真核生物基因的转录

关于真核生物基因的转录第1页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五一、真核生物基因转录概述（一）真核生物的转录和原核生物转录的不同点：

1、原核细胞只有一种RNA聚合酶，而真核细胞有三种聚合酶；2、启动子的结构特点不同，真核基因有三种不同的启动子和有关的元件；3、真核基因的转录有很多蛋白质因子的介入。第2页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五（二）真核生物RNA聚合酶（三种）类型ⅠⅡⅢ转录产物rRNA:18s,5.8s,28stRNA,5srRNA,snRNAhnRNA对鹅膏蕈碱的反应不敏感高度敏感不同物种敏感性不同第3页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五（三）真核生物RNA聚合酶（RNAPolII）与模板结合；与转录起始、延伸有关与DNA、底物和新生的RNA结合负责酶的装配250KDa130KDa40KDa40KDa

由8~14个亚基组成，分子质量为500KDa第4页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五附：真核基因在转录时RNA聚合酶需要多种转录因子的协助PolITBPTAFIs第5页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五（四）转录因子1、通用因子(Generalfactor)（1）是所有启动子起始RNA合成所必须（2）与RNA聚合酶在起始位点周围形成复合体，并决定起始的位置。PolITBPTAFIsPolIII(B’’,TBP,BRF)TFIIIB第6页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五2、上游因子(Upstreamfactor)（1）识别并与启动子上游元件结合（2）与上游元件结合可增加转录起始的效率UBF1上游元件Startpoint第7页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五（五）启动子RNA聚合酶Ⅰ的启动子：位于转录起点上游RNA聚合酶Ⅱ的启动子：位于转录起点上游RNA聚合酶III的启动子：位于转录起点下游基因内启动子第8页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五二、RNA聚合酶I基因的转录（一）rRNA基因（RibosomalRNAGenes）

多拷贝基因第9页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五1、核心启动子（corepromoter）或核心元件：位于-45~+20，负责转录的起始。2、上游控制元件（upstreamcontrolelement）：位于-180~-107，可增加转录起始的效率。（二）RNA聚合酶Ⅰ启动子人类RNAPolI的启动子上游控制元件（UCE）startpointCTCCGAGTCGNNNNNNTGGGCCGCCGG核心启动子（coreelement）+20-40-110-170第10页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五（三）RNAPolI的辅助因子(UBF1&SL1)1、上游结合因子（UBF1）（1）可以与UCE结合（2）可与核心元件的一段序列结合（3）两个UBF1通过蛋白－蛋白相互作用而相互结合，导致在两个结合位点间的DNA形成一个环状结构。UBF1UBF1第11页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五2、选择因子1（SL1）（1）组成：4个亚基

a、TBP(TATA-bindingprotein):

是保证RNApol准确结合到起始位点的一个关键因子

b、其他的三个亚基TAF：（TBP相关因子）

为RNApolI转录所需的亚基称为TAFI（2）功能：是使RNA聚合酶正确的定位在起始位点。第12页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五UBF1UBF1上游控制元件（UCE）startpointCTCCGAGTCGNNNNNNTGGGCCGCCGG核心启动子（coreelement）+20-40-110-170+1SL1TBPTAFIsPolITBPTAFIsRNA聚合酶I基因转录起始第13页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五第14页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五三、RNA聚合酶III基因的转录（一）tRNA基因的转录

1、启动子----基因内启动子（1）启动子的两个保守序列：

A框（5’-TGGCNNAGTGG-3’)；

B框(5’-GGTTCGANNCC-3’)（2）A框和B框编码的序列：

A框----D-loop；B框----TψC-loop第15页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五2、tRNA基因转录因子（1）TFⅢC：识别boxB（2）TFⅢB：与A框上游50kb上游序列结合

a、组成:TBP、BRF、B”b、功能：是RNA聚合酶Ⅲ真正的起始因子第16页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五PolIIITFIIICboxBboxATFIIIB3、tRNA基因转录的起始第17页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五（二）5SrRNA基因的转录1、5SrRNA基因：特点：串连排列，形成基因簇（是唯一单独被转录的rRNA亚基）2、启动子：

C框；A框第18页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五3、转录因子：(1)TFIIIA：结合位点为Cbox。(2)TFIIIC(3)TFIIIB：TBP+BRF+B//第19页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五4、5srRNA基因转录的起始boxAboxCTFIIIATFIIICTFIIIBPolIII(B’’,TBP,BRF)第20页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五四、RNA聚合酶II基因的转录（一）RNA聚合酶

II的启动子

1、组成：

核心启动子（corepromoter）：

TATA盒（Hognessbox）：-25~-35bp

上游启动子（upstreampromoterelement，UPE）

CAAT盒：-70~-80区

GC盒：-80~-110区

-20-40-60-80-100GCCACACCCGGCCAATCATATAAGCCAATTATA第21页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五2、核心启动子（corepromoter）：（1）TATA盒（Hognessbox）：

a、位置：

-25~-35bp

b、序列特征：富含AT，

5’-TATA(A/T)A(A/T)-3’.c、功能：决定RNApolII的定位与转录精确起始第22页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五（2）起始子(initiator，Inr)

