分子文獻作業(yè)

1、 TheRNAPolymeraseIICorePromoter-theGatewaytoTranscriptionRNA聚合酶II核心啟動一轉錄的途徑概要RNA聚合酶II（負責真核生物蛋白編碼基因的轉錄（產(chǎn)物mRNA）,有7-10個亞基，最大亞基的羧基末端結構域（CTD）具有7個氨基酸（Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Set）的重復序列，其中有多個磷酸化位點.CTD磷酸化對調(diào)控基因轉錄有重要作用.）核心啟動子（真核生物啟動子中轉錄起始復合物組裝的位置，是決定轉錄起始位置的關鍵序列，也是普通轉錄因子TFIID的結合位點.）通常被定義為指導轉錄起始的一段序列。這個簡單的定義掩飾了轉

2、錄模型的多樣性和復雜性。核心啟動子有兩個主要的類型：集中啟動子和分散啟動子。集中啟動子包括一個單一的轉錄起始位點或幾個核苷酸上一群很明顯的起始位點，然而分散的啟動子包括50100個核苷酸上幾個起始位點，最典型的在脊椎動物的CpG島（人類基因組中位于大多數(shù)的基因上游一段富含GC的序列。）上被發(fā)現(xiàn)。集中啟動子比分散啟動子更古老，在自然界中分布更廣泛。然而，在脊椎動物中分散啟動子比集中啟動子更常見。此外，核心啟動子還包括許多不同的序列基序，如：TATA框、BRE、Inr、MTE、DPE、DCE、和XCPE1，這些規(guī)定了轉錄的不同機制和對增強子的反應。因此，核心啟動子是一個決定了哪些信號可以起始轉錄的

3、復雜的轉錄途徑。RNA聚合酶II包括指導轉錄的起始序列。因此，大體上，核心啟動子可以像一個作為通用轉錄起始位點的信號基序那樣簡單，也可以像每個啟動子的唯一的指令序列那樣復雜。從歷史觀點上來看：以前的模型被認為是正確的，但新出現(xiàn)的數(shù)據(jù)表明，核心啟動子的結構和功能上有相當多的多樣性。這些評論的客觀性是為了提供一個與當前帶有特別強調(diào)的序列的核心啟動子相關主題的綜述，此外，我們在兩年后將出版的論文上注釋了與核心啟動子相關的數(shù)據(jù)。核心啟動子的特性和它的同源因子不太可能嚴格絕對，應該被更深一層關注。因此，這篇隨筆中描述的原則和思想只適用于當前的工作模式。集中啟動子VS分散啟動子對核心啟動子的大量研究致力于

4、集中啟動子的學習。集中啟動子（也被叫做單峰胰島素）有單一的起始位點或幾個核苷酸上一群明顯的起始位點。大多數(shù)的真核核心啟動子是集中啟動子。在脊椎動物中，然而，只有三分之一或更少的核心啟動子是集中啟動子。相反，大多數(shù)的基因（如眾所周知的BR、MV、PB）含有分散啟動子，它們有許多起始位點分布在一個從50100個核苷酸的廣闊區(qū)域的典型的變化范圍內(nèi)。（注釋：分散啟動子不能和交替啟動子混淆，交替啟動子是有區(qū)別的，它是典型的位于幾百到幾千個核苷酸旁有時起特異性調(diào)控作用的的啟動子。）核心啟動子原件，如：TATA框、BRE、Inr、MTE、DPE、和DCE,代表性的發(fā)現(xiàn)于集中啟動子上。這些核心啟動子元件不是通

5、用的而是每一個出現(xiàn)在核心啟動子的一個小子集上，而且，有些核心啟動子好像缺乏所有已知的核心啟動子元件。很有趣來注意到，TATA框、BRE是最古老的核心啟動子。TATA框、BRE，伴隨著它們的同源蛋白因子，TBP,TFIIB,從古生菌到人類都是保守的。TATA框也出現(xiàn)在植物的啟動子中，MTE和DPE好像是在多細胞動物中保存著。相反，分散啟動子有代表性的發(fā)現(xiàn)于脊椎動物的CpG島上，普遍的缺乏TATA、DPE、MTE基序。因此，集中啟動子比分散啟動子更古老，在有機體中使用更廣泛。此外，幾個有助于集中啟動子活性的關鍵序列基序已經(jīng)被識別。另一方面，在脊椎動物中，分散啟動子比集中啟動子更常見，而且對分散核心

