合酶I基因：核糖体重复 核糖体RNA基因（成5簇，重复40） 前rRNA转录单元合有编码18S、58S和28S rRNA的三段序 列，在基因组中成簇排列，中间被非转录的间隔序列分开 。每一rRNA基因产生一个45S的rRNA转录物，随后 被切成28S 、18St)和5.8SrRNA各一个。这种RNA 多基因拷贝的连续转录是产生足够量且加工的 rRNA、进而包装进核糖体所必需。核仁的作用前rRNA由RNA聚合酶I在核仁中合成。rRNA基因 排列成环一起组成核仁，也就是熟知的核组织区 域。 RNA聚合酶I启动子前rRNA启动子由两个转录控制区域组成。核 心元件和上游调控元件(UCE核心元件包括转录起始位点，跨越31到6区域。这 一序列为转录所必需的。 另一大约50一80个碱基区域称作上游控制元件(UCE)， 从起始上游大约100bp处(100)起始。 与核心元件单独作用相比，UCE的存在使转录效率提高 了10100倍。 上游结合因子（UBF）与UCE结合，也同时结 合到核心元件上游的不同于UCE的位点上，是 的两位点间的DNA形成环状结构 UBF缺乏时为低水平转录，存在时转录速率增 强 选择因子（SL1）与UBF-DNA复合物结合 并使其稳定，然后RNA聚合酶I结合，起始转 录 SL1四亚基组成，包括TATA结合蛋白（ TBP，为所有RNA聚合酶转录起始所需）和 RNA聚合酶I特异的TBP相关因子（TAF）RNA聚合酶III基因：5S与tRNA基 因的转录 RNA聚合酶III 核质中，由16或更多亚基构成，负 责转录5S rRNA的前体，tRNA，其他snRNA和胞质 RNA tRNA基因 转录控制区位于转录单元内的转录起始 位点之后。 有两个高度保守的序列，即A框(5TGGCNNAGTGG3 ) 和B框(5 GGTTCGANNCC3)。n该序列同时也是编码tRNA自身的重要序列，即编码 tRNA的D环和TvC环。tRNA内的高度保守序列同时也 是高度保守的启动子DNA 序列。TFIIIC与启动子结 合；TFIIIB与TFIIIC- DNA复合体结合；IFIIIB含三个亚基： TBP，BRF和B,负 责募集RNA PolIII ，起始转录 5S rRNA基因 基因串联成簇， 启动子含有2个保守框：C 框位于起始位点下游81-99 个碱基处；A框位于起始 位点下游50-65个bpnTFIIIA结合在启动子C框 后，TIIIC与TFIIIA-DNA 复合体结合，并与A框结 合， TFIIIB结合进来募集聚合 酶，起始转录。 可变的RNA聚合酶III启动子，可被上下 游序列调控 RNA聚合酶III的终止 在无辅助因子参 与下终止，一串A足以终止转录RNA聚合酶II基因：启动子与增强子RNA聚合酶II 催化所有编码基因的mRNA前体 的合成。RNA聚合酶II转录的前mRNA须经过加 帽、加尾和剪接等加工过程顺式作用元件定义：影响自身基因表达活性的非编码DNA序列。 例： 启动子、增强子、沉默子等真核生物启动子的结构核心启动子（core promoter）上游启动子元件（upstream promoter element，UPE）（1）启动子：在DNA分子中，RNA聚合酶能够识别 、结合并导致转录起始的序列。1、核心启动子 许多RNA聚合酶II启动子都含有一 个称做TATA框的序列，该序列位于起始位点上游25 30bp处。其他的基因含有一个与起始位点重叠的 起始元件，这些元件为基本转录复合体形成和转录 起始所需。定义：指保证RNA聚合酶转录正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括转录起始位点及转录起始位点上游TATA区作用：选择正确的转录起始位点，保证精确起始TATA 常在-25bp左右，相当于原核的-10序列 T85A97T93A85A63A83A502、上游启动子元件 启动子上游100200bp内 的元件通常是有效转录所需的，例如SPl和 CCAAT框。包括CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等作用：控制转录起始频率。CAAT：-70 - -80bpGGGCGG：-80 - -110bp（2）增强子：指能使与它连锁的基因转录频率明显增加 的DNA序列。增强子指能从启动子的上游或下游数干个bp处来激活转录的 序列元件称为增强子。增强子特点： 增强效应十分明显，一般能使基因转录频率 增加10-200倍 增强效应与其位置和取向无关，不论增强子以 什么方向排列（53或35），甚至和靶基因 相距3 kb，或在靶基因下游，均表现出增强效应 ；An enhancer can activate a promoter from upstream or downstream locations, and its sequence can be inverted relative to the promoter大多为重复序列，一般长约50bp，适合与某些蛋白因子结合。