生物信息的传递

1、Content:一、Some basic conception二、Transcription in the Prokaryotic Nucleus三、Transcription in the Eukaryotic Nucleus四、mRNA Differences between Prokaryotes and eukaryotes五、Production of mature mRNA in Eukaryotes一、Some basic conception 1.GeneA region of a DNA molecule containing a sequence of bases that

2、 is transcribed into a functional product. Several regions are responsible for the proper function of a gene.Regulatory region-sequence of bases that control the initiation of transcription.Coding region- sequence of bases that are read into a functional molecule (RNA or protein).Termination region-

3、sequence of nucleotides that stops transcription.2.When a protein is needed by a cell, the genetic code for that protein must be read from the DNA and processed.A two step process:（1）Transcription = synthesis of a single-stranded RNA molecule using the DNA template (1 strand of DNA is transcribed).

4、In Eukaryotes, transcription takes place in the nucleus.（2）Translation = conversion of a messenger RNA sequence into the amino acid sequence of a polypeptide (i.e., protein synthesis) Translation takes place on ribosomes in the cytosol, or on rough ER3. Template strand and nontemplate strand Templat

5、e strand: The 3 to 5 strand of DNA in a coding region that serves as the template for RNA synthesis. The resulting RNA is a complement of the template strand.Nontemplate strand: The 5 to 3 strand of DNA in a coding region that has no function in producing the RNA. It has the same sequence as the ini

6、tially transcribed RNA, except that Thymine in the DNA is Uracil in the RNA.nSense/antisensen+/-nNontranscribed/transcribednNontemplate/templatencoding/template4. Conventions for describing the strands5. Both strands encode genesEither strand of a DNA molecule may be used as a template, but transcri

7、ption always reads the 3 to 5 strand relative to the direction of RNA polymerase movement. 6.转录的不对称性： 在RNA的合成中，DNA的二条链中仅有一条链可作为转录的模板，称为转录的不对称性nmRNA-(messenger) intermediate molecules used for transfer of information from DNA to protein. nrRNA-(ribosomal) functional RNA molecules that are components

8、of the ribosome.ntRNA-(transfer) functional RNA molecules that serve as adapters in translation.nsnRNA-(small nuclear) functional RNA molecules that are involved in the removal of introns from pre-mRNAs.nscRNA-(small cytoplasmic小胞浆RNA ) functional RNA molecules that are involved in protein trafickin

9、g with the cytoplasm. i.e. scRNA参与蛋白质的合成和运输 7.Five different types of RNA:8. How is an RNA strand synthesized?1.Regulated by gene regulatory elements within each gene.2.DNA unwinds next to a gene.3.RNA is transcribed 5 to 3 from the template (3 to 5).4.Similar to DNA synthesis, except:RNA polymerase

10、No primerNo proofreadingNTPs instead of dNTPs (no deoxy-)Adds Uracil (U) instead of thymine (T) nUnlike DNA replication, we will only want to copy specific sequences at specific times in specific cell typesnWe will need specific start and stop signalsnOnly one strand will be copied二、二、Transcription

11、in the Prokaryotic NucleusnThere is only one RNA polymerase in E. colinResponsible for the synthesis of all types of RNAnWe will first look at the core enzyme and then at the holoenzymenDs-DNA nDS-DNA? Ss-DNA? SS-RNA? RNA-DNA?1. E. coli RNA polymerasenCapable of polymerization but not initiation（1）R

12、NA polymerase core enzymenCore enzyme + sigma factornThe sigma factor is a separate protein required for initiationnThere are many different sigma factorsnDifferent sigma factors allow for the expression of different genes（2）RNA polymerase holoenzymea a2 2bbbbs sa a2 2bbbb + s sholoenzyme core polym

13、erase sigma factorPhosphodiester bond formationDNA bindingDNA bindingAssemble holoenzyme大肠杆菌中的因子能识别并与启动子区的特异性序列相结合因子基因功能-35区间隔（bp）-10区70rpoD广泛TTGACA16-18TATAAT32rpoH热休克TCTCNCCCTTGAA13-15CCCCATNTA54rpoN氮代谢CTGGNA6TTGCA 核心酶核心酶 （Core Enzyme） 作用于转录的延伸过程（终止）作用于转录的延伸过程（终止） 依靠静电引力依靠静电引力与与DNA模板结合模板结合（蛋白质中碱性（

