藥學(xué)分子生物學(xué)：第三章 基因表達(dá)的調(diào)控

1、第三章第三節(jié) 基因表達(dá)的調(diào)控第三章第三節(jié) 基因表達(dá)的調(diào)控基因：（生物學(xué)定義）是攜帶生物體遺傳信息的結(jié)構(gòu)單位。（分子生物學(xué)定義）合成有功能的蛋白質(zhì)多肽鏈或RNA所必需的全部核酸序列（通常是DNA序列）。u 按照這個(gè)定義，一個(gè)基因應(yīng)包括： 編碼蛋白質(zhì)多肽鏈或RNA的核酸序列； 保證轉(zhuǎn)錄所必需的調(diào)控序列、5端非翻譯序列、內(nèi)含子、3端非翻譯序列等所有的核酸序列?；蚍肿游挥谌旧w上，它可通過復(fù)制把遺傳信息傳遞給下一代，從而使后代表現(xiàn)出與親代相似的性狀?；蚺cDNA分子一方面在生物界中，并非所有的基因都是由DNA構(gòu)成的，某些病毒、噬菌體等生物的遺傳物質(zhì)是RNA而不是DNA；另一方面DNA分子并不一定就是

2、基因。有些DNA序列，如衛(wèi)星DNA、rRNA基因間的空檔區(qū)等，不論是單拷貝或多拷貝的都是非轉(zhuǎn)錄的，它們既不編碼蛋白質(zhì)又不編碼RNA，是一些不能作為基因的DNA分子。 基因表達(dá)調(diào)控基本概念與原理一、基因表達(dá)的概念基因表達(dá): 是指通過轉(zhuǎn)錄和翻譯而產(chǎn)生其蛋白質(zhì)產(chǎn)物，或轉(zhuǎn)錄后直接產(chǎn)生其RNA產(chǎn)物（如tRNA、rRNA等）的過程。基因表達(dá)調(diào)控：圍繞基因表達(dá)過程中發(fā)生的各種各樣的調(diào)節(jié)方式都通稱為基因表達(dá)調(diào)控?；虮磉_(dá)調(diào)控的意義u 人類基因組DNA中約含5萬個(gè)基因，但在某一特定時(shí)期，只有少數(shù)的基因處于轉(zhuǎn)錄激活狀態(tài)，其余大多數(shù)基因則處于靜息狀態(tài)。一般來說，在大部分情況下，處于轉(zhuǎn)錄激活狀態(tài)的基因僅占5%。u 通

3、過基因表達(dá)以合成特異性蛋白質(zhì)，從而賦予細(xì)胞以特定的生理功能或形態(tài)，以適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境的改變。 結(jié)構(gòu)基因：是編碼蛋白質(zhì)或RNA的任何基因。調(diào)節(jié)基因：是參與其他基因表達(dá)調(diào)控的RNA或蛋白質(zhì)的編碼基因。調(diào)節(jié)物與DNA特定位點(diǎn)的相互作用能以正調(diào)控的方式（啟動(dòng)或增強(qiáng)基因表達(dá)活性）調(diào)節(jié)靶基因，也能以負(fù)調(diào)控的方式（關(guān)閉或降低基因表達(dá)活性）調(diào)節(jié)靶基因?；虻慕Y(jié)構(gòu)包括: 調(diào)控序列和結(jié)構(gòu)基因兩部分二、基因表達(dá)的時(shí)間性及空間性（一）時(shí)間特異性：基因表達(dá)的時(shí)間特異性(temporal specificity)：是指特定基因的表達(dá)嚴(yán)格按照特定的時(shí)間順序發(fā)生，以適應(yīng)細(xì)胞或個(gè)體特定分化、發(fā)育階段的需要。故又稱為階段特異性。 u

4、 在多細(xì)胞生物的生長發(fā)育過程中，相應(yīng)的基因按一定的時(shí)間順序開啟和關(guān)閉，決定細(xì)胞的特定的方向分化和發(fā)育。（二）空間特異性：基因表達(dá)的空間特異性（spatial specificity）是指多細(xì)胞生物個(gè)體在某一特定生長發(fā)育階段，同一基因的表達(dá)在不同的細(xì)胞或組織器官不同，從而導(dǎo)致特異性的蛋白質(zhì)分布于不同的細(xì)胞或組織器官。故又稱為細(xì)胞特異性或組織特異性。 三、基因表達(dá)的方式（一）組成性表達(dá)：組成性基因表達(dá)（constitutive gene expression）是指在個(gè)體發(fā)育的任一階段都能在大多數(shù)細(xì)胞中持續(xù)進(jìn)行的基因表達(dá)。其基因表達(dá)產(chǎn)物通常是對生命過程必需的或必不可少的，且較少受環(huán)境因素的影響。這類

5、基因通常被稱為管家基因（housekeeping gene）。如微管蛋白基因、糖酵解酶系基因與核糖體蛋白基因等 （二）誘導(dǎo)和阻遏表達(dá)：誘導(dǎo)表達(dá)（induction）是指在特定環(huán)境因素刺激下，基因被激活，從而使基因的表達(dá)產(chǎn)物增加。這類基因稱為可誘導(dǎo)基因。阻遏表達(dá)（repression）是指在特定環(huán)境因素刺激下，基因被抑制，從而使基因的表達(dá)產(chǎn)物減少。這類基因稱為可阻遏基因。 五、基因表達(dá)調(diào)控的基本原理（一）基因表達(dá)的多級調(diào)控：基因表達(dá)調(diào)控可見于從基因激活到蛋白質(zhì)生物合成的各個(gè)階段，因此基因表達(dá)的調(diào)控可分為轉(zhuǎn)錄水平（基因激活及轉(zhuǎn)錄起始），轉(zhuǎn)錄后水平（加工及轉(zhuǎn)運(yùn)），翻譯水平及翻譯后水平，但以轉(zhuǎn)錄水平的

6、基因表達(dá)調(diào)控最重要。 四個(gè)基本的調(diào)控點(diǎn)：1. 基因結(jié)構(gòu)的活化 DNA暴露堿基后RNA聚合酶才能有效結(jié)合?；罨癄顟B(tài)的基因表現(xiàn)為： 對核酸酶敏感； 結(jié)合有非組蛋白及修飾的組蛋白； 低甲基化。2. 轉(zhuǎn)錄起始 最有效的調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，通過DNA元件與調(diào)控蛋白相互作用來調(diào)控基因表達(dá)。3. 轉(zhuǎn)錄后加工及轉(zhuǎn)運(yùn) RNA編輯、剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)。4. 翻譯及翻譯后加工 翻譯水平可通過特異的蛋白因子阻斷mRNA翻譯翻譯后對蛋白的加工、修飾也是基本調(diào)控環(huán)節(jié)。（二）基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)基本要素：1順式作用元件（cis-acting element）又稱分子內(nèi)作用元件，指存在于同一DNA分子上的一些與基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控有關(guān)的特殊順序。與相關(guān)基

