真核生物的转录因子详解演示文稿

真核生物的转录因子详解演示文稿目前一页\总数五十四页\编于二十二点优选真核生物的转录因子目前二页\总数五十四页\编于二十二点

反式作用因子是能直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件核心序列上，参与调控靶基因转录效率的蛋白质。目前三页\总数五十四页\编于二十二点转录因子结构域结构转录因子结构域结构，转录因子能特异性结合DNA并激活转录，由两个结构域：DNA结合结构域和激活结构域。有些转录因子还有二聚体结构域(Transcriptionfactordomainstructure,transcriptionfactorshavetwodistinctactivitiesandtwodomains,TheybindspecificallytotheirDNA-bindingsite(DNA-bindingdomains)andactivatetranscription.(activationdomains).Sometranscriptionfactorshavedimerizationdomains)目前四页\总数五十四页\编于二十二点转录因子结构域结构DNA结合结构域转录激活结构域二聚体结构域目前五页\总数五十四页\编于二十二点Eukaryoticactivators(真核激活蛋白)haveseparateDNAbindingandactivatingfunctions目前六页\总数五十四页\编于二十二点EukaryoticregulatorsusearangeofDNAbindingdomains(DNA结合结构域)DNA结合结构域，螺旋-转角-螺旋结构域:两个α-螺旋由一个β-转角分开，识别的α-螺旋与DNA发生作用。锌指结构域，有两种：C2H2型锌指有一个12氨基酸的环，通过2个半胱氨酸和2个组氨酸残基固定与锌离子形成4面体结构，一般需要3个或更多的C2H2型锌指才能与DNA结合；C4锌指结构由4个半胱氨酸与锌离子结合而成。碱性结构域，通常与亮氨酸拉链或HLH基序中的一个联合一起，又称碱性亮氨酸拉链或碱性HLH蛋白(DNA-bindingdomains,Thehelix-turn-helixdomain:Arecognitionα-helixinteractswiththeDNAandisseparatedfromanotherα-helixbyacharacteristicrightangleβ-turn.Thezincfingerdomainexistsintwoforms.TheC2H2zincfingerhasaloopof12aminoacidsanchoredbytwocysteineandtwohistidineresiduesthattetrahedrallyco-ordinateazincion.UsuallythreeormoreC2H2zincfingersarerequiredforDNAbinding.C4zincfingerinwhichthezincionisco-ordinatedbyfourcysteineresidues.Thebasicdomainisgenerallyassociatedwithoneorotheroftwodimerizationdomains,theleucinezipperorthehelix-loop-helix(HLH)motif)目前七页\总数五十四页\编于二十二点Thehelix-turn-helixdomainThezincfingerdomainThebasicdomain:Leucinezipper(bZIP)orhelix-loop-helix(HLH)目前八页\总数五十四页\编于二十二点DNA结合结构域

1.螺旋-转折-螺旋(helix-turn-helix，H-T-H)结构这一类蛋白质分子中有至少两个α螺旋，中间由短侧链氨基酸残基形成“转折”，近竣基端的α螺旋中氨基酸残基的替换会影响该蛋白质在DNA双螺旋大沟中的结合。与DNA相互作用时，同源域蛋白的第一、二两个螺旋往往靠在外侧，其第三个螺旋则与DNA大沟相结合，并通过其N-端的多余臂与DNA的小沟相结合。目前九页\总数五十四页\编于二十二点目前十页\总数五十四页\编于二十二点目前十一页\总数五十四页\编于二十二点2.锌指结构域

这种结构域有两种形式，“C2H2”型锌指通过2个半胱氨酸和2个组氨酸残基固定，这四个残基与锌离子在空间上形成一个四面体结构。这种锌指折叠形成一个紧密的结构，由二条β链和一个α-螺旋组成，α-螺旋与DNA大沟结合。该α-螺旋区域上含有保守的碱性氨基酸，负责与DNA的结合。

目前十二页\总数五十四页\编于二十二点

另一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。目前十三页\总数五十四页\编于二十二点目前十四页\总数五十四页\编于二十二点目前十五页\总数五十四页\编于二十二点3.碱性结构域

在许多DNA结合蛋白中都发现了碱性结构域，它通常是与亮氨酸拉链或HLH基序中的一个联合在一起的，结果被称做碱性亮氨酸拉链(bZIP)或碱性HLH蛋白。蛋白的二聚作用使二个碱性结构城相邻，进而可与DNA发生作用。目前十六页\总数五十四页\编于二十二点二聚体结构域二聚体结构域,亮氨酸拉链和螺旋-环-螺旋结构域(Dimerizationdomainsincludeleucinezippersandthehelix-loop-helixdomain)目前十七页\总数五十四页\编于二十二点二聚体结构域1.亮氨酸拉链亮氨酸拉链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，这样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。结果在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(coiled-coilstructure)。目前十八页\总数五十四页\编于二十二点目前十九页\总数五十四页\编于二十二点2.螺旋-环-螺旋（HLH）结构域这一结构在总体上与亮氨酸拉链相似，只是它的二个α-螺旋被一个非螺旋的多肽环分成二个单体蛋白，C端α-螺旋一侧的疏水残基可以二聚化。与亮氨酸拉链一样，HLH结构也经常与碱性结构域相邻，以形成DNA结合所需的二聚体。目前二十页\总数五十四页\编于二十二点目前二十一页\总数五十四页\编于二十二点MyoD-DNA目前二十二页\总数五十四页\编于二十二点myogenicfactor:生肌调节蛋白是一种转录因子