14、蛋白质中碱性 基团与基团与DNA的磷酸根之的磷酸根之 间）间） 非专一性的结合（与非专一性的结合（与DNA的序列无关）的序列无关） 结合常数：结合常数：1011mol全酶（全酶（Holo Enzyme） 用于转录的起始用于转录的起始 依靠空间结构与依靠空间结构与DNA模板结合模板结合 (与核心酶结合后与核心酶结合后 引起的构象变化引起的构象变化) 专一性地与专一性地与DNA序列序列(启动子启动子)结合结合 结合常数：结合常数：1014mol 半衰期：数小时半衰期：数小时 转录效率低，速度缓慢（转录效率低，速度缓慢（ 的结合的结合 ） 此外，新发现的一种此外，新发现的一种亚基的功能尚不清楚。亚基

15、的功能尚不清楚。2、各亚基的特点和功能、各亚基的特点和功能 （1） 因子（因子（sigma factor） 因子可重复使用因子可重复使用 修饰修饰RNApol构型构型 使使Holo Enzyme 识别启动子的识别启动子的35区区,并通过并通过与模板链结合与模板链结合2 2 2 2（3）全酶的组装过程）全酶的组装过程 不同的不同的因子识别不同的启动子因子识别不同的启动子 E.coli 中有四种中有四种因子（因子（70、32、54、28） 枯草杆菌中有枯草杆菌中有6种种因子因子 （因子的更替对转录起始的调控）因子的更替对转录起始的调控）（2）因子因子 核心酶的组建因子核心酶的组建因子 促使促使RN

16、Apol 与与DNA模板链结合模板链结合 2 2 前端前端因子使模板因子使模板DNA双链解链为单链双链解链为单链 尾端尾端因子使解链的单链因子使解链的单链DNA重新聚合为双链重新聚合为双链 （3） 因子因子 促进促进RNApolNTP RNA elongation 完成完成NMP之间的磷酸酯键的连接之间的磷酸酯键的连接 Editing 功能（排斥与模板链不互补的碱基）功能（排斥与模板链不互补的碱基） 与与Rho （）因子竞争）因子竞争RNA 3end （4） 因子因子 参与参与RNA非模板链（非模板链（sense strand）的结合）的结合 （充当（充当SSB） 由于各亚基的功能，使全酶本身

17、含有五个功能位点由于各亚基的功能，使全酶本身含有五个功能位点 有义有义DNA链结合位点（链结合位点（ 亚基提供）亚基提供） DNA/RNA杂交链结合位点（杂交链结合位点（亚基提供亚基提供） 双链双链DNA解链位点（前端解链位点（前端 亚基提供亚基提供） 单链单链DNA重旋位点（后端重旋位点（后端亚基提供亚基提供） 因子作用位点因子作用位点 The function of sigma factor the sigma subunit of RNA polymerase is an “initiation factor” there are several different sigma fact

18、ors in E. coli that arespecific for different sets of genes sigma factor functions to ensure that RNA polymerase bindsstably to DNA only at promoters sigma destablizes nonspecific binding to non-promoter DNA sigma stabilizes specific binding to promoter DNA this accelerates the search for promoter D

19、NA Ka (M-1) Any DNAPromoter DNA(nonspecific) (specific) Core 2 X 1011Holo 1 X 107 1013 to 1015Core Enzyme 具有的四个功能位点具有的四个功能位点 DNA/RNA 杂交位点杂交位点() D. S.DNA 解链位点解链位点() D. S.DNA 重旋重旋() 启动子识别位点启动子识别位点 DNA有义链结合位点有义链结合位点( ) nNo proofreading nuclease activitiesn1 error in 105 bpnAbout 105 lower than replicat

20、ion 真核生物中的RNA 聚合酶 RNA 聚合酶：rRNA; 45S?RNA 聚合酶：hnRNA;RNA 聚合酶: tRNA; 5sRNA; snRNA 8-16个亚基组成 同种生物有共享小亚基的倾向； 聚合酶中有两个相对分子质量超过105的大亚基nA DNA sequence that directs the transcription of adjacent segments of the DNA启动子启动子(promoter)：是指：是指DNA分子上被分子上被RNA聚合酶识别并结合形成起始转录复合物聚合酶识别并结合形成起始转录复合物的区域的区域 ，它还包括一些调节蛋白因子的结合，它还包

