真核生物的转录

关于真核生物的转录第1页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五本节的主要内容：1、真核生物中与转录相关的顺式元件（cis-factors）2、真核生物中与基本转录相关的转录因子（trans-factor）3、真核生物转录的起始；4、真核生物转录的延伸；5、真核生物转录的终止；第2页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五一、真核生物与转录相关的顺式元件（cis-factors）第3页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五l

基本水平转录的

cis-factor：promoterorbasicfactorCorepromoter(Capsite,TATAbox必需因子)

UPE(UpstreamPromoterElement)(CAATbox,GCbox)

部分基因的基本水平的转录（一）、真核生物中的启动子元件：

l

特异诱导高效表达的cis-factorEnhancerForluxurygene(inducibleexpression)第4页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五

1、

Promoterforbasictranscription

l

Capsite;initiationpoint(+1)Cappingm7GpppA/G------70±---AUG---(inmRNA)InitiationregionPyAPy（y：嘧啶）

1-4Kb-110-70-30+1

GCislandCAAC/TboxTATAboxCap

EnhancerUPEcorepromoter

Promoter(basicfactor)

第5页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五

Promoterforbasictranscription

l

TATAbox/Hognessbox/Goldberg-Hognessbox(-30)RichATandrichGCflankedrichGC------TATAA(T)AA(T)------richGC8297938563(37)8350(37)1-4Kb-110-70-30+1

GCislandCAAC/TboxTATAboxCap

EnhancerUPEcorepromoter

Promoter(basicfactor)

第6页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五

Promoterforbasictranscription

l

CAATbox(CATboxUPE)(-70---80)

and

GCisland(-80---110)GGGCGGG(T)----CAATCT----Range30bp±1-4Kb-110-80-70-30+1

GCislandCAATCTboxTATAboxCap

EnhancerUPEcorepromoter

Promoter(basicfactor)

第7页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五启动子中各位点的功能：分析方法：通过对β-珠蛋白启动子区域的诱变分析，确认了三个起始转录所需要的短序列区(其中心位置在-35，-75，-90)。这些序列与TATA盒、CAAT盒、GC盒分别对应。第8页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五启动子中各位点的功能：

l

Promoterfunctions

CAATbox(modulator)and(causeGCisland)：控制转录起始频率和强度；

TATAbox(selector)：控制转录精确起始；

1site(initiator)：determinationinitiationandcappingofmRNA

距离：l

、30bpfromTATAboxto+1site（转录起始位点）isrequired2、TATAbox与相邻的UPE区的距离：插入碱基，影响转录效率。第9页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五应答元件与转录调控因子的对应关系GRE:糖皮质激素应答元件;TRE:佛波酯应答元件;SRE:血清应答元件；第10页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五人金属硫蛋白编码基因上游的复合应答元件结构第11页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五

2、EnhancerEnhanceexpressionBasicexpressionPositionnotbefixedisolatedregion

Bi-directionalelementMono-directionalelement

EnhancerPromoterNoforspecialgeneonlyforspecialgene（1）、Enhancer与Promoter的比较增强子：是指能使和它连锁的基因转录频率明显增加的DNA序列。第12页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五（2）、发现：

SV40早期基因转录单位S-200S

72bp72bp

72bpregiondeletion

Stranscriptiongodown

intoupstreamofβ-globingene

Transcriptionup200X

Cell&tissuespecialtyofEnhancereffectDistanceeffect(over2kb)Orientation（方向）-无方向性

无基因专一性；大多为重复序列；受外部信号的调控；特点第13页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五★Enhancer的结构----Enhancer由两个以上的增强子成分(EnhancerElement)组成

----每个EnhancerElement必需由两个紧密相连的增强子元(Enhanson）组成

----各个Enhanson(cis-factor)与激活蛋白(trans-factor)结合

增强特异性转录

促进转录的复合体+UPE+corepromoter基本转录复合体第14页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五Enhancer

……..Specificaltransc.Factor(tran-factor)

Specificaltransc.Factor(tran-factor)

++Activation（激活）domainOfEnhancercomplex

Activation（激活）domainofEnhancercomplex

……..……..EnhancerElementEnhancerElement(<100bp)

Enhanson(cis-factor)Enhanson(cis-factor)……..第15页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五ThemodelsofenhancerstoactatadistanceDNAlooping

