1、Chapter 21,PROMOTERS AND ENHANCERS 啟動子和增強子,21.1 Introduction 引言,典型地, 由RNA聚合酶II所轉錄的基因應該有一個位于轉錄起始點上游的啟動子.啟動子含有幾個短的能結合轉錄因子的序列元件, 分布在超過200bp的范圍內. 增強子含有一簇更加緊密排列的可結合轉錄因子的元件, 但可以位于距離轉錄起始點幾個kb的位置上.,21.2 Eukaryotic RNA polymerases consist of many subunits. 真核生物的RNA聚合酶由多個亞基組成.,RNA聚合酶I在核仁中合成rRNA. RNA聚合酶II在核質中合

2、成mRNA. RNA聚合酶III在核質中合成snRNA, 5S RNA和tRNA.,21.3 Promoter elements are defined by mutations and footprinting. 用突變法和印跡試驗法確定啟動子元件.,在合適的體外或體內檢驗系統(tǒng)中, 啟動子是根據(jù)其附著序列產生轉錄的能力來進行定義的.,通過從一側逐段缺失來確定啟動子的邊界. 當一段缺失不會阻礙RNA合成, 而下一段缺失使轉錄不再發(fā)生時, 那么我們可以確定啟動子的邊界必然存在于兩者之間.,21.4 RNA polymerase I has a bipartite promoter. RNA聚合酶

3、I啟動子包括兩個部分.,RNA聚合酶I的啟動子由一個核心啟動子和一個上游元件組成. UBF1因子可以與上述兩個區(qū)域結合, 這使SL1因子容易結合到啟動子上. SL1含有TBP因子, 它參與所有三種RNA聚合酶的轉錄起始. RNA聚合酶I在核心啟動子上與UBF1-SL1復合體相結合.,RNA聚合酶I啟動子含有一個核心啟動子, 與上游啟動子元件相隔約70bp,當UBF因子結合到UPE上時, 增加了核心結合因子結合到核心啟動子上的能力, 而核心結合因子則使RNA聚合酶I定位于起始點上.,21.5 RNA polymerase III uses both downstream and upstream

4、 promoters. RNA聚合酶III既使用下游啟動子也使用上游啟動子.,RNA聚合酶III有三類啟動子. 內部啟動子有一個位于轉錄單位之內的短共有序列, 并使轉錄起始發(fā)生在離其上游一定距離的固定位置上. 上游啟動子含有三個位于起始點上游的短共有序列, 它們能被轉錄因子結合.,RNA聚合酶III的啟動子可以由兩個位于起始點下游的序列組成, 盒A序列和盒B或盒C序列相互分開;或者啟動子也可由位于起始點上游的相互分開的序列組成(Oct, PSE, TATA).,21.6 TFIIIB is the commitment factor for pol III promoters TFIIIB是聚

5、合酶III啟動子的專一調節(jié)因子.,TFIIIA因子和TFIIIC因子結合到共有序列上, 并能使TFIIIB因子結合到轉錄起始上. TFIIIB因子的一個亞基是TBP因子, 它能促使RNA聚合酶III的結合.,在聚合酶III的2型內部啟動子中, 用結合到盒A和盒B序列上的TFIIIC來招募, 能征招RNA聚合酶III的定位因子TFIIIB.,聚合酶III的1型內部啟動子中, 用結合到盒A和盒C序列上的裝配因子TFIIIA和TFIIIC來招募能征招RNA聚合酶III的定位因子TFIIIB.,21.7 The startpoint for RNA polymerase II. RNA聚合酶II的轉錄

6、起始點.,RNA聚合酶II需要通用轉錄因子(稱為TFIIX)來起始轉錄. RNA聚合酶II的啟動子有一個位于起始點的短保守序列Py2CAPy3(起始子Inr).,TATA盒序列是RNA聚合酶II啟動子中的常見成分, 由離起始點上游約25bp位處的一個富含A-T的八聚體組成. DPE是RNA聚合酶II啟動子的另一個常見成分, 但不含TATA盒. RNA聚合酶II的核心啟動子包含Inr和一個TATA盒或一個DPE元件.,最小的聚合酶II啟動子有一個位于Inr上游約25bp的TATA盒, 它含有TATA共有序列. 在起始點, Inr有著若干嘧啶(圖中用Y表示)圍繞在CA堿基前后. 圖中, 序列所示為

7、編碼鏈.,21.10 The basal apparatus assembles at the promoter. 啟動子上基本轉錄裝置的裝配.,TFIID結合到TATA盒上是轉錄起始的第一步. 其他轉錄因子以嚴格的先后順序結合到復合體中, 這樣, DNA上被保護區(qū)域的長度隨之延伸. 當RNA聚合酶II結合到復合體上時, 它就起始轉錄.,通過與轉錄因子以一定的順序結合, RNA聚合酶II的轉錄起始復合體在啟動子上裝配.,21.11 Initiation is followed by promoter clearance. 轉錄起始后的啟動子清除.,為了讓聚合酶向前移動, 需要TFIIE和TFI

