分子生物學(xué)真核生物基因表達(dá)調(diào)控第一頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日教學(xué)要求掌握轉(zhuǎn)錄因子重要的結(jié)構(gòu)域第二頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日第2節(jié)真核生物轉(zhuǎn)錄因子主要內(nèi)容第1節(jié)真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控概述第三頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日第1節(jié)真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控概述一、真核基因結(jié)構(gòu)二、真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)三、真核生物基因表達(dá)調(diào)控的種類四、真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控順式作用元件五、反式作用因子第四頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日“基因”的分子生物學(xué)定義：產(chǎn)生一條多肽鏈或功能RNA所必需的全部核苷酸序列。一、真核基因結(jié)構(gòu)第五頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日原核生物的調(diào)控系統(tǒng)就是要在一個(gè)特定的環(huán)境中為細(xì)胞創(chuàng)造高速生長(zhǎng)的條件，或使細(xì)胞在受到損傷時(shí)，盡快得到修復(fù)，所以，原核生物基因表達(dá)的開(kāi)關(guān)經(jīng)常是通過(guò)控制轉(zhuǎn)錄的起始來(lái)調(diào)節(jié)的。真核基因表達(dá)調(diào)控的最顯著特征是能在特定時(shí)間和特定的細(xì)胞中激活特定的基因，從而實(shí)現(xiàn)"預(yù)定"的、有序的、不可逆轉(zhuǎn)的分化、發(fā)育過(guò)程，并使生物的組織和器官在一定的環(huán)境條件范圍內(nèi)保持正常功能。二、真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)第六頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日真核生物基因表達(dá)調(diào)控與原核的共同點(diǎn)：

基因表達(dá)都有轉(zhuǎn)錄水平和轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控，且以轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控為最重要；在結(jié)構(gòu)基因上游和下游、甚至內(nèi)部存在多種調(diào)控成分，并依靠特異蛋白因子與這些調(diào)控成分的結(jié)合與否調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄。第七頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日8

真核生物基因表達(dá)調(diào)控與原核的不同點(diǎn)：1、真核基因表達(dá)調(diào)控的環(huán)節(jié)更多：轉(zhuǎn)錄與翻譯間隔進(jìn)行，具有多種原核生物沒(méi)有的調(diào)控機(jī)制；個(gè)體發(fā)育復(fù)雜，具有調(diào)控基因特異性表達(dá)的機(jī)制。2、真核生物活性染色體結(jié)構(gòu)的變化對(duì)基因表達(dá)具有調(diào)控作用：DNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化、DNA堿基修飾變化、組蛋白變化；3、正性調(diào)節(jié)占主導(dǎo)，且一個(gè)真核基因通常有多個(gè)調(diào)控序列，需要有多個(gè)激活物。第八頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日根據(jù)其性質(zhì)可分為兩大類：一是瞬時(shí)調(diào)控或稱為可逆性調(diào)控，它相當(dāng)于原核細(xì)胞對(duì)環(huán)境條件變化所做出的反應(yīng)。瞬時(shí)調(diào)控包括某種底物或激素水平的升降，及細(xì)胞周期不同階段中酶活性和濃度的調(diào)節(jié)。二是發(fā)育調(diào)控或稱不可逆調(diào)控，是真核基因調(diào)控的精髓部分，它決定了真核細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、發(fā)育的全部進(jìn)程。二、真核生物基因表達(dá)調(diào)控的種類第九頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日根據(jù)基因調(diào)控在同一事件中發(fā)生的先后次序又可分為：DNA水平調(diào)控轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控翻譯水平調(diào)控蛋白質(zhì)加工水平的調(diào)控第十頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日單林娜制作11

第十一頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日四、順式作用元件定義：影響自身基因表達(dá)活性的非編碼DNA序列。例：?jiǎn)?dòng)子、增強(qiáng)子、沉默子等（1）啟動(dòng)子：在DNA分子中，RNA聚合酶能夠識(shí)別、結(jié)合并導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄起始的序列。（2）能從啟動(dòng)子的上游或下游數(shù)千個(gè)堿基處激活轉(zhuǎn)錄的序列元件（3）沉默子：某些基因含有負(fù)性調(diào)節(jié)元件——沉默子，當(dāng)其結(jié)合特異蛋白因子時(shí)，對(duì)基因轉(zhuǎn)錄起阻遏作用。第十二頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日五、反式作用因子1.定義：能直接或間接地識(shí)別或結(jié)合在各類順式作用元件核心序列上，參與調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄效率的蛋白質(zhì)。TFⅡD（TATA）、CTF（CAAT）、SP1（GGGCGG）、HSF（熱激蛋白啟動(dòng)區(qū)）第十三頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日（1）基本轉(zhuǎn)錄因子（TF）