6、啟動子中負責轉錄的序列和因子知之甚少。然而，很有趣注意到，分散啟動子區(qū)TATA缺乏的啟動子通常是ATP三聯(lián)體缺陷性的。集中啟動子和分散啟動子的不同就在于不同的基礎轉錄機制。啟動子（promoter）與基因轉錄啟動有關的一組DNA序列，一般位于RNApoll轉錄起始點上游100-200bp以內(nèi)，其功能是決定轉錄的起始點和調(diào)控轉錄頻率啟動子區(qū)域包括核心啟動子和啟動子上游近側序列.啟動子基序包括轉錄起始位點。基于功能分析，人類啟動子的共有序列被認為是YYANWYY，在果蠅中是TCAKTY（退化核苷酸是預示著根據(jù)IUPAC核苷酸編碼）在集中啟動子中，啟動子中共有序I列“A”通常是“+1”起點。類似于啟

7、動子的序列在釀酒酵母中已被描述。起始子是集中啟動子上最常見的序列，啟動子是一個TFIID結合的識別位點。雖然一些蛋白質被發(fā)現(xiàn)結合在啟動子上，但TFIID結合到啟動子上特別重要，因為TFIID結合到啟動子的啟動子區(qū)的專一性序列和啟動子的保守序列完全相同。對成千上萬的哺乳動物的轉錄起始位點的計算機注釋表明，哺乳類啟動子的共有序列是IR,R是相應的起點+1.相反，對成千上萬的果蠅的核心啟動子的計算機注釋揭示了一個更為嚴格的共有序列“TCAGTY”。果蠅和哺乳類啟動子共有序列專一性的顯著不同表明哺乳類轉錄因子進化成為比果蠅轉錄因子在功能上有一個更廣的啟動子序列范圍。這個性質可能與分散啟動子在哺乳類而不

8、是果蠅中廣泛分布有關。TATA框和BRETATA框是是自然界中國最古老最廣泛使用的核心啟動子基序，是適當?shù)乜梢宰R別的首個真核核心啟動子。TATA框有一個共有序列“TATAWAAR”，在啟動子上游-31或-30到起點A+1,T核苷酸是最常見的。TATA框被TBP識別并結合，TBP在真核生物中是TFIID的一個亞基，像上面提到的，TATA框出現(xiàn)在集中啟動子的一個子集上。結果是，TATA框在脊椎動物中不常見，因為在脊椎動物中只有三分之一或更少的核心啟動子是集中啟動子并且只有一小部分集中啟動子包含TATA框。聯(lián)系上下文，附帶說明很重要的是:這是一次有點謹慎在解釋核心啟動子基序期望的頻率的好的實踐。TA

9、TA框出現(xiàn)的頻率是根據(jù)參數(shù)估計的，這些參數(shù)被用來定義TATA框同時啟動子所覆蓋的那些用來分析的特殊的數(shù)據(jù)庫的精確性。因此，雖然顯而易見的是有許多TATA框缺失的啟動子，但在脊椎動物轉錄中TATA框或它的同功序列的貢獻是明確地起決定性作用的，甚至比我們現(xiàn)在任務為的更大。最后，有必要去斷定每個核心啟動子潛在基序實際的功能。TBE最初被作為直接的位于TATA框上游的子集TFIIB結合序列來鑒別。后來發(fā)現(xiàn)TFIIB可以在BREu或BREd序列結合到TATA框的上游和下游。BREu的共有序列是SSRCGCC,BREd位于TATA框的下游，共有序列RTDKKKK。依據(jù)啟動子的內(nèi)容BREu和BREd起正調(diào)控

10、作用也可以起負調(diào)控作用。DPE和MTEDPE（下游核心啟動子元件）最初被作為下游TFIIB識別序列來鑒別，對于基礎的轉錄活性很重要。從果蠅到人類都有DPE，它位于啟動子+28+33到A+1。果蠅中DPE的共有序列是“RGWYVT”人類的DPE共有序列還未被斷定，然而，哺乳類核心啟動子包含的序列和果蠅中被發(fā)現(xiàn)的控制DPE活性的序列一致。DPE與啟動子在功能上是協(xié)同的，啟動子和DPE之間的距離對最佳轉錄是很關鍵的。光交聯(lián)研究揭示DPE非常接近TFIID亞基TAF6和TAF9，包括組蛋白折疊基序，與組蛋白H3,H4相關，很有可能TFIID的亞基TAF6TAF9與DPE的相互作用方式與組蛋白H3H4結

