真核生物转录起始市公开课金奖市赛课一等奖课件

1、第五章 真核生物转录起始第1页 第一节 真核细胞核第2页真核细胞核第3页染色质(chromatin)真核生物细胞中细胞核内DNA和蛋白质高度包装紧密复合体结构。染色质低水平包装：核小体和30nm螺旋管纤维是分裂间期细胞核染色质形式。（涣散）中期染色体是最高水平压缩。第4页常染色质(euchromatin)与异染色质(heterchromatin)常染色质，是指间期核内染色质纤维折叠压缩程度地处于伸展状态，用碱性染料染色时着色浅那些染色质。是基因转录必要条件，也就是说不是常染色质全部基因都转录。异染色质，是指在间期细胞核中，依然高度折叠、用碱性染料染色着色深一部分染色质。它们不转录而且复制较晚。

2、第5页组成性异染色质和兼性异染色质组成性异染色质（constitutive heterchromatatin),是指全部细胞中永久存在异染色质。其DNA不含基因，包含着丝粒、端粒等特定区域DNA。兼性异染色质（facultative heterchromatatin), 是指在一些细胞类型一定阶段出现高度聚缩，丧失基因转录活性DNA。普通胚胎细胞含量较少，而告独特化细胞含量较多。这种兼性染色质，实际上是基因组活性调控一个形式。第6页核基质核基质(nuclear matrix),细胞核内除核膜、染色质、核仁和核孔外骨架结构。第7页核基质与染色质核基质连接区域常染色质中附着于基质上DNA区域，富含

3、AT，称为基质相关区域(matrix-associated region, MAR)或骨架附着区(scaffold attachment region, SAR)连接在核基质上DNA环，称为结构域。第8页结构域、功效域和DNA酶I敏感区域功效域，也称为活性染色质，含有转录活性染色质，即表示基因周围DNA区域。活性染色质对DNA酶I消化作用更敏感。这些敏感位点常位于基因5端开启子区域。第9页 第二节 染色质结构第10页染色质结构调控基因组表示方式染色质结构区间性1）绝缘子2）基因座控制区（LCR）染色质结构改变1）核小体重建2）组蛋白修饰：乙酰化、甲基化、磷酸化3）DNA甲基化4）异染色质扩展第

4、11页绝缘子（insulator）功效域中或功效域间，阻断基因激活或失活效应元件当其位于增强子和开启子之间时候，能阻断增强子对开启子激活作用第12页绝缘子与异染色质扩展异染色质扩展，异染色质在特殊序列生成关键，随即沿染色质纤维传输阻断开启子当绝缘子位于一条活性基因和异染色质之间时，能够提供一个屏障来保护基因免受异染色质扩展所造成失活效应第13页绝缘子维持功效域独立性第14页基因座控制区(locus control region, LCR)与调控结构域染色体DNA中一个顺式作用元件，含有稳定染色质疏松结构作用实际上一个增强子一个调控结构域，可能由一个绝缘子、一个LCR、一个核基质附着点（MAR）

5、和单个或多个转录单位组成。第15页核小体重建能量依赖第16页组蛋白修饰乙酰化 乙酰化活化基因组；去乙酰缄默基因组甲基化 缄默基因组磷酸化泛素化第17页第18页DNA甲基化DNA甲基化和组蛋白甲基化是非活性染色质特征这两类甲基化常相互关联大多数DNA甲基化位点是CpG岛第19页 第三节 DNA结合蛋白第20页染色质化学组成染色质DNA：携带遗传信息染色质蛋白质1）组蛋白：与DNA非特异性结合2）非组蛋白：与DNA特异性结合，DNA结合蛋白 a)种类多样 b)功效多样 c)对DNA含有识别特异性第21页DNA结合蛋白第22页DNA结合蛋白结构特征以转录因子为例转录因子三个结构组成部分1）DNA结合

