细胞生物学-第十四章细胞分化与基因表达调控

第十四章细胞分化与基因表达调控,细胞分化(celldifferentiation)：在个体发育中，由一种相同的细胞类型经细胞分裂后逐渐在形态、结构和功能上形成稳定性差异，产生各不相同的细胞类群的过程。细胞分化是多细胞生物发育的基础与核心；细胞分化的关键在于特异性蛋白质合成；合成特异性蛋白质实质在于组织特异性基因在时间和空间上的差异性表达；差异性表达的机制是由于基因表达的组合调控。细胞癌变是正常细胞分化机制失控的表现细胞分化(Celldifferentiation)癌细胞(Cancercell)真核细胞基因表达的调控,第一节细胞分化(Celldifferentiation),细胞分化的基本概念影响细胞分化的因素细胞分化与胚胎发育Hoxgenes,同源异型基因（homeoticselectorgene，Hoxgene）,果蝇体节发育中起关键作用的基因群。这些基因都含有高度保守的180bp组成的DNA序列，称同源框。编码60个氨基酸，形成螺旋-转角-螺旋结构，与DNA序列大沟相互作用，启动基因表达。同源异型基因在染色体上的排列与胚胎发育在时、空序列上是一致的。,一、细胞分化的基本概念,细胞分化是基因选择性表达的结果组织特异性基因与当家基因组合调控引发组织特异性基因的表达单细胞有机体的细胞分化转分化与再生,细胞分化是基因选择性表达的结果,分子杂交技术检测基因及其表达,转分化与再生,一种类型分化的细胞转变成另一种类型的分化细胞现象称转分化（transdifferentiation）。转分化经历去分化（dedifferentiation）和再分化的过程。生物界普遍存在再生现象（regeneration），再生是指生物体缺失部分后重建过程，广义的再生可包括分子水平、细胞水平、组织与器官水平及整体水平的再生。不同的细胞、有机体，其再生能力有明显的差异。,单细胞有机体的细胞分化,单细胞与多细胞有机体细胞分化的不同之处：前者多为了适应不同的生活环境，而后者则通过细胞分化构建执行不同功能的组织与器官。多细胞有机体在其分化程序与调节机制方面显得更为复杂。,组合调控引发组织特异性基因的表达,组合调控（combinationalcontrol）概念：即有限的少量调控蛋白启动为数众多的特异细胞类型的分化的调控机制。每种类型的细胞分化是由多种调控蛋白共同调节完成的。生物学作用：借助于组合调控，一旦某种关键性基因调控蛋白与其它调控蛋白形成适当的调控蛋白组合，不仅可以将一种类型的细胞转化成另一种类型的细胞，而且遵循类似的机制，甚至可以诱发整个器官的形成（如眼的发育）。分化启动机制：靠一种关键性调节蛋白通过对其他调节蛋白的级联启动。,组织特异性基因与管家基因,管家基因(house-keepinggenes)：是指所有细胞中均要表达的一类基因，其产物是维持细胞基本生命活动所必需的；组织特异性基因(tissue-specificgenes)，或称奢侈基因(luxurygenes)：是指不同的细胞类型进行特异性表达的基因，其产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与特异的功能；调节基因产物用于调节组织特异性基因的表达，起激活或者起阻遏作用。,二、影响细胞分化的因素,细胞的全能性(totipotency)影响细胞分化的因素,细胞的全能性(totipotency),概念：细胞全能性是指细胞经分裂和分化后仍具有产生完整有机体的潜能或特性。