11、合到DNA核小體中類似。MTE（10個基序的元件）通過計算機和生化研究的結合發(fā)現(xiàn)。在果蠅的啟動子中MTE中有一個從+18+27到+1的共有序列“CSARCSSAAC”.+18+22核苷酸的突變可以使MTE在試管和人工培養(yǎng)中失去活性。像DPE樣，MTE與啟動子共同作用有嚴格的Inr-MTE間隔要求。此外，MTE可以補償由TATA框和DPE發(fā)生突變造成基礎轉錄活性的表達，而且，MTE表現(xiàn)出與TATA框和DPE基序的協(xié)同效應。MTE和其他核心啟動子基序的協(xié)同激發(fā)了包含最佳版本的TATA框，Inr、MTE、DPE的超級核心啟動子SCP的指導。SCP是在試管中和人工培養(yǎng)的已知最強大的核心啟動子。此外，S

12、CP展示了對TFIID結合的強大吸引力。可得到的證據(jù)表明MTE出現(xiàn)在人類。首先果蠅的核心啟動子中MTE的突變通過試管或人工培養(yǎng)的細胞的人為因素上導致轉錄量的減少。因此，人類轉錄機制識別MTE,第二，一個帶有MTE功能的核心啟動子被識別，然而，MTE通常不會出現(xiàn)在計算機注釋的哺乳類啟動子的數(shù)據(jù)庫中超出比例的序列上。就像以上所描述的啟動子，很有可能哺乳類gcg中MTE比果蠅有更寬廣和更少限制的保守序列。在這里，很有趣注意到，對哺乳類核心啟動子的分析揭示了一個位于+20的“gcg基序”和位于+30的“gcg重復基序”。這個gcg基序和MTE突變敏感的+18+22區(qū)域重疊，gcg基序也和DPE的位置重

13、疊。因此，gcg基序可能是哺乳動物版的MTE,而gcg重復基序可能與DPE相對應。DCE和XCPE1基序DCE（下游核心元件）最初在人類貝塔一珠蛋白啟動子上被發(fā)現(xiàn)，已被認為具有腺病毒主要后啟動子的特征。DCE和TATA框一起出現(xiàn)的很頻繁，和DPE相差很大。DCE包括三條序列：S1，從+6到+1，CTTC，S2,從+16到+21,CTGT，S3,從+30到+34,AGC。光交聯(lián)研究揭露了DCE非常靠近TAF1。XCPE1（X核心啟動子元件1）基序位于一8-+2到+1為起點，有“DSGYGGRASM”的保守序列。在人類的核心啟動子上出現(xiàn)的概率是1%,大多數(shù)是TATA框缺失的，XCPE1本身有很小的

14、活性。相反，它與專一序列的激活蛋白如：NRF1,NF-1和Sp1結合起作用。因此XCPE1可能是指導翻譯起始的CpG島中的序列專一性激活蛋白共同工作的基序大家庭的成員之一。在將來，調(diào)查不同核心啟動子基序間功能相互作用也很重要。計算機注釋揭露了各種各樣的核心啟動子基序結合同時出現(xiàn)。這個研究不僅確認了現(xiàn)有的已知核心啟動子基序間的相互作用還鑒別了潛在的相互作用。核心啟動子功能的多樣性現(xiàn)存的不同的核心啟動子元件導致了核心啟動子功能的多樣性。例如：增強子功能性地鏈接到核心啟動子上。一些轉錄增強子被發(fā)現(xiàn)對TATA對抗DPE核心啟動子基序展示出專一性。此外，不同因子調(diào)解不同類型核心啟動子轉錄的基本進程。例如

