1、四、真核生物的基因轉(zhuǎn)錄及其調(diào)控,2. 真核RNA聚合酶識(shí)別的啟動(dòng)子 RNA聚合酶I識(shí)別的啟動(dòng)子（I類啟動(dòng)子，class I promoters） RNA聚合酶II識(shí)別的啟動(dòng)子（II類啟動(dòng)子，class II promoters） RNA聚合酶III識(shí)別的啟動(dòng)子（III類啟動(dòng)子，class III promoters）,四、真核生物的基因轉(zhuǎn)錄及其調(diào)控,2. 真核RNA聚合酶識(shí)別的啟動(dòng)子 （1）RNA聚合酶II識(shí)別的啟動(dòng)子（II類啟動(dòng)子， class II promoters） 與原核基因的啟動(dòng)子最相似 可含有四類元件，前三類是核心啟動(dòng)子（core promoter）的元件 TATA區(qū)（TATA

2、box） 起始子（initiator） 下游元件（downstream element） 上游元件（upstream element）,Class II promoter,Core promoter,四、真核生物的基因轉(zhuǎn)錄及其調(diào)控,2. 真核RNA聚合酶識(shí)別的啟動(dòng)子 （1）RNA聚合酶II識(shí)別的啟動(dòng)子 TATA區(qū)（the TATA box） 位于轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游約25 bp（以中部計(jì)，在酵母中可達(dá)50 70 bp），共同序列為TATAAAA（in the nontemplate strand, similar to prokaryotic -10 box） 功能：確定轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)（一般是TAT

3、A區(qū)的第一個(gè)核苷酸后30 bp）；有時(shí)甚至是決定整個(gè)啟動(dòng)子是否有作用,四、真核生物的基因轉(zhuǎn)錄及其調(diào)控,2. 真核RNA聚合酶識(shí)別的啟動(dòng)子 （1）RNA聚合酶II識(shí)別的啟動(dòng)子 TATA區(qū)（the TATA box） 有些基因的TATA區(qū)序列與其共同序列相差較大，而只在某些類型的細(xì)胞中才表達(dá)的基因則有明顯的TATA區(qū) 有些基因甚至沒有TATA區(qū) 看家基因（housekeeping genes） 控制發(fā)育的基因,四、真核生物的基因轉(zhuǎn)錄及其調(diào)控,2. 真核RNA聚合酶識(shí)別的啟動(dòng)子 （1）RNA聚合酶II識(shí)別的啟動(dòng)子 起始子（initiator） 轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)前后的保守序列 共同序列為：PyPyANT/

4、APyPy Py: pyrimidine N: any nucleotide A: transcription start point 有些基因僅有起始子序列作為其啟動(dòng)子,四、真核生物的基因轉(zhuǎn)錄及其調(diào)控,2. 真核RNA聚合酶識(shí)別的啟動(dòng)子 （1）RNA聚合酶II識(shí)別的啟動(dòng)子 下游元件（downstream element） 某些基因的啟動(dòng)子中存在 位于轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)下游，無共同序列,四、真核生物的基因轉(zhuǎn)錄及其調(diào)控,2. 真核RNA聚合酶識(shí)別的啟動(dòng)子 （1）RNA聚合酶II識(shí)別的啟動(dòng)子 上游元件（upstream element） 在TATA區(qū)的上游 GC boxes：富含G和C，如GGGCGG（

5、-47 -61 region, in the coding strand）和CCGCCC（-80 -105 region），可有2個(gè)或更多的拷貝 CCAAT box：共同序列為CCAAT,四、真核生物的基因轉(zhuǎn)錄及其調(diào)控,2. 真核RNA聚合酶識(shí)別的啟動(dòng)子 （2）RNA聚合酶I識(shí)別的啟動(dòng)子（I類啟動(dòng)子， class I promoters） 變化較II類啟動(dòng)子大，無甚保守序列（即隨物種而異） 有一定的結(jié)構(gòu)特征 核心元件（core element），轉(zhuǎn)錄必不可少 上游控制元件（upstream control element, UCE），高效轉(zhuǎn)錄所需 核心元件與上游控制元件之間的距離很重要,Pro

6、moter elements in the human rRNA gene,核心元件（core element） 上游控制元件（upstream control element, UCE）,Effect of spacing of the two rRNA promoter elements,四、真核生物的基因轉(zhuǎn)錄及其調(diào)控,2. 真核RNA聚合酶識(shí)別的啟動(dòng)子 （3）RNA聚合酶III識(shí)別的啟動(dòng)子（III類啟動(dòng)子， class III promoters） 位于基因內(nèi)部 5S rRNA基因（+50 +83） tRNA基因 位于基因外部，類似RNA聚合酶II識(shí)別的啟動(dòng)子（含TATA box） U6