21、括一些调节蛋白因子的结合位点。位点。n-10 consensus sequence: TATAATn-35 consensus sequence: TTGACA 10序列序列 （Pribonow Box） -10序列，序列，RNA聚合酶的牢固结合位点聚合酶的牢固结合位点 结合位点（结合位点（B 位点）位点） 一致序列：一致序列：T80A95T45A60A50T96 ） 位置范围位置范围 4 到到13因此又称因此又称TATA Box保守保守TTATA区：酶的紧密结合位点（富含AT碱基，利于双链打开） 35序列序列 35序列，序列，RNA聚合酶的松弛（初始）结合位点聚合酶的松弛（初始）结合位点 R

22、NA聚合酶依靠其聚合酶依靠其亚基识别该位点亚基识别该位点 大多数启动子中共有序列为大多数启动子中共有序列为 T82T84G78A65C54A45 重要性重要性:很大程度上决定了启动子的强度很大程度上决定了启动子的强度 位置在不同启动子中略有变动位置在不同启动子中略有变动TTGACA区：提供了RNA聚合酶全酶识别的信号 nRNA polymerase scans DNA linearlynSlides along DNA without opening strandsnDetects sequences of -10 and -35 in the major groovenSigma facto

23、r allows RNA polymerase to bind to promoter5.原核生物转录起始原核生物转录起始过程过程 ： a. 全酶与启动子结合的封闭型启动子复合物的形成全酶与启动子结合的封闭型启动子复合物的形成 （ R位点被位点被因子发现并结合因子发现并结合 ） b、 开放型启动子复合物的形成开放型启动子复合物的形成 RNApol的一个适合位点到达的一个适合位点到达10序列区域，诱导富序列区域，诱导富 含含AT的的Pribnow 框的框的“熔解熔解”， 形成形成1217bp的泡状的泡状 物，同时酶分子向物，同时酶分子向10序列转移并与之牢固结合序列转移并与之牢固结合 开放型启动

24、子复合物使开放型启动子复合物使RNApol聚合酶定向聚合酶定向 两种复合物均为二元复合物（全酶和两种复合物均为二元复合物（全酶和DNA ）1217bp c. 在开放型的启动子复合物中，在开放型的启动子复合物中，RNApol的的I位点和位点和E位点的位点的 核苷酸前体间形成第一个磷酸二酯键（核苷酸前体间形成第一个磷酸二酯键（ 亚基）亚基） 三元复合物形成三元复合物形成 +1位多为位多为CAT模式模式,位于离开保守位于离开保守T 69 个核苷酸处个核苷酸处 -6-9 bp- GC T ATTGACATATAAT-16-19 bp-+1-35 sequence-10 sequence（4） 因子解离

25、因子解离 核心酶与核心酶与DNA的亲和力下降的亲和力下降 起始过程结束起始过程结束核心酶移动进入延伸过程核心酶移动进入延伸过程转录的起始过程转录的起始过程核心酶核心酶1217bp（亚基）亚基）6、 启动子各位点与转录效率的关系启动子各位点与转录效率的关系 （1）35 序列与序列与10 序列与转录效率的关系序列与转录效率的关系 标准启动子标准启动子 35 TTGACA 10 TATAAT不同的启动子的区别：不同的启动子的区别： a. 与标准启动子序列同源性越高与标准启动子序列同源性越高 启动强度越大启动强度越大 b. 与标准启动子同源性越低与标准启动子同源性越低 启动强度越小启动强度越小 c.

26、与标准启动子差异很大时与标准启动子差异很大时 由另一种由另一种因子启动因子启动原因原因: 35序列通过被序列通过被 因子识别的容易程度因子识别的容易程度 决定启动子强度决定启动子强度 10序列影响开放型启动子复合物形成的速度序列影响开放型启动子复合物形成的速度 决定启动子强度决定启动子强度 （2） 35序列与序列与10序列的间隔区与转录效率的关系序列的间隔区与转录效率的关系 碱基序列并不重要碱基序列并不重要 间距非常重要，间距非常重要，17bp的间距转录效率最高的间距转录效率最高 间距上的突变种类：间距上的突变种类： 间距趋向于间距趋向于17bp 上升突变上升突变 间距远离间距远离17bp 下