15、：一系列凈化的轉錄因子(TFIID,TFIIB,TFIIF,TFIIE,TFIIH,TFIIARNA聚合酶II的普通轉錄因子(TFII)包括TFIID,TFIIB,TFIIF,TFIIE,TFIIH,TFIIA等.TFIID是由TATA盒結合蛋白(TATAbindingprotein,TBP)和8種TBP協(xié)同因子(TBPassociatedfactor,TAF)組成的復合物，TFIID可識別和結合核心啟動子(TATA盒和Inr)；TFllB的C端與TFIID和DNA的復合物結合，N-端與TFIIF協(xié)同作用募集RNA聚合酶II,再加上TFIIE,TFIIH形成完整的轉錄復合物.TFIIH有蛋白激

16、酶活性，可使RNAPol最大亞基CTD磷酸化，使轉錄起始過渡到轉錄延伸.TFIIA有助于TFIID與TATA盒核心啟動子結合.)對轉錄一個TATA依賴性的核心啟動子是充分的，但卻被發(fā)現(xiàn)不能轉錄DPE依賴性的核心啟動子，而且，在轉錄反應執(zhí)行粗核提取被發(fā)現(xiàn)NC2積累DPE依賴性的轉錄和起始TATA依賴性的轉錄,然而，NC2的DPE依賴性的轉錄并沒有在重建的凈化系統(tǒng)中被看到,也許是由于缺失了在粗提中出現(xiàn)而在凈化系統(tǒng)中未出現(xiàn)的額外的輔助因子。在分開的工作中也發(fā)現(xiàn)了啟動子元件導致了NC2TATA依賴性的轉錄因子的抑制性反抗。因此，在RNA干擾損耗的研究中；TAF1和TAF4被觀察到對于一個DPE依賴的通

17、告基因而不是一個TATA依賴的通告基因的轉錄很重要，現(xiàn)在，我們有一個不同類型核心啟動子參與轉錄的因子的有趣的不完全圖譜。這個項目是未來調(diào)查的一個重要領域。TBP相關因子在TBP和TBP相關因子上可以看到轉錄機制功能的多樣性。有三種TRFs、TRF2和TRF3。TRF1是在脊椎動物中缺失但在果蠅中出現(xiàn)，它結合到TC富集區(qū)，通過RNA聚合酶II,III來調(diào)解轉錄。TRF2不結合到TATA框，涉及果蠅和脊椎動物中RNA聚合酶I啲轉錄。果蠅的TRF2是在一個多亞基復合物中包含ISWI和DREF蛋白。果蠅中TRF2被發(fā)現(xiàn)有短的和長的形式存在，兩種形式都與ISWI相關。TRF3在脊椎動物而不是果蠅中出現(xiàn)，

18、正是TRF最接近TBP。TRF3結合TATA框序列上，通過RNA聚合酶II參與轉錄。更清楚的是,我們以前認為TBP是通用轉錄因子，對許多基因的轉錄是不需要的，相反，可得到的數(shù)據(jù)顯示，TBP和TRFs不同的功能涉及到許多不同的網(wǎng)絡調(diào)控。例如：TRF2對于TATA缺失的組蛋白H1基因的轉錄來說是必須的但對于含有TATA的S平面來說是不必要的。TBP在調(diào)控核心組蛋白的基因上展示了相反的作用。此外，TRF2和TBP的負面影響在TATA缺失的1型多發(fā)性神經(jīng)纖維瘤啟動子和含有TATA的cfos啟動子中被看見。驚人的，在成肌細胞分化為肌管時，含有TRF3和TRF3的異常復合物代替了TFIID復合物TBP。這

19、個發(fā)現(xiàn)提供了一個TBP和TRF3在細胞分化過程中交換的例子。在此，很有趣來注意到TBP和TRF3在老鼠卵子發(fā)生時表達的不同。TRF3也被發(fā)現(xiàn)對于斑馬魚的造血作用很重要?？偨Y和展望核心啟動子是多樣性的，復雜的。我們?nèi)耘f需要獲得對DNA序列的更好的解釋。揭示核心啟動子的功能和對不同類型核心啟動子有功能的蛋白質因子。特別重要是，我們需要投入更多的精力去研究分散核心啟動子的轉錄機制，因為目前的證據(jù)表明分散核心啟動子與集中核心啟動子在轉錄機制和策略上有根本性的不同。那將比較有趣來調(diào)査RNA聚合酶II結合到介導因子上是否影響本底性轉錄。例如：介導因子已被發(fā)現(xiàn)有助于含有DPE的啟動子的轉錄。而且，一種新形式

