真核生物基因的轉(zhuǎn)錄.ppt

第三節(jié) 真核生物基因的轉(zhuǎn)錄,一、真核生物基因轉(zhuǎn)錄概述,（一）真核生物的轉(zhuǎn)錄和原核生物轉(zhuǎn)錄的不同點： 1、原核細(xì)胞只有一種RNA聚合酶，而真核細(xì)胞 有三種聚合酶； 2、啟動子的結(jié)構(gòu)特點不同，真核基因有三種不 同的啟動子和有關(guān)的元件； 3、真核基因的轉(zhuǎn)錄有很多蛋白質(zhì)因子的介入。,（二）真核生物RNA聚合酶（三種）,類型,轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物,rRNA:18s,5.8s,28s,tRNA,5srRNA,snRNA,hnRNA,對鵝膏蕈堿的反應(yīng),不敏感,高度敏感,不同物種敏感性不同,（三）真核生物RNA 聚合酶（RNA Pol II）,與模板結(jié)合；與轉(zhuǎn)錄起始、延伸有關(guān) 與DNA、底物和新生的RNA結(jié)合 負(fù)責(zé)酶的裝配,250KDa,130KDa,40KDa,40KDa,由814個亞基組成，分子質(zhì)量為500KDa,附：真核基因在轉(zhuǎn)錄時RNA聚合酶需要多種 轉(zhuǎn)錄因子的協(xié)助,（四）轉(zhuǎn)錄因子,1、通用因子(General factor) （1）是所有啟動子起始RNA合成所必須 （2）與RNA 聚合酶在起始位點周圍形成復(fù)合體， 并決定起始的位置。,Pol I,TBP,TAFIs,Pol III,(B, TBP, BRF),TF III B,2、上游因子(Upstream factor) （1）識別并與啟動子上游元件結(jié)合 （2）與上游元件結(jié)合可增加轉(zhuǎn)錄起始的效率,UBF1,上游元件,Startpoint,（五）啟動子,RNA 聚合酶的啟動子：位于轉(zhuǎn)錄起點上游 RNA 聚合酶的啟動子：位于轉(zhuǎn)錄起點上游RNA 聚合酶III的啟動子：位于轉(zhuǎn)錄起點下游,基因內(nèi)啟動子,二、RNA 聚合酶 I 基因的轉(zhuǎn)錄,（一）rRNA基因（Ribosomal RNA Genes ） 多拷貝基因,1、核心啟動子（core promoter）或核心元件： 位于-45 +20，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄的起始。 2、上游控制元件（upstream control element ）： 位于-180 -107，可增加轉(zhuǎn)錄起始的效率。,（二）RNA聚合酶啟動子,人類RNA Pol I的啟動子,（三）RNA Pol I的輔助因子(UBF1 & SL1),1、上游結(jié)合因子（UBF1） （1）可以與UCE結(jié)合 （2）可與核心元件的一段序列結(jié)合 （3）兩個UBF1通過蛋白蛋白相互作用而相互結(jié)合，導(dǎo)致在兩個結(jié)合位點間的DNA形成一個環(huán)狀結(jié)構(gòu)。,UBF1,UBF1,2、選擇因子1（SL1） （1）組成：4個亞基 a、TBP (TATA-binding protein): 是保證RNA pol 準(zhǔn)確結(jié)合到起始位點的一個關(guān)鍵因子 b、其他的三個亞基TAF：（TBP 相關(guān)因子） 為RNApol I轉(zhuǎn)錄所需的亞基稱為TAFI （2）功能：是使RNA 聚合酶正確的定位在起始位點。,+1,RNA 聚合酶 I 基因轉(zhuǎn)錄起始,三、RNA 聚合酶III 基因的轉(zhuǎn)錄,（一）tRNA基因的轉(zhuǎn)錄 1、啟動子-基因內(nèi)啟動子 （1）啟動子的兩個保守序列： A框（5-TGGCNNAGTGG-3)； B框(5-GGTTCGANNCC-3) （2）A框和B框編碼的序列： A框-D-loop； B框- TC-loop,2、tRNA基因轉(zhuǎn)錄因子,（1）TFC：識別boxB （2）TFB：與A框上游50kb上游序列結(jié)合 a、組成: TBP、BRF、B” b、功能：是RNA聚合酶真正的起始因子,3、tRNA基因轉(zhuǎn)錄的起始,（二）5S rRNA 基因的轉(zhuǎn)錄,1、 5S rRNA 基因： 特點：串連排列，形成基因簇 （是唯一單獨被轉(zhuǎn)錄的rRNA亞基） 2、啟動子： C框 ；A框,3、轉(zhuǎn)錄因子： (1) TFIIIA ：結(jié)合位點為C box 。 (2) TFIIIC (3) TFIIIB： TBP + BRF + B/,4、5s rRNA 基因轉(zhuǎn)錄的起始,TF III A,TF III C,TF III B,Pol III,(B, TBP, BRF),四、RNA 聚合酶 II 基因的轉(zhuǎn)錄,（一）RNA聚合酶 II 的啟動子 1、組成： 核心啟動子（core promoter）： TATA盒（Hogness box）： - 25 -35bp 上游啟動子（upstream promoter element，UPE） CAAT盒 ：-70 -80區(qū) GC盒：-80 -110區(qū),2、核心啟動子（core promoter）： （1）TATA盒（Hogness box）： a、位置： - 25 -35bp b、序列特征：富含AT， 5-TATA(A/T)A(A/T)-3. c、功能：決定RNApol II的定位與轉(zhuǎn)錄精確起始,（2）起始子(initiator，Inr) 與轉(zhuǎn)錄起始位點重疊的短的較保守序列,附：缺少TATA 盒啟動子 （1）無TATA盒，只有一個起始子 （2）既無TATA框，也無起始子，這種基因通常轉(zhuǎn)錄速率很低，起始點不固定。