《分子生物学》PPT课件.pptx

LOGO RNARNARNARNA的转录合成的转录合成的转录合成的转录合成- - - - 真核生物的真核生物的真核生物的真核生物的RNARNARNARNA转录转录转录转录 专 业：生物技术 院 系：生命科学学院 2014/3/24 vMultiple forms of eukaryotic RNA pol. vMore promoters vEnhancers , silencers etc cis-elements and vtrans-fators 真核基因转录转录 的特点 v单顺单顺 反子 v聚合酶高度分工 vTrans-factors vCis-elements v真核基因的转录转录 以正调调控为为主。 真核生物的RNA聚合酶 三种不同的RNA聚合酶 根据它们对-鹅膏蕈碱（- amanitin） 的敏感性不同分为RNA聚合酶I、II、III 。 对抑制物的敏感性 酶的种类 对高浓度-鹅膏蕈碱敏感 RNA聚合酶III 对低浓度-鹅膏蕈碱敏感 RNA聚合酶II 对-鹅膏蕈碱不敏感 RNA聚合酶I 定位及产物定位及产物定位及产物 Polymerase II makes Heterogeneous nuclear RNA (hnRNA) RNA polymerase in Eukaryotes RNApol. I, II, III L with 78%homologous between 3 RNApol. I, II, III L of prokaryote RNApol. (功能相似) Including L, L subunit -For pre-mRNA transcription -Located in nucleoplasm -L maximum subunit 240 kd 7aa repeats Once TFIID has bound to DNA, TFIIB binds to TFIID and binds to TBP of TFIID and RNA pol. II TFIIF; Including two subunits of RAP30, RAP74 Binding and recruiting RNApol II to assemble TIC Promoting RNA elongation by its helicase (ATPase) A,D TFII F RNApol II TFIIH; Large complex made up of 5 subunits Helicase activity (ATPase) Associate with TFIIH kinase complete TIC E H mRNA Promoter clearance E H B D A Transcription starting TATA +1 Wilds minor groove TFII A TBP of D pre-TIC TFII F RNApol II TFII B Basic TIC conclusion mRNA Promoter clearance E H B D A Transcription starting complete TIC E H RNA聚合酶II的延伸因子 vTFIIs vRNA聚合酶并非以固定速率转录，有时会 在某地暂停， TFIIs的作用可能是限制RNA 聚合酶的暂停，促进转录延伸。 v促进RNA聚合酶的校对功能。 RNA聚合酶II的转录激活因子 v通用转录因子只能低水平的起始转录，激 活因子对于转录起始频率和基因的时空表 达都有调节作用。 Enhancers and Silencers vThese are position- and orientation-independent DNA elements that stimulate or depress, respectively, transcription of associated genes vAre often tissue-specific in that they rely on tissue- specific DNA-binding proteins for their activities vSome DNA elements can act either as enhancer or silencer depending on what is bound to it 例 v识别CAAT box的一系列因子称为CTF家 族。海胆的卵中，组蛋白基因H2B启动子中 含有2个CAAT box，这个基因仅仅在精子 发生时表达。而从睾丸和胚胎中都有CAAT 结合蛋白可以分离，却只有睾丸中的CAAT 结合蛋白才能结合CAAT box，胚胎中则不 行。原因在于睾丸内CTF因子可以激活H2B 基因转录，而胚胎中的CTF因子被CDP（ CAAT取代蛋白）抢先占据了启动子位置， 阻止了起始复合物的组装，导致转录无法 进行。 增强子 位于启动子上游或下游甚至基因内的一 段DNA顺序，它可以增强启动子发动转录 的作用，从而明显地提高基因转录的效 率。 增强子的功能及作用特点 1） 能远距离增强启动子的活性； 2） 在启动子的上游和下游均起作用； 3） 无方向性； 4） 对启动子的影响无严格的专一性。 