中山大学分子生物学10

四、真核生物的基因转录及其调控2.真核RNA聚合酶识别的启动子RNA聚合酶I识别的启动子（I类启动子，classIpromoters）RNA聚合酶II识别的启动子（II类启动子，classIIpromoters）RNA聚合酶III识别的启动子（III类启动子，classIIIpromoters）四、真核生物的基因转录及其调控2.真核RNA聚合酶识别的启动子（1）RNA聚合酶II识别的启动子（II类启动子，classIIpromoters）与原核基因的启动子最相似可含有四类元件，前三类是核心启动子（corepromoter）的元件TATA区（TATAbox）起始子（initiator）下游元件（downstreamelement）上游元件（upstreamelement）ClassIIpromoterCorepromoter四、真核生物的基因转录及其调控2.真核RNA聚合酶识别的启动子（1）RNA聚合酶II识别的启动子TATA区（theTATAbox）位于转录起始位点上游约25bp（以中部计，在酵母中可达50~70bp），共同序列为TATAAAA（inthenontemplatestrand,similartoprokaryotic-10box）功能：确定转录起始位点（一般是TATA区的第一个核苷酸后30bp）；有时甚至是决定整个启动子是否有作用四、真核生物的基因转录及其调控2.真核RNA聚合酶识别的启动子（1）RNA聚合酶II识别的启动子TATA区（theTATAbox）有些基因的TATA区序列与其共同序列相差较大，而只在某些类型的细胞中才表达的基因则有明显的TATA区有些基因甚至没有TATA区看家基因（housekeepinggenes）控制发育的基因四、真核生物的基因转录及其调控2.真核RNA聚合酶识别的启动子（1）RNA聚合酶II识别的启动子起始子（initiator）转录起始位点前后的保守序列共同序列为：PyPyANT/APyPyPy:pyrimidineN:anynucleotideA:transcriptionstartpoint有些基因仅有起始子序列作为其启动子四、真核生物的基因转录及其调控2.真核RNA聚合酶识别的启动子（1）RNA聚合酶II识别的启动子下游元件（downstreamelement）某些基因的启动子中存在位于转录起始位点下游，无共同序列四、真核生物的基因转录及其调控2.真核RNA聚合酶识别的启动子（1）RNA聚合酶II识别的启动子上游元件（upstreamelement）在TATA区的上游GCboxes：富含G和C，如GGGCGG（-47~-61region,inthecodingstrand）和CCGCCC（-80~-105region），可有2个或更多的拷贝CCAATbox：共同序列为CCAAT四、真核生物的基因转录及其调控2.真核RNA聚合酶识别的启动子（2）RNA聚合酶I识别的启动子（I类启动子，classIpromoters）变化较II类启动子大，无甚保守序列（即随物种而异）有一定的结构特征核心元件（coreelement），转录必不可少上游控制元件（upstreamcontrolelement,UCE），高效转录所需核心元件与上游控制元件之间的距离很重要PromoterelementsinthehumanrRNAgene核心元件（coreelement）上游控制元件（upstreamcontrolelement,UCE）EffectofspacingofthetworRNApromoterelements四、真核生物的基因转录及其调控2.真核RNA聚合酶识别的启动子（3）RNA聚合酶III识别的启动子（III类启动子，classIIIpromoters）位于基因内部5SrRNA基因（+50~+83）tRNA基因位于基因外部，类似RNA聚合酶II识别的启动子（含TATAbox）U6snRNA基因7SLRNA基因7SKRNA基因ClassIIIgeneswithinternalpromotersVARNA:virus-associatedRNA四、真核生物的基因转录及其调控3.增强子与沉默子（enhancersandsilencers）（1）增强子能增强转录的元件，但又不是启动子的一部分（无位置、方向的限制）增强子常在启动子的上游，但也可以在基因内部（如内含子中）SV40virusearlycontrolregionEnhancerGCboxesEffectsofdeletionsintheimmunoglobulin2bH-chainenhancerTheenhancerisorientation-andposition-independent四、真核生物的基因转录及其调控3.增强子与沉默子（enhancersandsilencers）（1）沉默子能抑制基因转录的元件，可远距离（无位置、方向的限制）影响（抑制）基因的转录沉默子的作用机制是通过影响染色质的结构（使其变得致密），从而使邻近的基因不能转录四、真核生物的基因转录及其调控3.增强子与沉默子（enhancersandsilencers）（1）沉默子增强子与沉默子有时可以是同一DNA元件（取决于什么蛋白质因子与其结合）甲状腺素应答元件（thethyroidhormoneresponseelement）只与甲状腺素受体结合，是一沉默子与甲状腺素受体及其配体（甲状腺素）结合，是一增强子四、真核生物的基因转录及其调控4.真核生物的通用转录因子真核RNA聚合酶光靠自身不能与启动子结合，它们需要转录因子（主要是蛋白质）的协助转录因子有两类通用转录因子（generaltranscriptionfactors）基因特异转录因子（gene-specifictranscriptionfactors）四、真核生物的基因转录及其调控4.