RNA生物合成PPT课件

1、 转录和复制的区别转录和复制的区别复制复制转录转录模板模板DNA双双链链DNA的的一条一条链链原料原料dNTP (N=A、G、C、T)NTP(N=A、G、C、U)引物引物需要需要不不需要需要酶酶DNA聚合酶聚合酶RNA聚合酶聚合酶产物产物DNARNA配对配对A-T、G-CA-U、T-A、G-C第1页/共135页第一节 RNA转录合成的特点 一、转录的不对称性 转录(transcription)(transcription)的不对称性就是指以双链DNA中的一条链作为模板进行转录，从而将遗传信息由DNA传递给RNA。另一股链不转录另一股链不转录. 模板链并非永远在同一单链上。模板链并非永远在同一单

2、链上。 碱基顺序由模板DNADNA决定，但UTPUTP替代TTPTTP。第2页/共135页对于不同的基因来说，其转录信息可对于不同的基因来说，其转录信息可以存在于两条不同的以存在于两条不同的DNA链上。链上。能够转录能够转录RNA的那条的那条DNA链称为链称为反意反意义链义链 ( (模板链），而与之互补的另一模板链），而与之互补的另一条条DNA链称为链称为有意义链有意义链（编码链）。（编码链）。(-) strand is antisense strand. (+) strand is sense strand第3页/共135页二、转录的连续性 RNA转录合成时，以DNA作为模板，在RNA聚合酶

3、的催化下，连续合成一段RNA链，各条RNA链之间无需再进行连接。不需要引物。 合成的RNA中，如只含一个基因的遗传信息，称为单顺反子；如含有几个基因的遗传信息，则称为多顺反子。 第4页/共135页三、转录的单向性 RNA转录合成时，只能向一个方向进行聚合，所依赖的模板DNA链的方向为35，而RNA链的合成方向为53。 RNA分子的5末端具有三磷酸。第5页/共135页四、有特定的起始和终止位点 RNA转录合成时，只能以DNA分子中的某一段作为模板，故存在特定的起始位点和特定的终止位点，特定起始点和特定终止点之间的DNA链构成一个转录单位，通常由转录区和有关的调节顺序构成。 第6页/共135页第二

4、节 参与转录的物质 原料: NTP（ATP, UTP, GTP, CTP） 模板: DNA 酶: RNA聚合酶（RNA polymerase, RNA-pol） 其他蛋白质因子(激活因子和终止因子) 第7页/共135页RNA聚合酶（DDRP）: synthesis of RNA strand from DNA template.1. RNA polymerase: Requires no primer for polymerization.2. Requires DNA for activity and is most active with a double-stranded DNA as

5、template. 5 3 synthesis3. Require Mg2+ for RNA synthesis activity4. All RNA polymerases lack 3 5 exonuclease activity, and one error usually occurs when 104 to 105 nucleotides are incorporated. 5. usually are multisubunit enzyme, but not always.6. Different from organism to organism7. E. coli has a

6、single DNA-directed RNA polymerase that synthesizes all types of RNA.(NMP)n + NTP (NMP)n+1 + PPiThe polymerases of bacteriophage T3 and T7 are smaller single polypeptide chains, they synthesize RNA rapidly (200 nt/sec) and recognize their own promoters which are different from E. coli promoters.第8页/

7、共135页 一、一、RNA聚合酶（聚合酶（DDRP）原核生物：原核生物：的的RNA聚合酶是由四种亚基组成聚合酶是由四种亚基组成的六聚体（的六聚体（ 2 ）核心酶（core enzyme）全酶（holoenzyme）第9页/共135页Eubacteria RNA pol155 KD36.5 KD151 KD11 KD70 KDInitiation onlyBoth initiation & elongation大肠杆菌RNA聚合酶第10页/共135页 E. coli RNA聚合酶组分聚合酶组分亚基亚基分子量分子量功功 能能 3651236512决定哪些基因被转录决定哪些基因被转录 1506181

8、50618催化功能催化功能 155613155613结合结合DNADNA模板模板 7026370263辨认起始点辨认起始点第11页/共135页原核生物RNA聚合酶 The cylindrical channel in the enzyme complex can bind directly to 16 bp of DNA. The whole polymerase binds over 60 bp. RNA synthesis rate: 40 nt per second at 37第12页/共135页E. coli RNA polymerase: subunit: Two identical

