第二講真核生物的轉錄詳解

第二講真核生物的轉錄詳解演示文稿當前第1頁\共有48頁\編于星期五\22點優(yōu)選第二講真核生物的轉錄當前第2頁\共有48頁\編于星期五\22點一、真核生物與轉錄相關的順式元件（cis-factors）當前第3頁\共有48頁\編于星期五\22點l

基本水平轉錄的

cis-factor：promoterorbasicfactorCorepromoter(Capsite,TATAbox必需因子)

UPE(UpstreamPromoterElement)(CAATbox,GCbox)

部分基因的基本水平的轉錄（一）、真核生物中的啟動子元件：

l

特異誘導高效表達的cis-factorEnhancerForluxurygene(inducibleexpression)當前第4頁\共有48頁\編于星期五\22點

1、

Promoterforbasictranscription

l

Capsite;initiationpoint(+1)Cappingm7GpppA/G------70±---AUG---(inmRNA)InitiationregionPyAPy（y：嘧啶）

1-4Kb-110-70-30+1

GCislandCAAC/TboxTATAboxCap

EnhancerUPEcorepromoter

Promoter(basicfactor)

當前第5頁\共有48頁\編于星期五\22點

Promoterforbasictranscription

l

TATAbox/Hognessbox/Goldberg-Hognessbox(-30)RichATandrichGCflankedrichGC------TATAA(T)AA(T)------richGC8297938563(37)8350(37)1-4Kb-110-70-30+1

GCislandCAAC/TboxTATAboxCap

EnhancerUPEcorepromoter

Promoter(basicfactor)

當前第6頁\共有48頁\編于星期五\22點

Promoterforbasictranscription

l

CAATbox(CATboxUPE)(-70---80)

and

GCisland(-80---110)GGGCGGG(T)----CAATCT----Range30bp±1-4Kb-110-80-70-30+1

GCislandCAATCTboxTATAboxCap

EnhancerUPEcorepromoter

Promoter(basicfactor)

當前第7頁\共有48頁\編于星期五\22點啟動子中各位點的功能：分析方法：通過對β-珠蛋白啟動子區(qū)域的誘變分析，確認了三個起始轉錄所需要的短序列區(qū)(其中心位置在-35，-75，-90)。這些序列與TATA盒、CAAT盒、GC盒分別對應。當前第8頁\共有48頁\編于星期五\22點啟動子中各位點的功能：

l

Promoterfunctions

CAATbox(modulator)and(causeGCisland)：控制轉錄起始頻率和強度；

TATAbox(selector)：控制轉錄精確起始；

1site(initiator)：determinationinitiationandcappingofmRNA

距離：l

、30bpfromTATAboxto+1site（轉錄起始位點）isrequired2、TATAbox與相鄰的UPE區(qū)的距離：插入堿基，影響轉錄效率。當前第9頁\共有48頁\編于星期五\22點應答元件與轉錄調控因子的對應關系GRE:糖皮質激素應答元件;TRE:佛波酯應答元件;SRE:血清應答元件；當前第10頁\共有48頁\編于星期五\22點人金屬硫蛋白編碼基因上游的復合應答元件結構當前第11頁\共有48頁\編于星期五\22點

2、EnhancerEnhanceexpressionBasicexpressionPositionnotbefixedisolatedregion

Bi-directionalelementMono-directionalelement

EnhancerPromoterNoforspecialgeneonlyforspecialgene（1）、Enhancer與Promoter的比較增強子：是指能使和它連鎖的基因轉錄頻率明顯增加的DNA序列。當前第12頁\共有48頁\編于星期五\22點（2）、發(fā)現(xiàn)：

SV40早期基因轉錄單位S-200S

72bp72bp

72bpregiondeletion

Stranscriptiongodown

intoupstreamofβ-globingene

Transcriptionup200X

Cell&tissuespecialtyofEnhancereffectDistanceeffect(over2kb)Orientation（方向）-無方向性

無基因專一性；大多為重復序列；受外部信號的調控；特點當前第13頁\共有48頁\編于星期五\22點★Enhancer的結構----Enhancer由兩個以上的增強子成分(EnhancerElement)組成

----每個EnhancerElement必需由兩個緊密相連的增強子元(Enhanson）組成

----各個Enhanson(cis-factor)與激活蛋白(trans-factor)結合

增強特異性轉錄

促進轉錄的復合體+UPE+corepromoter基本轉錄復合體當前第14頁\共有48頁\編于星期五\22點Enhancer

……..Specificaltransc.Factor(tran-factor)