植物细胞具有全能性，在适宜的条件下可培育成正常的植株动物细胞核移植(Nucleartransfer)实验证明细胞核具有发育全能性干细胞(Stemcell)与细胞发育潜能,影响细胞分化的因素,胞外信号分子对细胞分化的影响,如眼的发生细胞记忆与决定果蝇成虫盘(imaginaldisc)受精卵细胞质的不均一性对细胞分化的影响细胞间的相互作用与位置效应环境对性别决定的影响染色质变化与基因重排对细胞分化的影响,如蛙细胞核移植后发育成蝌蚪Dolly羊的诞生说明高度分化的哺乳动物体细胞核也具有发育全能性,干细胞分化模式胚胎干细胞(embryostemcell)：具有分化成多种细胞类型及构建组织的潜能造血干细胞单能干细胞（monopotentialcell）又称定向干细胞，是仅具有分化形成某一种类型能力的细胞。,第二节癌细胞(Cancercell),癌细胞的基本特征致癌因素癌症产生是基因突变积累和自然选择的结果癌症的治疗肿瘤标志物,一癌细胞的基本特征,癌症是一种严重威胁人类生命安全的疾病。动物体内细胞分裂调节失控而无限增殖的细胞称为肿瘤细胞(tumorcell)。具有转移能力的肿瘤称为恶性肿瘤（malignancy）。上皮组织的恶性肿瘤称癌。基本生物学特征体外培养的恶性转化细胞的特征,基本生物学特征,细胞生长与分裂失去控制，具有无限增殖能力，成为“永生”细胞。具有扩散性癌细胞的细胞间粘着性下降，具有侵润性和扩散性，这是癌细胞的基本特征。在分化程度上癌细胞低于良性肿瘤细胞，且失去了许多原组织细胞的结构和功能细胞间相互作用改变（识别改变；表达水解酶类；产生新的表面抗原）蛋白表达谱系或蛋白活性改变（胚胎细胞蛋白、端粒酶活性升高）mRNA转录谱系的改变（少数基因表达不同；突变位点不同，表型多变）染色体非整倍性,体外培养的恶性转化细胞的特征,恶性转化细胞同癌细胞一样具有无限增殖的潜能在体外培养时贴壁性下降失去接触抑制培养时对血清依赖性降低当将恶性转化细胞注入易感动物体内，往往会形成肿瘤,二、致癌因素,多种理化因子致癌DNA肿瘤病毒与RNA肿瘤病毒致癌,三、癌症产生是基因突变积累和自然选择的结果,癌症主要是体细胞突变产生的遗传病，涉及到两大类与细胞增殖相关的基因的突变。促进细胞增殖相关基因突变：原癌基因(proto-oncogene)突变形成癌基因(oncogene)抑制细胞增殖相关基因突变：肿瘤抑制基因(tumor-suppressorgene)细胞癌变是基因突变累积和自然选择的结果，所以患者多为年长者。原癌基因与肿瘤抑制基因产物协调作用，避免细胞癌变,原癌基因存在于细胞基因组中(c-onc)，是控制细胞生长和分裂的基因。编码多种类型的蛋白质-细胞生长和分裂的调控因子。癌基因是控制细胞生长和分裂的原癌基因的一种突变形式。这类基因发生功能获得性突变(显性突变)，其产物量增加或活性升高，促进细胞癌变。,抑癌基因是正常细胞增殖过程中的负调控因子。抑癌基因编码的蛋白抑制细胞增殖，使细胞停留于检验点上阻止周期进程。抑癌基因发生功能丧失性突变(隐性突变)，则导致细胞周期失控而过度增殖。Rb基因突变导致视网膜母细胞瘤形成。pRb对细胞周期运转作用P53基因突变将导致细胞癌变或凋亡,四、癌症的治疗,传统思路是手术、放疗、化疗癌症治疗新方案免疫治疗(Immunotherapy)基因治疗(Genetherapy)抑制癌症促进蛋白的活性抑制肿瘤血管形成,第三节真核细胞基因表达的调控,真核细胞基因表达的调控是多级调控系统，主要发生在三个彼此相对独立的水平上转录水平的调控加工水平的调控翻译水平的调控,附:真核细胞基因表达过程,一转录水平的调控,真核生物的转录激活基因表达阻遏,真核生物的转录激活,基因转录水平的控制错综复杂，受多种因素影响TATA盒、CAAT盒和GC盒。