9、 subunits in the core enzyme Encoded by the rope gene Required for core protein assembly May play a role in promoter recognition Holoenzyme: 2 for initiationCore enzyme: 2 for elongation第13页/共135页E. coli polymerase: subunitnEncoded by rpoB gene. nThe catalytic center of the RNA polymeraselRifampicin

10、 (利福平)：bind to the subunit, and inhibit transcription initiation. Mutation in rpoB gene can result in rifampicin resistance.lStreptolydigins(利迪链菌素)：resistant mutations are mapped to rpoB gene as well. Inhibits transcription elongation but not initiation. 3. subunit may contain two domains responsibl

11、e for transcription initiation and elongation 第14页/共135页Encoded by the rpoC gene .Binds two Zn 2+ ions and may participate in the catalytic function of the polymerase Heparin (肝素)：binds to the subunit and inhibits transcription in vitro. Heparin competes with DNA for binding to the polymerase.3. sub

12、unit may be responsible for binding to the template DNA .E. coli polymerase: subunit 第15页/共135页oMany prokaryotes contain multiple factors to recognize different promoters. The most common factor in E. coli is 70.oBinding of the factor converts the core RNA pol into the holoenzyme.E. coli polymerase:

13、 factor 第16页/共135页E. coli polymerase: factor factor is critical in promoter recognition, by decreasing the affinity of the core enzyme for non-specific DNA sites (104) and increasing the affinity for the corresponding promoter factor is released from the RNA pol after initiation (RNA chain is 8-9 nt

14、)Less amount of factor is required in cells than that of the other subunits of the RNA pol. 第17页/共135页二、启动子（promoterpromoter）1.概念启动子 RNA聚合酶识别、结合并起始转录有关的一些DNA顺序(位于基因上游)称为启动子（promoter)。本身不被转录。 通常是20-200bp的专一序列.第18页/共135页启动子类型 RNARNA聚合酶可以直接识别的启动子。 RNARNA聚合酶的亚基和DNADNA的碱基序列发生作用. .这类启动子应当总是能启动转录。但实际上也不都如此

15、，外来蛋白质可直接阻断启动子，也可间接作用于邻近的DNADNA结构，使聚合酶不能和启动子结合。 在和聚合酶结合时需要有蛋白质辅助因子的存在和导引。这种蛋白质因子能够识别与该启动子顺序相邻或甚至重叠的DNADNA顺序。第19页/共135页 2.原核生物启动子结构原核生物启动子结构35区区：一致性序列为一致性序列为TTGACA是是RNA-pol的的辨认位点辨认位点10区区：一致性序列为一致性序列为TATAAT又叫又叫Pribnow盒盒是是RNA-pol的的结合位点结合位点第20页/共135页-10 sequence 等的启动子序列，在开始转录的第一个碱基（+1）的左边5-105-10个碱基的地方的

16、一段6 bp序列，称为Pribnow boxPribnow box，即-10-10区。决定转录方向 A consensus sequence of TATAAT The first two bases(TA) and the final T are most highly conserved among other E. coli promoters第21页/共135页-35 sequence： enhances recognition and interaction with the polymerase factor A conserved hexamer sequence around

17、position 35 A consensus sequence of TTGACA The first three positions (TTG) are the most conserved among E. coli promoters. Separated by 16-18 bp from the 10 box in 90% of all promoters. Down or up mutation第22页/共135页Promoter efficiencynThere is considerable variation in sequence between different pro

18、moters, and the transcription efficiency can vary by up to 1000-fold .nThe 35 sequence, -10 sequence, and sequence around the start sites all influence initiation efficiency.nThe sequence of the first 30 bases to be transcribed controls the rate at which the RNA polymerase clears the promoter, hence

19、 influences the rate of the transcription and the overall promoter strength .nStrand separation in the initiation reaction nSome promoter sequence are not strong enough to initiate transcription under normal condition, activating factor is required for initiation. For example, Lac promoter Plac requ

20、ires cAMP receptor protein (CRP )第23页/共135页Transcription start site A purine in 90% of all genes G is more common at position +1 than A Often, there are C and T bases on either side of the start site nucleotide (i.e. CGT or CAT)The sequence around the start site influences initiation第24页/共135页原核生物中转