Specificaltransc.Factor(tran-factor)

++Activation（激活）domainOfEnhancercomplex

Activation（激活）domainofEnhancercomplex

……..……..EnhancerElementEnhancerElement(<100bp)

Enhanson(cis-factor)Enhanson(cis-factor)……..當前第15頁\共有48頁\編于星期五\22點ThemodelsofenhancerstoactatadistanceDNAlooping

EPGeneralTFGene-specificfactorRNApolymerase---Enhancercomplex與近啟動子的transcriptionalcomplex構型契合當前第16頁\共有48頁\編于星期五\22點Loopingofpromoter-enhancerregion當前第17頁\共有48頁\編于星期五\22點3、沉寂子（Silencer）：能使和它連鎖的基因轉錄效率下降的一段DNA序列；

canactatadistancetomodulatetranscription;

可以雙向起作用；therebypreventingtranscriptionofneighboringgenes；特點：somehowcausethechromatintocoilupintoacondensedform－Inactiveform；作用原理：當前第18頁\共有48頁\編于星期五\22點二、與基本轉錄相關的轉錄因子（trans-factor）1、Trans-factorforbasictranscription

l

TF(I,II,III)TranscriptionalFactorl

TBP(TATAboxBindingProtein)l

TAF(TBPAssociateFactor)l

RAP(RNApol.Associateprotein)真核生物中RNApol的作用必須有其他相關轉錄蛋白在啟動子處的先期結合才能啟動轉錄；Cis-factor+

TIC(TranscriptionalInitiateComplex)當前第19頁\共有48頁\編于星期五\22點

RNApolymeraseI,II,III2、RNApolymeraseinEukaryotes

RNA聚合酶Ⅰ轉錄28s,18s,5.8srRNA；RNA聚合酶Ⅱ轉錄mRNA；RNA聚合酶Ⅲ轉錄5srRNA，tRNA和其它小RNA；功能：當前第20頁\共有48頁\編于星期五\22點

RNApolymeraseinEukaryotes

RNApol.I,II,IIILwith78%±homologousbetween3RNApol.I,II,IIIIncludingL,L’bigsubunit&7-12smallsubunits進化淵源當前第21頁\共有48頁\編于星期五\22點

RNApolII;

---Forpre-mRNAtranscription---Locatedinnucleoplasm

---RNApolIIL’maximumsubunit240kd&havespecificCOOH-endnamedCTD(CarboxylTerminalDomain)CTDonlyinRNApolII

---CTD特征：7aarepeats&highfrequencyphosphorylationTyr—SerP—Pro—ThrP—SerP—Pro—SerP

當前第22頁\共有48頁\編于星期五\22點Yeast26XDrosophila果蠅44Xrepeatunitof7aa/inCTDRat&Human52X

較非磷酸化形式提高轉錄效率10X

使RNApol易于離開Promoter區(qū)轉錄延伸

磷酸化的作用：當前第23頁\共有48頁\編于星期五\22點---RNApolII+>20TFIIs

逐級組裝

TIC→轉錄啟動(TranscriptionalInitiationComplex)

(TBP)特點：neededforRNApolI,II,III；VeryhighconservedC-enddomainof180aa；BindswithDNAinminorgroove（小溝）&circleit；TFIID：Asortofproteincomplex(TBP&>8TAF)TBP作用：具有識別TATA盒的能力；

DeterminationTranscriptionalinitiationstartingsite；當前第24頁\共有48頁\編于星期五\22點TATA+1

circleminorgroove（環(huán)繞DNA小溝）

TFIIATBPofTFIID

pre-TIC

TFIIA：BindstoTFIIDEnhancesTFIIDbindingtoTATAboxStabilizingtheDNA-TFIIDcomplex

當前第25頁\共有48頁\編于星期五\22點TFIIB：TFIIBbindstoTBPofTFIIDandRNApol.IITFIIBasalinking

factorallowingrecruitment（招募）ofRNApolIItoTIC；TFIIF：IncludingtwosubunitsofRAP30,RAP70Bindingandrecruiting（招募）RNApolIItoassembleTIC參與DNA雙鏈的溶解；TFIIFRNApolIITFIIB