6、结构域（分类依据）2）连接域3）转录活化结构域第23页DNA结合结构域常见类型螺旋-转角-螺旋花样(helix-turn-helix motif, HTH, 图A)锌指花样(zinc finger motif, 图B,C)亮氨酸拉链花样(Leucine zipper motif，图D)螺旋-环-螺旋花样(heliex-loop-helix motif, 图E)HMG框花样(HMG box motif，图F)第24页第四节 转录起始中DNA与蛋白质相互作用第25页DNA-蛋白质相互作用是转录调控方式DNA: 顺式调控元件(cis-regulating element),是指对基因表示有调控活性D

7、NA 序列，其活性只影响与其本身同处于一个DNA分子上基因蛋白质：反式作用因子(trans-acting factor)是经过识别和结合顺式调控元件关键序列而调控靶基因转录效率一组蛋白质第26页顺式调控元件开启子(promoter)增强子(enhancer)负调控元件寂静子(silencer)绝缘子其它顺式调控元件： 1）应答元件(responsive elements) 真核细胞中对一些特定环境作出应答基因，常含有相同顺式元件应答元件 应答元件能被在一些特定情况下表示调控因子识别(又称为可诱导顺式调控元件反式作用因子)。 2）转座元件第27页开启子(promoter)与基因转录开启相关一组D

8、NA 序列，普通位于转录起始点上游100-200bp 以内，其功效是决定转录起始点和调控转录频率原核开启子： 1）-35框： 5-TTGACA-3 2）-10框 5-TATAAT-3第28页真核开启子真核开启子区域包含关键开启子和开启子上游近侧序列： 1、关键开启子(core promoter) 是决定转录起始位置关键序列，也是普通转录因子TFD 结合位点， TATA 盒(TATA box) 位于转录起始点上游-25-30bp 起始子(initiator，Inr) Inr 是与转录起始位点重合短较保守序列 注：不是全部基因都含有 TATA 盒或Inr 序列有只有其中之一，有二者都无 这些关键开

9、启子序列和它们之间间隔多变2、上游开启子元件(Upstream Promoter element，UPE) 位于较上游(-30 一-110bp)，能较强影响转录起始频率，如CAAT 盒和GC 盒其中GC盒是转录因子SPl 结合位点。第29页增强子(enhancer)能显著提升基因转录效率一类顺式调控元件（其关键序列常为8-12bp)增强子作用特点： 1）能(经过开启子)提升同一条链上靶基因转录速率； 2）增强子对同源基因或异源基因一样有效； 3）增强子位置可在基因5-上游、基因内或3下游序列中； 4）本身没有5-或3-方向性； 5）增强子可远离转录起始点(最多30Kb)； 6）增强子普通含有组

10、织或细胞特异性第30页RNA聚合酶RNA 聚合酶I, 转录28S, 5. 8S 和18S 核糖体 RNA (rRNA) RNA 聚合酶，负责真核生物蛋白编码基因和大部分小核RNA（snRNA)转录，有7-10 个亚基，最大亚基羧基末端结构域(CTD)含有7 个氨基酸(Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Set)重复序列，其中有多个磷酸化位点CTD 磷酸化对调控基因转录有主要作用RNA 聚合酶III,转录tRNA, 5S rRNA, U6-snRNA, 小核仁RNA (snoRNA), 小细胞质 RNA (seRNA) 第31页基础转录因子(basal transcription f

11、actor)真核基因转录除 RNA 聚合酶外，还需要许多蛋白因子转录因子参加，其中一些转录因子是RNA 聚合酶转录起始必需，而且能够维持基础水平转录，所以称为基础转录因子或普通转录因子(general transcription factor)RNA 聚合酶 II 普通转录因子(TF II)包含TFIID,TFB,TFIIF，TFIIE，TFIIH，TFIIA 等TFIID 是最先结合到DNA上转录因子，由TATA结合蛋白（TATA-binding protein, TBP)和12个TBP相关因子（TAF, TBP-associated factor)组成第32页转录起始事件RNA 聚合酶结合关键开启子封闭开启子复