EPGeneralTFGene-specificfactorRNApolymerase---Enhancercomplex与近启动子的transcriptionalcomplex构型契合第16页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五Loopingofpromoter-enhancerregion第17页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五3、沉寂子（Silencer）：能使和它连锁的基因转录效率下降的一段DNA序列；

canactatadistancetomodulatetranscription;

可以双向起作用；therebypreventingtranscriptionofneighboringgenes；特点：somehowcausethechromatintocoilupintoacondensedform－Inactiveform；作用原理：第18页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五二、与基本转录相关的转录因子（trans-factor）1、Trans-factorforbasictranscription

l

TF(I,II,III)TranscriptionalFactorl

TBP(TATAboxBindingProtein)l

TAF(TBPAssociateFactor)l

RAP(RNApol.Associateprotein)真核生物中RNApol的作用必须有其他相关转录蛋白在启动子处的先期结合才能启动转录；Cis-factor+

TIC(TranscriptionalInitiateComplex)第19页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五

RNApolymeraseI,II,III2、RNApolymeraseinEukaryotes

RNA聚合酶Ⅰ转录28s,18s,5.8srRNA；RNA聚合酶Ⅱ转录mRNA；RNA聚合酶Ⅲ转录5srRNA，tRNA和其它小RNA；功能：第20页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五

RNApolymeraseinEukaryotes

RNApol.I,II,IIILwith78%±homologousbetween3RNApol.I,II,IIIIncludingL,L’bigsubunit&7-12smallsubunits进化渊源第21页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五

RNApolII;

---Forpre-mRNAtranscription---Locatedinnucleoplasm

---RNApolIIL’maximumsubunit240kd&havespecificCOOH-endnamedCTD(CarboxylTerminalDomain)CTDonlyinRNApolII

---CTD特征：7aarepeats&highfrequencyphosphorylationTyr—SerP—Pro—ThrP—SerP—Pro—SerP

第22页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五Yeast26XDrosophila果蝇44Xrepeatunitof7aa/inCTDRat&Human52X

较非磷酸化形式提高转录效率10X

使RNApol易于离开Promoter区转录延伸

磷酸化的作用：第23页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五---RNApolII+>20TFIIs

逐级组装

TIC→转录启动(TranscriptionalInitiationComplex)

(TBP)特点：neededforRNApolI,II,III；VeryhighconservedC-enddomainof180aa；BindswithDNAinminorgroove（小沟）&circleit；TFIID：Asortofproteincomplex(TBP&>8TAF)TBP作用：具有识别TATA盒的能力；

DeterminationTranscriptionalinitiationstartingsite；第24页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五TATA+1

circleminorgroove（环绕DNA小沟）

TFIIATBPofTFIID

pre-TIC

TFIIA：BindstoTFIIDEnhancesTFIIDbindingtoTATAboxStabilizingtheDNA-TFIIDcomplex

第25页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五TFIIB：TFIIBbindstoTBPofTFIIDandRNApol.IITFIIBasalinking

factorallowingrecruitment（招募）ofRNApolIItoTIC；TFIIF：IncludingtwosubunitsofRAP30,RAP70Bindingandrecruiting（招募）RNApolIItoassembleTIC参与DNA双链的溶解；TFIIFRNApolIITFIIB

BasicTIC

第26页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五TFIIH;Helicaseactivity(ATPase)&kinaseactivity

PhosphorylationofCTDofRNApolIIO

DNArepair

TFIIE;AssociatewithTFIIHkinase

completeTIC

EH第27页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五真核RNA聚合酶对DNA模板的识别TFIIE，H第28页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五mRNA

Promoterclearance

TranscriptionstartingFEHBDA大多数TFⅡ因子在RNA聚合酶Ⅱ离开启动子前就释放。但TFⅡF在延伸中也发挥作用。第29页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五转录因子分子量（kD)功能TBP30与TATA盒结合TFⅡ-B33介导RNA聚合酶Ⅱ与TFIID的结合TFⅡ-F30,74解旋酶TFⅡ-E34,37促进TFIIH的激酶活性TFⅡ-H62,89解旋酶、激酶、DNA的修复TFⅡ-A12,19,35稳定TFⅡ-D的结合TFⅡ-I120促进TFⅡ-D的结合总结：各转录因子的作用第30页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五RNApolI;LocatedinnucleolusForpre-rRNA(—18s—5.8s—28s—)80-85%oftotalRNATwocontroldomainsincludedincis-factorTrans-factorincludingIncluding4subunits1ofTBP(TATAbidingprotein)3ofTAF(TBPassociatefactor)UBF(UPEBindingFactor)SL(Selectivityfactor)UPE(upstreampromoterelement)Corepromoter第31页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五