TATA盒决定转录起始的位点，CAAT盒和GC盒决定RNA聚合酶转录基因的效率。这三种普遍的启动子元件的位置见图第1行。缺失作图法（deletionmapping）与DNA足纹技术（DNAfootprinting）鉴定启动子区域特殊位点的功能,基因表达阻遏,DNA甲基化（DNAmethylation）与基因表达阻遏有关基因组印记（genomicimprinting）是说明甲基化作用在基因表达中具有重要意义的最好例证，也是哺乳动物所特有的现象,二加工水平的调控,选择性拼接是一种广泛存在的RNA加工机制，通过这种方式，一个基因能编码两个或多个相关的蛋白质组成型拼接(constitutivesplicing),一个基因只产生一种成熟的mRNA，一般也只产生一种蛋白质产物可调控的选择性拼接产生不同的成熟mRNA，翻译产生不同的蛋白质,如纤粘蛋白(fibronectin）的合成某一特定的外显子是否被包括在成熟mRNA内，主要取决于它的3和5端拼接位点是否被拼接机器选择为切割位点,三翻译水平的调控,mRNA的细胞质定位mRNA翻译的调控mRNA稳定性的调控,mRNA的细胞质定位,启动一个动物受精卵形成胚胎所需要的信息预存在卵子发生期的卵母细胞里微管和微丝对细胞中特定部位的mRNA的聚集有一定关系,mRNA翻译的调控,“隐蔽”mRNA（maskedmRNA）的激活调节编码铁蛋白（ferritin）的mRNA翻译速率的机制,mRNA稳定性的调控,mRNA的寿命与它的多聚(A)尾巴长度有关哺乳动物细胞内mRNA的降解途径说明一旦多聚(A)尾巴减少到一定长度，mRNA会迅速降解3UTR（非翻译区）的核苷酸顺序的不同似乎在多聚(A)尾巴变短时扮演一个与降解速率有关的角色,几种生物的细胞数目与类型,Fig.21-19,头部外胚层,发育中的角膜,晶状体泡,视网膜色素上皮细胞,视网膜神经上皮细胞,前脑（神经管上皮细胞）,视泡腔,视杯,正常情况下，早期的视泡诱导与之接触的外胚层上皮细胞发育成晶状体，随后在视泡和晶状体的共同诱导下，外面的表皮细胞形成角膜。如果把早期的视泡移植在头部的其他部位，同样可诱导出与之接触的外胚层发育成晶状体。,在幼虫变态过程中，不同的成虫盘发育为成虫不同的器官。,将成虫盘细胞植入成虫体内，经很长时间，在将其移植回幼虫体内则依然没有失去记忆，照例发育称相应的器官。,细胞程序化死亡,生长因子,Rb基因是最早发现的肿瘤抑制基因，最初发现于儿童的视网膜母细胞瘤，因此称为Rb基因（retinoblastomagene;成视网膜细胞瘤基因）。在正常情况下，视网膜细胞含活性Rb基因，控制着成视网膜细胞的生长发育以及视觉细胞的分化，当Rb基因一旦丧失功能或先天性缺失，视网膜细胞则出现异常增殖，形成视网膜母细胞瘤。Rb基因失活还见于骨肉瘤。小细胞肺癌、乳腺癌等许多肿瘤，说明Rb基因的抑癌作用具有一定的广泛性,Rb蛋白的磷酸化修饰作用对细胞生长、分化起着重要的调节作用。Rb基因对肿瘤的抑制作用与转录因子（E-2F）有关。E-2F是一类激活转录作用的活性蛋白，在G0、G1期，低磷酸化型的Rb蛋白与E-2F结合成复合物，使E-2F处于非活化状态；在S期，Rb蛋白被磷酸化而与E-2F解离，结合状态的E-2F变成游离状态，细胞立即进人增殖阶段。