21、录起始区的共同序列Up mutationDown mutation第25页/共135页三、激活因子 目前已知激活因子为降解产物基因激活蛋白( (catabolic gene activator protein,CAP)，又称为cAMP受体蛋白（cAMP cAMP receptor protein,receptor protein,CRP）。是一种二聚体蛋白质，亚基分子量为23kd。该蛋白与cAMP结合后，刺激RNA聚合酶与起始部位结合，从而起始转录过程。 P197-198第26页/共135页四、终止因子 1蛋白：是一种六聚体的蛋白质，亚基的分子量为50kd。该蛋白因子能识别终止信号，并能与RN

22、A紧密结合，导致RNA的释放。 2nusA蛋白：为一分子量69kd的酸性蛋白，它能与RNA及RNA聚合酶相结合，在终止部位使两者被释放。 第27页/共135页 第三节 原核生物转录的过程 transcription initiation, elongation and termination Promoter binding DNA unwinding RNA chain initiation RNA chain elongation RNA chain termination Rho-dependent termination 第28页/共135页2. DNA双链解开。1. RNA聚合酶全酶

23、(2)与模板结合。 3. 在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形成转录起始复合物。5-pppG -OH + NTP 5-pppGpN - OH 3 + PPi一、转录起始过程起始复合物:RNApol (2) - DNA - pppGpN- OH 3第29页/共135页1. 启动子的结合 RNA聚合酶结合到识聚合酶结合到识别位点。别位点。因子识别因子识别转录起始点，并促使转录起始点，并促使核心酶结合形成全酶核心酶结合形成全酶复合物。被辨认的区复合物。被辨认的区段就是位于转录起始段就是位于转录起始点点-35-35区的区的TTGACATTGACA序序列列。聚合酶移动到起始位聚合酶移动到起始位点。

24、点。第30页/共135页2.2.转录起始（是转录过程的限速步骤） RNARNA聚合酶的核心酶在亚基参与下，与DNADNA分子结合形成非专一的复合物。 起始识别：全酶与启动子结合形成“封闭”的启动子复合物( (closed promoter complex)closed promoter complex) 。起始部位在-35-35区。 活化：转变为“开放”启动子复合物( (即双螺旋局部被解旋，两条链分开) )。-10-10区富含ATAT，易解链。解旋由聚合酶完成。 形成三元起始复合物：RNA聚合酶全酶促使局部双链解开，在转录起始点加入第一个三磷酸核苷酸得到启动子- -全酶- -三磷酸核苷酸三元复

25、合物。 转录泡（transcription bubbletranscription bubble）: :转录位点处的动态、短暂的解链结构. .即由局部打开的由局部打开的DNA双链双链、RNA聚合酶核心酶聚合酶核心酶及新生成的及新生成的RNA三者结合在一起三者结合在一起的复合体的复合体。第31页/共135页 第32页/共135页RNA链合成的起始始于形成开放启动子复合物，终于起始位点上始于形成开放启动子复合物，终于起始位点上结合的第一个碱基的释放。结合的第一个碱基的释放。RNA聚合酶上有两个核苷酸结合位点。聚合酶上有两个核苷酸结合位点。起始位起始位点和延伸位点点和延伸位点。起始位点结合。起始位点

26、结合ATP和和GTP （more common） ，少见，少见UTP。第33页/共135页转录起始的特点 No primer is needed Initially incorporates first 2 nucleotides. The first 9 nt are incorporated without polymerase movement along the DNA or factor release The RNA polymerase goes through multiple abortive initiations, which are important for the

27、overall rate of transcription The minimum time for promoter clearance is 1-2 seconds (a relatively long event)流产起始abortive initiation:在转录过程中，合成一短寡聚核苷酸后停止，聚合酶回到起始位置。第34页/共135页二、RNARNA链的延长 亚基脱落，RNApol聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移按照碱基互补原则，不断聚合RNA。 ； RNA的 3部分与反义DNA链形成杂交双链 (ca. 12bp) RNA链延伸的速率是不恒定的。 The E.