目前二十三页\总数五十四页\编于二十二点Transcriptionactivatingregions(转录激活结构域)Theactivatingregionsaregroupedonthebasisofaminoacidscontent.Acidicactivationregion(酸性激活区域):containbothcriticalacidicaminoacids(suchasAsp,Glu).yeastGal4Glutamine-richregion(谷氨酰胺富集区):mammalianactivatorSP1

Proline-richregion(脯氨酸富集区):mammalianactivatorCTF-NF1,Oct-2,AP2andc-Jun.目前二十四页\总数五十四页\编于二十二点目前二十五页\总数五十四页\编于二十二点阻抑物结构域

阻抑物结构域，转录阻抑可能是通过间接地对激活因子功能干扰而实现。分三种：阻断激活因子结合位点，非DNA结合复合体的形成；不阻碍DNA结合但掩盖激活结构域目前二十六页\总数五十四页\编于二十二点阻抑物结构域

转录的阻抑有可能是通过间接地对激活因子功能的干扰而实现的，有以下几种情况:阻断了激活因子的DNA结合位点(与原核生物的阻抑蛋白一样)。并非阻碍DNA结合而是掩盖了激活结构域。非DNA结合复合体的形成（缺少DNA结合的结构域）（Repressordomains，Repressionoftranscriptionmayoccurbyindirectinterferencewiththefunctionofanactivator.BlockingtheactivatorDNA-bindingcomplex；formationofanon-DNA-bindingcomplex;MaskingoftheactivationdomainwithoutpreventingDNAbinding）目前二十七页\总数五十四页\编于二十二点转录调控的对象

不同的转录激活因子调控的对象可能有以下几种：染色质结构通过特定的TAFⅡ与TFⅡD作用与TFⅡB作用对TFⅡH复合体的调整和作用导致RNA聚合酶的CTD的特异性磷酸化目前二十八页\总数五十四页\编于二十二点N2ExamplesofTranscroptionalRegulation(转录调控举例)目前二十九页\总数五十四页\编于二十二点1组成性转录因子:SP1SP1

与一段富含GC的保守序列GGGCGG相连，是一种组成型转录因子，其结合位点存在于许多持家基因的启动子中。C末端DNA结合域3个锌指结构活化结构域2个rich-Glu在大沟中结合GCbox,一个SP1结合-20bp，无组织特异性，作用无方向，可提高转录10-25倍。最初在SV40中发现，普遍存在于脊椎动物中，每个细胞中有6万个。目前三十页\总数五十四页\编于二十二点锌指（zincfinger）Zn2+与4个Cys、或2个Cys和2个His相结合。整个蛋白质分子有2-9个锌指重复单位。每一个单位的指部伸入DNA双螺旋的深沟，接触5个核苷酸。目前三十一页\总数五十四页\编于二十二点32ZinccontainingDNA-bindingdomains(锌指结构域):

Zincfingerproteins(TFIIIA)andZincclusterdomain(Gal4)目前三十二页\总数五十四页\编于二十二点目前三十三页\总数五十四页\编于二十二点ZnCysHis锌指结构图目前三十四页\总数五十四页\编于二十二点SP1与GC盒结合的转录因子SP1中有连续的3个锌指重复结构。目前三十五页\总数五十四页\编于二十二点SP1的富含谷氨酰胺结构域与TAFⅡ110发生特异性作用，TAFⅡ110是TAFⅡ中的一种，后者与TATA结合蛋白（TBP)相结合组成TFⅡD。这就是SP1如何调控起始转录复合体的一种方式。目前三十六页\总数五十四页\编于二十二点2激素调控：类固醇激素受体类固醇激素是脂溶性的，可以穿过细胞膜与被称作类固醇激素受体的转录基因相互作用。在没有类固醇激素存在的条件下，该受体与抑制蛋白结合，游离在细胞质中，当类固醇激素与受体结合后，可以使受体从抑制蛋白上游离出来，然后受体二聚化，进而转移到细胞核中。受体上的DNA结合结构域与特定的DNA序列或反应元件作用，从而激活目标基因。目前三十七页\总数五十四页\编于二十二点相关受体中比较重要的的有：糖皮质激素、雌性激素、视黄酸和甲状腺激素受体。所有固醇类激素受体蛋白分子都有相同的结构框架：同源性最差的N端、高度保守的中央DNA结合区、C端较保守的激素结合区。激素-受体-激素应答元件一起调控与生长、发育及分化有关基因的表达。目前三十八页\总数五十四页\编于二十二点类固醇解离并二聚化转移至核内糖皮质激素受体抑制因子(HSP90)糖皮质激素反应元件类固醇激素激活糖皮质激素受体的模式图目前三十九页\总数五十四页\编于二十二点糖皮质激素特异性雌激素特异性