当Rb基因发生缺失或突变，丧失结合、抑制E-2F的能力，于是细胞增殖活跃，导致肿瘤发生。,P53基因是迄今为止发现的与人类肿瘤相关性最高的基因。过去一直把它当成一种癌基因，直至1989年才知道起癌基因作用的是突变p53，后来证实野生型p53是一种抑癌基因。,野生型P53蛋白在维持细胞正常生长、抑制恶性增殖中起着重要作用。P53基因时刻监控着基因的完整性，一旦细胞DNA遭到损害，P53蛋白与P21基因的DNA相应部位结合，起特殊转录因子作用，活化P21基因转录，使细胞停滞于G1期；抑制解链酶活性；并与复制因子A（replicationfactorA）相互作用参与DNA的复制与修复；如果修复失败，p53蛋白即启动程序性死亡过程诱导细胞自杀，阻止有癌变倾向突变细胞的生成，从而防止细胞癌变。当P53发生突变后，由于空间构象改变影响到转录活化功能及P53蛋白的磷酸化过程，这不单失去野生型P53抑制肿瘤增殖的作用，而且突变本身又使该基因具备癌基因功能。突变的P53蛋白与野生型P53蛋白相结合，形成的这种寡聚蛋白不能结合DNA，使得一些癌变基因转录失控导致肿瘤发生。,癌基因、抑癌基因是在癌瘤研究过程中命名的。事实上，细胞的原癌基因和抑癌基因均是细胞的正常基因成分，具有重要的生理功能，除了癌瘤以外，它们在多种疾病过程中也发挥重要作用。,转录水平,加工水平,翻译水平,初生RNA,原初转录本,真核基因转录激活调控是在启动子、增强子等顺式调控元件和转录因子、激活因子以及RNA聚合酶II(PolII)等调控蛋白的参与下协同进行的。增强体、基本转录机构和核心启动子构成了一个蛋白质-蛋白质和蛋白质-DNA相互作用的复杂体系,控制转录起始的频率。真核基因活化与染色质的重建及组蛋白的乙酰化相关。,DNA甲基化是在甲基转移酶的催化下，DNA的CG两个核苷酸的胞嘧啶被选择性地添加甲基，形成5-甲基胞嘧啶，这常见于基因的5-CG-3序列。DNA的甲基化可引起基因的失活（图）。在大鼠个体发育过程中,核内DNA甲基化的程度不同,14天的胚胎肝只有8%rDNA甲基化,18天的胚胎肝有30%rDNA甲基化,而成年的大鼠肝组织rDNA的甲基化程度达60%。,DNA甲基化抑制基因的转录，确切的机理尚不确定。推测，甲基化可促使染色质凝集，这样，DNA转录因子和RNA聚合酶就不能够与DNA结合。,由成纤维细胞产生并滞留于基质中的纤连蛋白与由肝细胞产生并分泌到血浆中的此种蛋白相比，多了两条肽段。这两条肽段是由mRNA前体的一部分编码的，这部分mRNA前体序列在成纤维细胞中加工时被保留下来，而在肝细胞中加工时被切除。,如果某种特殊的调节蛋白在细胞内产生，这种蛋白很容易与剪接增强子结合，并进一步蓦集某些必要的剪接因子到3或5端剪接位点附近。这类剪接位点的使用导致外显子被包括在mRNA中。如果细胞内不产生某种特殊的调节蛋白，则外显子附近的剪接位点就不会被识别，这个外显子就会随同侧翼的内含子一起被切除。,果蝇幼虫和成虫的前后（头腹）轴的发育由特定的mRNA在卵母细胞中沿相同的前后轴向的定位所决定。,微管主要涉及转运mRNA到细胞质特定部位。微丝时用来锚定已经到达目的地的mRNA。左图：用非离子去垢剂TritonX100抽提人的成纤维细胞，然后与特异性结合mRNA多聚A尾巴的胶体金标记的探针进行孵育，电镜观察发现，单个mRNA分子经常结合在细胞骨架网络的微丝交叉处。,A：海胆未受精卵和受精卵对14C-亮氨酸的累计掺入实验。0时间表明受精时刻；经短暂拖延后，很快蛋白质合成速率呈现显著提高。B：在有无放线菌素D存在情况下，海胆受精卵对14C亮氨酸的掺入率比较实验。