7、因處于同一DNA分子上,能起到調(diào)控作用的DNA序列.特征:1. 不轉(zhuǎn)錄任何產(chǎn)物2. 可位于結(jié)構(gòu)基因的不同部位.3. 是DNA序列而不是蛋白和RNA.4. 包括啟動(dòng)子、終止子、增強(qiáng)子、衰減子等原核與真核生物的順式作用元件u 在原核生物中，大多數(shù)基因表達(dá)通過操縱子模型進(jìn)行調(diào)控，其順式作用元件主要由啟動(dòng)基因、操縱基因和調(diào)節(jié)基因組成。u 在真核生物中，與基因表達(dá)調(diào)控有關(guān)的順式作用元件主要有啟動(dòng)子（promoter）、增強(qiáng)子（enhancer）和沉默子（silencer）。 2反式作用因子（trans-acting factor）又稱為分子間作用因子，指一些與基因表達(dá)調(diào)控有關(guān)的蛋白質(zhì)因子或RNA。反式作

8、用因子與順式作用元件之間的共同作用，才能夠達(dá)到對特定基因進(jìn)行調(diào)控的目的。原核生物中的反式作用因子主要分為特異因子、激活蛋白和阻遏蛋白；而真核生物中的反式作用因子通常稱為轉(zhuǎn)錄因子。 具有對基因表達(dá)產(chǎn)生調(diào)控作用的基因產(chǎn)物。特征：1. 為基因的產(chǎn)物，蛋白質(zhì)、tRNA、rRNA。2. 可在同一DNA分子上，也可在不同的DNA分子上。3. 具有多效性，對多種基因表達(dá)具有調(diào)控作用。3順式作用元件與反式作用因子之間的相互作用：大多數(shù)調(diào)節(jié)蛋白在與DNA結(jié)合之前，需先通過蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用，形成二聚體或多聚體，然后再通過識別特定的順式作用元件，而與DNA分子結(jié)合。這種結(jié)合通常是非共價(jià)鍵結(jié)合。 小結(jié)u 基因u

9、 合成有功能的蛋白質(zhì)多肽鏈或RNA所必需的全部核酸序列（通常是DNA序列）。u 重疊基因、等位基因、復(fù)等位基因、斷裂基因、跳躍基因、假基因u 結(jié)構(gòu)基因、調(diào)控基因u 基因表達(dá)的時(shí)空性u 基因表達(dá)的四個(gè)基本調(diào)控點(diǎn)u 順式作用元件、反式作用因子一、原核生物基因表達(dá)調(diào)控（一）操縱子的結(jié)構(gòu)與功能在原核生物中，若干結(jié)構(gòu)基因可串聯(lián)在一起，其表達(dá)受到同一調(diào)控系統(tǒng)的調(diào)控，這種基因的組織形式稱為操縱子（operon） 。 典型的操縱子可分為：控制區(qū)和信息區(qū)。控制區(qū)由各種調(diào)控基因所組成，而信息區(qū)則由若干結(jié)構(gòu)基因串聯(lián)在一起構(gòu)成。 操縱子的構(gòu)成以原核生物乳糖操縱子(Lac operon)為例，其控制區(qū)包括調(diào)節(jié)基因（阻遏

10、基因），啟動(dòng)基因（其CRP結(jié)合位點(diǎn)位于RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)上游）和操縱基因；其信息區(qū)由-半乳糖苷酶基因（lacZ），通透酶基因（lacY）和乙酰化酶基因（lacA）串聯(lián)在一起構(gòu)成。 (1) 結(jié)構(gòu)基因群(2) 啟動(dòng)子(3) 操縱基因(4) 調(diào)控基因(5) 終止子操縱子(operon)：是原核生物細(xì)胞DNA上的一段區(qū)域，由若干功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因和控制這些基因表達(dá)的元件組成的一個(gè)完整的連續(xù)的功能單元。1. 結(jié)構(gòu)基因群操縱子中被調(diào)控的編碼蛋白質(zhì)的基因可稱為結(jié)構(gòu)基因(structural gene, SG)。一個(gè)操縱單元中含有2個(gè)以上的結(jié)構(gòu)基因，多的可達(dá)十幾個(gè)；每個(gè)結(jié)構(gòu)基因是一個(gè)連續(xù)的開放讀框，5端有翻

11、譯起始碼，3端有翻譯終止碼；各結(jié)構(gòu)基因頭尾銜接、串連排列，組成結(jié)構(gòu)基因群；至少在第一個(gè)結(jié)構(gòu)基因5側(cè)具有核糖體結(jié)合位點(diǎn)(ribosome binding site, RBS，SD)2.啟動(dòng)子(promoter，P)：是指能被RNA聚合酶識別、結(jié)合并啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列。u 操縱單元至少有一個(gè)啟動(dòng)子，一般在第一個(gè)結(jié)構(gòu)基因5側(cè)上游，控制整個(gè)結(jié)構(gòu)基因群的轉(zhuǎn)錄u 轉(zhuǎn)錄起始第一個(gè)堿基(通常標(biāo)記位置為1)最常見的是A；u Pribnow盒(Pribnow box)：3.操縱基因（O）：是指能被調(diào)控蛋白特異性結(jié)合的一段DNA序列常與啟動(dòng)子鄰近或與啟動(dòng)子序列重疊，當(dāng)調(diào)控蛋白結(jié)合在操縱基因序列上，會(huì)影響其

12、下游基因轉(zhuǎn)錄的強(qiáng)弱。凡能與調(diào)控蛋白特異性結(jié)合、從而影響基因轉(zhuǎn)錄強(qiáng)弱的序列，不論其對基因轉(zhuǎn)錄的作用是減弱、阻止或增強(qiáng)、開放，都可稱為操縱基因。4.調(diào)控基因(regulatory gene):具有調(diào)控其他基因性狀功能的基因，稱為調(diào)控基因（R or I）。調(diào)控基因編碼能與操縱基因結(jié)合的調(diào)控蛋白的基因。與操縱基因結(jié)合后能減弱或阻止其調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控蛋白稱為阻遏蛋白(repressive protein)，其介導(dǎo)的調(diào)控方式稱為負(fù)性調(diào)控(negative regulation)；與操縱子結(jié)合后能增強(qiáng)或起動(dòng)調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控蛋白稱為激活蛋白(activating protein)，所介導(dǎo)的調(diào)控方式稱為正性

