真核生物基因表達(dá)調(diào)控

第七章真核生物基因表達(dá)調(diào)控真核生物基因的表達(dá)調(diào)控系統(tǒng)遠(yuǎn)比原核生物復(fù)雜。真核生物基因調(diào)控可分為兩大類，第一類是瞬時(shí)調(diào)控或稱可逆性調(diào)控，它相當(dāng)于原核細(xì)胞對(duì)環(huán)境條件變化所做出的反應(yīng)，包括某種底物或激素水平升降，或細(xì)胞周期不同階段酶活性的調(diào)節(jié)；第二類是發(fā)育調(diào)控或稱不可逆調(diào)控，是真核基因調(diào)控的精髓部分，它決定了真核細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、發(fā)育的進(jìn)程。原核生物真核生物操縱元調(diào)控。

多樣化調(diào)控，更為復(fù)雜。

基因組小，大腸桿菌：總長(zhǎng)4.6×106bp,編碼4288個(gè)基因,每個(gè)基因約1100bp。

基因組大，人類基因組全長(zhǎng)3×109bp，編碼10萬個(gè)基因，其余為重復(fù)序列。

基因分布在同一染色體上，操縱元控制。

DNA與組蛋白結(jié)合成染色質(zhì)，染色質(zhì)的變化調(diào)控基因表達(dá)；基因分布在不同的染色體上，存在不同染色體間基因的調(diào)控問題。

適應(yīng)外界環(huán)境，操縱元調(diào)控表達(dá)。

基因差別表達(dá)是細(xì)胞分化和功能的核心。

轉(zhuǎn)錄和翻譯同時(shí)進(jìn)行，大部分為轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控。

轉(zhuǎn)錄和翻譯在時(shí)間和空間上均不同，從DNA到蛋白質(zhì)的各層次上都有調(diào)控，但多數(shù)為轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控真核生物與原核生物的調(diào)控差異一、真核基因組的復(fù)雜性與原核生物比較，真核生物的基因組更為復(fù)雜，可列舉如下:真核基因組比原核基因組大得多，大腸桿菌基因組約4×106bp，哺乳類基因組在109bp數(shù)量級(jí)，比細(xì)菌大千倍；大腸桿菌約有4000個(gè)基因，人則約有10萬個(gè)基因。

真核生物主要的遺傳物質(zhì)與組蛋白等構(gòu)成染色質(zhì)，被包裹在核膜內(nèi)，核外還有遺傳成分(如線粒體DNA等)，這就增加了基因表達(dá)調(diào)控的層次和復(fù)雜性。原核生物的基因組基本上是單倍體，而真核基因組是二倍體

;細(xì)菌多數(shù)基因按功能相關(guān)成串排列，組成操縱元的基因表達(dá)調(diào)控的單元，共同開啟或關(guān)閉，轉(zhuǎn)錄出多順反子(polycistron)的mRNA；真核生物則是一個(gè)結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄生成一條mRNA，即mRNA是單順反子(monocistron)，基本上沒有操縱元的結(jié)構(gòu)，而真核細(xì)胞的許多活性蛋白是由相同和不同的多肽形成的亞基構(gòu)成的，這就涉及到多個(gè)基因協(xié)調(diào)表達(dá)的問題，真核生物基因協(xié)調(diào)表達(dá)要比原核生物復(fù)雜得多。

原核基因組的大部分序列都為基因編碼，而核酸雜交等實(shí)驗(yàn)表明：哺乳類基因組中僅約10%的序列為蛋白質(zhì)、rRNA、tRNA等編碼，其余約90%的序列功能至今還不清楚。原核生物的基因?yàn)榈鞍踪|(zhì)編碼的序列絕大多數(shù)是連續(xù)的，而真核生物為蛋白質(zhì)編碼的基因絕大多數(shù)是不連續(xù)的，即有外顯子(exon)和內(nèi)含子(intron)，轉(zhuǎn)錄后需經(jīng)剪接(splicing)去除內(nèi)含子，才能翻譯獲得完整的蛋白質(zhì)，這就增加了基因表達(dá)調(diào)控的環(huán)節(jié)。

原核基因組中除rRNA、tRNA基因有多個(gè)拷貝外，重復(fù)序列不多。哺乳動(dòng)物基因組中則存在大量重復(fù)序列(repetitivesequences)。