受精后，最初蛋白质的合成不受放线菌素D(RNA合成抑制剂)抑制，表明：受精后最初的一段时间内，蛋白质合成并不依赖新合成的mRNA模板；相反，在受精后10h，蛋白质合成的第二次增加却需要新的mRNA模板。,非,PABP：polyA结合蛋白,去氨基,苯并芘,黄曲霉毒素,肿瘤标志物(tumormarkers，TM),1978年Herberman在美国国立癌症研究所召开的人类肿瘤免疫诊断会上提出的。肿瘤标记物（tumormarker）又称肿瘤标志物，是指特征性存在于恶性肿瘤肿瘤细胞，或由恶性肿瘤细胞异常而产生的物质，或是宿主对肿瘤的刺激反应而产生的物质，并能反映肿瘤发生、发展，监测肿瘤对治疗反应的一类物质。存在于肿瘤患者的组织、体液和排泄物中，能够用免疫学、生物学及化学的方法检测。,肿瘤标记物的来源,肿瘤细胞的代谢产物，如：糖酵解产物、组织多肽抗原、核酸分解产物。分化紊乱的细胞基因产物，如：异位的ACTH片断，甲胎蛋白、癌胚抗原、胎儿同工酶。肿瘤细胞坏死崩解释放进入血液循环的物质，主要是某些细胞骨架蛋白成分，如角蛋白成分Cyfra21-1，多胺类物质。肿瘤宿主细胞的细胞反应性产物，如：VCA-Ig-A、EA-Ig-A。,肿瘤标记物发展的历史,第一阶段，1846年1928年，发现本周蛋白第二阶段，1929年1962年，发现一些激素、酶、同工酶和蛋白在肿瘤发生时异常，如：异位激素、促性腺激素、碱性磷酸酶、乳酸脱氢酶第三阶段，1963年1975年，发现了一些胚胎蛋白性标记物，AFP、CEA第四阶段，1976年至今，单克隆抗体技术的建立，大量的肿瘤标记物涌现出来，如CA15-3、CA125、CA19-9等,肿瘤标志物开发的5个阶段,临床前实验室研究阶段临床验证阶段以回顾性研究验证标志物是否可以做为一种筛检指标并确定其诊断标准以前瞻性研究来进一步验证其对疾病的筛检效果确定假阳性率设计随机对照试验来评价这种筛检在人群中应用的价值,理想的肿瘤标志物：,特异性高，对肿瘤与非肿瘤鉴别的准确性可达100%。敏感性高，能在极早期发现肿瘤，不漏诊。在体液中的浓度应与瘤体大小、临床分期密切相关，并可据此判断预后。半衰期短，可根据其水平的升降监测治疗效果及肿瘤是否复发或转移。肿瘤标记物的浓度和肿瘤转移、恶性程度相关，可通过定量或定性检测而协助肿瘤的分期和预后的判断；存在于体液特别是血液中易于检测。,肿瘤标记物的分类,一按肿瘤标记物的来源分类肿瘤的特异性标记物，指仅由某一种肿瘤所产生的特异性物质。肿瘤辅助标记物，在一类组织类型相似而性质不同的肿瘤发生时，其水平都有升高。二按肿瘤标记物本身的化学性质和免疫学特性分类。胚胎抗原蛋白类标记物糖类标记物酶类标记物激素类标记物基因类标记物其他肿瘤标记物,肿瘤标志物举例,一、胚胎抗原甲胎蛋白（-Fetoprotein，AFP）癌胚抗原（carcinoembryonicantigen，CEA）癌胚铁蛋白胰癌胚抗原-癌胚抗原二、蛋白类标记物组织多肽抗原（tissuepolypeptideantigen，TPA）细胞角蛋白CK19鳞癌相关抗原（squamouscellcarcinomaassociatedantigen，SCCAg）2微球蛋白（2-microglobulin,2M）三、糖类标记物：CA125、CA19-9、等四、酶类标记物前列腺特异性抗原（PSA）具有蛋白酶活性酸性磷酸酶（acidphosphatase，ACP）碱性磷酸酶（alkalinephosphatase，ALP）-L-岩藻糖苷酶（-L-fucosidase，AFU）五、激素类肿瘤标记物人绒毛膜促性腺激素（humanchorionicgonadotrophin，HCG）儿茶酚胺类物质（catecholamines，CA）六、其他肿瘤标记物多胺（腐胺、精脒、精胺）唾液酸（唾液酸、唾液酰基转移酶）抗EB病毒相关抗原的抗体（抗壳抗原（VCA）和早期抗原（EA）的抗体。