7、 snRNA基因 7SL RNA基因 7SK RNA基因,Class III genes with internal promoters,VA RNA: virus-associated RNA,四、真核生物的基因轉(zhuǎn)錄及其調(diào)控,3. 增強(qiáng)子與沉默子（enhancers and silencers） （1）增強(qiáng)子 能增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄的元件，但又不是啟動(dòng)子的一部分（無位置、方向的限制） 增強(qiáng)子常在啟動(dòng)子的上游，但也可以在基因內(nèi)部（如內(nèi)含子中）,SV40 virus early control region,Enhancer,GC boxes,Effects of deletions in the immu

8、noglobulin 2b H-chain enhancer,The enhancer is orientation- and position-independent,四、真核生物的基因轉(zhuǎn)錄及其調(diào)控,3. 增強(qiáng)子與沉默子（enhancers and silencers） （1）沉默子 能抑制基因轉(zhuǎn)錄的元件，可遠(yuǎn)距離（無位置、方向的限制）影響（抑制）基因的轉(zhuǎn)錄 沉默子的作用機(jī)制是通過影響染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)（使其變得致密），從而使鄰近的基因不能轉(zhuǎn)錄,四、真核生物的基因轉(zhuǎn)錄及其調(diào)控,3. 增強(qiáng)子與沉默子（enhancers and silencers） （1）沉默子 增強(qiáng)子與沉默子有時(shí)可以是同一DNA元

9、件（取決于什么蛋白質(zhì)因子與其結(jié)合） 甲狀腺素應(yīng)答元件（the thyroid hormone response element） 只與甲狀腺素受體結(jié)合，是一沉默子 與甲狀腺素受體及其配體（甲狀腺素）結(jié)合，是一增強(qiáng)子,四、真核生物的基因轉(zhuǎn)錄及其調(diào)控,4. 真核生物的通用轉(zhuǎn)錄因子 真核RNA聚合酶光靠自身不能與啟動(dòng)子結(jié)合，它們需要轉(zhuǎn)錄因子（主要是蛋白質(zhì)）的協(xié)助 轉(zhuǎn)錄因子有兩類 通用轉(zhuǎn)錄因子（general transcription factors） 基因特異轉(zhuǎn)錄因子（gene-specific transcription factors）,四、真核生物的基因轉(zhuǎn)錄及其調(diào)控,4. 真核生物的通用轉(zhuǎn)錄

10、因子 通用轉(zhuǎn)錄因子能使聚合酶結(jié)合到啟動(dòng)子上，形成預(yù)起始復(fù)合物（preinitiation complex），包括形成開啟的啟動(dòng)子復(fù)合物（open promoter complex），但只能導(dǎo)致基礎(chǔ)水平的轉(zhuǎn)錄,四、真核生物的基因轉(zhuǎn)錄及其調(diào)控,4. 真核生物的通用轉(zhuǎn)錄因子（general transcription factors） （1）II類因子（class II factors） Polymerase II 轉(zhuǎn)錄所需的通用轉(zhuǎn)錄因子 II類預(yù)起始復(fù)合物 包含有RNA聚合酶II及6種通用轉(zhuǎn)錄因子：TFIIA、TFIIB、TFIID、TFIIE、TFIIF和TFIIH,四、真核生物的基因轉(zhuǎn)錄及其調(diào)

11、控,4. 真核生物的通用轉(zhuǎn)錄因子 （1）II類因子（class II factors） TFIID在TFIIA的協(xié)助下，首先結(jié)合到TATA box，形成DA復(fù)合物，然后TFIIB再結(jié)合上去 TFIIF協(xié)助polymerase II 結(jié)合到DNA鏈上（-34 +17區(qū)域） TFIIE、 TFIIH結(jié)合到復(fù)合體中，形成DABPolFEH預(yù)起始復(fù)合物,Formation of the DABPolF Complex,Assembly of the RNA Pol II transcription initiation complex,四、真核生物的基因轉(zhuǎn)錄及其調(diào)控,4. 真核生物的通用轉(zhuǎn)錄因子 （1