二、真核基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)與原核生物比較它具有一些明顯的特點(diǎn)：(一)真核基因表達(dá)調(diào)控的環(huán)節(jié)更多基因表達(dá)是基因經(jīng)過轉(zhuǎn)錄、翻譯、產(chǎn)生有生物活性的蛋白質(zhì)的整個(gè)過程。同原核生物一樣，轉(zhuǎn)錄依然是真核生物基因表達(dá)調(diào)控的主要環(huán)節(jié)。但真核基因轉(zhuǎn)錄發(fā)生在細(xì)胞核(線粒體基因的轉(zhuǎn)錄在線粒體內(nèi))，翻譯則多在胞漿，兩個(gè)過程是分開的，因此其調(diào)控增加了更多的環(huán)節(jié)和復(fù)雜性，轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控占有了更多的分量?！舳嗉?jí)調(diào)控DNA水平基因丟失基因擴(kuò)增基因重排甲基化修飾染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)RNA水平轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控RNA的轉(zhuǎn)錄后加工mRNA向胞漿轉(zhuǎn)運(yùn)mRNA穩(wěn)定性蛋白質(zhì)水平翻譯過程翻譯后加工蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性真核生物調(diào)控的特征◆基因表達(dá)以正調(diào)控為主◆轉(zhuǎn)錄與翻譯在不同的區(qū)域進(jìn)行◆無操縱子和衰減子◆個(gè)體發(fā)育復(fù)雜◆受環(huán)境影響較小三、DNA水平的調(diào)控（一）染色質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)基因表達(dá)的影響真核基因的轉(zhuǎn)錄與染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化相關(guān)。真核基因組DNA絕大部分都在細(xì)胞核內(nèi)與組蛋白等結(jié)合成染色質(zhì)，染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)、染色質(zhì)中DNA和組蛋白的結(jié)構(gòu)狀態(tài)都影響轉(zhuǎn)錄。染色體(chromosome):細(xì)胞在有絲分裂或減數(shù)分裂過程中,由染色質(zhì)聚縮而成的棒狀結(jié)構(gòu)。染色質(zhì)（chromatin）:間期細(xì)胞核內(nèi)由DNA、組蛋白、非組蛋白及少量RNA組成的線性復(fù)合結(jié)構(gòu),是間期細(xì)胞遺傳物質(zhì)存在的形式。

常染色質(zhì)(euchromatin):壓縮程度低,伸展?fàn)顟B(tài),著色淺異染色質(zhì)(heterochromatin)：壓縮程度高,聚縮狀態(tài),著色深結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)(constitutiveheterochromatin)兼性異染色質(zhì)(facultativeheterochromatin)結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)，除復(fù)制期以外，在整個(gè)細(xì)胞周期均處于聚縮狀態(tài)，形成多個(gè)染色中心。結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)的特征：在中期染色體上多定位于著絲粒區(qū)、端粒、次縊痕及染色體臂的某些節(jié)段；由相對(duì)簡(jiǎn)單、高度重復(fù)的DNA序列構(gòu)成,如衛(wèi)星DNA；具有顯著的遺傳惰性,不轉(zhuǎn)錄也不編碼蛋白質(zhì)；在復(fù)制行為上與常染色質(zhì)相比表現(xiàn)為晚復(fù)制早聚縮兼性異染色質(zhì)在某些細(xì)胞類型或一定的發(fā)育階段,原來的常染色質(zhì)聚縮,并喪失基因轉(zhuǎn)錄活性,變?yōu)楫惾旧|(zhì)，如X染色體隨機(jī)失活。異染色質(zhì)化可能是關(guān)閉基因活性的一種途徑?！舢惾旧|(zhì)化哺乳動(dòng)物的劑量補(bǔ)償（dosageconpensation）雌性哺乳動(dòng)物X染色體的失活巴爾小體（Barrbody）L.Barr(1949年)通過巴氏小體檢查可確定胎兒性別和查出性染色體異常的患者，如克氏（Klinefelter′s）綜合征患者外貌為男性，但有一個(gè)巴氏小體，可判定患者的核型是47，XXY；而外表為女性的特納氏（Turner's）綜合征患者卻無巴氏小體，故判斷患者的核型是45，XO。其他性染色體異常的患者如XXY、XXYY有1個(gè)巴氏小體，而XXX、XXXY有2個(gè)巴氏小體等。