27、降突变下降突变nRNA polymerase binds to the -35 regionnThis is called a closed complex because the DNA is still base-paired7. Steps of Transcription1. Banding2. Initiation3. Elongation4. Termination Occur in both prokaryotes and eukaryotes. Elongation is conserved in prokaryotes and eukaryotes. Initiation a

28、nd termination proceed differently.Step 2-Initiation -Transcription begins by the assembly of the RNA polymerase holoenzyme on a promoter region. E. coli model:Each gene has three regions:1.5 Promoter, attracts RNA polymerase e.g., -10 bp 5-TATAAT-3e.g., -35 bp 5-TTGACA-32.Transcribed sequence, or R

29、NA coding sequence3.3 Terminator, signals the stop point Minus numbers represent bases upstream of mRNA start point, +1 is the first base in the RNA transcript.1.RNA polymerase combines with sigma factor (a polypeptide) to create RNA polymerase holoenzymeRecognizes promoters and initiates transcript

30、ion.Sigma factor required for efficient binding and transcription.Different sigma factors recognize different promoter sequences.2.RNA polymerase holoenzyme binds promoters and untwists DNA e.g., binds loosely to the -35 promoter (DNA is d.s.)e.g., binds tightly to the -10 promoter and untwists3.Dif

31、ferent types and levels of sigma factors influence the level and dynamics of gene expression.InitiationnPolymerase bound tightly to promoter, “Closed Complex”nPolymerase unwinds DNA (-10 to +3), “Open Complex”nStarts synthesizing RNAStep 3-Elongation -RNA polymerization within a moving bubble (about

32、 18 bases) of melted helix.nRibonucleoside triphosphates serve as the precursors for synthesizing RNA.nExcept for the first, all ribonucleotides are added to an existing 3 hydroxyl group of an existing nucleotide.nTwo external phosphates are lost as the internal forms a phosphodiester bond with the

33、hydroxyl group at the 3 carbon of the ribose.nDue to this chemistry, an RNA molecule grows at its 3 end, thus is synthesized in a 5 to 3 direction.nThe sequence of the RNA is dictated by the template strand of DNA, which is organized 3 to 5 relative to the direction of transcription.1. After 8-9 bp

34、of RNA synthesis occurs, sigma factor is released and recycled for other reactions.2. RNA polymerase completes the transcription at 30-50 bp/second.3. DNA untwists rapidly, and re-anneals behind the enzyme. 4. Part of the new RNA strand is hybrid DNA-RNA, but most RNA is displaced as the helix refor

35、ms.A.After 10 nucleotides have been added, 5 end ribonucleotide unpairs from template.B.The s s subunit dissociates from core.C.The size of RNA-DNA hybrid maintained during elongation.D.Sigma recycles to new polymerase molecules.延伸过程（延伸过程（Prok） 酶与产物酶与产物 RNARNA不解离不解离 底物底物NTPNTP不断加到不断加到RNARNA链的链的 3-OH

36、 3-OH 端端 形成一个磷酸二酯键后，核心酶向前滑动形成一个磷酸二酯键后，核心酶向前滑动 延伸位点不断地接受新的延伸位点不断地接受新的NTPNTP，RNARNA链不断延伸链不断延伸 始终保持三元复合物的结构始终保持三元复合物的结构 1、 转录泡转录泡 RNApol 结合和转录的结合和转录的DNA模板区域，有模板区域，有17bp左右左右 DNA形成解链区形成解链区 转录泡处杂交双链很短转录泡处杂交双链很短 2、 拓扑学问题拓扑学问题 RNA合成过程中，转录泡两端要发生拓扑转变合成过程中，转录泡两端要发生拓扑转变 RNApol 的前沿的前沿.解螺旋作用解螺旋作用 RNApol 后端后端.DNA的

37、螺旋化的螺旋化 超缠问题的解决靠超缠问题的解决靠DNA旋转酶旋转酶 RNA-DNA杂交链也要求作旋转运动杂交链也要求作旋转运动Step 4-Termination -stopping the synthesis of an RNAnDifferent mechanisms of terminationnProkaryotesnrho-independent termination: formation of a hairpin structurenrho-dependent termination: external protein disrupts transcriptionnEukaryo