13、調(diào)控(positive regulation)。5.終止子(terminator T)：是給予RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄終止信號的DNA序列。在一個(gè)操縱元中至少在結(jié)構(gòu)基因群最后一個(gè)基因的后面有一個(gè)終止子。u 依賴因子的終止子，即其終止轉(zhuǎn)錄的作用需要因子的協(xié)同，或至少是受因子的影響。u 不依賴因子(蛋白性終止因子)的終止子。終止子的特征共同特征：轉(zhuǎn)錄終止前有一段回文序列，回文序列的兩個(gè)重復(fù)部分(每個(gè)722 bp)由幾個(gè)堿基對的不重復(fù)區(qū)段隔開。不同之處在于回文序列的堿基組成：u 不依賴于因子的終止子：富含G-C堿基對，其下游又常有68個(gè)A-T堿基對(模板鏈上為A)u 依賴于因子的終止子：G-C含量較少，其下

14、游序列無固定特征，其A-T堿基含量低。不依賴于因子的終止子-其結(jié)構(gòu)有三個(gè)特點(diǎn)： 有回文結(jié)構(gòu)存在。由它轉(zhuǎn)錄出mRNA可形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)，可阻止RNA pol的前進(jìn)； 莖的區(qū)域富內(nèi)含G-C，使莖環(huán)不易解開； 強(qiáng)終止子3端上有6個(gè)U，由于它和模板形成的連續(xù)U-A配對較易打開，從而便于釋放出RNA。依賴于因子的終止子-其結(jié)構(gòu)特征： u 回文序列。u 識別一個(gè)位于終止位點(diǎn)前的不連續(xù)區(qū)域，長5090nt。分析這段序列發(fā)現(xiàn)其共同特點(diǎn)是C豐富，G缺乏u 作為一般的規(guī)律，-依賴性終止子的效率隨著富C/貧G區(qū)域長度的增加而增加。操縱子的5種元件u 以上5種元件是每一個(gè)操縱單元必定含有的。u 其中啟動(dòng)子、操縱基因和終止

15、子屬于順式作用元件u 調(diào)控基因?qū)儆诜词阶饔迷ǘ┤樘遣倏v子的調(diào)控機(jī)制1. 乳糖操縱子：乳糖操縱單元含有z、y和a三個(gè)結(jié)構(gòu)基因z基因長3510bp，編碼含1170個(gè)氨基酸、分子量為135000的多肽，以四聚體形式組成有活性的半乳糖苷酶，催化乳糖（lactose， Lac）轉(zhuǎn)變?yōu)閯e乳糖(allolactose)，再分解為半乳糖和葡萄糖；y基因長780bp，編碼由260個(gè)氨基酸組成、分子量30000的半乳糖透過酶，促使環(huán)境中的乳糖進(jìn)入細(xì)菌；a基因長825bp，編碼含275氨基酸、分子量為32000的轉(zhuǎn)乙?；?，以二聚體活性形式催化半乳糖的乙?；?。乳糖代謝 -半乳糖苷酶(-galactosidas

16、e)酶是乳糖代謝的第一個(gè)酶，它將乳糖水解為葡萄糖和半乳糖。 -半乳糖苷透膜酶是一種膜結(jié)合蛋白，能促進(jìn)乳糖進(jìn)入細(xì)胞 。2. 阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)控調(diào)節(jié)基因位于操縱子外面，lac操縱子外的調(diào)節(jié)基因lacI能產(chǎn)生一種阻遏物。這種阻遏物是一種由360個(gè)氨基酸組成的蛋白質(zhì)，有活性的阻遏蛋白是四聚體。當(dāng)培養(yǎng)基中沒有乳糖時(shí)，阻遏蛋白便與結(jié)構(gòu)基因緊密連接的操縱子相結(jié)合，阻斷了RNA聚合酶與操縱基因的結(jié)合，結(jié)構(gòu)基因形成mRNA的轉(zhuǎn)錄過程不能開始，從而乳糖代謝所必需的3種酶不能合成 。當(dāng)培養(yǎng)基中的碳源為乳糖時(shí)，乳糖進(jìn)入細(xì)胞后，即作為誘導(dǎo)物與阻遏蛋白結(jié)合，使阻遏物的構(gòu)型改變，失去跟操縱基因結(jié)合的能力，這時(shí)mRNA聚合酶

17、便與啟動(dòng)基因結(jié)合，從而結(jié)構(gòu)基因產(chǎn)生mRNA的轉(zhuǎn)錄過程和蛋白質(zhì)的合成過程得以開始，所產(chǎn)生的3種酶即作用于乳糖上。乳糖被分解后，阻遏物又發(fā)生作用，酶的合成便又停止進(jìn)行。 阻遏蛋白結(jié)合如何能阻止操縱子的轉(zhuǎn)錄？u 對操縱基因及其鄰近部分順序分析表明，操縱基因的位置在-5+21bp之間，而RNA聚合酶保護(hù)區(qū)域是-48+5bp之間，也就是說，RNA聚合酶和阻遏蛋白的結(jié)合位點(diǎn)是重疊的。這兩種蛋白質(zhì)中的任何一種與DNA結(jié)合后，就會(huì)阻止另一種蛋白質(zhì)的結(jié)合。u 在其它操縱子中也有類似的情況，阻遏蛋白與操縱基因結(jié)合即會(huì)阻止RNA聚合酶與啟動(dòng)子結(jié)合，從而抑制操縱子基因的表達(dá)。異丙基硫代半乳糖苷u 異丙基硫代半乳糖苷(

18、isopropylthiogalactoside, IPTG) 為化學(xué)合成的乳糖類似物，是很強(qiáng)的誘導(dǎo)劑。不受半乳糖苷酶的催化分解，不被細(xì)胞代謝而十分穩(wěn)定，可與阻遏蛋白特異性結(jié)合，使其構(gòu)象變化，誘導(dǎo)1ac操縱元的開放。u 實(shí)驗(yàn)中用于誘導(dǎo)大腸桿細(xì)表達(dá)基因重組蛋白的常用試劑。XgalXgal(5溴4氯3吲哚半乳糖苷)也是一種人工化學(xué)合成的半乳糖苷，可被半乳糖苷酶水解產(chǎn)生蘭色化合物，因此可以用作半乳糖苷酶活性的指示劑。Xgal被廣泛應(yīng)用在分子生物學(xué)和基因工程的工作中。小結(jié)操縱子的結(jié)構(gòu)與功能：結(jié)構(gòu)基因群、啟動(dòng)子、操縱基因、調(diào)控基因、終止子乳糖操縱子及其阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)控。3. CAP的正性調(diào)控cAMP受