是指能夠在啟動(dòng)子部位與核心序列TATA盒和RNAPolⅡ結(jié)合，形成轉(zhuǎn)錄前起始復(fù)合物（PIC）的一類調(diào)節(jié)蛋白，以起動(dòng)轉(zhuǎn)錄。

與RNA聚合酶(RNAPolⅡ)結(jié)合的(基本)轉(zhuǎn)錄因子有：

TFⅡA，TFⅡB，TFⅡD，TFⅡE，TFⅡF，TFⅡH,TFⅡJ等。

首先由TFⅡD與啟動(dòng)子TATA盒結(jié)合，然后按一定的時(shí)空順序依次結(jié)合RNAPolⅡ和其它轉(zhuǎn)錄因子，形成PIC。

第十四頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日(2)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子

這類調(diào)節(jié)蛋白能識(shí)別并結(jié)合轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游的調(diào)控序列或遠(yuǎn)端的增強(qiáng)子元件，通過(guò)蛋白質(zhì)-DNA相互作用而影響轉(zhuǎn)錄活性。

起激活轉(zhuǎn)錄作用——轉(zhuǎn)錄激活因子；起阻遏轉(zhuǎn)錄作用——轉(zhuǎn)錄阻遏因子。（3）共調(diào)節(jié)因子

另有一類與轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子發(fā)生蛋白－蛋白相互作用，進(jìn)而影響它們的分子構(gòu)象，影響轉(zhuǎn)錄活性，稱共調(diào)節(jié)因子。

如果與轉(zhuǎn)錄激活因子有協(xié)同作用——共激活因子；與轉(zhuǎn)錄阻遏因子有協(xié)同作用——共阻遏因子。第十五頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日1

轉(zhuǎn)錄因子結(jié)構(gòu)域

(1)DNA-bindingdomainsDNA-結(jié)合結(jié)構(gòu)域

(2)Dimerizationdomains二聚體結(jié)構(gòu)域

(3)Transcriptionactivationdomains轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域

(4)Repressordomains阻抑物結(jié)構(gòu)域2

轉(zhuǎn)錄調(diào)控的靶位點(diǎn)

第2節(jié)真核生物轉(zhuǎn)錄因子SectionN:Regulationoftranscriptionineukaryotes第十六頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日單一基因的轉(zhuǎn)錄是通過(guò)許多不同因子與轉(zhuǎn)錄序列的上游或下游的調(diào)控元件相互作用進(jìn)行調(diào)節(jié)。GeneXStartsite+1Regulatoryelements

tobindtranscriptionfactors第十七頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日Example:Themetallothionein(MT,金屬硫蛋白)geneThemetallothioneinprotectsthecellagainstexcessconcentrationsofheavymetals,bybindingthemetalandremovingitfromthecell.Thegeneisexpressedatabasallevel,butisinducedtogreaterlevelsofexpressionbyheavymetalions(suchascadmium，鎘)orbyglucocorticoids(糖皮質(zhì)素).第十八頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日轉(zhuǎn)錄因子一般特性能特異結(jié)合一些啟動(dòng)子位點(diǎn)激活或抑制轉(zhuǎn)錄第十九頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日Transcriptionfactors–domainstructure

TranscriptionfactorPdr1第二十頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日(1)DNA-bindingdomains

DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域Thehelix-turn-helixdomain

螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋結(jié)構(gòu)域Thezincfingerdomain

鋅指結(jié)構(gòu)域Thebasicdomain

堿性結(jié)構(gòu)域

第二十一頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日Thehelix-turn-helixdomain螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋結(jié)構(gòu)域含有一60個(gè)氨基酸組成的同源域結(jié)構(gòu)，是有一段稱為同源框序列編碼。HTH的基本結(jié)構(gòu)是兩個(gè)α螺旋被一個(gè)轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)分開(kāi)。α螺旋由短肽鏈組成，肽鏈的氨基酸順序因不同的轉(zhuǎn)錄因子而不同。其中一個(gè)α螺旋識(shí)別特異的順式作用元件上的DNA序列，另一個(gè)α螺旋則結(jié)合在DNA上，調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄。