◆1961,MaryLyon提出了萊昂假說(Lyonhypothesiis)◆巴爾小體是一個(gè)失活的X染色體；◆在哺乳動(dòng)物中，雌性個(gè)體細(xì)胞中的兩個(gè)X染色體中有一個(gè)X染色體在受精后的第16天（受精卵增殖到5000-6000，植入子宮壁時(shí)）失活；◆兩條X染色體中哪一條失活是隨機(jī)的；◆X染色體失活后,細(xì)胞繼續(xù)分裂形成的克隆中,此條染色體都是失活的；◆生殖細(xì)胞形成時(shí)失活的X染色體可得到恢復(fù)?！?974年Lyon又提出了新萊昂假說認(rèn)為X染色體的失活是部分片段的失活◆實(shí)驗(yàn)證據(jù):

◆無汗性外胚層發(fā)育不良(anhidroticectodermaldysplasia)

◆三色貓

◆G-6-PDHanhidroticectodermaldysplasia

無汗性外胚層發(fā)育不良毛發(fā)稀少牙齒異常無汗/少汗表皮和附件異常XbXBb橙色B黑色三色貓三色貓6-磷酸葡糖脫氧酶(G-6-PD)的測(cè)定G-6-PD有A，B兩種類型，二者之間只有一個(gè)氨基酸的差異，但電泳帶的遷移率不同，A帶比B帶移動(dòng)得快一點(diǎn)。它們分別由一對(duì)等位基因GdA和GdB編碼的。(二)DNase的敏感性和基因表達(dá)組蛋白的作用：組蛋白與DNA結(jié)合阻止DNA上基因的轉(zhuǎn)錄，去除組蛋白基因又能夠轉(zhuǎn)錄。組蛋白是堿性蛋白質(zhì)，帶正電荷，可與DNA鏈上帶負(fù)電荷的磷酸基相結(jié)合，從而遮蔽了DNA分子，妨礙了轉(zhuǎn)錄，可能扮演了非特異性阻遏蛋白的作用；染色質(zhì)中的非組蛋白成分具有組織細(xì)胞特異性，可能消除組蛋白的阻遏，起到特異性的去阻遏促轉(zhuǎn)錄作用。轉(zhuǎn)錄活躍的區(qū)域也常缺乏核小體的結(jié)構(gòu)。這些都表明核小體結(jié)構(gòu)影響基因轉(zhuǎn)錄。轉(zhuǎn)錄活躍區(qū)域?qū)怂崦缸饔妹舾卸仍黾?。活躍進(jìn)行轉(zhuǎn)錄的染色質(zhì)區(qū)域受DNaseⅠ消化常出現(xiàn)100－200bp的DNA片段，且長(zhǎng)短不均一，說明其DNA受組蛋白掩蓋的結(jié)構(gòu)有變化，出現(xiàn)了對(duì)DNaseⅠ高敏感點(diǎn)(hypersensitivesite)。

含有轉(zhuǎn)錄活性基因的染色質(zhì)區(qū)域?qū)NaseⅠ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，DNaseⅠ易于接觸到DNA之故雞的珠蛋白和卵清蛋白系統(tǒng):雞胚紅細(xì)胞珠蛋白基因+-卵清蛋白基因-+雞輸卵管細(xì)胞超敏感區(qū)域（hypersensitiveregion）或超敏感位點(diǎn)（hypersensitivesite)一般在轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)附近，即5′端啟動(dòng)子區(qū)域，少部分位于其它部位如轉(zhuǎn)錄單元的下游。超敏感位點(diǎn)是一段長(zhǎng)200bp左右的DNA序列，這些區(qū)域是低甲基化區(qū)；并可能有局部解鏈的存在；不存在核小體結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)不同尋常，此區(qū)因DNA的裸露易和多種酶或特異的蛋白質(zhì)結(jié)合，也就是說易于和反式作用因子結(jié)合。染色質(zhì)對(duì)DNaseⅠ的敏感性與2種非組蛋白有關(guān)，那就是高泳動(dòng)蛋白14（HMG14，high-mobilitygroup）和HMG17，這是兩種高豐富度小分子量（30KDa）的蛋白，活化染色質(zhì)中每10個(gè)核小體就結(jié)合一個(gè)HMG分子，當(dāng)從紅細(xì)胞中提出這兩種蛋白時(shí)，珠蛋白基因不再對(duì)DNaseⅠ出現(xiàn)敏感，當(dāng)將這兩種蛋白重新加入到此系統(tǒng)中，敏感性又可得到恢復(fù)。HMG蛋白的C端含活性氨基酸，可與核小體核心組蛋白的堿性區(qū)域相結(jié)合。HMG蛋白的N端1/3的區(qū)域氨基酸序列與H1和H5的C端十分相似。而HMG在核小體上位置與H1相近，HMG和組蛋白相互作用。可以競(jìng)爭(zhēng)性取代H1或H5，核小體缺乏H1和H5將使染色質(zhì)變得松散，成為具有轉(zhuǎn)錄活性的狀態(tài)。(三)基因擴(kuò)增◆定義細(xì)胞內(nèi)某些特定基因的拷貝數(shù)專一性的大量增加◆作用滿足特定階段生命活動(dòng)的需要◆例子:

