第八章真核生物的轉(zhuǎn)錄

第八章真核生物的轉(zhuǎn)錄第一頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日概述真核生物的轉(zhuǎn)錄過程真核生物的轉(zhuǎn)錄因子原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄的比較分析第二頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日一、原核生物與真核生物mRNA的特征比較

1、原核生物mRNA的特征●半衰期短●多以多順反子的形式存在

多順反子mRNA：編碼多個(gè)蛋白質(zhì)的mRNA。單順反子mRNA：只編碼一個(gè)蛋白質(zhì)的mRNA。第三頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日結(jié)構(gòu)基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透過酶A：乙酰基轉(zhuǎn)移酶ZYAOPDNA第四頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日●5’端無“帽子”結(jié)構(gòu)，3’端沒有或只有較短的poly（A）結(jié)構(gòu)。SD序列：mRNA中用于結(jié)合原核生物核糖體的序列。第五頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日2、真核生物mRNA的特征●5’端存在“帽子”結(jié)構(gòu)●多數(shù)mRNA3’端具有poly（A）尾巴（組蛋白除外）●以單順反子的形式存在“基因”的分子生物學(xué)定義：產(chǎn)生一條多肽鏈或功能RNA所必需的全部核甘酸序列。第六頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日原核生物和真核生物mRNA結(jié)構(gòu)的比較第七頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日2、真核生物轉(zhuǎn)錄過程起始延伸終止第八頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日起始真核生物的轉(zhuǎn)錄起始上游區(qū)段比原核生物多樣化，轉(zhuǎn)錄起始時(shí)，RNA-pol不直接結(jié)合模板，其起始過程比原核生物復(fù)雜。RNA聚合酶不能獨(dú)立的起始，需要輔助因子（轉(zhuǎn)錄因子）；RNA聚合酶更多樣（I，II，III）啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)更復(fù)雜啟動(dòng)子區(qū)，上游控制元件（UCE），增強(qiáng)子；第九頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日延伸5’-3’方向;在部分富含A/T的區(qū)段可能會(huì)出現(xiàn)提前終止第十頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日終止無特定的終止子序列可在無輔助因子參與下終止;一串A殘基常足以終止轉(zhuǎn)錄;Xenopusborealis5’-GCAAAAGC-3’為終止序列;mRNA:識(shí)別未端加尾信號(hào).第十一頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日一、RNA聚合酶酶學(xué)特征酶位置轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物相對(duì)活性對(duì)α-鵝膏蕈堿的敏感性RNA聚合酶Ⅰ核仁rRNA50-70%不敏感RNA聚合酶Ⅱ核質(zhì)mRNAhnRNA20-40%敏感RNA聚合酶Ⅲ核質(zhì)tRNAmicroRNA約10%存在物種特異性真核細(xì)胞的三種RNA聚合酶特征比較第十二頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日三種RNA聚合酶都含有12個(gè)或更多亞基的大分子；大亞基與E.coli同源性高；至少五種小亞基由三種聚合酶共有；轉(zhuǎn)錄的起始需要特額外的起始蛋白質(zhì)的參與TF因子（Tanscriptionfactors）第十三頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日二、真核生物啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)類型I類啟動(dòng)子II類啟動(dòng)子(啟動(dòng)子Ⅱ最為復(fù)雜)III類啟動(dòng)子第十四頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日RNA聚合酶I

I類啟動(dòng)子負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄編碼核糖體RNA的多順反子；第十五頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日RNA聚合酶I的啟動(dòng)子有兩部分組成：轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)附近核心啟動(dòng)子（corepromotor）核心啟動(dòng)子從-45到+20，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄的起始。起點(diǎn)5‘上游100bp左右的上游控制元件（UCE）。UCE從-180延伸到-100，此區(qū)可增加核心元件的轉(zhuǎn)錄起始的效率；第十六頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日RNApolI需要2種輔助因子：UBF1（上游結(jié)合因子1）。二個(gè)UBF1因子結(jié)合并回折SL1因子，SL1含有4個(gè)蛋白，其中之一稱為TATA框結(jié)合蛋白（TBP）。SL1的結(jié)合使得RNApolI與UBF1復(fù)合體結(jié)合，起始轉(zhuǎn)錄。第十七頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日III類啟動(dòng)子5SRNA和tRNA都屬于RNA聚合酶III啟動(dòng)子；起始點(diǎn)（A框和B框）位于下游的轉(zhuǎn)錄區(qū)，稱為下游啟動(dòng)子；非洲爪蟾的5sRNA基因啟動(dòng)子