19、體蛋白(cAMP receptor protieinCRP)；又稱分解物基因激活蛋白(catobolite gene activation protein，CAP) 是一種二聚體蛋白質(zhì)，每個(gè)亞基含209個(gè)氨基酸殘基，可起轉(zhuǎn)錄起始因子的作用，并在有cAMP時(shí)，能使操縱子有效地進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。 CAP結(jié)合位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)CAP結(jié)構(gòu)變化與cAMP的結(jié)合有關(guān)。采用保護(hù)降解法的分析，可知在lac P區(qū)上游-72-52核苷酸對處有一個(gè)CAP結(jié)合位點(diǎn)，但只有在cAMP存在時(shí)，CAP才能結(jié)合于此位點(diǎn)。CAP結(jié)合位點(diǎn)中有一段對稱反向重復(fù)序列：這一序列的第3位和倒數(shù)第3位的GC對之一突變成AT對后，也影響cAMP-CAP與它

20、的結(jié)合，而成為啟動(dòng)子下降突變。cAMP含量與葡萄糖的關(guān)系u 細(xì)菌中的cAMP含量與葡萄糖的分解代謝有關(guān)；u 葡萄糖可使腺苷酸環(huán)化酶活性降低； u 當(dāng)細(xì)菌利用葡萄糖分解供給能量時(shí)，cAMP生成少而分解多，cAMP含量低；相反，當(dāng)環(huán)境中無葡萄糖可供利用時(shí)，cAMP含量就升高。（A）無葡萄糖時(shí)無葡萄糖時(shí)，cAMP含量增加，可同CAP結(jié)合形成具有活性的CAP- cAMP復(fù)合體，與啟動(dòng)子區(qū)域的CAP位點(diǎn)結(jié)合，激活轉(zhuǎn)錄起始。（B） 有葡萄糖時(shí)有葡萄糖時(shí)，cAMP含量減少，不能形成CAP- cAMP復(fù)合體，不能啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的起始。CAP的作用由于1acP是弱啟動(dòng)子，單純因乳糖的存在所產(chǎn)生的去阻遏使1ac操縱單元

21、轉(zhuǎn)錄開放，還不能生產(chǎn)足夠的代謝酶使細(xì)菌很好利用乳糖，必須同時(shí)有CAP來加強(qiáng)轉(zhuǎn)錄活性，才能合成足夠的酶來利用乳糖。1ac操縱單元的強(qiáng)誘導(dǎo)既需要有乳糖的存在，又需要沒有葡萄糖可供利用。通過這種機(jī)制，細(xì)菌優(yōu)先利用環(huán)境中的葡萄糖，只有無葡萄糖而又有乳糖時(shí)，細(xì)菌才去充分利用乳糖。（三）色氨酸操縱子的調(diào)控機(jī)制 色氨酸操縱子(tryptophane operon，trp)負(fù)責(zé)色氨酸的生物合成，主要參與調(diào)控一系列用于色氨酸合成代謝的酶蛋白的轉(zhuǎn)錄合成。色氨酸操縱子（trp operon）屬于阻遏型操縱子，當(dāng)培養(yǎng)基中有足夠的色氨酸時(shí)，這個(gè)操縱子自動(dòng)關(guān)閉，缺乏色氨酸時(shí)操縱子被打開，trp基因表達(dá)，色氨酸與其代謝有關(guān)

22、的某種物質(zhì)在阻遏過程（而不是誘導(dǎo)過程）中起作用。由于trp體系參與生物合成而不是降解，它不受葡萄糖或cAMP-CAP的調(diào)控。 色氨酸的合成色氨酸的合成分5步完成。每個(gè)環(huán)節(jié)需要一種酶，編碼這5種酶的基因緊密連鎖在一起，被轉(zhuǎn)錄在一條多順反子mRNA上，分別以trpE、trpD、trpC、trpB、trpA代表，編碼了鄰氨基苯甲酸合成酶、鄰氨基苯甲酸焦磷酸轉(zhuǎn)移酶、鄰氨基苯甲酸異構(gòu)酶、色氨酸合成酶和吲哚甘油-3-磷酶合成酶。 色氨酸操縱單元的結(jié)構(gòu)1. 結(jié)構(gòu)基因群合成色氨酸所需要酶類的基因E、D、C、B、A等頭尾相接串連排列組成2. 啟動(dòng)子trpP和操縱基因trp3. 調(diào)控基因trpR的位置遠(yuǎn)離P-結(jié)構(gòu)

23、基因群，編碼分子量為47000的調(diào)控蛋白R4. 前導(dǎo)區(qū)trpL轉(zhuǎn)錄140bp的mRNA 2. 阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)控色氨酸操縱子的調(diào)控機(jī)制與乳糖操縱子類似，但通常情況下，操縱子處于開放狀態(tài)，其輔阻遏蛋白不能與操縱基因結(jié)合而阻遏轉(zhuǎn)錄。因此這是屬于一種負(fù)性調(diào)控的、可阻遏的操縱元（repressible operon），即這操縱元通常是開放轉(zhuǎn)錄的，有效應(yīng)物（色氨酸為阻遏劑）作用時(shí)則阻遏關(guān)閉轉(zhuǎn)錄。trp操縱子中產(chǎn)生阻遏物的基因是trpR，該基因距trp基因簇很遠(yuǎn) 。細(xì)菌不少生物合成系統(tǒng)的操縱元都屬于這種類型，其調(diào)控可使細(xì)菌處在生存繁殖最經(jīng)濟(jì)最節(jié)省的狀態(tài)。 無色氨酸時(shí)由調(diào)控基因編碼的調(diào)控蛋白并沒有與操縱基因