38、tesncleavage of the RNA by an external protein 终止过程：终止过程： 酶停止添加底物酶停止添加底物释放释放RNA链链酶解离酶解离 终止反应终止反应杂合双链的氢键断裂，杂合双链的氢键断裂， 重新形成双螺旋，酶的解离。重新形成双螺旋，酶的解离。 终止子（终止子（terminator）：在转录的过程中，提供转录终止）：在转录的过程中，提供转录终止 信号的信号的RNA序列序列 真正起终止作用的是真正起终止作用的是RNA序列与启动子不同序列与启动子不同 Prok.和和Euk. 都具有一种基因表达调控的手段都具有一种基因表达调控的手段Two types of

39、terminator sequences occur in prokaryotes:1.Type I ( -independent) inverse repeat forms a hairpin loop and is believed to destabilize the DNA-RNA hybrid. 2.Type II ( -dependent)Involves factor proteins, believed to break the hydrogen bonds between the template DNA and RNA.nHairpins and poly(U) stret

40、chnHairpins are formed by transcription of palindromes“Hairpin”Weak associationA:U base pairs are weaker than G:Cs. 不依赖不依赖因子的终止子终止转录因子的终止子终止转录 （1） 新生新生RNA链发夹结构形成链发夹结构形成 与与RNApol发生作用发生作用 （2） RNApol暂停为终止提供了机会暂停为终止提供了机会 ，6 8个连续的个连续的U 串可能为串可能为RNApol与模板的解离提供了信号与模板的解离提供了信号 RNADNA之间的之间的 rUdA 结合力较弱结合力较弱 RNA

41、pol暂停暂停 于是：于是： RNADNA解离解离 三元复合体解体三元复合体解体 RNApol解离解离 转录终止转录终止（3） 真正的终止点不固定，在真正的终止点不固定，在 U串中的任何一处串中的任何一处（4） IR序列和序列和U串同等重要串同等重要 IR中的中的GC对含量的减少对含量的减少 U串的缩短或缺失串的缩短或缺失（5） DNA上与上与U串对应的为富含串对应的为富含AT的区域的区域 说明：说明：AT富含区在转录的终止和起始中均起重要的作用富含区在转录的终止和起始中均起重要的作用nRho factor has an ATP-dependent RNA-DNA helicase activ

42、itynStill have a hairpin but no poly(U) stretchnIn both cases, the signal to terminate transcription is present in the newly transcribed RNA, not in the DNA依赖依赖 因子的终止子因子的终止子 （1） 结构结构 IR序列中的序列中的 GC 对含量较少对含量较少 发夹结构末端没有固定特征发夹结构末端没有固定特征 （2） 靠与靠与因子因子的共同作用而实现终止的共同作用而实现终止 无连续无连续 U串串G/C含量较少含量较少 2、依赖、依赖 因子的终

43、止子终止转录因子的终止子终止转录 （1） 通读（通读（read through）：在依赖）：在依赖 因子的转录终止因子的转录终止 过程中，过程中， RNApol 转录了转录了 IR 序列之后，虽发生序列之后，虽发生 一定时间的暂停，但如果没有一定时间的暂停，但如果没有 因子存在，则因子存在，则 RNApol 会继续转录会继续转录 （2） 因子因子 活性形式为六聚体活性形式为六聚体 蛋白，蛋白，NTPase 活性活性 （3） 因子对终止子的作用因子对终止子的作用 a、因子与因子与RNA结合（终止子上游的某一处，结合（终止子上游的某一处，RNA的的5端端 ） b、因子沿因子沿RNARNA从从5 5

44、33移动（移动（NTPNTP水解供水解供能能） （ RNApol在在终止子处的较长时间的暂停给终止子处的较长时间的暂停给因子追赶的机会因子追赶的机会） c c、因子与因子与 RNApol RNApol 相互作用而造成转录的终止相互作用而造成转录的终止因子因子结合上来追结合上来追赶赶RNApol因子追赶上因子追赶上来（暂停）来（暂停） 因子与因子与RNApol相互作用使杂交链相互作用使杂交链解链解链终止子终止子Rho-Dependent:“Rho” is a bacterial Termination FactorIt acts as a hexamer of 46 kD subunits- b

45、inds a specific 72 base sequence of ssRNAIt then hydrolyses ATP and eventually disrupts pairing between the nascent strand & templatePolymerase movement and supercoilingProduction of the mRNA molecule:Three main parts:1.5 untranslated region (UTR) leader sequence2.Coding sequence, specifies amino ac