8、IH因子來使DNA解鏈. CTD的磷酸化是起始延伸所需要的. CTD會協(xié)調RNA的轉錄加工.,為了讓RNA聚合酶向前移動開始轉錄, 需要TFIIH的激酶活性來使CTD磷酸化.,CTD對于招募各種酶來修飾RNA是很重要的.,21.13 Short sequence elements bind activators. 短序列元件結合激活劑.,短保守序列元件分散地分布在起始點上游的區(qū)域中. 這些上游元件增強了轉錄起始的頻率. 能結合這些元件并能刺激轉錄的蛋白質因子稱為激活劑.,珠蛋白啟動子中的上游區(qū)域的飽和誘變鑒定出轉錄起始所需要的三個短的區(qū)域(中心位置分別位于-30位, -75位和-90位).它們

9、各自相對應于TATA, CAAT和GC序列.,21.14 Promoter construction is flexible but context can be important. 啟動子的組成是可變的, 其鄰近序列也是很重要的.,啟動子包含了TATA盒, CAAT盒, GC盒和其他元件的不同組合.,21.15 Enhancers contain bidirectional elements that assist initiation. 增強子含有能協(xié)助轉錄起始的雙向元件.,增強子能激活它最近的啟動子, 并能在啟動子的上游或下游相距任何距離的位置上起作用. 增強子和啟動子中存在著相似的序

10、列元件. 增強子形成激活劑復合體, 它直接或間接地與啟動子相互作用.,增強子能從上游或下游位置激活啟動子, 并且與啟動子相比, 增強子的序列顛倒后仍能起作用.,21.16 Enhancers contain the same elements that are found at promoters. 增強子含有與啟動子相同的元件.,增強子由同樣出現(xiàn)在啟動子中的短序列組成. 增強子中序列元件的密度要比啟動子大.,增強子含有幾個結構基序. 直方圖繪制了低于75%野生型增強子功能的所有突變. 蛋白質結合位點表示在直方圖的下方.,21.20 Insulators block the actions o

11、f enhancers and heterochromatin. 絕緣子具有阻斷增強子和異染色質的作用.,絕緣子可以阻斷增強子, 沉默子或LCR的任何激活或失活效應途徑. 絕緣子能提供防備異染色質延伸的屏障.,一個絕緣子可以阻止一個增強子.,異染色質從一個中心開始延伸并且阻斷任何它所覆蓋的啟動子. 而絕緣子可以成為異染色質傳播的屏障從而使啟動子保留了活性.,21.22 Insulators may act in one direction. 絕緣子可能只作用于一個方向.,一些絕緣子具有方向性, 并可能只終止一個方向上的效應傳播而不能終止另一個方向的效應傳播.,轉座子中的絕緣子當位于增強子之間時

12、就阻斷了增強子的作用.,24.18 The 3 ends of polI and polIII transcripts are generated by termination. 終止反應產生聚合酶I和聚合酶III轉錄物的3端.,RNA聚合酶I在18個堿基終止序列處終止轉錄. RNA聚合酶III在G-C富含序列中的poly(U)4序列處終止轉錄.,當終止產生3端, RNA聚合酶和RNA在DNA的終止子序列上被釋放.,24.19 The 3ends of mRNAs are generated by cleavage and polyadenylation. mRNA的3端由切割和多聚腺苷酸化產

13、生.,序列AAUAAA是一種切割信號, 用于產生多聚腺苷酸化的mRNA 3端. 特異性因子和核酸內切酶在AAUAAA下游切割mRNA. 特異性因子和poly(A)聚合酶在3端連續(xù)添加約200個A殘基.,序列AAUAAA是切割產生3端和多聚腺苷酸化所必需的.,24.20 Cleavage of the 3 end of histone mRNA may require a small RNA. 組蛋白mRNA的3端切割可能需要小RNA.,組蛋白mRNA不被多聚腺苷酸化, 它們的3端由切割反應產生, 它依賴于mRNA的結構. 切割反應需要SLBP結合到莖環(huán)結構, 以及需要U7 snRNA與相鄰單鏈

14、區(qū)配對.,組蛋白H3 mRNA 3端的產生取決于3端一個保守的發(fā)夾結構和一段能和U7 snRNA配對的序列.,6.7 Initiation involves base pairing between mRNA and rRNA. 起始涉及mRNA和rRNA之間的堿基配對.,細菌mRNA的起始點包括AUG起始密碼子及其上游10個堿基處的Shine-Dalgarno嘌呤六聚體. 在起始過程中, 細菌核糖體30S亞基的rRNA有一個可與SD堿基序列配對的互補序列.,mRNA上的核糖體結合位點可從起始復合體上恢復, 它們包含上游SD序列和起始密碼子.,在多順反子mRNA中, 每一個順反子的起始獨立發(fā)生

15、. 當順反子間的距離大于核糖體的跨度時, 在前一個順反子終點的核糖體會脫離, 伴隨著下一個順反子的獨立的重新起始.,6.8 Small subunits scan for initiation sites on eukaryotic mRNA. 小亞基掃描查找真核生物mRNA的起始點.,真核生物核糖體的40S亞基結合到mRNA的5端, 并掃描mRNA, 直到找到起始點. 真核生物的起始區(qū)有一個包含AUG密碼子的10個核苷酸序列構成. 在起始點, 核糖體的60S亞基加入到復合體中.,真核生物核糖體從mRNA的5端向包括了AUG起始密碼子的核糖體結合位點滑動.,丙肝病毒的IRES可以直接結合40S亞基.,OP9-DL1,RNA Interference,15.16 Specialized recombination involves specific