vActivators can stimulate or inhibit transcription by RNA polymerase II vThe structure of them is composed of at least 2 functional domains DNA-binding domain Transcription-activation domain Many also have a dimerization domain Activators DNA-Binding Domains vDNA-binding domains have DNA-binding motif Part of the domain having characteristic shape specialized for specific DNA binding Most DNA-binding motifs fall into 3 classes 1st Zinc finger vThere are at least 3 kinds of zinc-containing modules that act as DNA-binding motifs vAll use one or more zinc ions to create a shape to fit an a -helix of the motif into the DNA major groove v在进行TFIIIA和几种其它的DNA结合蛋白的氨基酸 序列分析时，发现相同的、重复的氨基酸序列。这 个大约含有30个氨基酸的序列折叠成一种包含四面 体配位的锌离子的结构，这样的结构称之锌指 v 锌指目前发现了三种：Cys2/His2 型、Cys2/Cys2型和2锌离子型 v Zn位于Cys2和His2组成的四面体中 v 单个锌指的三维结构是由一个螺旋 和一个折叠片组成的 a螺旋与DNA双螺旋的大 沟接触来调控转录 vCys2/His2 型共有序列为：Cys-X2-4-Cys- X3-Phe-X5-Leu-X2-His-X3-5His vCys2/Cys2型共有序列为： CysX2- Cys X1-3- CysX2 Cys v酵母的GAL4型蛋白：6个Cys和2个Zn，与 大沟结合，二聚化位点紧邻DNA结合域成a 螺旋。 v并非所有锌指蛋白都是DNA结合蛋白，有 些则可与RNA结合，有些则没有任何关 系。 2nd helix-turn-helix v同源异型域，一 类DNA序列编 码60个氨基酸， 几乎在所有真核 生物中都有。 v含有3个a螺旋， 第2，3个螺旋成 h-t-h型结构 3rd bZIP and bHLH Motifs vA number of transcription factors have a highly basic DNA-binding motif linked to protein dimerization motifs Leucine zippers Helix-loop-helix vExamples include: CCAAT/enhancer-binding protein MyoD protein v一个HLH结构是由一个短的-螺旋通过一个环与另一 个长的-螺旋组成的。 vHLH二聚体也有亮氨酸拉链区，两个HLH可以是相 同的（形成同源二聚体），也可以不同（形成异源 二聚体）。但与DNA结合的是从二聚合区分开的两 个含有许多碱性氨基酸残基的-螺旋。 v缺少与DNA结合所需要的碱性区蛋白是bHLH活性的 显性失活阻遏物（dn-HLH）。 Leucine zippers v许多转录因子常常是以二聚体的形式识别 和结合DNA的靶位点 v这种二聚体一部分是疏水区，另一部分是 亲水区，可以说是一种“兼性”的二聚体。 v疏水区是两个相同-螺旋序列靠疏水相互作 用彼此缠绕形成的二聚体区。亲水区是负 责与DNA结合的部分，这部分是分开的两 个-螺旋，螺旋中含有很多碱性氨基酸残 基。整个二聚体结构象一个倒置的Y 疏水区中的两个-螺旋序列的最大特 点是螺旋中每隔6个氨基酸残基就出 现一个亮氨酸残基，由于-螺旋中每 一转含有3.4个氨基酸残基，所以第7 个氨基酸残基基本上是处于螺旋的同 一侧面，这样的相邻-螺旋中的亮氨 酸残基侧链都伸向对方，亮氨酸侧链 象两手手指那样交叉锁住，提供了可 将两个-螺旋结合在一起的疏水堆积 相互作用。 Functions of Activators vBacterial core RNA polymerase is incapable of initiating meaningful transcription vRNA polymerase holoenzyme can catalyze basal level transcription Often insufficient at weak promoters Cells have activators to boost basal transcription to higher level in a process called recruitment (补偿作 用) Eukaryotic Activators vEukaryotic activators also recruit RNA polymerase to promoters vStimulate binding of general transcription factors and RNA polymerase to a promoter Interaction Among Activators vGeneral transcription factors must interact to form the preinitiation complex vActivators and general transcription factors also interact vActivators usually interact with one another in activating a gene Individual factors interact to form a protein dimer facilitating binding to a single DNA target site Specific factors bound to di