与转录起始位点重叠的短的较保守序列附：缺少TATA盒启动子（1）无TATA盒，只有一个起始子（2）既无TATA框，也无起始子，这种基因通常转录速率很低，起始点不固定。第23页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五3、上游启动子（upstreampromoterelement，UPE）

（1）位置：

CAAT盒：-70~-80区（-70区）

GC盒：-80~-110区（-90区）

（2）功能：

控制转录起始的频率（基本不参与起始位点的精确定位）（3）功能特点：正反方向排列均能发挥作用

第24页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五（4）上游元件的多样性OctamerCAATGCTATAStartpointSV40early胸苷激酶ThymidinekinaseHistoneH2B-140-120-100-80-60-40-20

第25页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五上游元件的多样性真核RNA聚合酶II启动子包含着TATA盒、CAAT盒、GC盒以及其他序列元件之间的不同组合。没有哪一种上游元件是所有启动子所共同必需的

第26页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五哺乳类RNA聚合酶II启动子的常见组件ModuleConsensusDNAboundFactorDistributionTATAboxTATAAAA~10bpTBPGeneralCAATbox#GGCCAATC~22bpCTF/NF1GeneralGCboxGGGCGG~20bpSP1GeneralOctamer#ATTTGCAT~20bpOct-1General````23bpOct-2LymphoidBGGGACTTTCC~10bpNFBLymphoid````~10bpH2-TF1GeneralATFGTGACGT~20bpATFGeneral#同一组件可被不同因子识别/结合

CAAT CP1(-globin),CP2(-fibrinogen),CP3Octamer Oct-1,Oct-2(immunoglobulininLymphoid)第27页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五（二）RNA聚合酶Ⅱ

羧基末端结构域(CTD)：

1、位置：RNA聚合酶Ⅱ最大亚基羧基末端

2、结构特点：

（1）具有7个氨基酸(Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser)

的重复序列（酵母：重复26次；哺乳类：52次）

（2）多个磷酸化位点：Ser、Thr

第28页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五3、作用：

CTD磷酸化对调控基因转录有重要作用：

（1）CTD去磷酸化，RNA聚合酶II易与DNA

结合，这种构象适于转录的起始；（2）CTD磷酸化可使RNA聚合酶II与DNA的结合变得松弛，形成适于延伸的构象

第29页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五RNA聚合酶II自身不能起始转录，需要依靠转录因子的协助。第30页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五（三）RNApolII的转录因子

TFIIDTBP（TATA盒结合蛋白）+TAFs（TBP协同因子）

——结合在DNA小沟（其他DNA结合蛋白为大沟），识别和结合核心启动子(TATA盒和Inr)

TFIIA ——含数个亚基，可能通过解除TAFs的抑制而激活TBPTFIIB ——覆盖靠近起始点的启动位置，C端与TFIID和DNA

的复合物结合，N-端与TFⅡF协同作用募集RNA聚合酶II。

第31页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五TFIIF ——结合PolII并带向启动子；RAP74（ATP依赖性解旋酶），RAP30（与细菌因子有同源性）

TFIIE ——扩大DNA覆盖区至+30TFIIH和TFIIJ ——H有激酶活性，使PolII的CTD磷酸化，PolⅡ

离开启动子区第32页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五（1）TFIID:

TBP（TATA盒结合蛋白）+TAFs（TBP协同因子）

TBPTAFsTATA-20-10+10-30-40+20（四）RNAPolⅡ基因转录的过程1、转录起始第33页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五TBP的作用----定位因子

a、在TATA框处与DNA结合

b、是所有三种RNA聚合酶转录起始所需的因子第34页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五

TBP的作用机制：

a、两个结构域形成一个完全二元对称的马鞍型结构，与DNA小沟有效结合第35页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五b、TBP与DNA结合，使DNA弯曲了约80°，

TATA盒向大沟弯曲，拓宽了小沟。第36页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五（2）TFIIA含有至少3个亚基与TFIID结合，稳定TFIID-DNA复合体；可能通过解除TAFs的抑制而激活TBPTFIIA第37页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五（3）TFIIB

覆盖靠近起始点的启动位置，C端与TFIID和DNA的复合物结合，N-端与TFⅡF协同作用募集RNA聚合酶IITFIIB与TFIID结合，并为RNA聚合酶结合起一个桥梁作用。TFIIB第38页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五（4）与RNA聚合酶与TFIIF相连的复合体结合TFIIFPolIITFIIF结合PolII并带向启动子；两个亚基：RAP74（ATP依赖性解旋酶），可能参与DNA双链的溶解RAP30（与细菌因子有同源性），与RNA聚合酶Ⅱ紧密结合第39页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五（5）TFIIE

扩大DNA覆盖区至+30TFIIE第40页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五（6）TFIIH和TFIIJ加入复合物第41页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五（7）TFIIH有多种酶活性，包括ATP酶、解旋酶、和可使PolII的CTD磷酸化的激酶活性。PolII的CTD磷酸化，

TFII在PolⅡ离开启动子前释放，形成适于延伸的构象

PolII离开启动子区，进入延伸阶段第42页，共47页，2022年，5月20日，17点18分，星期五

RNA聚合酶Ⅱ起始复合物