24、結(jié)合的活性，因此不能阻遏色氨酸合成酶的轉(zhuǎn)錄。有色氨酸時(shí)而當(dāng)色氨酸合成過多時(shí)，色氨酸作為輔阻遏物與輔阻遏蛋白結(jié)合而形成阻遏蛋白，后者與操縱基因結(jié)合而使基因轉(zhuǎn)錄關(guān)閉。 3. 衰減子及其作用阻遏-操縱機(jī)制對色氨酸來說是一個(gè)一級開關(guān)，主管轉(zhuǎn)錄是否啟動(dòng)，相當(dāng)于粗調(diào)開關(guān)。trp操縱子中對應(yīng)于色氨酸生物合成的還有另一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)調(diào)控，指示已經(jīng)啟動(dòng)的轉(zhuǎn)錄是否繼續(xù)下去。該細(xì)微調(diào)控是通過轉(zhuǎn)錄達(dá)到第一個(gè)結(jié)構(gòu)基因之前的過早終止來實(shí)現(xiàn)的，由色氨酸的濃度來調(diào)節(jié)這種過早終止的頻率。轉(zhuǎn)錄衰減轉(zhuǎn)錄衰減(attenuation)機(jī)制：即在色氨酸操縱子第一個(gè)結(jié)構(gòu)基因與啟動(dòng)基因之間存在有一衰減區(qū)域，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)色氨酸濃度很高時(shí)，通過與轉(zhuǎn)

25、錄相偶聯(lián)的翻譯過程，形成一個(gè)衰減子結(jié)構(gòu)，使RNA聚合酶從DNA上脫落，導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄終止。 人們發(fā)現(xiàn)當(dāng)色氨酸達(dá)到一定濃度、但還沒有高到能夠活化R使其起阻遏作用的程度時(shí)，產(chǎn)生色氨酸合成酶類的量已經(jīng)明顯降低，而且產(chǎn)生的酶量與色氨酸濃度呈負(fù)相關(guān)。這種調(diào)控現(xiàn)象與色氨酸操縱元特殊的結(jié)構(gòu)有關(guān)。先導(dǎo)序列l(wèi) 在色氨酸操縱元Ptrp-與第一個(gè)結(jié)構(gòu)基因trpE之間有162bp的一段先導(dǎo)序列（leading sequence，L），實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)色氨酸存在一定濃度時(shí)，RNA聚合酶的轉(zhuǎn)錄會(huì)終止在這里.前導(dǎo)肽序列 分析前導(dǎo)肽序列，發(fā)現(xiàn)它包括起始密碼子AUG和終止密碼子UGA，編碼了一個(gè)14個(gè)氨基酸的多肽。該多肽有一個(gè)特征，其第1

26、0位和11位有相鄰的兩個(gè)色氨酸密碼子。正是這兩個(gè)相連的色氨酸密碼子（組氨酸、苯丙氨酸操縱子中都有這種現(xiàn)象）調(diào)控了蛋白質(zhì)的合成。 先導(dǎo)序列發(fā)夾結(jié)構(gòu)的形成u 片段1-和2配對可形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，片段3和4同時(shí)能配對形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)；u 而片段2和3形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)時(shí)，其他片段配對二級結(jié)構(gòu)就不能形成。衰減結(jié)構(gòu)的形成u 片段3和4及其下游的序列與因子不依賴轉(zhuǎn)錄終止有關(guān)序列相似，形成終止結(jié)構(gòu)。色氨酸濃度低時(shí)當(dāng)色氨酸濃度低時(shí)，生成的tRNAtrp-色氨酸量就少，使核糖體沿mRNA翻譯移動(dòng)的速度慢，趕不上RNA聚合酶沿DNA移動(dòng)轉(zhuǎn)錄的速度，這時(shí)核糖體占據(jù)短開放讀框的機(jī)會(huì)較多，使1、2不能生成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，于是2、3就形成發(fā)

27、夾結(jié)構(gòu)，阻止了3、4生成終止信號的結(jié)構(gòu)，RNA聚合酶得以沿DNA前進(jìn)，繼續(xù)去轉(zhuǎn)錄其后trpE等基因，trp操縱元就處于開放狀態(tài)。色氨酸濃度增高時(shí)當(dāng)色氨酸濃度增高時(shí)，tRNAtrp-色氨酸濃度隨之升高，核糖體沿mRNA翻譯移動(dòng)的速度加快，占據(jù)到2段的機(jī)會(huì)增加，2、3生成發(fā)夾結(jié)構(gòu)的機(jī)會(huì)減少，3、4形成終止結(jié)構(gòu)的機(jī)會(huì)增多，RNA聚合酶終止轉(zhuǎn)錄的幾率增加，于是轉(zhuǎn)錄減弱。當(dāng)所有的氨基酸都不足時(shí)如果當(dāng)其他氨基酸短缺或所有的氨基酸都不足時(shí)，核糖體翻譯移動(dòng)的速度就更慢，甚至不能占據(jù)1的序列，結(jié)果有利于1、2和3、4發(fā)夾結(jié)構(gòu)的形成，RNA聚合酶停止轉(zhuǎn)錄。小結(jié) 乳糖操縱子的正性調(diào)控：l cAMP-CAP復(fù)合物 色

28、氨酸操縱子的調(diào)控模式：l 阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)控l 衰減子的作用機(jī)制二、真核基因表達(dá)調(diào)控真核生物與原核生物的基因調(diào)控差異（一）染色體結(jié)構(gòu)對轉(zhuǎn)錄的影響1. 染色體重排的調(diào)控 真核生物基因組中的DNA序列可發(fā)生重排，這種重排是由特定基因組的遺傳信息決定的； 重排后的基因序列轉(zhuǎn)錄成mRNA，翻譯成蛋白質(zhì)，在真核生物細(xì)胞生長發(fā)育中起關(guān)鍵作用； 因此，盡管基因組中的DNA序列重排并不是一種普通方式，但它是有些基因調(diào)控的重要機(jī)制。 基因重排的結(jié)果： 基因空間的位置改變 可伴有基因片段的擴(kuò)增或丟失 染色體易位、外源基因的嵌入、整合如：費(fèi)城染色體易位使9號染色體長臂（9q34）上的原癌基因abl和22號染色體(2

29、2q11)上的bcr(break point cluster region)基因重新組合成融合基因。后者具有增高的酪氨酸激酶活性特性，為慢性粒細(xì)胞性白血病的發(fā)病原因。2. 基因的丟失、擴(kuò)增1） 基因丟失一些原生動(dòng)物、昆蟲的個(gè)體發(fā)育過程中，許多體細(xì)胞常會(huì)丟失整條或部分染色體，只有生殖細(xì)胞中始終保留整套染色體。被丟失的染色體其上的遺傳信息可能對體細(xì)胞來說沒有什么意義，而對生殖細(xì)胞的發(fā)育也許是不可缺少的。例如：馬蛔蟲的發(fā)育馬蛔蟲受精卵細(xì)胞只有一對染色體（2n =2），但染色體上有多個(gè)著絲粒。在發(fā)育早期僅一個(gè)著位點(diǎn)發(fā)揮作用，保證正常有絲分裂的進(jìn)行。發(fā)育后一階段，在縱裂的細(xì)胞中染色體分成很多小片段，其中