組織中整個(gè)染色體組都進(jìn)行擴(kuò)增：在雙翅目昆蟲[如果蠅（D.melanogaster）]的唾腺中，細(xì)胞不分裂但染色體卻多輪復(fù)制，產(chǎn)生巨大的多線染色體（polytennechromosomes）（含多于1000條染色單體）發(fā)育中的編程擴(kuò)增特定的基因簇的染色體外擴(kuò)增特定的基因簇原位擴(kuò)增哺乳動(dòng)物培養(yǎng)細(xì)胞中定向基因的應(yīng)激性擴(kuò)增polytennechromosomes特定的基因簇的染色體外擴(kuò)增兩棲類和昆蟲卵母細(xì)胞rRNA基因的擴(kuò)增非洲爪蟾的18S、5.8S和28SrDNA的串聯(lián)重復(fù)單位，它們成簇存在，形成核仁形成區(qū)。可是在卵母細(xì)胞中rDNA串聯(lián)重復(fù)單位被剪切下來后環(huán)化，以滾環(huán)復(fù)制的形式進(jìn)行擴(kuò)增，使拷貝數(shù)擴(kuò)大了1000倍以上。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28SrDNA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。DNA的這種擴(kuò)增的過程尚不完全清楚。此DNA的環(huán)產(chǎn)生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。特定的基因簇原位擴(kuò)增在黑腹果蠅的發(fā)育中，卵殼蛋白基因不被剪切，在表達(dá)之前，通過復(fù)制的重疊環(huán)而被擴(kuò)增。特定的基因簇原位擴(kuò)增：在黑腹果蠅的發(fā)育中在基因組中通過復(fù)制的重疊環(huán)而被擴(kuò)增。卵殼蛋白是由多倍體的卵泡細(xì)胞合成和分泌的。昆蟲的卵殼基因成簇排列，在黑腹果蠅中已鑒別出兩組。在卵泡中其中一組位于X染色體上的基因，在表達(dá)之前經(jīng)4次重復(fù)，擴(kuò)增了16倍；另一組基因在第Ⅲ染色體上，它們經(jīng)6次重復(fù)，擴(kuò)增了64倍。在這兩組中，擴(kuò)增區(qū)域延伸到卵殼基因另一側(cè)約4550kb。擴(kuò)增最多的區(qū)域是在卵殼基因周圍約20kb的區(qū)域。產(chǎn)生一系列的協(xié)同擴(kuò)增子(concentricamplicons)。這樣通過在卵泡細(xì)胞中選擇性擴(kuò)增來滿足在短期中對(duì)卵殼蛋白的大量需要.卵泡細(xì)胞中選擇性擴(kuò)增來滿足在短期中對(duì)卵殼蛋白的大量需要哺乳動(dòng)物培養(yǎng)細(xì)胞中定向基因的應(yīng)激性擴(kuò)增某些試劑可使那些對(duì)其產(chǎn)生抗性的基因大量擴(kuò)增

dhfr基因二氫葉酸還原酶(DHFR)氨甲喋呤（methotrexate）均勻染色區(qū)（homogeneouslystainingregion,HSR）雙微體(double-minutechromosomes)均勻染色區(qū)

（homogeneouslystainingregion,HSR）

在高抗性細(xì)胞的染色體中，可以觀察到擴(kuò)增區(qū)域形成一延伸的染色體帶稱均勻染色區(qū)（homogeneouslystainingregion,HSR）雙微體(double-minutechromosomes)

染色體外的拷貝是怎樣產(chǎn)生？?jī)煞N可能：復(fù)制的附加環(huán)可能在dhfr基因附近起始，然后通過dhfr拷貝之間的非同源重組而產(chǎn)生或是等位基因之間的非同源重組來起始這個(gè)過程。額外的拷貝可能是通過類似于重組的事件將其從染色體釋放出來(四)基因重排◆定義改變基因組中有關(guān)基因序列結(jié)構(gòu)(片斷水平的拼接)，使相距很遠(yuǎn)的片斷靠近◆作用調(diào)控基因差別表達(dá)◆例子:B淋巴細(xì)胞基因重排Ｌ.Ｐaulinng指令學(xué)說Ｆ.M.Ｂurnet克隆選擇學(xué)說Ｗ.T.Dreyer

