第七章RNA的转录合成

1、真核生物的RNA聚合酶及其转录 讲授：陈友 琼州学院生物科学与技术学院7.4.1真核生物基因转录的特点与原核基因的转录相比较，真核基因的转录具与原核基因的转录相比较，真核基因的转录具有以下特殊性：有以下特殊性：转录单元为多顺反子转录单元为多顺反子RNARNA聚合酶高度分工聚合酶高度分工多种蛋白质因子参与多种蛋白质因子参与顺式作用元件复杂顺式作用元件复杂转录水平的调控以正调控为主转录水平的调控以正调控为主7.4.2真核生物的RNA聚合酶 P156种类种类 对鹅膏蕈碱对鹅膏蕈碱 的反应的反应45S-rRNAhnRNA 5S-rRNAtRNA、snRNA耐受耐受极敏感极敏感中度敏感中度敏感转录产物转

2、录产物7.5 真核生物基因转录的启动子真核生物基因转录的启动子v真核生物的启动子真核生物的启动子v真核生物的三种真核生物的三种RNA聚合酶，每一种都有自己的启动子类聚合酶，每一种都有自己的启动子类型。型。vRNA聚合酶聚合酶的启动子的启动子v即即 rRNA 基因的启动子，称基因的启动子，称类启动子。类启动子。v类启动子分两部分：类启动子分两部分：P159v 45 20 称为核心启动子，决定转录起始的位点；称为核心启动子，决定转录起始的位点；v 156107 称为上游控制元件，影响转录的频率。称为上游控制元件，影响转录的频率。vRNA聚合酶聚合酶的启动子的启动子 P159v即即 mRNA基因的启

3、动子，称基因的启动子，称类启动子类启动子 v1、转录起始位点转录起始位点（Inr）：）： v即转录起始位点，其碱基大多为即转录起始位点，其碱基大多为 A 。v2、TATA 框（基本启动子）：框（基本启动子）：v又称又称Hogness 框，由含有框，由含有TATA 的的67个核苷酸组成，保个核苷酸组成，保守序列为守序列为 TATA（A/T）A（A/T） 。v 但但TATA框的两侧富含框的两侧富含G-C碱基对。碱基对。vTATA 框位于框位于25 附近，精确决定转录起始位点。附近，精确决定转录起始位点。v其序列的完整与准确对维持启动子的功能是必需的。其序列的完整与准确对维持启动子的功能是必需的。l

4、 v3、CAAT 框：框：位于位于 75 附近，保守序列为附近，保守序列为 GGNCAATCT。v头两个头两个 G 非常重要，一但突变，转录效率大大下降。非常重要，一但突变，转录效率大大下降。v 4、GC 框：框： v CAAT 框控制着转录起始的频率。框控制着转录起始的频率。v位于位于110附近，以附近，以5 CCGCC 3序列为特征。序列为特征。 v5、增强子（、增强子（enhancer）：）：能结合反式作用因子，决定基因能结合反式作用因子，决定基因的时间和空间特异性表达，增强启动子转录活性的的时间和空间特异性表达，增强启动子转录活性的DNA序列。序列。v增强子作用特点增强子作用特点：v

5、增强效应十分明显：使转录频率增加百倍或千倍。增强效应十分明显：使转录频率增加百倍或千倍。v 增强效应与其所处的位置和取向无关：增强效应与其所处的位置和取向无关：v 增强子以增强子以5 3 或或 3 5 排列对启动子都有作用。排列对启动子都有作用。v 大多为重复序列：长约大多为重复序列：长约50bp，适合与反式因子结合，内，适合与反式因子结合，内部常有一个核心序列，为增强效应所必需。部常有一个核心序列，为增强效应所必需。v 增强效应具有严密的组织和细胞特异性。增强效应具有严密的组织和细胞特异性。v 没有基因专一性。没有基因专一性。v 许多增强子受外部信号的调控。许多增强子受外部信号的调控。v1G

6、CGC-CAAT-TATA-ATGAATAAA切离加尾切离加尾真正终止点真正终止点修饰点修饰点外显子外显子内含子内含子翻译起始翻译起始转录起始转录起始TATA盒盒CAAT盒盒GC盒盒增强子增强子真核生物真核生物RNApol的启动子的启动子 vRNA聚合酶聚合酶 的启动子的启动子 P161v即即 tRNA基因的启动子，称基因的启动子，称类启动子。类启动子。v类启动子位于转录起始点上游、下游，称上游、下游启动类启动子位于转录起始点上游、下游，称上游、下游启动子（内部启动子）。子（内部启动子）。v类启动子包括：类启动子包括：A盒、盒、B盒盒 P247v A盒靠近盒靠近5方向；方向； B盒盒 靠近靠近

7、3 方向方向 。v类启动子需要的转录因子包括：类启动子需要的转录因子包括： vTF C、TF B、TF A，前两者是共同的，后者为，前两者是共同的，后者为5S rRNA基因转录所需。基因转录所需。v1v1 原核生物和真核生物原核生物和真核生物 转录起始位点的结构差异转录起始位点的结构差异 原核生物原核生物 真核生物真核生物帽子结构帽子结构 没有没有 有有 起始核苷酸起始核苷酸 嘌呤或嘧啶嘌呤或嘧啶 嘌呤（嘌呤（A为主）为主）启动区范围启动区范围 较小较小(170) 较大较大 (1110) 上游序列上游序列 TTGACA CAAT、GC、增强子、增强子图图5-4 P155页页原核生物与真核生物启

