真核生物转录及转录水平的调控

关于真核生物转录及转录水平的调控第1页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五

启动子-调控元件基本转录调控因子-RNA聚合酶[基本转录机器]控制着基因的低水平表达，而特异（+/-）转录调控因子结合在特异（+/-）调控元件改变DNA构象（染色质重塑或核小体解聚）暴露出启动子区域并直接或间接通过中介蛋白复合体调控基本转录机器起始频率。第2页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五

真核生物基因表达调控水平第3页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五

真核生物蛋白编码基因结构模式第4页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五.5´cap5´非编码区编码区3´非编码区3´poly(A)tail第5页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五第6页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五CTD磷酸化招募加帽、剪接机器和加尾机器来完成pre-mRNA加工。第7页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五3'

端形成过程poly(A)信号序列和与相关蛋白因子组成切割/多聚腺苷酸化的复合物来完成多聚苷酸化过程。分裂/多聚腺苷酸化特异因子(cleavage/polyadenylationspecificityfactor，CPSF)与加尾信号序列（AAUAAA）特异结合，切割刺激因子

(cleavage-stimulatoryfactor，CstF)与poly(A)位点下游富含G/U序列结合进一步加强了CPSF结合。切割因子

(cleavagefactors，CF)将前体mRNA切断，随后和CPSF结合的poly(A)聚合酶(poly(A)polymerase，PAP)添加poly(A)尾。poly(A)结合蛋白（poly(A)bindingprotein,PABP）稳定poly(A)尾。引自Proudfoot等,cell,2002第8页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五基础因子抑制剂激活剂辅激活剂（中介蛋白复合体）第9页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五第10页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五

组蛋白乙酰化和脱乙酰化影响染色质的紧密程度从而影响基因转录。第11页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五第12页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五

第一节真核生物RNA聚合酶的分离、鉴定和功能第13页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五RNA聚合酶亚基分离鉴定（表位标签技术）

第14页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五酶位置产物活性比较对α-鹅膏菌素的敏感性RNA聚合酶ⅠRNA聚合酶ⅡRNA聚合酶Ⅲ

RNA聚合酶Ⅰ合成RNA的活性最显著。它位于核仁中，负责转录编码rRNA的基因(称rDNA)。另一主要的酶是RNA聚合酶Ⅱ，它位于核质中，主要负责核内不匀一RNA(hnRNA)的合成,而hnRNA是mRNA的前体。RNA聚合酶Ⅲ负责合成tRNA和许多小的核内RNAs。

真核细胞的三种RNA聚合酶的一般性质核仁rRNA50-70%不敏感核质hnRNAsnRNA20-40%敏感核质tRNA5SRNAsnRNA10%高浓度敏感第15页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五第16页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五RNA聚合酶亚基组成

（进化特征）Figure8.EukaryoticRNApolymeraseIIhas>10subunits.

羟基末端域（carboxy-terminaldomain:CTD）

Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser第17页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五第二节真核生物的启动子

第18页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五第19页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五１)RNA聚合酶I启动子及其转录起始启动子可分两部分（-31/+6）称核心启动子（corepromoter），其功能为决定转录起始的精确位置。

（-180/107，-100左右）称为上游控制序列（upstreamcontrolelement，UCE,其功能为影响转录的频率。Twocontroldomainsincludedincis-factorUPE(upstreampromoterelement)Corepromoter前rRNA基因UCE核心元件+1-100第20页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五２)结合因子a.上游结合因子(UBF):是一种特异DNA结合蛋白，可以与UCE结合，还可以与核心元件上游的一段序列结合。b.选择因子（SL1）：为RNA聚合酶I转录所必须。4个亚基:TBP(TATA结合蛋白)和3个TAF1Trans-factorincluding

Including4subunits1ofTBP(TATAbidingprotein)3ofTAF1(TBPassociatefactor)UBF(UPEBindingFactor)SL1(Selectivityfactor)第21页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五TBP３)RNA聚合酶I的启动子及转录的起始UBFUBFUCEcorepromoter+1TAF1X3UBFTBPSL1RNA聚合酶TBPRNA聚合酶Pre-rRNA

UBF+UPEUBF+PartofcorepromoterTwoUBFinteractioncausingDNAtoformaloopAllowsRNApolbindingcomplextoinitiate

第22页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五2.RNA聚合酶Ⅱ的启动子及转录起始第23页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五RNA聚合酶Ⅱ的启动子与增强子示意图增强子/远上游序列----//----CAAT框------//------TATA框---//---帽子位点