和J.C.Bennett體細(xì)胞重組Mozumi,N.和利根川進(jìn)(Tonegawa,S.)當(dāng)B細(xì)胞發(fā)育時(shí)，一個(gè)特殊的L-VK片段和其中一個(gè)JK連接，再和CK連接，然后轉(zhuǎn)錄，切除內(nèi)含子，成為成熟的mRNA每家族位于不同的染色體上，而由自己的一套V基因和C基因構(gòu)成。在任何動(dòng)物中每家族的V基因和C基因都隔開一段距離，這種排列的方式稱為胚系（germline）模式，在生殖細(xì)胞中和除了免疫系統(tǒng)外的所有體細(xì)胞中都是按此排列。-----酵母MAT序列的轉(zhuǎn)換1、酵母結(jié)合型的轉(zhuǎn)變---DNA序列的代換，而不是互換---依賴于序列的同源性（被代換的序列命運(yùn)是被降解調(diào)---突變?cè)囼?yàn)）2、

同源序列

匣子WXYZ1Z2totalHML723704747239882501MAT723704747239882501MATa723704642239882369HMRa7046422398815853、轉(zhuǎn)換過程?內(nèi)切酶(HO)識(shí)別、切割--Y/Z1交界處---起始MAT序列的轉(zhuǎn)換(雙鏈斷裂)［HM匣子受Sir阻遏蛋白的保護(hù)］①?Y區(qū)域被降解，直到Y(jié)α和Ya相同的部分或一直到X區(qū)域①②?四個(gè)斷頭侵入供體匣子的同源部分并與其中互補(bǔ)鏈配對(duì)?以供體DNA為模板復(fù)制Y區(qū)域，holliday結(jié)構(gòu)形成③④?Holliday結(jié)構(gòu)的拆分，產(chǎn)生新的MAT匣子和這次轉(zhuǎn)換中的供體匣子真核DNA中的胞嘧啶約有5%被甲基化為5-甲基胞嘧啶(5methylcytidine,m5C)，而活躍轉(zhuǎn)錄的DNA段落中胞嘧啶甲基化程度常較低。這種甲基化最常發(fā)生在某些基因5′側(cè)區(qū)的CG序列中，實(shí)驗(yàn)表明這段序列甲基化可使其后的基因不能轉(zhuǎn)錄，甲基化可能阻礙轉(zhuǎn)錄因子與DNA特定部位的結(jié)合從而影響轉(zhuǎn)錄。(五）甲基化與基因活性的調(diào)控◆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,DNA甲基化能關(guān)閉某些基因的活性,去甲基化誘導(dǎo)了基因的重新活化和表達(dá)◆DNA甲基化的主要形式：CpG◆CGislands高等真核生物中包含未甲基化CpG雙核甘酸序列遠(yuǎn)低于其理論值.通常成串出現(xiàn)在隨時(shí)準(zhǔn)備好轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)譯的脫氧核糖核酸中◆甲基化酶日常型（mainteance）：從頭合成型（denovosynthesis）◆DNA甲基化抑制基因轉(zhuǎn)錄的機(jī)理DNA甲基化導(dǎo)致某些區(qū)域DNA構(gòu)象變化，影響蛋白質(zhì)與DNA的相互作用；抑制轉(zhuǎn)錄因子與啟動(dòng)區(qū)DNA的結(jié)合效率。用組蛋白Hl與含CCGG序列的甲基化和非甲基化DNA實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)：甲基化達(dá)到一定程度時(shí)會(huì)發(fā)生從常規(guī)的B-DNA向Z-DNA的過渡。又由于Z-DNA結(jié)構(gòu)收縮，螺旋加深，使許多蛋白質(zhì)因子賴以結(jié)合的元件縮入大溝而不利于基因轉(zhuǎn)錄的起始。用序列相同但甲基化水平不同的DNA為材料，比較其作為RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄模板的活性，發(fā)現(xiàn)甲基的引入不利于模板與RNA聚合酶的結(jié)合，降低了其體外轉(zhuǎn)錄活性。5-甲基胞嘧啶在DNA上并不是隨機(jī)分布的，基因的5'端和3’端往往富含甲基化位點(diǎn)，而啟動(dòng)區(qū)DNA分子上的甲基化密度與基因轉(zhuǎn)錄受抑制的程度密切相關(guān)。141甲基化的CpG/1.5kb141甲基化的CpG/1.5kb28甲基化的CpG/1.4kb26甲基化的CpG/3.3kb◆DNA甲基化與X染色體失活