类固醇激素受体是以二聚体形式发挥其促进转录作用的。它们的两个锌指的功能不同。第1个锌指的右侧是控制与DNA结合的，第2个锌指的左侧则是控制形成二聚体的能力的。目前四十页\总数五十四页\编于二十二点糖皮质激素对转录的调控激素-受体复合物激进入细胞核，与增强子结合从而激活启动子，开始转录。糖皮质激素进入细胞，与受体结合；目前四十一页\总数五十四页\编于二十二点3磷酸化调控：STAT蛋白许多激素不穿过细胞，他们与细胞表面的受体结合，通过称为细胞转导得得过程将信号传递到细胞内。R-干扰素通过激活一种成为JAK的激酶诱发转录因子STAT1ɑ的磷酸化。若STAT1ɑ没有磷酸化，它只以单体的形成存在于细胞质中并且没有转录活性。然而它的一个特定l酪氨酸残基发生磷酸化后，便能够形成同型二聚体，并从细胞质中转移到细胞核中，进而激活在启动子处含有一保守DNA结合基序的目标基因的表达目前四十二页\总数五十四页\编于二十二点由STATɑ转录因子的磷酸化及二聚化引起的γ-干扰素的转录激活过程Γ-干扰素

γ–干扰素受体未磷酸化的STAT1α单体磷酸化二聚化磷酸化的STAT1α二聚体转移至核内反应元件JAK激酶+2ADP+2ATP目前四十三页\总数五十四页\编于二十二点JAK属非受体酪氨酸激酶，底物为STAT，即信号转导子和转录激活子。配体→受体二聚化→JAK→STAT→基因表达。JAK/STATPathway目前四十四页\总数五十四页\编于二十二点

JAK激酶

↓

STAT

→

STAT

—STAT

∣

∣

PP

二聚体（同或异）

↓转移细胞核

↓与顺式作用元件结合

↓调节靶基因

目前四十五页\总数五十四页\编于二十二点HIV(人类免疫缺陷病毒）编码一种称为Tat的激活蛋白，该蛋白为HIV基因的大量表达所必需。Tat与RNA上的一段称为TAR的茎环结构结合（TAR是HIVRNA5’端的转录起始点后的一段不翻译区域）。在哺乳动物细胞中Tat所起的主要作用表现在转录延伸的过程中，若没有Tat的存在，RNA聚合酶Ⅱ转录复合体将因进程过慢而使HIV的转录过早终止。4.转录延伸：HIVTat目前四十六页\总数五十四页\编于二十二点Tat可与RNA结合因子一起以复合体形式结合在转录物的TAR序列上，Tat-RNA复合体可以向后成环，并与装配在启动子处的新形成的转录起始复合体作用，这种作用导致TFⅡH的激酶活性被激活，结果RNA聚合酶Ⅱ的羧基端结构域(CTD)实现磷酸化，使得RNA聚合酶前进，完成HIV转录单位的阅读，实现HIV蛋白的大量合成。目前四十七页\总数五十四页\编于二十二点

HIVTat蛋白激活转录延伸的机制↙↗↗起始复合体x被激活的TFⅡH使RNAPOIⅡ的CTD磷酸化聚合酶细胞因子TatTAR茎环结构Tat-TAR细胞因子复合体激活TFIIH先前的转录环向后移动并与起始复合体作用TFIIH↗目前四十八页\总数五十四页\编于二十二点MyoD最初是最为一个在（成肌细胞，myoblast）未分化细胞中表达并负责肌肉形成与执行细胞决定的基因被鉴定出来的，它的过量表达可以使成纤维细胞（在许多组织中的基质铺垫细胞）变成表达肌细胞特异基因的类肌肉细胞和类生肌节。MyoD蛋白可以直接激活肌细胞特异基因的表达，同时也可以激活P21WAF1/CIP1的表达。5细胞决定：myoD目前四十九页\总数五十四页\编于二十二点50myogenicfactor:生肌调节蛋白是一种转录因子。目前五十页\总数五十四页\编于二十二点P21WAF1/CIP1是一个依赖细胞周期蛋白的激酶（CDK）的小分子抑制因子,该因子对CDK活性的抑制可以使细胞周期停滞在G1期。所以说MyoD的表达使细胞退出细胞周期的原因，而退出细胞周期正是已分化细胞的特征.现在已发现的四种基因MyoD,myogennin,myf5,mrf4中任意基因的表达都可以使成纤维细胞转化为肌细胞，他们编码的蛋白都属于HLH转录因子家族的成员。MyoD与组成性HLH转录因子E12和E47结合成异型二聚体时活性最强。目前五十一页\总数五十四页\编于二十二点通过不同的组合，这些HLH型的转录因子能够产生多种各自具有不同功能与作用的同型或异型的转录因子，这些因子可以受一种被成为ID的抑制因子调控。该ID缺乏与DNA结合的结构域，但都含有HLH的二聚化结构域，当它与MYOD和相