UBF+UPEUBF+PartofcorepromoterTwoUBFinteractioncausingDNAtoformaloop3TAF1TBPSLUPEcorepromoter

UBF

UBF

RNApolI起始复合物的组装过程：第32页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五

Pre-rRNA

AllowsRNApolbindingcomplextoinitiate

RNApol

SL作为一个独立的复合蛋白，它不与启动子特异性地结合，但可以与启动子特异结合的其它成分相结合。SL的主要功能是使RNA聚合酶I正确的定位在起始位点。SL的作用：第33页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五RNApolIII：Locatedinnucleoplasm

16ormoresubunitsFor5spre-rRNA；4spre-tRNA；U6snRNA(smallnuclearRNA)；CytosolicRNA；---cis-factorincluding启动子位于tRNA基因编码区内：twohighlyconservedregionsliedownstreamfrom+1--Abox;TGGCNNAGTGG(D-loopoftRNA)--Bbox;GGTTCGANNCC(TψC-loopoftRNA)(forpre-tRNA)：第34页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五Tans-factorTFIIIC：bindingtoA,Bbox

TFIIIC

+1AboxBbox

tDNA

TFIIIC是装配因子，帮助TFⅢB结合在正确的位置。

tRNA转录起始复合物的形成过程：第35页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五TFIIIB：特点：

Binding50bpupstreamfromAbox；

其结合位点没有序列特异性，而是由TFIIIC的结合位点决定的；Including3subunits:TFⅢB的功能是作为“定位因子”，负责RNA聚合酶III的正确定位。第36页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五TFIIIBallowsRNApolIIItobindandinitiatetranscription

tRNA

RNApolIII

+1

tRNA转录起始复合物的形成过程：第37页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五---cis-factorincluding：启动子位于基因编码区内；Abox;+50to+65bpCbox;located81-99bpdownstreamfrom+1---Trans-factorTFIIIA：specificCboxbindingprotein&allows

指导TFIIIC结合到启动子A区上TFIIIC：与A区结合，指导TFIIIB结合到启动子上游；

TFIIIB：指导RNA聚合酶III结合到5S启动子上；RNApolIIIfor5spre-rRNA5spre-rRNA转录起始复合物的形成特点：第38页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五

RNApolIIITFIIIC

TFIIIA

+1AboxCbox

TFIIIB

5SrRNA

5spre-rRNAtranscription5spre-rRNA转录起始复合物的形成：第39页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五三、反式作用因子（转录因子）的结构特征：

l

转录因子多为变构蛋白，具有2或3个独立的功能结构域：DNA结合域、转录激活域、连接区。DNA-bindingdomainactivationdomain一个转录因子中，行使DNA结合以及转录激活功能可能是两个独立的结构域。第40页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五l

Cys/Cys,Cys/His(Zincfinger)l

Helix—loop—Helix(HLHorbHLH)

l

Leuzipper(bZIP)1、DNA结合结构域种类及结构特点：第41页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五锌指（zincfinger）结构：是指每个重复的“指”状结构约含23个氨基酸残基，锌以4个配价键与4个半胱氨酸、或2个半胱氨酸和2个组氨酸相结合。整个蛋白质分子可有2-9个这样的锌指重复单位。每一个单位可以其指部伸入DNA双螺旋的深沟，接触5个核苷酸。A）、Zincfinger第42页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五23aa/copyonefinger9directrepeats,23aa/copy2Cys/2Hisor2Cys/2Cystypes2Cys(2C)~Zn~2His(2H)toformfingerof1α-helix&1-βsheetPeptidechainA）、Zincfinger第43页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五第44页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五B）、亮氨酸拉链结构（

Leczipper）定义：是指蛋白质分子的肽链上每隔6个氨基酸就有一个亮氨酸残基，结果就导致亮氨酸残基都在α螺旋的同一个方向出现。两个相同的α螺旋的两排亮氨酸残基就能以疏水键结合成二聚体，这二聚体的另一端的肽段富含碱性氨基酸残基，借其正电荷与DNA双螺旋链上带负电荷的磷酸基团结合。

若不形成二聚体则对DNA的亲和结合力明显降低。第45页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五Monomeric&dimericstructureofLeczipperLeczipperdimerization第46页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五第47页，共53页，2022年，5月20日，17点19分，星期五螺旋