X染色體失活中心(X-chromosomeinactivationcenter,Xic)X染色體上存在一個(gè)與X染色體失活有密切聯(lián)系的核心部位,定位在Xq13區(qū)（正好是Barr氏小體濃縮部位）。

Xi-specifictranscript(Xist)基因只在失活的X染色體上表達(dá)產(chǎn)物是一功能性RNA沒有ORF卻含有大量的終止密碼子XistRNA分子能可能與Xic位點(diǎn)相互作用,引起后者構(gòu)象變化,易于結(jié)合各種蛋白因子,最終導(dǎo)致X染色體失活四、真核基因轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控真核基因表達(dá)以正性調(diào)控為主：真核RNA聚合酶對(duì)啟動(dòng)子的親和力很低，基本上不依靠自身來起始轉(zhuǎn)錄，需要依賴多種激活蛋白的協(xié)同作用。真核基因調(diào)控中雖然也發(fā)現(xiàn)有負(fù)性調(diào)控元件，但其存在并不普遍；真核基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)的調(diào)控蛋白也有起阻遏和激活作用或兼有兩種作用者，但總的是以激活蛋白的作用為主。即多數(shù)真核基因在沒有調(diào)控蛋白作用時(shí)是不轉(zhuǎn)錄的，需要表達(dá)時(shí)就要有激活的蛋白質(zhì)來促進(jìn)轉(zhuǎn)錄。換言之：真核基因表達(dá)以正性調(diào)控為主導(dǎo)。真核細(xì)胞的三種RNA聚合酶(Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ)中，只有RNA聚合酶Ⅱ能轉(zhuǎn)錄生成mRNA，以下主要討論RNA聚合酶Ⅱ的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。(一)順式作用元件(cisactingelements)真核基因的順式調(diào)控元件是基因周圍能與特異轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合而影響轉(zhuǎn)錄的DNA序列。其中主要是起正性調(diào)控作用的順式作用元件，包括啟動(dòng)子(promoter)、增強(qiáng)子(enhancer)；近年又發(fā)現(xiàn)起負(fù)性調(diào)控作用的元件靜止子(silencer)1.啟動(dòng)子與原核啟動(dòng)子的含義相同，是指RNA聚合酶結(jié)合并啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的DNA序列。但真核啟動(dòng)子間不像原核那樣有明顯共同一致的序列，而且單靠RNA聚合酶難以結(jié)合DNA而起動(dòng)轉(zhuǎn)錄，而是需要多種蛋白質(zhì)因子的相互協(xié)調(diào)作用，不同蛋白質(zhì)因子又能與不同DNA序列相互作用，不同基因轉(zhuǎn)錄起始及其調(diào)控所需的蛋白因子也不完全相同，因而不同啟動(dòng)子序列也很不相同，要比原核更復(fù)雜、序列也更長(zhǎng)。真核啟動(dòng)子一般包括轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)及其上游約100－200bp序列，包含有若干具有獨(dú)立功能的DNA序列元件，每個(gè)元件約長(zhǎng)7－30bp。最常見的哺乳類RNA聚合酶Ⅱ啟動(dòng)子中的元件序列見表1。元件名稱共同序列結(jié)合的蛋白因子名稱分子量結(jié)合DNA長(zhǎng)度TATAboxTATAAAATBP30,000～10bpGCboxGGGCGGSP-1105,000～20bpCAATboxGGCCAATCTCTF/NF160,000～22bp哺乳類RNA聚合酶Ⅱ啟動(dòng)子中的元件序列啟動(dòng)子中的元件可以分為兩種：①核心啟動(dòng)子元件(corepromoterelement)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。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。②上游啟動(dòng)子元件(upstreampromoterelement)包括通常位于－70bp附近的CAAT盒和GC盒、以及距轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)更遠(yuǎn)的上游元件。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達(dá)分別有不同的調(diào)控。2.增強(qiáng)子