第二十二頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日Thehelix-turn-helixdomain螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋結(jié)構(gòu)域Therecognitionhelix識(shí)別螺旋部分位于大溝中，跟DNA相互作用。僅一個(gè)氨基酸殘基的改變就能改變DNA結(jié)合的特異性。第二十三頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日Thehelix-turn-helixdomain第二十四頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日第二十五頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日Thezincfingerdomain鋅指結(jié)構(gòu)域C2H2zincfinger：有一個(gè)12個(gè)氨基酸的環(huán)，由兩個(gè)半光氨酸和兩個(gè)組氨酸與一個(gè)鋅離子形成一個(gè)四面體的結(jié)構(gòu)。這種鋅指結(jié)構(gòu)折疊成一個(gè)緊密的結(jié)構(gòu)，由兩條β-鏈和一個(gè)α螺旋組成。第二十六頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日Thezincfingerdomain第二十七頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日Cys2/Cys2鋅指Cys2/His2鋅指見(jiàn)于甾體激素受體見(jiàn)于SP1，TFⅢA等第二十八頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日轉(zhuǎn)錄因子SP1（GC盒）、連續(xù)的3個(gè)鋅指重復(fù)結(jié)構(gòu)。第二十九頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日Thebasicdomain

堿性結(jié)構(gòu)域跟二聚體結(jié)構(gòu)域中的一個(gè)單體相連。Basicleucinezipper

堿性亮氨酸拉鏈Basichelix-loop-helix

堿性螺旋-環(huán)-螺旋跟DNA相互作用第三十頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日(2)Dimerizationdomains

二聚體結(jié)構(gòu)域Leucinezippers

亮氨酸拉鏈Thehelix-loop-helixdomain

(HLH)螺旋-環(huán)螺旋結(jié)構(gòu)域第三十一頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日一段肽鏈中每隔7個(gè)AA

即有一個(gè)Leuα螺旋親水面：親水AA組成

疏水面：Leu組成（亮氨酸拉鏈條）可形成二聚體（發(fā)揮作用）（同二聚體/異二聚體）DNA的結(jié)合域：拉鏈區(qū)以外結(jié)構(gòu)亮氨酸拉鏈第三十二頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日Leucinezippers

亮氨酸拉鏈basicleucinezipper(bZIP)堿性亮氨酸拉鏈在亮氨酸拉鏈的N端含有一個(gè)堿性DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域。形成一個(gè)對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，與對(duì)稱的DNA識(shí)別位點(diǎn)發(fā)生作用，像個(gè)夾子夾在DNA上。第三十三頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日34

亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)二聚體亮氨酸之間相互作用形成二聚體，形成“拉鏈”。肽鏈氨基端20～30個(gè)富含堿性氨基酸結(jié)構(gòu)域與DNA結(jié)合。第三十四頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日這類蛋白質(zhì)的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域?qū)嶋H是以堿性區(qū)和亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)域整體作為基礎(chǔ)的。第三十五頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日Thehelix-loop-helixdomain

(HLH)螺旋-環(huán)螺旋結(jié)構(gòu)域在每隔單體蛋白中兩個(gè)α螺旋被一個(gè)非螺旋的多態(tài)環(huán)分開(kāi)。C端α螺旋一側(cè)的疏水殘基可以二聚化。第三十六頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日Thehelix-loop-helixdomain

(HLH)螺旋-環(huán)螺旋結(jié)構(gòu)域HLH結(jié)構(gòu)域經(jīng)常跟堿性結(jié)構(gòu)域相連，跟DNA相互結(jié)合。堿性HLH蛋白跟bZIP形成異型二聚體。第三十七頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日4、堿性-螺旋-環(huán)-螺旋第三十八頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日二聚體

螺旋區(qū)域環(huán)二聚體形成的螺旋-環(huán)-螺旋蛋白a：b

第三十九頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日(3)Transcriptionactivationdomains轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域Acidicactivationdomains

酸性激活結(jié)構(gòu)域Glutamine-richdomains

富含谷氨酰胺結(jié)構(gòu)域Proline-richdomains

富含脯氨酸結(jié)構(gòu)域第四十頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日Acidicactivationdomains

酸性激活結(jié)構(gòu)域富含酸性氨基酸存在許多轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域yeast

Gcn4

and

Gal4mammalian

glucocorticoid