下游啟動(dòng)子又可分為I型和II型；I型內(nèi)部啟動(dòng)子含boxA（TGGCNNAGTGG）和boxC(CGGTCGANNCC)序列。II型內(nèi)部啟動(dòng)子含有兩個(gè)分開的boxA和boxB。II型內(nèi)部啟動(dòng)子中boxA和boxB之間的距離較寬。第十八頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日內(nèi)部啟動(dòng)子中的起始的各個(gè)階段，這需要涉及3個(gè)起始因子；TFIIIA與boxC相結(jié)合；TFIIIB與boxA上游50bp序列處相結(jié)合；TFIIIC與tRNA啟動(dòng)子框相結(jié)合.第十九頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日上游啟動(dòng)子;U6snRNA基因的啟動(dòng)子和常見的啟動(dòng)子一樣位于起始點(diǎn)的上游，稱上游啟動(dòng)子。第二十頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日真核生物RNA聚合酶II啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)核心啟動(dòng)子（corepromoter）上游啟動(dòng)子元件（upstreampromoterelement，UPE）第二十一頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日1、核心啟動(dòng)子●定義：指保證RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)及轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游TATA區(qū)●作用：選擇正確的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)，保證精確起始TATA常在-25bp左右，相當(dāng)于原核的-10序列T85A97T93A85A63A83A50第二十二頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日第二十三頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日2、上游啟動(dòng)子元件●包括CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等●作用：控制轉(zhuǎn)錄起始頻率。CAAT：-70--80bpGGGCGG：-80--110bp第二十四頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日SV40早期啟動(dòng)子組蛋白H2B

TATACAATGC第二十五頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日增強(qiáng)子增強(qiáng)子（enhancer）：遠(yuǎn)上游序列（1000kb以上）能顯著提高基因的轉(zhuǎn)錄效率的一類順式調(diào)控元件；激活轉(zhuǎn)錄，并大大提高轉(zhuǎn)錄效率；具有遠(yuǎn)距離效應(yīng)，作用與位置無關(guān)，可在基因5'-上游、基因內(nèi)或3'-下游序列；具有組織和細(xì)胞的特異性；第二十六頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日增強(qiáng)子的作用方式第二十七頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日2.通用轉(zhuǎn)錄因子能直接、間接辨認(rèn)和結(jié)合轉(zhuǎn)錄上游區(qū)段DNA的蛋白質(zhì)，統(tǒng)稱為反式作用因子(trans-actingfactors)，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)數(shù)百種。反式作用因子中，直接或間接結(jié)合RNA聚合酶的，則稱為轉(zhuǎn)錄因子(transcriptionalfactors,TF)。TFI、TFII、TFIII第二十八頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日參與RNA-polⅡ轉(zhuǎn)錄的TFⅡ

第二十九頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日3.轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物(pre-initiationcomplex,PIC)真核生物RNA-pol不與DNA分子直接結(jié)合，而需依靠眾多的轉(zhuǎn)錄因子。第三十頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日POL-ⅡTFⅡFⅡAⅡB由RNA-PolⅡ催化轉(zhuǎn)錄的PICPOL-ⅡTFⅡFⅡHⅡETBPTAFTFⅡD-ⅡA-ⅡB-DNA復(fù)合物TATAⅡAⅡBTBPTAFTATAⅡHⅡECTD-PPIC組裝完成，TFⅡH使CTD磷酸化第三十一頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的結(jié)構(gòu)RNA聚合酶IITFII因子（Transcriptionfactor）TFIIA、TFIIB、TFIIE、TFIIF、TFIIH、TFIIJTFIIDTAF因子（Transcriptionassociatefactor）TBP(Transcriptionbindingprotein)第三十二頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日

轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄復(fù)合體TBPTAFsTFIIATFIIBTFIIFPolIITFIIERNApolⅡ的轉(zhuǎn)錄起始●真核生物轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物第三十三頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日TFIID負(fù)責(zé)與啟動(dòng)子元件TATA框結(jié)合；TBP(Transcriptionbindingprotein)與啟動(dòng)子TATA框結(jié)合，并轉(zhuǎn)鏈；蛋白質(zhì)的外表面與其它蛋白質(zhì)相互作用.TAFs(transcriptionassociatefactors)第三十四頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日TFIIA與TFIID結(jié)合，并增強(qiáng)TFIID與TATA框的結(jié)合，穩(wěn)定TFIID–DNA復(fù)合體；可能阻止抑制因子與復(fù)合體的結(jié)合，使得合體的組裝繼續(xù)進(jìn)行；第三十五頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日TFIIB在TFIID與RNA聚合酶中起到橋梁作用；TFIIA與TFIID的結(jié)合，再與RNA聚合酶結(jié)合；RNA聚合酶進(jìn)入啟動(dòng)子位點(diǎn)；其它TFII因子依序進(jìn)入特定位點(diǎn)；第三十六頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日TFIIH因子激酶活性、螺旋酶活性；導(dǎo)致RNA聚合酶羧基末端結(jié)構(gòu)域（CTD）磷酸化。RNA聚合酶復(fù)合體形成，并離開啟動(dòng)子區(qū)域。第三十七頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日3、真核生物的轉(zhuǎn)錄因子第三十八頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日（三）反式作用因子1、定義：能直接或間接地識(shí)別或結(jié)合在各類順式作用元件核心序列上，參與調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄效率的蛋白質(zhì)。TFⅡD（TATA）、CTF（CAAT）、SP1（GGGCGG）、HSF（熱激蛋白啟動(dòng)區(qū)）第三十九頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日2、結(jié)構(gòu)DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域連接區(qū)第四十頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日（1）DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域：螺旋-轉(zhuǎn)折-螺旋（Helix-turn-helix，H-T-H）鋅指結(jié)構(gòu)（zincfinger）堿性-亮氨酸拉鏈（basic-leucinezipper）堿性-螺旋-環(huán)-螺旋（basic–helix/loop/helix，bHLH）第四十一頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日1、螺旋-轉(zhuǎn)折-螺旋第四十二頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日第四十三頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日2、鋅指結(jié)構(gòu)配位鍵2-9個(gè)定義：是一種常出現(xiàn)在DNA結(jié)合蛋白中的結(jié)構(gòu)基元。是由一個(gè)含有大約30個(gè)氨基酸的環(huán)和一個(gè)與環(huán)上的4個(gè)Cys或2個(gè)Cys和2個(gè)His配位的Zn構(gòu)成，形成的結(jié)構(gòu)像手指狀。第四十四頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日Cys2/Cys2鋅指Cys2/His2鋅指見于甾體激素受體見于SP1，TFⅢA等第四十五頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日轉(zhuǎn)錄因子SP1（GC盒）、連續(xù)的3個(gè)鋅指重復(fù)結(jié)構(gòu)。第四十六頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日3、堿性-亮氨酸拉鏈二聚體亮氨酸之間相互作用形成二聚體，形成“拉鏈”。肽鏈氨基端20～30個(gè)富含堿性氨基酸結(jié)構(gòu)域與DNA結(jié)合。第四十七頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日這類蛋白質(zhì)的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域?qū)嶋H是以堿性區(qū)和亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)域整體作為基礎(chǔ)。第四十八頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日4、堿性-螺旋-環(huán)-螺旋與亮氨酸拉鏈相類似；兩個(gè)α-螺旋被非螺旋的多肽環(huán)分成二個(gè)單體；C-端α-螺旋一側(cè)的疏水殘基二聚化；HLH結(jié)構(gòu)與堿性結(jié)構(gòu)域相鄰。第四十九頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域酸性激活結(jié)構(gòu)域高比例的酸性氨基酸，Gal4、VP16富含谷氨酰胺結(jié)構(gòu)域在轉(zhuǎn)錄因子SP1上發(fā)現(xiàn)；富含脯氨酸結(jié)構(gòu)域C-Jun、AP2、Oct-2第五十頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日四、原核生物與真核生物mRNA的特征比較

1、原核生物mRNA的特征●半衰期短●多以多順反子的形式存在

多順反子mRNA：編碼多個(gè)蛋白質(zhì)的mRNA。單順反子mRNA：只編碼一個(gè)蛋白質(zhì)的mRNA。第五十一頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日結(jié)構(gòu)基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透過酶A：乙?；D(zhuǎn)移酶ZYAOPDNA第五十二頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日●5’端無“帽子”結(jié)構(gòu)，3’端沒有或只有較短的poly（A）結(jié)構(gòu)。SD序列：mRNA中用于結(jié)合原核生物核糖體的序列。第五十三頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日2、真核生物mRNA的特征●5’端存在“帽子”結(jié)構(gòu)●多數(shù)mRNA3’端具有poly（A）尾巴（組蛋白除外）●以單順反子的形式存在“基因”的分子生物學(xué)定義：產(chǎn)生一條多肽鏈或功能RNA所必需的全部核甘酸序列。第五十四頁(yè)，共五十七頁(yè)，2022年，8月28日原核生物和真核生物mRNA結(jié)構(gòu)的比較第五十