真核生物的通用转录因子通用转录因子能使聚合酶结合到启动子上，形成预起始复合物（preinitiationcomplex），包括形成开启的启动子复合物（openpromotercomplex），但只能导致基础水平的转录四、真核生物的基因转录及其调控4.真核生物的通用转录因子（generaltranscriptionfactors）（1）II类因子（classIIfactors）PolymeraseII转录所需的通用转录因子II类预起始复合物包含有RNA聚合酶II及6种通用转录因子：TFIIA、TFIIB、TFIID、TFIIE、TFIIF和TFIIH四、真核生物的基因转录及其调控4.真核生物的通用转录因子（1）II类因子（classIIfactors）TFIID在TFIIA的协助下，首先结合到TATAbox，形成DA复合物，然后TFIIB再结合上去TFIIF协助polymeraseII结合到DNA链上（-34~+17区域）TFIIE、TFIIH结合到复合体中，形成DABPolFEH预起始复合物FormationoftheDABPolFComplexAssemblyoftheRNAPolIItranscriptioninitiationcomplex四、真核生物的基因转录及其调控4.真核生物的通用转录因子（1）II类因子（classIIfactors）TFIID的结构及功能TFIID本身是一个复合物，含1个TATAbox结合蛋白（TATAbox-bindingprotein,TBP）和8~10个TBP相联因子（TBP-associatedfactors,TAFs,orTAFIIs）四、真核生物的基因转录及其调控4.真核生物的通用转录因子（1）II类因子（classIIfactors）TATAbox结合蛋白（TBP）序列非常保守的一种蛋白质（约38kD），包含180个氨基酸的羧基末端，该末端是TATAbox结合域（bindingdomain）TBP是马鞍形的，结合到DNA双螺旋的小沟上，能使TATAbox弯曲80°四、真核生物的基因转录及其调控4.真核生物的通用转录因子（1）II类因子（classIIfactors）TBP相联因子（TAFIIs）至少有8种，序列上也相当保守主要功能：促进转录与启动子的元件相互作用（起始子、下游元件）与基因特异转录因子相互作用TAFIIs中的TAFII250还有酶的功能，如作为组蛋白乙酰转移酶TFIID:TATAbox-bindingprotein(TBP)andTBP-associatedfactors(TAFIIs)RelationshipsamongtheTAFIIsoffruitflies,humans,andyeastActivitiesofTBPandTFIIDonfourdifferentpromotersModelfortheinteractionbetweenTBPandTATA-containingorTATA-lesspromoters四、真核生物的基因转录及其调控4.真核生物的通用转录因子（1）II类因子（classIIfactors）TFIIA与TFIIB的结构及功能TFIIA在酵母中有2个亚基，在果蝇和人中有3个亚基TFIIA可以看成是一种TAFII（与TBP结合，能稳定TFIID与启动子之间的结合）在体外体系中，TFIIA并非必不可少四、真核生物的基因转录及其调控4.真核生物的通用转录因子（1）II类因子（classIIfactors）TFIIA与TFIIB的结构及功能TFIIB单亚基的因子（35kD）能把TFIID与TFIIF/PolII相连在一起，即是聚合酶II结合到预起始复合物所必需的能与一些基因特异转录因子相互作用，促进转录四、真核生物的基因转录及其调控4.真核生物的通用转录因子（1）II类因子（classIIfactors）TFIIF的结构及功能由2条多肽构成：RAP30与RAP70（RAPstandsforRNApolymeraseII-associatedprotein）；RAP30与E.coli的因子有一定的同源性，能使TFIIF结合到PolIITFIIF与PolII结合后，能减少聚合酶与DNA之间非特异的相互作用，引导聚合酶到已结合有TFIID、TFIIA和TFIIB的启动子上四、真核生物的基因转录及其调控4.真核生物的通用转录因子（1）II类因子（classIIfactors）TFIIE和TFIIH的结构及功能TFIIE有2个亚基（56kD,34kD），每个亚基在TFIIE中都有2个拷贝（总分子量约为200kD）能结合到DABPolF的复合体上，对转录有促进作用四、真核生物的基因转录及其调控4.真核生物的通用转录因子（1）II类因子（classIIfactors）TFIIE和TFIIH的结构及功能TFIIH最后一个结合到预起始复合物的通用转录因子，结构、功能均复杂功能之一是使PolII最大一个亚基的羧基末端域（CTD）磷酸化，即使PolIIA变为PolIIO，从而导致转录起始到转录延伸过渡具有DNA解螺旋酶（helicase）的活性，这是聚合酶离开启动子往前转录（promoterclearance）所需的四、真核生物的基因转录及其调控4.真核生物的通用转录因子（1）II类因子（classIIfactors）延伸因子（elongationfactors）TFIIS能促进转录延伸，阻止聚合酶在转录过程中较长时间的暂停TFIIF也有阻止聚合酶短暂停止的功能四、真核生物的基因转录及其调控4.真核生物的通用转录因子（1）II类因子（classIIfactors）RNA聚合酶II的全酶（thepolymeraseIIholoenzyme）RNA聚合酶II的所有亚基+部分通用转录因子+其他一些蛋白质因子