28、coli polymerase moves at an average rate of 40 nt per sec, depending on the local DNA sequence. 转录速度减慢或停止，称为pause，发生在DNA富含GC的区域。第35页/共135页产生RNA链（5-3）约合成10碱基后， 因子脱落不对称性：只有一条DNA链被转录第36页/共135页三、终止 终止: RNA聚合酶在DNA模板上停顿下来，转录产物RNA链从转录复合物上脱落下来。终止子：特定的DNA序列，转录复合物从该位点解离下来。非依赖Rho因子的转录终止（Rho protein () independ

29、ent） : (1) self-complementary region with a stem-loop or hairpin secondary structure, and (2) a run of adenylates (As) in the template strand that are transcribed into uridylates (Us) at the end of the RNA. 依赖Rho ()因子的转录终止（Class 2: Rho protein () dependent）： only a stem-loop or hairpin secondary str

30、ucture or other features.第37页/共135页 1自动终止：模板DNA链在接近转录终止点处存在相连的富含GC和AT的区域，使RNA转录产物（新生转录本）形成寡聚U及发夹形的二级结构，引起RNA聚合酶变构及移动停止，导致RNA转录的终止。（强终止子）原核生物RNA转录合成的终止机制第38页/共135页终止序列特点：具有反向重复序列；靠近茎的环端（有时全在茎中）富含GC；在茎的开始处可能是一个AT序列。终止机制：RNA分子自我配对形成的茎环结构促使DNA链退火，使茎环游离出来；茎环后的DNA-RNA杂交链是A-U配对，不稳定，易释放出转录产物；使RNA聚合酶变构，转录停顿。

31、 第39页/共135页2依赖辅助因子的终止 No U stretch at the 3 end of the RNA Rho protein (hexameric protein) binds to certain RNA structure (72bp) moves along the nascent RNA toward RNA pol complex stop at the rho-dependent transcription terminator.（依赖的终止子结构不稳定， RNARNA聚合酶本身能识别DNADNA模板中依赖的终止顺序， RNA聚合酶在此处暂停但不终止，只有在的帮助下

32、才能停止转录释出RNARNA。） 第40页/共135页因子的活性 因子是同六聚体蛋白；因子是同六聚体蛋白； 因子能结合因子能结合RNA，与，与poly C的结合力最强；的结合力最强；破坏RNA-DNA杂化体，导致延伸复合体的解离，使合成的RNA链释放出来。 因子还有因子还有ATP酶和解螺旋酶的活性。酶和解螺旋酶的活性。第41页/共135页依赖因子的转录终止模型第42页/共135页RNA polDNA polTemplatedsDNA is betterss/dsDNARequire primer NoYesInitiationpromoteroriginelongation40 nt/ sec

33、900 bp/secterminatorSynthesized RNA Template DNARNA polymerase/transcription and DNA polymerase/replication第43页/共135页第四节 真核生物的转录三种RNA聚合酶: 性质和功能顺式作用元件：三种RNA聚合酶的启动子结构及其它元件。反式作用因子及转录起始复合物的装配 RNA Pol I genes: the ribosomal repeat RNA Pol genes: 5S and tRNA transcription RNA Pol genes:pre-mRNA. 需要启动子和增强子

34、通用转录因子和RNA Pol参与的转录起始第44页/共135页一、 RNA聚合酶The basic mechanism of eukaryotic transcription is similar to that in prokaryotes.Much more proteins are associated with the eukaryotic transcription machinery, resulting in much more complicated transcription.Three eukaryotic polymerases transcribe different

35、sets of genes （Separation by chromatography and different sensitivities to -amanitin 鹅膏菌素，a mushroom bicyclic octapeptide toxin）Eukaryotic cells contain additional RNA Pols in mitochondria and chloroplasts.第45页/共135页真核生物三种RNA聚合酶 P210-212P210-212 种类种类 亚细胞定位亚细胞定位 对对-鹅膏蕈碱敏感性鹅膏蕈碱敏感性 功能功能 RNA pol 核仁核仁 不敏

36、感不敏感 合成合成 rRNA 前体前体 RNA pol 核基质核基质 极敏感极敏感 合成合成 HnRNA RNA pol 核基质核基质 敏感敏感 合成合成 tRNA 前体前体 snRNA 及及 5S rRNA 第46页/共135页酶的装配Eukaryotic polymerases have 12 or more different subunit.n All contain subunits homologous to the subunits of the E. coli RNA Pol core ( 2).n at least five other subunits are common

37、 to three different RNA Pols.n Each RNA Pol contain additional four or seven specific subunit.RNA pol亚基真核RNA聚合酶第47页/共135页真核生物 RNA聚合酶的作用 其作用与原核生物细胞中的RNA聚合酶相似不需要引物 合成方向 5到 31. 新生RNA链与反议模板链互补第48页/共135页与原核生物RNA聚合酶的差异比较（1）n有三种 RNA聚合酶(每种酶都有各自的启动子，每个启动子，有相应的辅助因子及供RNA聚合酶识别的短保守序列)n 需要多种辅助因子结合在启动子DNA上，才能起始转录。