8、动子比较原核生物与真核生物启动子比较真核生物的转录起始真核生物的转录起始 也需要也需要RNARNA聚合酶辨认、结合转录起点聚合酶辨认、结合转录起点上游的上游的DNADNA序列序列，生成起始复合物。但其不直接结合模，生成起始复合物。但其不直接结合模板而要依赖众多的转录因子板而要依赖众多的转录因子. .顺式作用元件顺式作用元件 - 真核生物结构基因上游的调控区存在的相似或一致性真核生物结构基因上游的调控区存在的相似或一致性的的DNA序列。序列。 v1转录起始点转录起始点TATA盒盒CAAT盒盒GC盒盒 增强子增强子u 转录起始前的上游区段转录起始前的上游区段 AATAAA切离加尾切离加尾 转录终止

9、点转录终止点 修饰点修饰点 外显子外显子 翻译起始点翻译起始点内内含含子子 OCT-1 OCT-1：ATTTGCAT八聚体八聚体v1TATA box：启动子核心序列，：启动子核心序列，-25bp区段。区段。CAAT 盒盒GC 盒盒增强子增强子转录起始前的上游区段转录起始前的上游区段 顺式作用元件顺式作用元件(cis(cis-acting element)-acting element)：v转录因子转录因子是一种具有特殊结构、行使调控基因表达是一种具有特殊结构、行使调控基因表达功能的蛋白质分子功能的蛋白质分子,也称为反式作用因子。也称为反式作用因子。v反式作用因子：反式作用因子：是指能直接或间接

10、地识别或结合在是指能直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件核心序列上参与调控靶基因转录各类顺式作用元件核心序列上参与调控靶基因转录效率的蛋白质。效率的蛋白质。v大多数真核转录调节因子由某一基因表达后，大多数真核转录调节因子由某一基因表达后，可通过另一基因的特异的顺式作用元件相互作用，可通过另一基因的特异的顺式作用元件相互作用，从而激活另一基因的转录。这种调节蛋白称反式作从而激活另一基因的转录。这种调节蛋白称反式作用因子。用因子。vv参与基因表达调控的因子参与基因表达调控的因子, , 它们与特异的靶基因的它们与特异的靶基因的顺式元件结合起作用。顺式元件结合起作用。v编码反式作用因子的基因与被反

11、式作用因子调控的编码反式作用因子的基因与被反式作用因子调控的靶序列靶序列( (基因基因) )不在同一染色体上。不在同一染色体上。v反式作用因子有两个重要的功能结构域反式作用因子有两个重要的功能结构域: :DNADNA结合结结合结构域构域和和转录活化结构域转录活化结构域, ,它们是其发挥转录调控功它们是其发挥转录调控功能的必需结构。能的必需结构。v反式作用因子可被诱导合成反式作用因子可被诱导合成, , 其活性也受多种因素其活性也受多种因素的调节。的调节。 v1u 参与参与RNA-pol转录的转录的TF (P163) 蛋白激酶活性，使蛋白激酶活性，使CTD磷磷酸化酸化TFHATPase57（ ）

12、34（ ）TFE解螺旋酶解螺旋酶30，74TFF促进促进RNA-pol结合及作结合及作为其他因子结合的桥梁为其他因子结合的桥梁33TFB稳定稳定TFD-DNA复合物复合物12，19，35TFA辅助辅助TBP-DNA结合结合TAF*结合结合TATA盒盒TBP* 38TFD功功能能亚基组成，分子量亚基组成，分子量(kD)转录因子转录因子蛋白激酶活性，使蛋白激酶活性，使CTD磷磷酸化酸化TFHATPase57（ ） 34（ ）TFE解螺旋酶解螺旋酶30，74TFF促进促进RNA-pol结合及作结合及作为其他因子结合的桥梁为其他因子结合的桥梁33TFB稳定稳定TFD-DNA复合物复合物12，19，35

13、TFA辅助辅助TBP-DNA结合结合TAF*结合结合TATA盒盒TBP* 38TFD功功能能亚基组成，分子量亚基组成，分子量(kD)转录因子转录因子v1POL-TFFAB由由RNA-Pol 催化转录的催化转录的PIC P252POL-TFFHETBPTAFTFD-A-B-DNA复合物复合物TATAABTBPTAFTATAHECTD-Pv0转录延长转录延长RNA-pol前移处处都遇上核小体。前移处处都遇上核小体。 转录延长过程中可以观察到核小体移转录延长过程中可以观察到核小体移位和解聚现象。位和解聚现象。 v0RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小体核小体转转录录延延长长中中的的核核小小体体移移位位转录方向转录方向v1转录终止转录终止1、RNA聚合酶聚合酶转录出转录出rRNA前体前体3末端后，末端后， 继续向下游转录超过继续向下游转录超过1000个个bp时，存在一个时，存在一个 18bp的终止序列。的终止序列。2、RNA聚合酶聚合酶 转录模板的下游存在一个转录模板的下游存在一个 终止子，是位于终止子，是位于GC丰富序列之中的丰富序列之中的TTTT。 RNA聚合酶聚合酶有内源性的转录终止功能。有内源性的转录终止功能。3、RNA聚合酶聚合酶的转录没有明确的终止信号的转录没有明确的终止信号。v1 原核生物与真核生物转录