为EB病毒感染后机体免疫系统的反应性产物）,EB病毒（Epstein-Barrvirus，EBV)是1964年Epstein和Barr在研究非洲儿童的恶性淋巴瘤的病因时，从瘤细胞培养过程中发现的一种新病毒。,多种肿瘤标记物联合应用,肿瘤标记物现状：1.肿瘤标记物非常之多2.单个标记物的敏感性或特异性偏低，不能满足临床要求。3.理论上和实践上都提倡一次同时测定多种标记物，以提高敏感性和特异性。联合应用所要注意的问题灵敏度与特异性的关系假阴性与假阳性的关系肿瘤标记物与患者个体差异的关系和与患者临床具体情况的关系肿瘤标记物的分析要结合临床情况，从多个角度比较，才能得出客观真实的结论肿瘤标记物不是肿瘤确诊的唯一依据，肿瘤确诊是一定要有组织或细胞病理学的诊断依据。,基因组印记,基因组印记是指来自父方和母方的等位基因在通过精子和卵子传递给子代时发生了修饰，使带有亲代印记的等位基因具有不同的表达特性，这种修饰常为DNA甲基化修饰，也包括组蛋白乙酰化、甲基化等修饰。在生殖细胞形成早期，来自父方和母方的印记将全部被消除，父方等位基因在精母细胞形成精子时产生新的甲基化模式，但在受精时这种甲基化模式还将发生改变；母方等位基因甲基化模式在卵子发生时形成，因此在受精前来自父方和母方的等位基因具有不同的甲基化模式。目前发现的印记基因大约80%成簇，这些成簇的基因被位于同一条链上的顺式作用位点所调控，该位点被称做印记中心(imprintingcenter,IC)。印记基因的存在反映了性别的竞争，从目前发现的印记基因来看，父方对胚胎的贡献是加速其发育，而母方则是限制胚胎发育速度，亲代通过印记基因来影响其下一代，使它们具有性别行为特异性以保证本方基因在遗传中的优势。印记基因的异常表达引发伴有复杂突变和表型缺陷的多种人类疾病。研究发现许多印记基因对胚胎和胎儿出生后的生长发育有重要的调节作用，对行为和大脑的功能也有很大的影响，印记基因的异常同样可诱发癌症。,印记丢失不仅影响胚胎发育并可诱发出生后的发育异常，从而导致癌症发生。抑癌基因有活性的等位基因失活便可提高发生癌症的几率，例如IGF2基因印记丢失将导致多种肿瘤,如Wilms瘤。和印记丢失相关的疾病还有成神经细胞瘤，急性早幼粒细胞性白血病，横纹肌肉瘤和散发的骨肉瘤等。与基因组印记相关的疾病常常是由于印记丢失导致两个等位基因同时表达，或突变导致有活性的等位基因失活所致。调控基因簇的印记中心发生突变将导致一系列基因不表达，引发复杂综合征。基因组印记的本质仍为DNA修饰和蛋白修饰，所以和印记相关的蛋白发生突变也将导致表观遗传疾病。,顺式作用元件(cisactingelements)真核基因的顺式调控元件是基因周围能与特异转录因子结合而影响转录的DNA序列。其中主要是起正性调控作用的顺式作用元件，包括启动子(promoter)、增强子(enhancer)；近年又发现起负性调控作用的元件沉寂子(silencer)。1.启动子是指RNA聚合酶结合并起动转录的DNA序列。