38、n RNA Pol II 最大亚基的C-末端含有由七肽组成的重复顺序，称为羧基末端(C端域)（carboxyl terminal domain ，CTD)氨基酸顺序: Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser. 重复次数 26 x (酵母), 52x (鼠)链延伸过程与聚合酶的磷酸化有关第49页/共135页n体外实验结果表明：转录起始时，CTD 是非磷酸化的， 当RNA Pol II离开启动子，在转录延伸时才发生磷酸化。 nRNA Pol II 是真核生物最重要的一种RNA聚合酶，转录包括所有蛋白质编码基因和部分snRNA基因。与原核生物RNA聚合酶的差异比较（2）第50页/共1

39、35页 1.1.RNA聚合酶启动子该类启动子由转录起始位点附近的两部分序该类启动子由转录起始位点附近的两部分序列构成。包括核心元件（列构成。包括核心元件（core element，CE）和上游控制元件（和上游控制元件（upstream control elements，UCE）.CE由由-45+20位核苷酸组成，单独存在时位核苷酸组成，单独存在时就足以起始转录。就足以起始转录。UCE由由-170-107位序位序列组成，称为上游调控元件，能有效地增强列组成，称为上游调控元件，能有效地增强转录效率。转录效率。 二、真核生物启动子二、真核生物启动子 三种三种RNA聚合酶，有三种相应的启动子结构。聚合

40、酶，有三种相应的启动子结构。第51页/共135页RNA Pol I promoters in human cells第52页/共135页2.2.RNA聚合酶启动子Promoters for 5S RNA & tRNA: internal(内部启动子)Promoters for snRNAs: upstream of startpoint(上游启动子)聚合酶启动子分三个亚类：转录起始点下游分别由boxA和boxC或 boxA和 boxB两部分组成，称为内部启动子（internal promoter）。位于转录起始位点上游，由三个部分(Oct, PSE, TATA box)组成，称为上游启动子 。

41、 polymerase III利用的启动子组成第53页/共135页RNA Pol 可选的启动子元件多数RNA Pol III 基因 (snRNAs and胞质RNAs) 的转录也依赖上游调控元件，例如 U6 snRNA转录起始点上游调控元件含有A box, 但对转录没有调控作用 含有RNA Pol II启动子的典型元件，如Oct, PSE (proximal sequence element), 和 TATA box. 1.Common transcription factors can regulate both RNA Pol II and Pol III genes Promoters

42、for RNA polymerase III第54页/共135页tRNA 基因ntRNA基因的转录调控区（启动子）位于转录起始点下游ntRNA 编码区内有两个高度保守的DNA序列，称为A box (5-TGGCNNAGTGG) 和 B box (5-GGTTCGANNCC). 这些序列也是tRNA自身的编码区，产物是D-环和 TC-环。第55页/共135页3. RNA聚合酶启动子 RNA聚合酶主要负责编码蛋白质和部分核内小RNA（small nuclear RNA，snRNA）的基因的转录，其启动子结构最为复杂。 RNA聚合酶单独并不能起始转录，必须和其他的辅助因子共同作用形成转录起始复合物才

43、能起始转录。第56页/共135页 结构基因GCGCCAATTATA内含子外显子外显子转录起始CAAT盒GC盒增强子顺式作用元件TATA盒 (Hogness box)第57页/共135页第58页/共135页RNARNA聚合酶聚合酶的启动子主要组成的启动子主要组成1. 基本元件 (TATA box and 起始元件) : 主要确定转录起始点的位置，但只能发起较低水平的转录起始。2. 上游调控元件，例如SP1 box (GC box) 和 CAAT box，能大大提高转录起始的频率，大多通过直接与通用转录因子结合 增强装配转录起始复合物的效率。第59页/共135页PyAPyCATTATA box 附

44、近的碱基及TATA box 到转录起始点之间的距离很重要，其间的碱基组成不是很重要。第60页/共135页TATATATA框框： 位于转录起始点上游约位于转录起始点上游约252535 bp35 bp处，又称处，又称HognessHogness框框。富含。富含A/TA/T的七碱基序列，一致序列的七碱基序列，一致序列TATAATATAA（T T）AAAA（T T）。）。T TATAATA框具有定位转录起始点框具有定位转录起始点的功能，的功能，类似于类似于E. coliE. coli启动子的启动子的1010顺序的作用。顺序的作用。 CAATCAAT框框：位于：位于7575处，一致序列为处，一致序列为G