BasicTIC

當前第26頁\共有48頁\編于星期五\22點TFIIH;Helicaseactivity(ATPase)&kinaseactivity

PhosphorylationofCTDofRNApolIIO

DNArepair

TFIIE;AssociatewithTFIIHkinase

completeTIC

EH當前第27頁\共有48頁\編于星期五\22點真核RNA聚合酶對DNA模板的識別TFIIE，H當前第28頁\共有48頁\編于星期五\22點mRNA

Promoterclearance

TranscriptionstartingFEHBDA大多數(shù)TFⅡ因子在RNA聚合酶Ⅱ離開啟動子前就釋放。但TFⅡF在延伸中也發(fā)揮作用。當前第29頁\共有48頁\編于星期五\22點轉錄因子分子量（kD)功能TBP30與TATA盒結合TFⅡ-B33介導RNA聚合酶Ⅱ與TFIID的結合TFⅡ-F30,74解旋酶TFⅡ-E34,37促進TFIIH的激酶活性TFⅡ-H62,89解旋酶、激酶、DNA的修復TFⅡ-A12,19,35穩(wěn)定TFⅡ-D的結合TFⅡ-I120促進TFⅡ-D的結合總結：各轉錄因子的作用當前第30頁\共有48頁\編于星期五\22點RNApolI;LocatedinnucleolusForpre-rRNA(—18s—5.8s—28s—)80-85%oftotalRNATwocontroldomainsincludedincis-factorTrans-factorincludingIncluding4subunits1ofTBP(TATAbidingprotein)3ofTAF(TBPassociatefactor)UBF(UPEBindingFactor)SL(Selectivityfactor)UPE(upstreampromoterelement)Corepromoter當前第31頁\共有48頁\編于星期五\22點

UBF+UPEUBF+PartofcorepromoterTwoUBFinteractioncausingDNAtoformaloop3TAF1TBPSLUPEcorepromoter

UBF

UBF

RNApolI起始復合物的組裝過程：當前第32頁\共有48頁\編于星期五\22點

Pre-rRNA

AllowsRNApolbindingcomplextoinitiate

RNApol

SL作為一個獨立的復合蛋白，它不與啟動子特異性地結合，但可以與啟動子特異結合的其它成分相結合。SL的主要功能是使RNA聚合酶I正確的定位在起始位點。SL的作用：當前第33頁\共有48頁\編于星期五\22點RNApolIII：Locatedinnucleoplasm

16ormoresubunitsFor5spre-rRNA；4spre-tRNA；U6snRNA(smallnuclearRNA)；CytosolicRNA；---cis-factorincluding啟動子位于tRNA基因編碼區(qū)內：twohighlyconservedregionsliedownstreamfrom+1--Abox;TGGCNNAGTGG(D-loopoftRNA)--Bbox;GGTTCGANNCC(TψC-loopoftRNA)(forpre-tRNA)：當前第34頁\共有48頁\編于星期五\22點Tans-factorTFIIIC：bindingtoA,Bbox

TFIIIC

+1AboxBbox

tDNA

TFIIIC是裝配因子，幫助TFⅢB結合在正確的位置。

tRNA轉錄起始復合物的形成過程：當前第35頁\共有48頁\編于星期五\22點TFIIIB：特點：

Binding50bpupstreamfromAbox；

其結合位點沒有序列特異性，而是由TFIIIC的結合位點決定的；Including3subunits:TFⅢB的功能是作為“定位因子”，負責RNA聚合酶III的正確定位。當前第36頁\共有48頁\編于星期五\22點TFIIIBallowsRNApolIIItobindandinitiatetranscription

tRNA

RNApolIII

+1

tRNA轉錄起始復合物的形成過程：當前第37頁\共有48頁\編于星期五\22點---cis-factorincluding：啟動子位于基因編碼區(qū)內；Abox;+50to+65bpCbox;located81-99bpdownstreamfrom+1---Trans-factorTFIIIA：specificCboxbindingprotein&allows

指導TFIIIC結合到啟動子A區(qū)上TFIIIC：與A區(qū)結合，指導TFIIIB結合到啟動子上游；

TFIIIB：指導RNA聚合酶III結合到5S啟動子上；RNApolIIIfor5spre-rRNA5spre-rRNA轉錄起始復合物的形成特點：當前第38頁\共有48頁\編于星期五\22點

RNApolIIITFIIIC

TFIIIA

+1AboxCbox

TFIIIB

5SrRNA

5spre-rRNAtranscription5spre-rRNA轉錄起始復合物的形成：當前第39頁\共有48頁\編于星期五\22點三、反式作用因子（轉錄因子）的結構特征：

l

轉錄因子多為變構蛋白，具有2或3個獨立的功能結構域：DNA結合域、轉錄激活域、連接區(qū)。DNA-bindingdomainactivationdomain一個轉錄因子中，行使DNA結合以及轉錄激活功能可能是兩個獨立