但真核同启动子间不像原核那样有明显共同一致的序列，而且单靠RNA聚合酶难以结合DNA而起动转录，而是需要多种蛋白质因子的相互协调作用，不同蛋白质因子又能与不同DNA序列相互作用，不同基因转录起始及其调控所需的蛋白因子也不完全相同，因而不同启动子序列也很不相同，要比原核更复杂、序列也更长。真核启动子一般包括转录起始点及其上游约100200bp序列，包含有若干具有独立功能的DNA序列元件，每个元件约长730bp。启动子中的元件可以分为两种：核心启动子元件(corepromoterelement)指RNA聚合酶起始转录所必需的最小的DNA序列，包括转录起始点及其上游25/30bp处的TATA盒。核心元件单独起作用时只能确定转录起始位点和产生基础水平的转录。上游启动子元件(upstreampromoterelement)包括通常位于70bp附近的CAAT盒和GC盒、以及距转录起始点更远的上游元件。这些元件与相应的蛋白因子结合能提高或改变转录效率。不同基因具有不同的上游启动子元件，其位置也不相同，这使得不同的基因表达分别有不同的调控。图2以人金属硫蛋白基因为例子，说明真核基因上游启动子元件的组织情况和各元件相应结合的转录因子。,2.增强子是一种能够提高转录效率的顺式调控元件，最早是在SV40病毒中发现的长约200bp的一段DNA，可使旁侧的基因转录提高100倍，其后在多种真核生物，甚至在原核生物中都发现了增强子。增强子通常占100200bp长度，也和启动子一样由若干组件构成，基本核心组件常为812bp，可以单拷贝或多拷贝串连形式存在。增强子的作用有以下特点：增强子提高同一条DNA链上基因转录效率，可以远距离作用，通常可距离14kb、个别情况下离开所调控的基因30kb仍能发挥作用，而且在基因的上游或下游都能起作用。增强子作用与其序列的正反方向无关，将增强子方向倒置依然能起作用。而将启动子倒置就不能起作用，可见增强子与启动子有很大差别。增强子要有启动子才能发挥作用，没有启动子存在，增强子不能表现活性。但增强子对启动子没有严格的专一性，同一增强子可以影响不同类型启动子的转录。例如当含有增强子的病毒基因组整合入宿主细胞基因组时，能够增强整合区附近宿主某些基因的转录；当增强子随某些染色体段落移位时，也能提高移到的新位置周围基因的转录。增强子使某些癌基因转录表达增强，可能是肿瘤发生的因素之一。增强子的作用机理虽然还不明确，但与其他顺式调控元件一样，必须与特定的蛋白质因结合后才能发挥增强转录的作用。增强子一般具有组织或细胞特异性，许多增强子只在某些细胞或组织中表现活性，是由这些细胞或组织中具有的特异性蛋白质因子所决定的。,3.沉寂子最早在酵母中发现，以后在T淋巴细胞的T抗原受体基因的转录和重排中证实这种负调控顺式元件的存在。目前对这种在基因转录降低或关闭中起作用的序列研究还不多，但从已有的例子看到：沉寂子的作用可不受序列方向的影响，也能远距离发挥作用，并可对异源基因的表达起作用。反式作用因子(transactingfactors)以反式作用影响转录的因子可统称为转录因子(transcriptionfactors,TF)。RNA聚合酶是一种反式作用于转录的蛋白因子。在真核细胞中RNA聚合酶通常不能单独发挥转录作用，而需要与其他转录因子共同协作。与RNA聚合酶、相应的转录因子分别称为TF、TF、TF，对TF研究最多。下表表列出真核基因转录需要基本的TF。,真核调节蛋白又称转录因子。绝大多数真核转录调节因子由某一基因表达后，通过与特异的顺式作用元件相互作用（DNA-蛋白质相互作用）反式激活另一基因的转录，故称反式作用因子。