是一種能夠提高轉(zhuǎn)錄效率的順式調(diào)控元件，最早是在SV40病毒中發(fā)現(xiàn)的長(zhǎng)約200bp的一段DNA，可使旁側(cè)的基因轉(zhuǎn)錄提高100倍，其后在多種真核生物，甚至在原核生物中都發(fā)現(xiàn)了增強(qiáng)子。增強(qiáng)子通常占100－200bp長(zhǎng)度，也和啟動(dòng)子一樣由若干組件構(gòu)成，基本核心組件常為8－12bp，可以單拷貝或多拷貝串連形式存在。增強(qiáng)子的作用有以下特點(diǎn)：①增強(qiáng)子提高同一條DNA鏈上基因轉(zhuǎn)錄效率，可以遠(yuǎn)距離作用，通?？删嚯x1－4kb、個(gè)別情況下離開所調(diào)控的基因30kb仍能發(fā)揮作用，而且在基因的上游或下游都能起作用。②增強(qiáng)子作用與其序列的正反方向無關(guān)，將增強(qiáng)子方向倒置依然能起作用。而將啟動(dòng)子倒就不能起作用，可見增強(qiáng)子與啟動(dòng)子是很不相同的。③增強(qiáng)子要有啟動(dòng)子才能發(fā)揮作用，沒有啟動(dòng)子存在，增強(qiáng)子不能表現(xiàn)活性。但增強(qiáng)子對(duì)啟動(dòng)子沒有嚴(yán)格的專一性，同一增強(qiáng)子可以影響不同類型啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄。例如當(dāng)含有增強(qiáng)子的病毒基因組整合入宿主細(xì)胞基因組時(shí)，能夠增強(qiáng)整合區(qū)附近宿主某些基因的轉(zhuǎn)錄；當(dāng)增強(qiáng)子隨某些染色體段落移位時(shí)，也能提高移到的新位置周圍基因的轉(zhuǎn)錄。使某些癌基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)增強(qiáng)，可能是腫瘤發(fā)生的因素之一。④增強(qiáng)子的作用機(jī)理雖然還不明確，但與其他順式調(diào)控元件一樣，必須與特定的蛋白質(zhì)因結(jié)合后才能發(fā)揮增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄的作用。增強(qiáng)子一般具有組織或細(xì)胞特異性，許多增強(qiáng)子只在某些細(xì)胞或組織中表現(xiàn)活性，是由這些細(xì)胞或組織中具有的特異性蛋白質(zhì)因子所決定的。3.靜止子

最早在酵母中發(fā)現(xiàn)，以后在T淋巴細(xì)胞的T抗原受體基因的轉(zhuǎn)錄和重排中證實(shí)這種負(fù)調(diào)控順式元件的存在。目前對(duì)這種在基因轉(zhuǎn)錄降低或關(guān)閉中起作用的序列研究還不多，但從已有的例子看到：靜止子的作用可不受序列方向的影響，也能遠(yuǎn)距離發(fā)揮作用，并可對(duì)異源基因的表達(dá)起作用。

(二)反式作用因子(transactingfactors)由不同染色體上基因座位編碼的、能直接或間接地識(shí)別或結(jié)合在各順式作用元件8一12bP核心序列上并參與調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄效率的這些結(jié)合蛋白．稱作反式作用因子(trans—actingfactor)。它們?cè)谵D(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)中具有特殊的重要性。這類DNA結(jié)合蛋白有多種．能特異性識(shí)別這類蛋白的序列也有多種．正是不同的DNA結(jié)合蛋白與不同識(shí)別序列之間在空間結(jié)構(gòu)上的相互作用，以及蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)之間的相互作用，構(gòu)成了復(fù)雜的基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制的基礎(chǔ)。研究得較多的反式作用因子有Spl、CTF、Ap—1、Ap—2、oct—1、oct—2等。作為蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄因子從功能上分析其結(jié)構(gòu)可包含有不同區(qū)域：①DNA結(jié)合域（DNAbindingdomain），多由60-100個(gè)氨基酸殘基組成的幾個(gè)亞區(qū)組成；②轉(zhuǎn)錄激活域（activatingdomain），常由30-100氨基酸殘基組成，這結(jié)構(gòu)域有富含酸性氨基酸、富含谷氨酰胺、富含脯氨酸等不同種類；③連接區(qū)，即連接上兩個(gè)結(jié)構(gòu)域的部分。