45、GCGGC（T T）CATCTCATCT。决定。决定了启动子了启动子起始转录的效率及频率起始转录的效率及频率。GCGC框（框（GC boxGC box）or SP1 boxor SP1 box (e.g. GGGCGG) (e.g. GGGCGG) ：位于：位于-90-90处处, , 由由SP1SP1识别并与之结合识别并与之结合. .八聚核苷酸元件（八聚核苷酸元件（octamer octamer sequencesequence element element） (TGCAAAGC): Oct-1 (ubiquitous) and Oct-2 (TGCAAAGC): Oct-1 (ubiqui

46、tous) and Oct-2 (lymphoid cells(lymphoid cells）。）。 CAATCAAT、GC boxGC box等称为上游启动子元件等称为上游启动子元件(upstream (upstream promotor elements,UPE)promotor elements,UPE)或上游调控元件或上游调控元件（upstream control elements,UCE) upstream control elements,UCE) 。通过形成。通过形成TFIITFII复合物来提高转录效率。复合物来提高转录效率。第61页/共135页(增强子)Enhancerelem

47、ent is a cis-acting sequence that increases the utilization of (some) eukaryotic promoters, and can function in either orientation and in any location (upstream or downstream) relative to the promoter.第62页/共135页Properties of Enhancer增强子的性质lThey exert strong activation of transcription of a linked ge

48、ne from the correct start site.lThey activate transcription when placed in either orientation with respect to linked genesThey are able to function over long distances of more than 1 kb whether from an upstream or downstream position relative to the start site.lThey exert preferential stimulation of

49、 the closets of two tandem promoters （优先作用于两个顺序排列的启动子结构）Proteins bound to enhancer interact with that at promoter elements. 第63页/共135页沉默子沉默子(silencer)：负性调节元件，当其结合特：负性调节元件，当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。第64页/共135页第65页/共135页三、RNA聚合酶需要的辅助因子及转录起始复合物的装配（一） RNA Pol I 需要的辅助因子及转录起始复合物的装配1.转录辅助因子上游

50、结合因子(Upstream binding factor ,UBF)： 能结合于特定DNA序列上的蛋白质，结合于UCE (upstream control element)或CE （core element）的上游。UBF is essential for high level of transcription. (UBF1是单链多肽，能特异性地结合于核心启动子和UCE的GC丰富区。可识别不同种的模板)。第66页/共135页n选择因子1（Selectivity factor 1 ，SL1)Binds to and stabilizes the UBF-DNA complex, but by i

51、tself no specificity for promoter. (SL1不能特异结合DNA，能与UBF-DNA复合物结合并使之稳定，具有种的特异性)。Interacts with the free downstream part of the core element.Recruit RNA Pol I to bind and to initiate the transcription. (essential)第67页/共135页组成 SL1的蛋白质亚基SL1 由4种蛋白组成. lTBP (TATA-binding protein) ：RNA Pol II and III转录起始需要的一

52、种蛋白因子. 真核生物转录的重要通用转录因子，使RNA Pol正确定位在转录起始点上。lTBP-associated factors (TAFIs) ：其余三种亚基统称为TBP-相关因子，即TAFIs 。是RNA Pol I 转录所特有的。第68页/共135页2. RNA聚合酶转录起始复物的装配第69页/共135页UBFUBFRNA Pol ITBPTAFIsTAFIsTAFIs第70页/共135页（二） RNA Pol 需要的辅助因子及转录起始复合物的装配1.转录辅助因子TFC： 与 A and B boxes结合的蛋白质因子TFB: 真正的转录起始因子nbinds 50 bp upstre

53、am from the A box.nConsists of 3 subunits, including TBP(TATA box binding protein ), Brf( TFB related factor) and BnRecruits RNA Pol nTFA：与 C box结合的蛋白质因子第71页/共135页Two complex DNA-binding factorsTFC binds to both the A and B boxesTFB: the true initiation factorbinds 50 bp upstream from the A box.Cons