12、）II類因子（class II factors） TFIID的結(jié)構(gòu)及功能 TFIID本身是一個(gè)復(fù)合物，含1個(gè)TATA box結(jié)合蛋白（TATA box-binding protein, TBP）和8 10個(gè)TBP相聯(lián)因子（TBP-associated factors, TAFs, or TAFIIs）,四、真核生物的基因轉(zhuǎn)錄及其調(diào)控,4. 真核生物的通用轉(zhuǎn)錄因子 （1）II類因子（class II factors） TATA box結(jié)合蛋白（TBP） 序列非常保守的一種蛋白質(zhì)（約38 kD），包含180個(gè)氨基酸的羧基末端，該末端是TATA box結(jié)合域（binding domain） TBP

13、是馬鞍形的，結(jié)合到DNA雙螺旋的小溝上，能使TATA box彎曲80,四、真核生物的基因轉(zhuǎn)錄及其調(diào)控,4. 真核生物的通用轉(zhuǎn)錄因子 （1）II類因子（class II factors） TBP相聯(lián)因子（TAFIIs ） 至少有8種，序列上也相當(dāng)保守 主要功能：促進(jìn)轉(zhuǎn)錄 與啟動(dòng)子的元件相互作用（起始子、下游元件） 與基因特異轉(zhuǎn)錄因子相互作用 TAFIIs中的TAFII250還有酶的功能，如作為組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶,TFIID: TATA box-binding protein (TBP) and TBP- associated factors (TAFIIs),Relationships among

14、 the TAFIIs of fruit flies, humans, and yeast,Activities of TBP and TFIID on four different promoters,Model for the interaction between TBP and TATA- containing or TATA- less promoters,四、真核生物的基因轉(zhuǎn)錄及其調(diào)控,4. 真核生物的通用轉(zhuǎn)錄因子 （1）II類因子（class II factors） TFIIA與TFIIB的結(jié)構(gòu)及功能 TFIIA 在酵母中有2個(gè)亞基，在果蠅和人中有3個(gè)亞基 TFIIA可以看成是一

15、種TAFII（與TBP結(jié)合，能穩(wěn)定TFIID與啟動(dòng)子之間的結(jié)合） 在體外體系中，TFIIA并非必不可少,四、真核生物的基因轉(zhuǎn)錄及其調(diào)控,4. 真核生物的通用轉(zhuǎn)錄因子 （1）II類因子（class II factors） TFIIA與TFIIB的結(jié)構(gòu)及功能 TFIIB 單亞基的因子（35 kD） 能把TFIID與TFIIF/Pol II相連在一起，即是聚合酶II結(jié)合到預(yù)起始復(fù)合物所必需的 能與一些基因特異轉(zhuǎn)錄因子相互作用，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄,四、真核生物的基因轉(zhuǎn)錄及其調(diào)控,4. 真核生物的通用轉(zhuǎn)錄因子 （1）II類因子（class II factors） TFIIF的結(jié)構(gòu)及功能 由2條多肽構(gòu)成：RAP30

16、與RAP70（RAP stands for RNA polymerase II-associated protein）；RAP30與E. coli的因子有一定的同源性，能使TFIIF結(jié)合到Pol II TFIIF與Pol II結(jié)合后，能減少聚合酶與DNA之間非特異的相互作用，引導(dǎo)聚合酶到已結(jié)合有TFIID、TFIIA和TFIIB的啟動(dòng)子上,四、真核生物的基因轉(zhuǎn)錄及其調(diào)控,4. 真核生物的通用轉(zhuǎn)錄因子 （1）II類因子（class II factors） TFIIE和TFIIH的結(jié)構(gòu)及功能 TFIIE 有2個(gè)亞基（56 kD, 34 kD），每個(gè)亞基在TFIIE中都有2個(gè)拷貝（總分子量約為200 kD） 能結(jié)合到DABPolF的復(fù)合體上，對(duì)轉(zhuǎn)錄有促進(jìn)作用,四、真核生物的基因轉(zhuǎn)錄及其調(diào)控,4. 真核生物的通用轉(zhuǎn)錄因子 （1）II類因子（class II factors） TFIIE和TFIIH的結(jié)構(gòu)及功能 TFIIH 最后一個(gè)結(jié)合到預(yù)起始復(fù)合物的通用轉(zhuǎn)錄因子，結(jié)構(gòu)、功能均復(fù)雜 功能之一是使Pol II最大一個(gè)亞基的羧基末端域（CTD）磷酸化，即使Pol IIA變?yōu)镻ol IIO，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄起始到轉(zhuǎn)錄延伸過渡 具有DNA解螺旋酶（helicase）的活性，這是聚合酶離開啟動(dòng)子往前轉(zhuǎn)錄（promoter clearance）所需的,四、真核生物的