20、的叫做聚合酶（G）的RNA聚合酶II含有一個叫做G下調(diào)蛋白的傳統(tǒng)蛋白質能夠使RNA聚合酶II對介導因子有響應。此外，核染色質結構可能是核心啟動子功能的組分，核染色質經(jīng)常在H2A.Z組蛋白的側面,轉錄起點上被發(fā)現(xiàn)，它經(jīng)常位于三甲基賴氨酸抗體的上游。如果有可能，例如，轉錄起始復合物的形成需要TFIID的亞基TAF3結合到含有核小體的H3K4me上。從更廣闊的遠景上看，弄明白核心啟動子在生物進化中如何行使功能也非常重要。例如基因網(wǎng)絡和發(fā)展。獲得和整合這個信息給我們提供這個事件的認識，反復考慮核心啟動子轉錄的途徑。原文TheRNAPolymeraseIICorePromoterrheGatewayto

21、TranscriptionTamarJuven-Gershon,Jer-YuanHsu,JoshuaW.M.Theisen,andJamesT.KadonagaSectionofMolecularBiology,UniversityofCalifornia,SanDiego,9500GilmanDrive,LaJolla,CA920930347,USASummaryTheRNApolymeraseIIcorepromoterisgenerallydefinedtobethesequencethatdirectstheinitiationoftranscription.Thissimpledef

22、initionbeliesadiverseandcomplextranscriptionalmodule.Therearetwomajortypesofcorepromotersocusedanddispersed.Focusedpromoterscontaineitherasingletranscriptionstartsiteoradistinctclusterofstartsitesoverseveralnucleotides,whereasdispersedpromoterscontainseveralstartsitesover50to100nucleotidesandaretypi

23、callyfoundinCpGislandsinvertebrates.Focusedpromotersaremoreancientandwidespreadthroughoutnaturethandispersedpromoters;however,invertebrates,dispersedpromotersaremorecommonthanfocusedpromoters.Inaddition,corepromotersmaycontainmanydifferentsequencemotifs,suchastheTATAbox,BRE,Inr,MTE,DPE,DCE,andXCPE1,

24、thatspecifydifferentmechanismsoftranscriptionandresponsestoenhancers.Thus,thecorepromoterisasophisticatedgatewaytotranscriptionthatdetermineswhichsignalswillleadtotranscriptioninitiation.IntroductionTheRNApolymeraseIIcorepromotercomprisesthesequencesthatdirecttheinitiationoftranscription(forreviews,

25、see1,2*,3*,4*,5*).Thus,inprinciple,thecorepromotercouldbeassimpleasasinglemotifthatservesasauniversaltranscriptionstartsite,orascomplexasauniquesetofsequenceinstructionsforeachpromoter.Historically,theformermodelhasoftenbeenpresumedtobetrue,butemergingdataindicatethatthereisconsiderablediversityinco

26、repromoterstructureandfunction.Theobjectiveofthisreviewistoprovideanoverviewofcurrenttopicsthatrelatetothecorepromoter,withaparticularemphasisonsequencemotifsincorepromoters.Inaddition,wehaveannotatedcorepromoter-relateddatainpapersthatwerepublishedinthepasttwoyears.Itshouldfurtherbenotedthattheprop

27、ertiesofcorepromotersandtheircognatefactorsarenotlikelytobestrictlyabsolute;hence,theprinciplesandideasdescribedinthisessayshouldbetakenonlyascurrentworkingmodels.Focusedversusdispersedcorepromoter Page2shortregionofseveralnucleotides.Mosteukaryoticcorepromotersappeartobefocusedcorepromoters.Inverte

28、brates,however,onlyaboutone-thirdorlessofcorepromotersarefocusedcorepromoters;instead,thevastmajorityofgenesappeartocontaindispersedcorepromoters(alsoknownasBRbroaddistribution,MUmultimodal,orPBbroadwithdominantpeakpromoters),inwhichthereareanumberoftranscriptionstartsitesdistributedoverabroadregion