30、部分含著絲點(diǎn)，不含著絲點(diǎn)的片段在分裂中丟失。 這種丟失是不可逆的。2） 基因擴(kuò)增rRNA基因的擴(kuò)增非洲爪蟾的每條染色體上有約450拷貝編碼18S r RNA和28S r RNA的DNA，它們成簇存在，重復(fù)串聯(lián)在一起，形成核仁組織區(qū)。在卵母細(xì)胞中它們的拷貝數(shù)擴(kuò)大了1000倍以上。產(chǎn)生的rRNA，組裝成核糖體，儲(chǔ)備在核仁中到減數(shù)分裂時(shí)再釋放出來。 卵母細(xì)胞為胚胎的發(fā)育提供營養(yǎng)物質(zhì)，直到發(fā)育成蝌蚪階段。rRNA基因簇卵母細(xì)胞的核中有數(shù)以千計(jì)大小不等的核仁。每個(gè)核仁含有大小不同的環(huán)狀rDNA，它是染色體上18S和28S rDNA的串聯(lián)重復(fù)單位經(jīng)滾環(huán)復(fù)制從染色體上釋放出來的。3.染色質(zhì)水平的調(diào)控u 真核

31、細(xì)胞中基因轉(zhuǎn)錄的模板是染色質(zhì)而不是裸露的DNA，因此染色質(zhì)呈疏松或緊密結(jié)構(gòu)，即是否處于活化狀態(tài)是決定RNA聚合酶能否有效行使轉(zhuǎn)錄功能的關(guān)鍵。1） 活性染色質(zhì)u 按功能狀態(tài)的不同可將染色質(zhì)分為活性染色質(zhì)和非活性染色質(zhì)，所謂活性染色質(zhì)是指具有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)；非活性染色質(zhì)是指沒有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)。（1） 染色質(zhì)活性狀態(tài)活性染色質(zhì)由于核小體構(gòu)型發(fā)生構(gòu)象改變，往往具有疏松的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)便于轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子與順式調(diào)控元件結(jié)合和RNA聚合酶在轉(zhuǎn)錄模板上滑動(dòng)。（2）活性染色質(zhì)中的DNAu 轉(zhuǎn)錄活性高的區(qū)域呈現(xiàn)伸展蓬松的狀態(tài)；u DNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化-天然雙鏈DNA均以負(fù)性超螺旋構(gòu)象存在；（3） 活性染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征

32、由于核小體的構(gòu)象和組分發(fā)生明顯的變化：u 對DNase I呈現(xiàn)敏感性u 組蛋白H1含量減少u 核心組蛋白乙?；潭雀遳 H2A-H2B二聚體不穩(wěn)定DNase的敏感性和基因表達(dá) u 當(dāng)一個(gè)基因成為轉(zhuǎn)錄活性狀態(tài)時(shí)，含有這個(gè)基因的染色質(zhì)區(qū)域?qū)Nase（一種內(nèi)切酶）降解的敏感性要比無轉(zhuǎn)錄活性區(qū)域高得多。這是由于此區(qū)域染色質(zhì)的DNA蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變得松散，DNase易于接觸到DNA之故。 DNase敏感區(qū)域u 只有在活躍表達(dá)的組織中的基因才顯示對DNase降解的敏感性；u 在某組織中，具有轉(zhuǎn)錄潛能的基因區(qū)域才能出現(xiàn)對DNase降解的敏感性；u 同一區(qū)域?qū)Nase降解的敏感性不同，基因編碼區(qū)敏感性一般，而

33、調(diào)控區(qū)域高度敏感-超敏感區(qū)域。（二）DNA的修飾-DNA的甲基化；組蛋白的修飾1. DNA的甲基化和去甲基化u DNA上存在著細(xì)胞行使各種功能所需要的各種信息，在行使不同功能時(shí)又需在DNA上利用或消除有關(guān)的信息，這種利用和消除可能是由DNA可逆性甲基化提供的。 u 在不表達(dá)的基因中，啟動(dòng)區(qū)的甲基化程度很高，而處于活化狀態(tài)的基因則甲基化程度較低 。u 甲基化可使基因失活，去甲基化又可使基因恢復(fù)活性。 DNA甲基化參與基因表達(dá)調(diào)控l DNA甲基化是最早發(fā)現(xiàn)的修飾途徑之一，可能存在于所有高等生物中。l DNA甲基化能關(guān)閉某些基因的活性，去甲基化則誘導(dǎo)了基因的重新活化和表達(dá)。l DNA甲基化的主要形式

34、 5-甲基胞嘧啶，N6-甲基腺嘌呤和7-甲基鳥嘌呤。 在真核生物中，5-甲基胞嘧啶主要出現(xiàn)在CpG中，原核生物中CCA/TGG和GATC也常被甲基化。如果用基因打靶的方法除去主要的DNA甲基化酶，小鼠的胚胎就不能正常發(fā)育而死亡，可見DNA的甲基化對基因表達(dá)調(diào)控是重要的DNA甲基化至少可導(dǎo)致n 甲基化阻遏RNA聚合酶對啟動(dòng)子的識別n 妨礙RNA聚合酶對DNA模板的識別2. 組蛋白的修飾u 各種真核生物中的組蛋白極端保守，其氨基酸順序、結(jié)構(gòu)和功能都十分相似；u 組蛋白仍可被修飾，如甲基化，乙酰基化和磷酸化；u 組蛋白被修飾，使其和DNA的結(jié)合由緊變松，這樣DNA鏈才能和RNA聚合酶或調(diào)節(jié)蛋白相互作

35、用。因此組蛋白的作用本質(zhì)上是真核基因調(diào)節(jié)的負(fù)控制因子，即它們是基因轉(zhuǎn)錄的抑制物。核小體結(jié)構(gòu)變化對基因表達(dá)的影響u 核小體是染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位。目前已有許多實(shí)驗(yàn)均證明，核小體在基因表達(dá)中起作重要的作用。u 一般來說，核小體覆蓋了整個(gè)染色質(zhì)；u 但是核小體的分布并不是隨機(jī)的、均勻的。在染色質(zhì)上核小體的定位與DNA分子同組蛋白的相互作用，以及各種蛋白因子的影響等有關(guān)。（1） 組蛋白的乙?；?發(fā)生在N端堿性氨基酸集中區(qū)的賴氨酸和絲氨酸的殘基上；n 組蛋白乙?；磻?yīng)多發(fā)生在核心組蛋白N端堿性氨基酸集中區(qū)的特定Lys 殘基。于此，將乙酰輔酶A 的乙酰基轉(zhuǎn)移到Lys 的NH+3 ,中和掉一個(gè)正電荷. 這樣