,3、上游啟動子（upstream promoter element，UPE） （1）位置： CAAT盒 ：-70 -80區(qū)（ -70區(qū)） GC盒：-80 -110區(qū)（-90區(qū)） （2）功能： 控制轉(zhuǎn)錄起始的頻率 （基本不參與起始位點的精確定位） （3）功能特點：正反方向排列均能發(fā)揮作用,（4）上游元件的多樣性,上游元件的多樣性 真核RNA 聚合酶II 啟動子包含著TATA 盒、CAAT 盒、GC 盒以及其他序列元件之間的不同組合。 沒有哪一種上游元件是所有啟動子所共同必需的,哺乳類 RNA聚合酶 II 啟動子的常見組件,# 同一組件可被不同因子識別/結(jié)合 CAAT CP1(-globin), CP2(-fibrinogen), CP3 Octamer Oct-1, Oct-2(immunoglobulin in Lymphoid),（二）RNA聚合酶 羧基末端結(jié)構(gòu)域(CTD)： 1、位置：RNA聚合酶最大亞基羧基末端 2、結(jié)構(gòu)特點： （1）具有7個氨基酸(Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser -Pro-Ser) 的重復(fù)序列（酵母：重復(fù)26次；哺乳類：52次） （2）多個磷酸化位點：Ser、Thr,3、作用： CTD磷酸化對調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄有重要作用： （1）CTD去磷酸化，RNA聚合酶II易與DNA 結(jié)合，這種構(gòu)象適于轉(zhuǎn)錄的起始； （2）CTD磷酸化可使RNA聚合酶II與DNA的 結(jié)合變得松弛，形成適于延伸的構(gòu)象,RNA聚合酶II自身不能起始轉(zhuǎn)錄，需要依靠轉(zhuǎn)錄因子的協(xié)助。,（三）RNApol II 的轉(zhuǎn)錄因子 TF II D TBP（TATA盒結(jié)合蛋白） + TAFs（TBP協(xié)同因子 ） 結(jié)合在DNA小溝（其他DNA結(jié)合蛋白為大溝），識 別和結(jié)合核心啟動子(TATA盒和Inr) TF II A 含數(shù)個亞基，可能通過解除TAFs的抑制而激活TBP TF II B 覆蓋靠近起始點的啟動位置，C端與TFIID和DNA 的復(fù)合物結(jié)合，N-端與TFF協(xié)同作用募集RNA聚 合酶II。,TF II F 結(jié)合Pol II并帶向啟動子；RAP74（ATP依賴性解旋酶），RAP30（與細(xì)菌因子有同源性） TF II E 擴大DNA覆蓋區(qū)至+30 TF II H 和TF II J H有激酶活性， 使Pol II 的CTD 磷酸化 ，Pol 離開啟動子區(qū),（1） TFIID: TBP（TATA盒結(jié)合蛋白） + TAFs（TBP協(xié)同因子 ）,（四）RNA Pol基因轉(zhuǎn)錄的過程,1、轉(zhuǎn)錄起始,TBP的作用-定位因子 a、在TATA框處與DNA結(jié)合 b、是所有三種RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄起始所需的因子,TBP的作用機制： a 、兩個結(jié)構(gòu)域形成一個完全二元對稱的馬鞍型 結(jié)構(gòu)，與DNA小溝有效結(jié)合,b、TBP 與DNA 結(jié)合，使DNA 彎曲了約80， TATA 盒向大溝彎曲，拓寬了小溝。,（2） TFIIA 含有至少3個亞基 與TFIID結(jié)合，穩(wěn)定TFIID-DNA復(fù)合體；可能通過解除TAFs的抑制而激活TBP,（3） TFIIB 覆蓋靠近起始點的啟動位置，C端與TFIID和DNA的復(fù)合物結(jié)合，N-端與TFF協(xié)同作用募集RNA聚合酶II TFIIB與TFIID結(jié)合，并為RNA聚合酶結(jié)合起一個橋梁作用。,（4）與RNA聚合酶與TFIIF相連的復(fù)合體結(jié)合,TF II F 結(jié)合Pol II并帶向啟動子； 兩個亞基： RAP74（ATP依賴性解旋酶），可能參與DNA 雙鏈的溶解 RAP30（與細(xì)菌因子有同源性），與RNA 聚合酶緊密結(jié)合,（5）TF II E 擴大DNA覆蓋區(qū)至+30,（6）TF II H 和TF II J加入復(fù)合物,（7）TF II H 有多種酶活性，包括ATP酶、解旋酶、和可使Pol II 的CTD 磷酸化的激酶活性。,Pol II 的CTD 磷酸化 ， TF II 在Pol離開啟動 子前釋放，形成適于 延伸的構(gòu)象 Pol II 離開啟動子區(qū)， 進入延伸階段,RNA聚合酶起始復(fù)合物的組裝 啟動子TATA盒+ TFD + TFA + TFB +(RNA聚合酶+ TFF)復(fù)合物 +TFE 、TFJ +TFH（解旋酶、蛋白激酶） DNA解旋、RNA聚合酶的 CTD磷酸化 pol從轉(zhuǎn)錄因子中釋放出來 從起始點向下游移動,2、轉(zhuǎn)錄的終止 （1）終止位點： 目前還不清楚RNA聚合酶基因的精確終止位點 （2）AAUAAA序列： 初始轉(zhuǎn)錄物3末端的保守序列 對于轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的準(zhǔn)確切割及加poly（A）是必須的,（3）多聚A尾的添加,a、RNA聚合酶并不在AAUAAA 序列或pol