有些基因产物可特异识别、结合自身基因的调节序列，调节自身基因的开启或关闭，这就是顺式作用。具有这种调节方式的调节蛋白称为顺式作用蛋白。,以前认为与TATA盒结合的蛋白因子是TFD，后来发现TFD实际包括两类成分：与TATA盒结合的蛋白是TBP(TATAboxbindingprotein)，是唯一能识别TATA盒并与其结合的转录因子，是三种RNA聚合酶转录时都需要的；其他称为TBP相关因子(TBPassociatedfactorsTAF)，至少包括8种能与TBP紧密结合的因子。转录前先是TFD与TATA盒结合；继而TFB以其C端与TBPDNA复合体结合，其N端则能与RNA聚合酶亲和结合，接着由两个亚基组成的TFF加入装配，TFF能与RNA聚合酶形成复合体，还具有依赖于ATP供给能量的DNA解旋酶活性，能解开前方的DNA双螺旋，在转录链延伸中起作用。这样，启动子序列就与TFD、B、F及RNA聚合酶结合形成一个“最低限度”能有转录功能基础的转录前起始复合物(preintitiationcomplex,PIC)，能转录mRNA。TFH是多亚基蛋白复合体，具有依赖于ATP供给能量的DNA解旋酶活性，在转录链延伸中发挥作用；TFE是两个亚基组成的四聚体，不直接与DNA结合而可能是与TFB联系，能提高ATP酶的活性；TFE和TFH的加入就形成完整的转录复合体(图)，能转录延伸生成长链RNA，TFA能稳定TFD与TATA盒的结合，提高转录效率，但不是转录复合体一定需要的。,RNA聚合酶转录复合体的形成示意图,以上所述是典型的启动子上转录复合体的形成，但有的真核启动子不含TATA盒或不通过TATA盒开始转录。例如有的无TATA盒的启动子是靠TFI和TFD共同组成稳定的转录起始复合体开始转录的。由此可以看出真核转录起始的复杂性。不同基因由不同的上游启动子元件组成，能与不同的转录因子结合，这些转录因子通过与基础的转录复合体作用而影响转录的效率。现在已经发现有许多不同的转录因子，看到的现象是：同一DNA序列可被不同的蛋白因子所识别；能直接结合DNA序列的蛋白因子是少数，但不同的蛋白因子间可以相互作用，因而多数转录因子是通过蛋白质蛋白质间作用与DNA序列联系并影响转录效率的(见图)。转录因子之间或转录因子与DNA的结合都会引起构象的变化，从而影响转录的效率。,转录因子与转录复合体相互作用模式图,如下图所示，作为蛋白质的转录因子从功能上分析其结构可包含有不同区域，DNA结合域(DNAbindingdomain)，多由60100个氨基酸残基组织的几个亚区组成；转录激活域(activatingdomain)，常由30100氨基酸残基组成，这结构域有富含酸性氨基酸、富含谷氨酰胺、富含脯氨酸等不同种类，以酸性结构域最多见；连接区，即连接上两个结构域的部分。不与DNA直接结合的转录因子没有DNA结合域，但能通过转录激活域直接或间接作用于转录复合体而影响转录效率。,与DNA结合的转录因子大多以二聚体形式起作用，与DNA结合的功能域常见有以下几种：螺旋转角螺旋(helixturnhelix,HTH)及螺旋-环-螺旋(helixloophelix,HLH)这类结构至少有两个螺旋，其间由短肽段形成的转角或环连接，两个这样的motif结构以二聚体形式相连，距离正好相当于DNA一个螺距(3.4nm)，两个螺旋刚好分别嵌入DNA的深沟,锌指(zincfinger)其结构如图所示，每个重复的“指”状结构约含23个氨基酸残基，锌以4个配价键与4个半胱氨酸、或2个半胱氨酸和2个组氨酸相结合。整个蛋白质分子可有2?个这样的锌