36、可減弱DNA 與組蛋白的相互作用。 由組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶催化； 降低核小體的穩(wěn)定性。（2） 組蛋白的磷酸化組蛋白H1是染色體凝集的主要蛋白；由于帶負(fù)電荷的磷酸基修飾了H1的絲氨酸和組胺酸的-OH基團(tuán)，使之與DNA親和力下降，造成染色質(zhì)疏松。（三）轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控 是基因表達(dá)調(diào)控的主要階段。 真核生物的RNA聚合酶不直接接觸啟動(dòng)子，必須依賴轉(zhuǎn)錄因子與啟動(dòng)子結(jié)合后方可進(jìn)入啟動(dòng)子區(qū)域參與轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的組裝。 包括順式作用元件和反式作用因子。1. 順式作用元件1）啟動(dòng)子：u RNA聚合酶的啟動(dòng)子為例：u 存在于結(jié)構(gòu)基因上游，與基因轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)有關(guān)的一段特殊DNA順序稱為啟動(dòng)子（promoter)。u 核心啟

37、動(dòng)子與原核生物類似，也含有一段富含TATA的順序，稱為TATA盒。除此之外，還可見CAAT盒和GC盒。啟動(dòng)子元件啟動(dòng)子中的元件可以分為兩種：u 核心啟動(dòng)子元件u 上游啟動(dòng)子元件核心啟動(dòng)子元件指RNA聚合酶起始轉(zhuǎn)錄所必需的最小的DNA序列，包括轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)及其上游25/30bp處的TATA盒，和轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)的起始子。核心元件單獨(dú)起作用時(shí)只能確定轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)和產(chǎn)生基礎(chǔ)水平的轉(zhuǎn)錄。上游啟動(dòng)子元件：包括通常位于70bp附近的CAAT框，GC框，八聚體（octamer），ATF結(jié)合位點(diǎn) 。這些元件與相應(yīng)的蛋白因子結(jié)合能提高或改變轉(zhuǎn)錄效率。不同基因具有不同的上游啟動(dòng)子元件，其位置也不相同，這使得不同的基因表

38、達(dá)分別有不同的調(diào)控。順式作用元件的功能u 核心啟動(dòng)子：決定轉(zhuǎn)錄的方向和精確的起始位點(diǎn)，只能引起低水平的轉(zhuǎn)錄。u 上游啟動(dòng)子：影響轉(zhuǎn)錄起始的頻率、強(qiáng)度；主要通過各自結(jié)合的蛋白調(diào)控因子直接作用于基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄因子的靶位點(diǎn)，以增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的組裝能力，但不具有組織特異性調(diào)控功能。2） 調(diào)控元件基因調(diào)控元件是指位于遠(yuǎn)端調(diào)控區(qū)的順式作用元件，包括：增強(qiáng)子（enhancer)；沉默子（silencer)增強(qiáng)子（enhancer）：是指一些遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)，能夠增強(qiáng)該基因轉(zhuǎn)錄活性的的調(diào)控元件。在真核生物中，增強(qiáng)子一般位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游-100bp以上，跨度為100200bp。它由多個(gè)獨(dú)立的、具有特征性的核苷酸序

39、列所組成，其中“核心”元件（element）常由812個(gè)bp組成；可以有完整的或部分的回文結(jié)構(gòu)，并以單拷貝或多拷貝串聯(lián)的形式存在。u 增強(qiáng)子突出特點(diǎn)是： 增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄效果明顯，可達(dá)200倍； 位置不固定，在轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)5或3側(cè)均能起作用，發(fā)揮作用與受控基因的遠(yuǎn)近距離相對無關(guān)，不具有方向性，相對于啟動(dòng)子的任一指向均能起作用； 通常具有一些短的重復(fù)順序，基本組件為8-12bp； 具有嚴(yán)格組織或細(xì)胞特異性； 沒有基因?qū)Ｒ恍?，對同源或異源基因均有效?可接受外部信號驅(qū)使，又被稱為反應(yīng)元件。沉默子：能夠?qū)蜣D(zhuǎn)錄起阻遏作用的DNA片段，屬于負(fù)性調(diào)控元件。 應(yīng)答元件(response element)：是位于結(jié)

40、構(gòu)基因上游能被特定轉(zhuǎn)錄因子識別和結(jié)合，從而調(diào)控專一性基因表達(dá)的DNA序列，如：u 熱激應(yīng)答元件(heat shock response element，HSE)、u 金屬應(yīng)答元件(metal response element，MRE)、u 糖皮質(zhì)激素應(yīng)答元件(glucor-ticoid response element，GRE)u 血清應(yīng)答元件(serum response element，SRE)等。2. 反式作用因子：u 反式作用因子是能直接或間接地識別或結(jié)合在各順式作用元件核心序列上，并參與調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄效率的一組蛋白質(zhì)。u 真核生物的轉(zhuǎn)錄調(diào)控多數(shù)是通過反式作用因子與DNA順式作用元件的

41、相互作用來實(shí)現(xiàn)的。u 真核生物反式作用因子通常屬于轉(zhuǎn)錄因子（transcription factor，TF）。 轉(zhuǎn)錄因子的種類真核RNA聚合酶僅靠自身不能與啟動(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）（基本轉(zhuǎn)錄因子）以反式作用影響轉(zhuǎn)錄的因子可統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)錄因子(TF)。RNA聚合酶是一種反式作用于轉(zhuǎn)錄的蛋白因子。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

42、轉(zhuǎn)錄。與RNA聚合酶、相應(yīng)的轉(zhuǎn)錄因子分別稱為TF、TF、TF。基因特異轉(zhuǎn)錄因子（gene-specific transcription factors）：能夠選擇性調(diào)控某種或某些基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)的蛋白質(zhì)因子稱為特異性轉(zhuǎn)錄因子。目前較清楚的是調(diào)控免疫球蛋白基因表達(dá)的核內(nèi)蛋白質(zhì)因子（NF），已發(fā)現(xiàn)存在NFA，NF2A，NFB，NFB4，NF等亞類。 轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)構(gòu)：目前已知，反式作用因子至少含有三個(gè)功能域，即：u DNA結(jié)合功能域，u 轉(zhuǎn)錄活性功能域u 其它轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合功能域。 1） DNA結(jié)合域DNA結(jié)合域的核心部分為DNA結(jié)合基序，為蛋白質(zhì)的一個(gè)肽段，可識別雙螺旋DNA的堿基序列。轉(zhuǎn)錄因子的某些區(qū)