與DNA結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子大多以二聚體形式起作用，與DNA結(jié)合的功能域結(jié)構(gòu)常見有以幾種：①螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋（helix-turn-helix，HTH）這類結(jié)構(gòu)至少有兩個(gè)α螺旋其間由短肽段形成的轉(zhuǎn)角連接，羧基端的α螺旋為識(shí)別螺旋，其氨基酸殘基直接同靶DNA大溝的殘基特異結(jié)合，位于另一α螺旋中的氨基酸和DNA中的磷酸戊糖骨架發(fā)生非特異性的結(jié)合。常以二聚體形式相連。②鋅指（zincfinger）其結(jié)構(gòu)如下圖所示，每個(gè)重復(fù)的“指”狀結(jié)構(gòu)約含23個(gè)氨基酸殘基，鋅以4個(gè)配價(jià)鍵與4個(gè)半胱氨酸、或2個(gè)半胱氨酸和2個(gè)組氨酸相結(jié)合。整個(gè)蛋白質(zhì)分子可有2-9個(gè)這樣的鋅指重復(fù)單位。指形突起的肽段含12-13個(gè)氨基酸殘基，指形突起嵌入DNA的大溝中，由指形突起或其附近的某些氨基酸側(cè)鏈（lys.Arg）與DNA的堿基結(jié)合而實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)與DNA的結(jié)合。接觸5個(gè)核苷酸。例如與GC盒結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子SP1中就有連續(xù)的3個(gè)鋅指重復(fù)結(jié)構(gòu)。③堿性-亮氨酸拉鏈（basicleucinezipper，bZIP）可與CCAAT框、病毒的增強(qiáng)子結(jié)合。這類結(jié)構(gòu)的肽鏈羧基端的約35個(gè)氨基酸殘基有形成α螺旋的特點(diǎn)，其中每隔6個(gè)氨基酸就有一個(gè)亮氨酸殘基，這就使得這些亮氨酸排成一行，出現(xiàn)于螺旋的同一個(gè)方向。由于這類蛋白質(zhì)都以二聚體形式與DNA上靶位點(diǎn)結(jié)合，兩個(gè)分子相應(yīng)的α螺旋之間，靠亮氨酸殘基的疏水作用力形成拉鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。但亮氨酸拉鏈并不直接結(jié)合到DNA上，而是以肽鏈氨基酸富含堿性氨基酸的20-30個(gè)氨基酸結(jié)構(gòu)域與DNA結(jié)合。若不形成二聚體則對(duì)DNA的親和結(jié)合力明顯降低。在肝臟、小腸上皮、脂肪細(xì)胞和某些腦細(xì)胞中有稱為C/EBP家族的一大類蛋白質(zhì)能夠與CAAT盒和病毒增強(qiáng)子結(jié)合，其特征就是能形成bZIP二聚體結(jié)構(gòu)。螺旋-環(huán)-螺旋（helix-loop-helix，HLH）HLH的結(jié)構(gòu)由3部分組成：100-200個(gè)羧基端氨基酸殘基可形成兩個(gè)雙性的α螺旋，中間由非螺旋的氨基酸環(huán)所連接，螺旋中有以亮氨酸為主體形成的疏水面和以親水性氨基酸殘基組成的另一側(cè)親水面，這樣的結(jié)構(gòu)有助于二聚體的形成。α-螺旋N端附近氨基酸也有堿性區(qū)，帶有大量正電荷，當(dāng)與DNA相靠近時(shí)，這些正電荷被DNA的磷酸根離子所中和，形成穩(wěn)定的α螺旋結(jié)構(gòu)，然后結(jié)合于DNA雙螺旋的大溝。HLH這種與DNA結(jié)合的性質(zhì)與亮氨酸拉鏈相似。

從上述可見：轉(zhuǎn)錄調(diào)控的實(shí)質(zhì)在于蛋白質(zhì)與DNA、蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)之間的相互作用，構(gòu)象的變化正是蛋白質(zhì)和核酸“活”的表現(xiàn)。但對(duì)生物大分子間的辨認(rèn)、相互作用、結(jié)構(gòu)上的變化及其在生命活動(dòng)中的意義，人們的認(rèn)識(shí)和研究還只在起步階段，其中許多內(nèi)容甚至重要的規(guī)律我們可能至今還一無所知，有待于努力探索。轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域反式作用因子的轉(zhuǎn)錄激活功能取決于其DNA結(jié)合區(qū)域以外的由80到100個(gè)氨基酸組成的區(qū)域,此區(qū)即為轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域(transcriptionalactivationdomain)。酸性α一螺旋結(jié)構(gòu)域(acidicα-helixdomain)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α一螺旋五、蛋白質(zhì)的磷酸化、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及基因表達(dá)4.PTK激酶PTK激酶即蛋白酪氨酸激酶，是一類催化ATP上γ-磷酸轉(zhuǎn)移到蛋白酪氨酸殘基上的激酶，能催化多種底物蛋白質(zhì)酪氨酸殘基磷酸化，在細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、分化中具有重要作用。根據(jù)PTK是否存在于細(xì)胞膜受體可將其分成非受體型和膜受體型。非受體型以src基因