-100以上

-75

-25+1GGC/TCAATCTTATAA/TAA/T

A第24页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五1）RNA聚合酶Ⅱ的启动子与增强子第一个部位为帽子位点，即转录起始位点。其碱基大多为A。第二个部位为TATA框（Hognessbox）。它位于-25个bp其共有序列为：TATAA/TAA/T，基本上由AT碱基对所组成，只有很少启动子中有GC碱基对的存在。第三个部位为CAAT框。其共有序列为GGC/TCAATCT，一般位于-75（-100～-200）附近。虽然此序列名为CAAT框，但其中头两个G的重要性并不亚于CAAT部分。CAAT框为上游控制元件，为转录所需。第四个部位是增强子（enhancer），又称远上游序列（farupstreamsequence）。一般都在-1OO以上。第25页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五2)Enhancer的结构与功能

☆增强子（Enhancer）和沉默子（Silencer）是远上游调控元件，具有远距离，方向和位置非依赖性，部分具有组织细胞类型。第26页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五成环模型PE激活因子APE激活因子与增强子结合PE激活因子BRNA聚合酶第27页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五滑动模型PE激活因子A激活因子BRNA聚合酶PEPE滑动激活因子与增强子结合第28页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五3)RNA聚合酶Ⅱ的启动子及转录的起始第29页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五TFⅡD（TBP+TAFⅡ）识别和结合TATA框TFⅡA稳定TFⅡD与TATA框的结合TFⅡB结合TBP，引进TFⅡF-PolⅡ复合物TFⅡF与PolⅡ结合，参与解链RNAPolⅡ催化RNA的合成TFⅡE引入TFⅡH并提高其活性TFⅡH解开双链，为起始转入延伸阶段所必需Generaltranscriptionfactors(TFs)第30页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五第31页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五

第3节转录激活因子结构第32页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五真核生物转录因子的结构转录激活域DNA结合域二聚体结构域第33页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五一、转录激活蛋白的两个功能区域无基因特异性，如果把A激活蛋白的DNA结合部分与B激活蛋白的激活功能部分融合在一起，可以构成一种有功能的基因激活蛋白，这种融合蛋白只能激活A蛋白所能激活的基因。BA+第34页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五

DNA结合结构域1.锌指结构2.HTH结构3.亮氨酸拉链第35页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五Threemajorcategoriesoftranscriptionfactorprotein.dimerdimer第36页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五C2H2锌指结构的特点①通过锌离子把四个氨基酸（2个组氨酸和2个半胱氨酸的协调作用）连在一起;②锌指的一端与α-螺旋相连;③锌指与DNA的结合是通过“锌指”的C端进行;④每个“指”通过形成两个序列特异的DNA接触点（α-螺旋区域上含有保守的碱性氨基酸），负责与DNA的大沟结合。⑤锌指结构在RNA聚合酶Ⅲ转录因子TFⅢA中重复了9次，在转录因子SP1中也有三个拷贝。一般来说须要有三个或更多的C2H2型锌指才能与DNA结合。第37页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五C4锌指结构的特点锌指结构是锌离子与4个半胱氨酸结合，它出现在一百多种类固醇激素受体转录因子中。这些因子由同型或异型的二聚体组成，其中每一单体包含2个C4锌指结构。两个单体通过锌离子稳定折叠成更复杂的构象，再把每个单体的α-螺旋插入到DNA的连续大沟中，这与HLH蛋白类似。第38页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五第39页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五2.HTH结构（helix-turn-helix）

HTH结构(基序)的特点是两段α螺旋之间由一段常含脯氨酸的10氨基酸左右的肽连结，使两段α螺旋形成一个固定的角度。第40页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五3.亮氨酸拉链亮氨酸拉链（leucinezipper）的肽链上每相隔七个残基就会有一个疏水的亮氨酸残基，这些残基位于DNA结合域的C端α-螺旋上;α-螺旋的侧面每两圈就会出现一个亮氨酸，形成一个疏水的表面。在α-螺旋的疏水表面间就可以互相作用，形成二聚体。这种相互作用形成一个卷曲的卷曲结构（cone－coilstructure）。激活转录因子-1是一种具有碱性－亮氨酸拉链结构(basicleucinezipper，bZIP)的cAMP应答元件结合的蛋白质(cAMP-responsiveelementbindingprotein，CREB)家族中的转录因子，具有广泛的转录调节作用.

第41页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五bZIP蛋白的亮氨酸拉链和碱性结构域一种亮氨酸拉链二聚体对DNALeuLeuLeuLeuLeuLeuLeuLeu碱性结构亮氨酸拉链第42页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五2.HTH结构（helix-turn-helix）

HTH结构(基序)的特点是两段α螺旋之间由一段常含脯氨酸的10氨基酸左右的肽连结，使两段α螺旋形成一个固定的角度。同源异型域（homeodomains）也属于HTH结构（图14-18）。第43页，共47页，2022年，5月20日，13点34分，星期五3.亮氨酸拉链亮氨酸拉链（leucinezipper）的肽链上每相隔七个残基就会有一个疏水的亮氨酸残基，这些残基位于DNA结合域