其内部常含有一个核心序列：（G）TGGA/TA/TA/T（G），该序列是产生增强效应时所必需的； 增强效应有严密的组织和细胞特异性，并拥有多种基序。从极长的增强子元件到较短的启动子元件，其内均存在一系列连续的调控元件。 没有基因专一性，可以在不同的基因组合上表 现增强效应； 许多增强子还受外部信号的调控， 如金属硫蛋白的基因启动区上游所带的增强子，就可以对环境中的锌、镉浓度做出反应。增强子作用 机理： （3）沉默子：某些基因含有负性调节元件 沉默子，当其结合特异蛋白因子时，对基因转 录起阻遏作用。启动子对转录的影响 原核基因启动区范围较小TATAAT中心位于710；上游3070区为正调 控因子结合序列；120为负调控因子结合序列 真核基因的调控区较大 TATAA/TA区位于-2030;40-110为上游激活区。 原核基因启动子上游只有TTGACA区（30 40） 真核基因除了含有可与之相对应的CAAT区之外 ，许多还有GC区和增强子区通用转录因子与 RNA聚合酶II的 起始 RNA聚合酶II的 基本转录因子 具有与RNA聚合酶 启动子结合并一起 起始转录的特征。 以特定顺序在基本 启动子组装，受不 同水平调控 TFIID 与TATA框结合，由TATA结合蛋白（TBP） 与TBP相关因子或多辅助因子构成 TBP 有一个可与TATA的DNA小沟结合的马鞍型结 构，可使DNA解旋并引入45o的弯曲，所有RNA聚合 酶转录起始所需 TFIIA 可增强TFIID与TATA框的结合，似乎可以终 止抑制因子与TFIID的结合 TFIIB 与IFIID结合，为RNA聚合酶和TFIIF加入复合 体起桥梁作用 RNA聚合酶进入之后的结合因子 TFIIE， TFIIH和TFIIJ，其中TFIIH可使RNA聚合酶II的 羧基末端结构域磷酸化，导致复合体形成。转录因子 TFIID 转录复合体 TBPTAFsTFIIATFIIB TFIIFPol IITFIIERNA pol 的转录起始 真核生物转录起始复合物转录后加工 5端加帽 3端加尾 RNA的剪接 RNA的编辑真核基因结构第二节 真核生物的转录调控反式作用因子定义：能直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件核心序列上，参与调控靶基因转录效率的蛋白质。 TFD（TATA）、CTF（CAAT）、SP1（GGGCGG）、HSF（热激蛋白启动区） 真核生物的转录因子 与通用转录因子 不同，通过与特定启动子结构如增强子的亲和 发现，先于特定DNA结合，然后激活转录。转录因子的类型1）基本转录因子(Basal factor):和RNA聚合酶一起结合于起始点和TATA盒；2）激活剂(activator)：特异性识别短共有序列元件的转录因子。它们结合于 启动子或增强子位点上。通过增加基本转录复合体 (basal apparatus)结合于启动子的效率而起作用；3）辅激活剂(coactivator): 连接了激活剂和基本转录复合体；4）一些调节因子(Some regulators)：可使染色质结构改变。2、结构DNA结合结构域转录活化结构域结构域连接区一些转录因子还含有二聚体结构域（1）DNA结合结构域： 螺旋-转折-螺旋（Helix-turn-helixHelix-turn-helix，H-T-HH-T-H） 锌指结构（zinc fingerzinc finger） 碱性-亮氨酸拉链（basic - leucine zipper） 碱性-螺旋-环-螺旋（basic helix /loop /helix，bHLH）同源域是一个DNA结合域，它由60个氨基酸组成，并形成 3个螺旋。C端的螺旋有17 个氨基酸，它结合DNA大沟。 同源域N端臂插入DNA小沟。含同源域的蛋白质可能是转 录的激活剂或阻抑物。1、螺旋-转折-螺旋（helix-turn-helix）现广泛分布在从酵母到人类的各种真核生物中，虽彼此在氨基酸的顺序上差别很大，但高级结构高度保守。Helix 3 of the homeodomain binds in the major groove of DNA, with helices 1 and 2 lying outside the double helix. The N-terminal arm lies in the minor groove, and makes additional contacts. 2、锌指结构配位键2-9个定义：是一种常出现在 DNA结合蛋白中的结构 基元。是由一个含有大 约30个氨基酸的环和一 个与环上的4个Cys或2 个Cys和2个His配位的 Zn构成，形成的结构像 手指状。 “锌指”是根据其结构命名的，其中一小段保守氨基酸与Zn2+结合，形成一个相