54、ists of 3 subunits, including TBP(TATA box binding protein ), Brf( TFB related factor) and BRecruits RNA Pol 2. RNA聚合酶转录起始复物的装配第72页/共135页Type 内部启动子转录复合物的装配n 5S rRNA基因启动子的组成与tRNA的相似，但C box取代了 B box. C box: +80-99 bp; A box: +50-65n在基因簇中串联排列.人类细胞中，一个基因簇里约有2000个基因.nC box 与转录因子TFA结合. TFIIIA 是装配因子，促使TFC与

55、 5S rRNA启动子的相互结合.n TFB与复合物（TFC和DNA结合形成的复合物）作用，促使RNA聚合酶结合并起始转录。第73页/共135页（三） RNA Pol 需要的辅助因子、转录起始复合物的装配及RNA聚合酶的转录起始第74页/共135页Typical RNA Pol II genes 第75页/共135页 RNA Pol II自身不能启动转录，依赖于辅助转录因子。 顺式作用元件(cis-acting element)：DNA分子上具有的可影响（调控）转录的各种组分。 启始位点由TATA盒和起始子区负责，启动子的效率由远上游的元件决定。第76页/共135页转录因子 能直接、间接辨认和

56、结合转录上游区段DNA的蛋白质，统称为反式作用因子(trans-acting factors) ，现已发现数百种 。 反式作用因子中，直接或间接结合RNA聚合酶的，则称为转录因子(transcriptional factors, TF)。 TF I、 TF II、TF III第77页/共135页 RNA pol II 的三种反向作用因子 Housekeeping genes: factors 1 + 2 (constitutive expression)l通用（基础）转录因子: 所用启动子都需要 l上游结合因子: 结合于非调节保守序列上（泛素l诱导因子: 结合于反应元件（DNA序列），在特定时

57、间或特定组织合成RNA或激活转录.第78页/共135页通用(基础)转录因子 (TFIIx) + RNA pol = basal transcription apparatus.（基本转录装置）第79页/共135页TFIID:多蛋白复合物:TBP+TAFIIs TBP：是结合TATA盒的唯一蛋白 TAFIIs: TBP相关因子 第80页/共135页TBP 是通用转录因子，使RNA Pol定位在适宜位置。(出现在 SL1、TFIID 和 TFIIIB中)第81页/共135页TBP has a saddle-like structure（马鞍形结构）DNA第82页/共135页TBP causes D

58、NA bendingTBP mutation in TATA binding domain interferes polIITBP第83页/共135页 TFIIA 结合于 TFIID 稳定 TFIID-DNA复合物 至少含有三个亚基 与阻遏因子，如DR1 和 DR2的作用相反。第84页/共135页 TFIIB 结合于 TFIID TFIIF结合于聚合酶（是TFIID 和RNA Pol间的桥梁)RNA Pol的结合：RNA Pol 与 TFIIF结合第85页/共135页TFIIE ：转录必需因子Pol II 结合在启动子上第86页/共135页TFIIJ, TFIIH：分别结合于TFIIA与TFI

59、ID， TFIIH具有解旋酶和激酶活性，促使聚合酶C端域的磷酸化，引发转录起始。第87页/共135页聚合酶的CTD磷酸化： TFIIH 经过一系列装配过程，形成了RNA 聚合酶复合物，称为转录前起始复合物。CTD经过磷酸化后，转录起始，接着聚合酶离开启动子区域，转录延伸。第88页/共135页转录因子转录因子 功功 能能TFA 稳定稳定TFD结合结合TFB 促进促进pol 结合结合TFD 辨认辨认TATA盒盒TFE ATPase TFF 解旋酶解旋酶TFH 蛋白激酶活性，蛋白激酶活性， 释放释放RNA聚合酶聚合酶第89页/共135页转录前起始复合物(pre-initiation complex,

60、 PIC) 真核生物RNA-pol不与DNA分子直接结合，而需依靠众多的转录因子。包括： TATATFDTFATFBRNA poLTFFTFE 第90页/共135页POL-TFFAB由RNA-Pol 催化转录的PIC POL-TFFHETBPTAFTFD-A-B-DNA复合物TATAABTBPTAFTATAHECTD-PPIC组装完成，TFH使CTD磷酸化第91页/共135页起始子转录复合物没有TATA box的 Pol II 启动子:某些DNA结合蛋白招募TBP，使之进入起始子DNA序列中（起始子元件与转录起始点重叠），TBP再促使其它转录因子和聚合酶结合。第92页/共135页四、转录延长真