第二讲真核生物的转录详解

第二讲真核生物的转录详解演示文稿当前第1页\共有48页\编于星期五\22点优选第二讲真核生物的转录当前第2页\共有48页\编于星期五\22点一、真核生物与转录相关的顺式元件（cis-factors）当前第3页\共有48页\编于星期五\22点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)当前第4页\共有48页\编于星期五\22点

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)

当前第5页\共有48页\编于星期五\22点

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)

当前第6页\共有48页\编于星期五\22点

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)

当前第7页\共有48页\编于星期五\22点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。当前第8页\共有48页\编于星期五\22点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。当前第9页\共有48页\编于星期五\22点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；当前第10页\共有48页\编于星期五\22点人金属硫蛋白编码基因上游的复合应答元件结构当前第11页\共有48页\编于星期五\22点

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。当前第12页\共有48页\编于星期五\22点（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；特点当前第13页\共有48页\编于星期五\22点★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基本转录复合体当前第14页\共有48页\编于星期五\22点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)……..当前第15页\共有48页\编于星期五\22点ThemodelsofenhancerstoactatadistanceDNAlooping

EPGeneralTFGene-specificfactorRNApolymerase---Enhancercomplex与近启动子的transcriptionalcomplex构型契合当前第16页\共有48页\编于星期五\22点Loopingofpromoter-enhancerregion当前第17页\共有48页\编于星期五\22点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：当前第18页\共有48页\编于星期五\22点二、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)当前第19页\共有48页\编于星期五\22点

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：当前第20页\共有48页\编于星期五\22点

RNApolymeraseinEukaryotes

RNApol.I,II,IIILwith78%±homologousbetween3RNApol.I,II,IIIIncludingL,L’bigsubunit&7-12smallsubunits进化渊源当前第21页\共有48页\编于星期五\22点

RNApolII;

---Forpre-mRNAtranscription---Locatedinnucleoplasm

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

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

当前第22页\共有48页\编于星期五\22点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：当前第23页\共有48页\编于星期五\22点---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；当前第24页\共有48页\编于星期五\22点TATA+1

circleminorgroove（环绕DNA小沟）

TFIIATBPofTFIID

pre-TIC

TFIIA：BindstoTFIIDEnhancesTFIIDbindingtoTATAboxStabilizingtheDNA-TFIIDcomplex

当前第25页\共有48页\编于星期五\22点TFIIB：TFIIBbindstoTBPofTFIIDandRNApol.IITFIIBasalinking

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

BasicTIC

当前第26页\共有48页\编于星期五\22点TFIIH;Helicaseactivity(ATPase)&kinaseactivity

PhosphorylationofCTDofRNApolIIO

DNArepair

TFIIE;AssociatewithTFIIHkinase

completeTIC

EH当前第27页\共有48页\编于星期五\22点真核RNA聚合酶对DNA模板的识别TFIIE，H当前第28页\共有48页\编于星期五\22点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。当前第29页\共有48页\编于星期五\22点转录因子分子量（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：各转录因子的作用当前第30页\共有48页\编于星期五\22点RNApolI;LocatedinnucleolusForpre-rRNA(—18s—5.8s—28s—)80-85%oftotalRNATwocontroldomainsincludedincis-factorTrans-factorincludingIncluding4subunits1ofTBP(TATAbidingprotein)3ofTAF(TBPassociatefactor)UBF(UPEBindingFactor)SL(Selectivityfactor)UPE(upstreampromoterelement)Corepromoter当前第31页\共有48页\编于星期五\22点

UBF+UPEUBF+PartofcorepromoterTwoUBFinteractioncausingDNAtoformaloop3TAF1TBPSLUPEcorepromoter

UBF

UBF

RNApolI起始复合物的组装过程：当前第32页\共有48页\编于星期五\22点

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：当前第33页\共有48页\编于星期五\22点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)：当前第34页\共有48页\编于星期五\22点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：当前第35页\共有48页\编于星期五\22点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。当前第36页\共有48页\编于星期五\22点TFIIIBallowsRNApolIIItobindandinitiatetranscription

tRNA

RNApolIII

+1

tRNA转录起始复合物的形成过程：当前第37页\共有48页\编于星期五\22点---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：当前第38页\共有48页\编于星期五\22点

RNApolIIITFIIIC

TFIIIA

+1AboxCbox

TFIIIB

5SrRNA

5spre-rRNAtranscription5spre-rRNA转录起始复合物的形成：当前第39页\共有48页\编于星期五\22点三、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