29、thatmighttypicallyrangefrom50to100nucleotides(Fig.1).Notethatdispersedcorepromotersshouldnotbeconfusedwithalternatepromoters,whicharedistinctandsometimesdifferentially-regulatedpromotersthataretypicallylocatedhundredsorthousandsofnucleotidesapart.CorepromoterelementssuchastheTATAbox,BRE,Inr,MTE,DPE,

30、andDCE(Fig.2;discussedingreaterdetailbelow)aretypicallyfoundinfocusedcorepromoters.Thesecorepromoterelementsarenotuniversal;rather,eachispresentinonlyasubsetofcorepromoters.Moreover,somecorepromotersappeartolackalloftheknowncorepromoterelements.ItisinterestingtonotethattheTATAboxandBREarethemostanci

31、entofthecorepromotermotifs.TheTATAboxandBREalongwiththeircognateproteinfactors,TBP(TATAboxbindingprotein)andTFIIB(transcriptionfactorIIB),areconservedfromArchaeatohumans(forreview,see6).TheTATAboxisalsopresentinplantpromoters7,8*.TheMTEandDPEappeartobeconservedamongmetazoans.Incontrast,dispersedcore

32、promotersaretypicallyfoundinCpGislandsinvertebratesandgenerallylackTATA,DPE,andMTEmotifs(see,forexample1,3*,5*,9,10*).Thus,focusedcorepromotersaremoreancientandusedinamuchbroaderrangeoforganismsthandispersedpromoters.Inaddition,severalofthekeysequencemotifsthatcontributetotheactivityoffocusedcorepro

33、motershavebeenidentified.Ontheotherhand,invertebrates,dispersedcorepromotersaremorecommonthanfocusedpromoters.Moreover,littleisknownaboutthesequencesandfactorsthatareresponsiblefortranscriptionfromdispersedcorepromoters.Itisinterestingtonote,however,thatthepromoterregionofdispersedTATA-lesspromoters

34、aregenerallydeficientinATGtriplets11.Theremaybefundamentaldifferencesinthebasicmechanismsoftranscriptionfromdispersedversusfocusedcorepromoters.Theinitiator(Inr)Theinitiator(Inr)motifencompassesthetranscriptionstartsite1,12.Basedonfunctionalassays,theInrconsensuswasdeterminedtobeYYANWYYinhumansandTC

35、AKTYinDrosophila(degeneratenucleotidesareindicatedaccordingtotheIUPACnucleotidecode).TheAnucleotideinthemiddleoftheInrconsensusisoftenthe+1startsiteinfocusedcorepromoters.Inr-likesequenceshavealsobeendescribedinSaccharomycescerevisiae(forexample,see13*andreferencestherein).TheInrisprobablythemostcom

36、monlyoccurringsequencemotifinfocusedcorepromoters(see,forexample14,15*,16*).TheInrisarecognitionsiteforthebindingofTFIID.AlthoughanumberofproteinshavebeenfoundtobindtoInrsequences,thebindingofTFIIDtotheInrappearstobeparticularlyimportantbecausethesequencespecificityofTFIIDbindingtotheInrregionofthec

37、orepromoterisidenticaltotheInrconsensussequence17.ThecomputationalanalysisofthousandsofmammaliantranscriptionstartsitessuggeststhatthemammalianInrconsensusisYR,whereRcorrespondstothe+1startsite10*,18*.Incontrast,thecomputationalanalysisofthousandsofDrosophilacorepromotersrevealsamuchmorestrictconsen

38、sussequenceofTCAGTY14,15*.ThissharpdifferenceinthespecificityoftheInrconsensusbetweenDrosophilaandmammalssuggeststhatmammaliantranscriptionfactorshaveevolvedtofunctionwithabroaderrangeofInrsequencesthanDrosophilatranscriptionfactors.Thispropertymayberelatedtotheprevalenceofdispersedcorepromotersinma

39、mmalsbutnotinDrosophila.TheTATAboxandBRETheTATAbox,whichisthemostancientandmostwidely-usedcorepromotermotifthroughoutnature,wasaptlythefirsteukaryoticcorepromoterelementtobeidentified19.TheTATAboxhasaconsensusofTATAWAAR,wheretheupstreamTnucleotideismostcommonlyat31or30relativetotheA+1(orG+1)intheInr