46、ids to be translated3.3 untranslated region (UTR) trailer sequence（三）抗终止及抗终止因子（三）抗终止及抗终止因子1.destroy RNA neck-loop structure 2. The resist termination depending on protein element 抗终止的机制：抗终止的机制：1. 1. 破坏终止位点破坏终止位点RNARNA的茎环结构的茎环结构 2.2.依赖于蛋白质因子的抗终止依赖于蛋白质因子的抗终止 噬菌体噬菌体N N基因编码基因编码N N蛋白具有抗转录终止作用，其功能的发挥依靠宿主编

47、蛋白具有抗转录终止作用，其功能的发挥依靠宿主编码的码的NusANusA、NusBNusB、S10S10等蛋白，这些因子结合到等蛋白，这些因子结合到DNADNA终止位点附近的终止位点附近的DNADNA位点是位点是实现抗终止的必要条件，该实现抗终止的必要条件，该DNADNA位点含有位点含有A A区（区（CGCTTTACGCTTTA）和一个二重对称序列，）和一个二重对称序列，N N蛋白能够识别二重对称序列转录形成的茎环结构并与之结合，蛋白能够识别二重对称序列转录形成的茎环结构并与之结合，NusANusA的一个亚的一个亚基与基与RNARNA聚合酶结合，另一个亚基与聚合酶结合，另一个亚基与N N蛋白结合

48、，当其他三种蛋白都结合到蛋白结合，当其他三种蛋白都结合到NutNut位点时，便形成复合蛋白，通过位点时，便形成复合蛋白，通过NusANusA和和RNARNA聚合酶的结合改变聚合酶的构象，聚合酶的结合改变聚合酶的构象，使之对终止信号不敏感，继续催化使之对终止信号不敏感，继续催化RNARNA链的合成链的合成 三、三、Transcription in the Eukaryotic Nucleus1.Prokaryotes possess only one type of RNA polymerasetranscribes mRNAs, tRNAs, and rRNAsTranscription is

49、 more complicated in eukaryotes2.Eukaryotes possess three RNA polymerases:（1）RNA polymerase I, transcribes three major rRNAs 12S, 18S, 5.8S（2）RNA polymerase II, transcribes mRNAs and some snRNAs（3）RNA polymerase III, transcribes tRNAs, 5S rRNA, and snRNAsPolymeraseGenes transcribedSubcellularlocaliz

50、ationsensitivity to a amanitinRNApolymerase IrRNA genesthis is actually the bulkof cellular transcriptionnucleolusinsensitiveRNApolymerase IIprotein encoding genesare transcribed toproduce mRNAnucleoplasm (everythingbut thenucleolus)usually veryensitiveRNApolymeraseIIItRNAs, 5S RNA and othersmall nu

51、clear RNAsnucleoplasmsensitivitydepends onspeciesSummary of RNAP roles and location 真核生物RNA聚合酶一般有8-14个亚基组成，相对分子质量超过5105遵循两条原则：1.聚合酶中有两个相对分子质量超过1105的大亚基。2.同种生物3类聚合酶有共享小亚基的倾向。 除了细胞核内存在RNA聚合酶外，线粒体和叶绿体内也存在不同的RNA聚合酶，与噬菌体或细菌的有同源性。 1、 RNApol的启动子的启动子 结构最复杂结构最复杂 位于转录起始点的上游位于转录起始点的上游,有多个短序列元件组成有多个短序列元件组成 通用型启

52、动子（无组织特异性）通用型启动子（无组织特异性） （1）TATA框（框（Hogness 框或框或 Goldberg-Hogness 框）框） 位于位于25 30处处 一致序列为一致序列为T82A97T93A85A63（T37）A83A50（T37） 定位转录起始点的功能定位转录起始点的功能 （类似原核的（类似原核的Pribnow框）框） TATA是绝大多数真核基因的正确表达所必需的是绝大多数真核基因的正确表达所必需的 （2） CAAT框（框（CAAT box） 位于位于70-80区处区处 一致序列为一致序列为GGC/TCAATCT 前两个前两个 G 的作用十分重要的作用十分重要(转录效率转录效