43、段進(jìn)入DNA雙螺旋的大溝或小溝，直接閱讀所識別的序列，并通過分子表面相互作用與DNA穩(wěn)定結(jié)合。(1) 螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋u 由兩段-螺旋夾一段-折迭構(gòu)成，-螺旋與-折迭之間通過-轉(zhuǎn)角或成環(huán)連接，即螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋結(jié)構(gòu)。(2)鋅指結(jié)構(gòu)域（zinc finger motif）：是指由少數(shù)保守的氨基酸短肽鏈圍繞Zn2+離子折疊形成的一指狀結(jié)構(gòu)。含有鋅指結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)稱為鋅指蛋白。鋅指結(jié)構(gòu)首先是在DNA結(jié)合區(qū)發(fā)現(xiàn)的，但在非DNA結(jié)合蛋白中也存在。目前已確認(rèn)的鋅指結(jié)構(gòu)有6種。(3)亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)：u 亮氨酸拉鏈?zhǔn)且环N富含亮氨酸的蛋白鏈形成的二聚體基序。u 由兩段-螺旋平行排列構(gòu)成，其-螺旋中存在每隔7個(gè)殘基

44、規(guī)律性排列的Leu殘基，Leu側(cè)鏈交替排列而呈拉鏈狀。兩條肽鏈呈鉗狀與DNA結(jié)合。 （4）螺旋-環(huán)-螺旋(HLH)u 大部分以異二聚體形式存在：有一條含有兩個(gè)親水的-螺旋,鏈長為4050 aa，兩個(gè)-螺旋由很長的連接區(qū)形成的環(huán)相連；u 其結(jié)構(gòu)與上述的亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)非常相似，只是在2個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)之間增加了一段非螺旋鏈結(jié)區(qū)（環(huán)），故稱為螺旋-環(huán)-螺旋結(jié)構(gòu)。u 螺旋的一側(cè)有疏水氨基酸，兩條鏈依賴疏水氨基酸的相互作用形成同二聚體或異二聚體，u HLH通過螺旋疏水區(qū)形成二聚體，多數(shù)HLH蛋白還含有一個(gè)結(jié)合DNA所需要的堿性氨基酸區(qū)域。這種結(jié)構(gòu)與螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋結(jié)構(gòu)的差別在于它的兩個(gè)a螺旋的一側(cè)還有一段疏水

45、鏈，這樣, 當(dāng)螺旋-環(huán)-螺旋結(jié)構(gòu)位于兩個(gè)多肽之間時(shí)，這兩個(gè)疏水的側(cè)鏈就會(huì)將兩個(gè)多肽鏈連在一起形成類似亮氨酸拉鏈的結(jié)構(gòu)。2） 轉(zhuǎn)錄激活域u 轉(zhuǎn)錄激活域是轉(zhuǎn)錄因子與其他蛋白分子相互作用的結(jié)構(gòu)成份，具有控制轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的組裝和轉(zhuǎn)錄起始的功能；u 轉(zhuǎn)錄激活域是反式作用因子中必須具備的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；u 它們與DNA的結(jié)合結(jié)構(gòu)域在空間和功能上是分開的；u 一個(gè)反式作用因子上可含有多個(gè)轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域。酸性-螺旋結(jié)構(gòu)域u 酸性一螺旋結(jié)構(gòu)域(acidic -helix domain) 的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是含有較多的負(fù)電荷,并能形成親脂性-螺旋（例：糖皮質(zhì)激素受體；AP1/Jun轉(zhuǎn)錄因子。-螺旋的一側(cè)富含酸性氨基酸，另一側(cè)

46、為疏水性殘基；u 可與通用轉(zhuǎn)錄因子或RNA聚合酶本身結(jié)合，并有穩(wěn)定轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合體的功能；u 活化區(qū)可與啟始復(fù)合物的成分(如TFII D因子或Pol II)相互作用而發(fā)揮其轉(zhuǎn)錄活化功能的。u 無明顯的序列同源性，但其功能相同。富含谷氨酰胺結(jié)構(gòu)域u 它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是含有約25%的谷氨酰胺，而有極性的氨基酸卻很少。u 與酸性-螺旋結(jié)構(gòu)域一樣，此結(jié)構(gòu)之間也無明顯的序列同源性，且可能是可以相互替代的。如：SP1轉(zhuǎn)錄因子，酵母的HAP1、HAP2和GAL，哺乳動(dòng)物的Oct-1、Oct-2、Jun、AP-2 和SRF等中也含有此結(jié)構(gòu)。3. 轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的形成在真核生物中，3種RNA聚合酶都不能直接與啟動(dòng)子接

47、觸，只有當(dāng)相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子在啟動(dòng)子區(qū)構(gòu)架了“平臺(tái)”后，聚合酶才能進(jìn)入啟動(dòng)子區(qū)參與轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的組裝；通用轉(zhuǎn)錄因子: 在轉(zhuǎn)錄起始時(shí)首先與核心啟動(dòng)子結(jié)合并組成轉(zhuǎn)錄起始基本裝置的調(diào)節(jié)蛋白，如TF D等，主要作用是將RNA聚合酶定位在啟動(dòng)子上。轉(zhuǎn)錄激活因子：識別特定的共有元件，結(jié)合到啟動(dòng)子或增強(qiáng)子短序列上，提高轉(zhuǎn)錄頻率。轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白的主要功能激活因子可協(xié)助前起始復(fù)合物的組裝，并整合信息，以增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄效率。u 在真核基因轉(zhuǎn)錄中，基因轉(zhuǎn)錄的起始除需要一系列的通用轉(zhuǎn)錄因子外，還要有其他轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白，如激活因子、中介蛋白復(fù)合體等的協(xié)助，才能使RNA聚合酶組合到轉(zhuǎn)錄裝置上，并穩(wěn)定地結(jié)合于啟動(dòng)子。u 在這一組合過程中，結(jié)合于DNA 的激活因子與轉(zhuǎn)錄裝置之間所發(fā)生的相互作用是借