40、(see,forinstance10*,20*).TheTATAboxisrecognizedandboundbyTBP,whichisasubunitoftheTFIIDcomplexineukaryotes.Asnotedabove,theTATAboxispresentinasubsetoffocusedcorepromoters.Consequently,theTATAboxappearstobeuncommoninvertebrates(see,forexample10*,21,22*),becauseonlyaboutone-thirdorlessofvertebratecorep

41、romotersisfocusedandonlyafractionofthefocusedcorepromoterscontainsaTATAbox.Yet,inthiscontext,itisusefultonoteparentheticallythatitisprobablyagoodpracticetobesomewhatcautiousintheinterpretationofexpectedfrequenciesofcorepromotermotifs.Forinstance,thefrequencyofoccurrenceoftheTATAboxisanestimatethatde

42、pendsontheparameters(i.e.,sequencesandpositions)thatareusedtodefinetheTATAboxaswellastheaccuracyandpromotercoverageoftheparticulardatabasethatisusedintheanalysis.Thus,althoughitisclearlyapparentthattherearemanyTATA-lesspromoters,thecontributionoftheTATAboxorfunctionallyequivalentsequencestovertebrat

43、etranscriptionremainstobedeterminedunambiguously,andmaybegreaterthaniscurrentlybelieved.Ultimately,itwillbenecessarytodeterminetheactualfunctionofeachpotentialmotifineachcorepromoter.TheBRE(TFIIBrecognitionelement)wasoriginallyidentifiedasaTFIIB-bindingsequencethatisimmediatelyupstreamofasubsetofTAT

44、Aboxes23.ItwasthenfoundthatTFIIBcanbindupstreamordownstreamoftheTATAboxattheBREu(upstreamBRE,whichisthesameastheoriginalBRE)orBREd(downstreamBRE)sequences24,25*.TheBREuconsensusisSSRCGCC23.BREdislocatedimmediatelydownstreamoftheTATAboxandhasaconsensusofRTDKKKK24.Dependingonthepromotercontext,theBREu

45、andBREdcanactineitherapositiveornegativemanner23,24,25*.TheDPEandMTETheDPE(downstreamcorepromoterelement)wasidentifiedasadownstreamTFIIDrecognitionsequencethatisimportantforbasaltranscriptionactivity26.TheDPEisconservedfromDrosophilatohumans,andislocatedfrom+28to+33relativetotheA+1intheInr.TheDPEcon

46、sensusisRGWYVTinDrosophila27.TheDPEconsensusinhumanshasyettobedetermined;however,mammaliancorepromoterscontainingsequencesthatconformtotheDrosophilaconsensushavebeenfoundtopossessDPEactivity.TheDPEfunctionscooperativelywiththeInr,andthespacingbetweentheInrandDPEiscriticalforoptimaltranscription.Phot

47、ocrosslinkingstudiesrevealedthattheDPEisincloseproximitytotheTFIIDsubunitsTAF6(TAFII60)andTAF9(TAFII40),whichcontainhistonefoldmotifsandarerelatedtohistonesH4andH328.ItisthuspossiblethattheTAF6-TAF9subunitsoftTFIIDinteractwiththeDPEinamannerthatissimilartobindingofhistonesH3-H4toDNAinnucleosomes29.T

48、heMTE(motiftenelement)wasfoundbyacombinationofcomputationalandbiochemicalstudies14,30.TheMTEhasaconsensusofCSARCSSAACfrom+18to+27relativetoA+1intheInrinDrosophila.Mutationofthenucleotidesfrom+18to+22canabolishMTEactivityinvitroandinculturedcells.LiketheDPE,theMTEfunctionscooperativelywiththeInrwitha

49、strictInr-MTEspacingrequirement.TheadditionofanMTEcancompensateforthelossofbasaltranscriptionactivitythatoccursuponmutationofaTATAboxoraDPE.Moreover,theMTEexhibitssynergywiththeTATAandDPEmotifs.ThissynergybetweentheMTEandothercorepromotermotifsinspiredthedesignofaSuperCorePromoter,SCP,whichcontainso

50、ptimizedversionsoftheTATAbox,Inr,MTE,andDPE31*.TheSCPisthestrongestknowncorepromoterinvitroandinculturedcells.Inaddition,theSCPexhibitsunusuallyhighaffinityforthebindingofTFIID.TheavailableevidenceindicatesthattheMTEispresentinhumans.First,mutationoftheMTEinaDrosophilacorepromotercausesareductionint