53、率) 增强启动子的效率、频率，不影响启动子的特异性增强启动子的效率、频率，不影响启动子的特异性 （3）GC box 在在-80-110区，含有区，含有GCCACACCC或或GGGCGGG序列序列 以上三个保守序列在绝大多数启动子中都存在以上三个保守序列在绝大多数启动子中都存在（4 4） 不同元件的组合情况不同元件的组合情况 不同元件的数目、位置、和排列方不同元件的数目、位置、和排列方向均有差异向均有差异 例如：例如：SV40SV40的早期启动子中有的早期启动子中有6 6个个GCGC框框启动子区的识别 RNA聚合酶不直接识别碱基对本身，而是通过氢键互补的方式加以识别。小结：小结： 不同启动子中不

54、同启动子中每种元件与转录起始点的距离不同每种元件与转录起始点的距离不同 不同启动子中的相应元件互相交换不同启动子中的相应元件互相交换,形成的杂交形成的杂交 启动子功能没有变化启动子功能没有变化 各种元件将相应的蛋白因子结合到启动子上，各种元件将相应的蛋白因子结合到启动子上， 组成起始复合物，蛋白因子间的相互作用决定组成起始复合物，蛋白因子间的相互作用决定 了转录的起始了转录的起始1、核心启动子 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-2535左右，相当于原核的-10序列

55、T T8585A A9797T T9393A A8585A A6363A A8383A A5050Promoters (Eukaryote RNA pol )npromoters usually have 4 components:1.Upstream element2.CAAT box3.GC boxes (GGGCGG and CCGCCCC)4.TATA Box (at 25)5.Initiation region 6.Downstream element 三、三、 真核生物转录的起始真核生物转录的起始 三种三种RNApolRNApol均没有对启动子特异序列的识别能力均没有对启动子特异序

56、列的识别能力 转录起始过程需要很多的辅助因子转录起始过程需要很多的辅助因子( (转录因子转录因子) )参与参与, ,并且按一定顺序与并且按一定顺序与DNADNA形成复合物形成复合物, ,协助协助RNApolRNApol定位于转录定位于转录起始点起始点RNApol TBP因子因子RNApol 转录因子 转录复合体TBPTAFsTFIIATFIIB TFIIF Pol IITFIIE RNA pol 的转录起始 真核生物转录起始复合物Order of binding is: IID + IIB + RNA poly. II + IIF +IIE +IIH RNARNA聚合酶聚合酶的启动子结构的启动

57、子结构 主要由主要由4 4部分组成：部分组成： 1.1.帽子位点（帽子位点（cap sitecap site）：即转录起始点，以腺嘌呤）：即转录起始点，以腺嘌呤A A起始（非模板起始（非模板链），两侧各有若干个嘧啶。链），两侧各有若干个嘧啶。 2.TATA2.TATA框（框（TATA frameTATA frame）：又称为）：又称为Goldberg-HognessGoldberg-Hogness框框(Goldberg-(Goldberg-Hogness frame)Hogness frame)，或简称为，或简称为HognessHogness框（框（Hogness frameHogness f

58、rame）。其一）。其一致顺序为致顺序为TATAA(T)AA(T)TATAA(T)AA(T)。TATATATA框在框在-25-25附近，相当于原核的附近，相当于原核的-10-10序列（序列（pribnow boxpribnow box）。对大多数真核生物来说，）。对大多数真核生物来说，RNARNA聚合酶与聚合酶与TATATATA框牢固结合之后才能开始转录。框牢固结合之后才能开始转录。 3.CAAT3.CAAT框（框（CAAT frameCAAT frame）：位置在）：位置在-75-75附近，一致序列为附近，一致序列为GGC(T)CAATCTGGC(T)CAATCT。CAATCAAT框可能控制

59、着转录起始的频率。框可能控制着转录起始的频率。4.GC4.GC框框 nEnhancers stimulate transcription, silencers inhibit.nBoth are orientation independent.nBoth are position independent.nCan work at a distance from promoternEnhancers have been found all over nBind regulated transcription factors.增强子或强化子（增强子或强化子（enhancerenhancer）：）：

60、 增强子（增强子（enhancerenhancer）：又称为远上游序）：又称为远上游序列（列（far upstream sequence) far upstream sequence) 。它是远距。它是远距离调节启动子以增加转录速率的离调节启动子以增加转录速率的DNADNA序列，序列，其增强作用与序列的方向无关，与它在基因其增强作用与序列的方向无关，与它在基因的上下游位置无关。增强子有强烈的细胞类的上下游位置无关。增强子有强烈的细胞类型选择，即不同细胞类型，增强作用不同。型选择，即不同细胞类型，增强作用不同。Binding of Activator FactorsFinally, high-l