51、ranscriptionbyhumanfactorsbothinvitroandinculturedcells30,31*.Hence,thehumantranscriptionalmachineryrecognizes30.However,theMTEgenerallydoesnotemergeasanoverrepresentedsequenceincomputationalanalysesofmammalianpromoterdatabases(see,forexample15*,18*).AsdescribedabovefortheInr,itispossiblethattheMTEa

52、swellastheDPEmayhavebroaderandlessrestrictiveconsensussequencesinmammalsthaninDrosophila.Inthisregard,itisinterestingtonotethattheanalysisofmammaliancorepromotersequences18*revealedagcgmotif5(whichmaybeidenticaltomotif8of32*)at+20aswellasagcgechomotif5at+30.Thegcgmotifoverlapswiththemutationallysens

53、itive+18to+22regionoftheMTE30,andthegcgechomotifoverlapswiththelocationoftheDPE.Thus,thegcgmotifmaybethemammalianversionoftheMTE,whereasthegcgechomotifmaycorrespondtotheDPE.TheDCEandXCPE1motifsTheDCE(downstreamcoreelement)wasoriginallyfoundinthehumanbeta-globinpromoter33,andhasalsobeencharacterizedi

54、ntheadenovirusmajorlatepromoter34.TheDCEoccursfrequentlywiththeTATAbox,andappearstobedistinctfromtheDPE.TheDCEconsistsofthreesubelements:SI,CTTCfrom+6to+11;SII,CTGTfrom+16to+21;andSIII,AGCfrom+30to+34.PhotocrosslinkingstudiesrevealedthattheDCEisincloseproximitytoTAF1.TheXCPE1(Xcorepromoterelement1)m

55、otifislocatedfrom-8to+2relativetothe+1startsiteandhastheconsensussequenceofDSGYGGRASM35*.Itispresentinabout1%ofhumancorepromoters,mostofwhichareTATA-less.XCPE1exhibitslittleactivitybyitself.Instead,itactsinconjunctionwithsequence-specificactivators,suchasNRF1,NF-1,andSp1.Thus,XCPE1maybeamemberofalar

56、gerfamilyofmotifsthatworkalongwithsequencespecificactivatorsinCpGislandstodirecttranscriptioninitiation.Inthefuture,itwillalsobeimportanttoinvestigatefunctionalinteractionsbetweendifferentcorepromotermotifs.Alongtheselines,computationalstudieshaverevealedtheco-occurrenceofvariouscombinationsofcorepr

57、omotermotifs15*,16*,36,37*,38*.Thesestudiesnotonlyconfirmpreviouslyknowninteractionsbetweencorepromotermotifs,butalsoidentifynewpotentialinteractions.DiversityincorepromoterfunctionTheexistenceofdifferentcorepromoterelementsresultsindiversityincorepromoterfunction(reviewedin39).Forinstance,enhancers

58、arefunctionallylinkedtocorepromoters(see,forexample40*),andsometranscriptionalenhancershavebeenfoundtoexhibitspecificityforTATAversusDPEcorepromotermotifs41.Inaddition,differentfactorsmediatethebasictranscriptionprocessfromdifferenttypesofcorepromoters.Forexample,asetofpurifiedtranscriptionfactors(T

59、FIIA,TFIIB,TFIID,TFIIE,TFIIF,TFIIH,RNApolymeraseII,PC4,andSp1)thataresufficienttotranscribeaTATA-dependentcorepromoterwerefoundtobeunabletotranscribeaDPE-dependentcorepromoter42.Moreover,intranscriptionreactionsperformedwithacrudenuclearextract,itwasfoundthatNC2(alsoknownasDr1-Drap1)stimulatesDPE-de

60、pendenttranscriptionandinhibitsTATA-dependenttranscription43.However,theenhancementofDPE-dependenttranscriptionbyNC2wasnotseeninapurifiedreconstitutedsystem42,perhapsduetotheabsenceofanadditionalauxiliaryfactorthatwaspresentinthecrudeextractbutnotinthepurifiedsystem.Inseparatework,itwasalsofoundthat