真核生物基因的转录专家讲座

第三节真核生物基因转录真核生物基因的转录专家讲座第1页一、真核生物基因转录概述（一）真核生物转录和原核生物转录不一样点：

1、原核细胞只有一个RNA聚合酶，而真核细胞有三种聚合酶；2、开启子结构特点不一样，真核基因有三种不同开启子和相关元件；3、真核基因转录有很多蛋白质因子介入。真核生物基因的转录专家讲座第2页（二）真核生物RNA聚合酶（三种）类型ⅠⅡⅢ转录产物rRNA:18s,5.8s,28stRNA,5srRNA,snRNAhnRNA对鹅膏蕈碱反应不敏感高度敏感不一样物种敏感性不一样真核生物基因的转录专家讲座第3页（三）真核生物RNA聚合酶（RNAPolII）与模板结合；与转录起始、延伸相关与DNA、底物和新生RNA结合负责酶装配250KDa130KDa40KDa40KDa

由8~14个亚基组成，分子质量为500KDa真核生物基因的转录专家讲座第4页附：真核基因在转录时RNA聚合酶需要各种转录因子帮助PolITBPTAFIs真核生物基因的转录专家讲座第5页（四）转录因子1、通用因子(Generalfactor)（1）是全部开启子起始RNA合成所必须（2）与RNA聚合酶在起始位点周围形成复合体，并决定起始位置。PolITBPTAFIsPolIII(B’’,TBP,BRF)TFIIIB真核生物基因的转录专家讲座第6页2、上游因子(Upstreamfactor)（1）识别并与开启子上游元件结合（2）与上游元件结合可增加转录起始效率UBF1上游元件Startpoint真核生物基因的转录专家讲座第7页（五）开启子RNA聚合酶Ⅰ开启子：位于转录起点上游RNA聚合酶Ⅱ开启子：位于转录起点上游RNA聚合酶III开启子：位于转录起点下游基因内开启子真核生物基因的转录专家讲座第8页二、RNA聚合酶I基因转录（一）rRNA基因（RibosomalRNAGenes）

多拷贝基因真核生物基因的转录专家讲座第9页1、关键开启子（corepromoter）或关键元件：位于-45~+20，负责转录起始。2、上游控制元件（upstreamcontrolelement）：位于-180~-107，可增加转录起始效率。（二）RNA聚合酶Ⅰ开启子人类RNAPolI开启子上游控制元件（UCE）startpointCTCCGAGTCGNNNNNNTGGGCCGCCGG关键开启子（coreelement）+20-40-110-170真核生物基因的转录专家讲座第10页（三）RNAPolI辅助因子(UBF1&SL1)1、上游结合因子（UBF1）（1）能够与UCE结合（2）可与关键元件一段序列结合（3）两个UBF1经过蛋白－蛋白相互作用而相互结合，造成在两个结合位点间DNA形成一个环状结构。UBF1UBF1真核生物基因的转录专家讲座第11页2、选择因子1（SL1）（1）组成：4个亚基

a、TBP(TATA-bindingprotein):是确保RNApol准确结合到起始位点一个关键因子b、其它三个亚基TAF：（TBP相关因子）

为RNApolI转录所需亚基称为TAFI（2）功效：是使RNA聚合酶正确定位在起始位点。真核生物基因的转录专家讲座第12页UBF1UBF1上游控制元件（UCE）startpointCTCCGAGTCGNNNNNNTGGGCCGCCGG关键开启子（coreelement）+20-40-110-170+1SL1TBPTAFIsPolITBPTAFIsRNA聚合酶I基因转录起始真核生物基因的转录专家讲座第13页真核生物基因的转录专家讲座第14页三、RNA聚合酶III基因转录（一）tRNA基因转录1、开启子----基因内开启子（1）开启子两个保守序列：A框（5’-TGGCNNAGTGG-3’)；B框(5’-GGTTCGANNCC-3’)（2）A框和B框编码序列：A框----D-loop；B框----TψC-loop真核生物基因的转录专家讲座第15页2、tRNA基因转录因子（1）TFⅢC：识别boxB（2）TFⅢB：与A框上游50kb上游序列结合a、组成:TBP、BRF、B”b、功效：是RNA聚合酶Ⅲ真正起始因子真核生物基因的转录专家讲座第16页PolIIITFIIICboxBboxATFIIIB3、tRNA基因转录起始真核生物基因的转录专家讲座第17页（二）5SrRNA基因转录1、5SrRNA基因：特点：串连排列，形成基因簇（是唯一单独被转录rRNA亚基）2、开启子：C框；A框真核生物基因的转录专家讲座第18页3、转录因子：(1)TFIIIA：结合位点为Cbox。(2)TFIIIC(3)TFIIIB：TBP+BRF+B//真核生物基因的转录专家讲座第19页4、5srRNA基因转录起始boxAboxCTFIIIATFIIICTFIIIBPolIII(B’’,TBP,BRF)真核生物基因的转录专家讲座第20页四、RNA聚合酶II基因转录（一）RNA聚合酶

II开启子1、组成：

关键开启子（corepromoter）：

TATA盒（Hognessbox）：-25~-35bp

上游开启子（upstreampromoterelement，UPE）CAAT盒：-70~-80区GC盒：-80~-110区

-20-40-60-80-100GCCACACCCGGCCAATCATATAAGCCAATTATA真核生物基因的转录专家讲座第21页2、关键开启子（corepromoter）：（1）TATA盒（Hognessbox）：a、位置：

-25~-35bp

b、序列特征：富含AT，5’-TATA(A/T)A(A/T)-3’.c、功效：决定RNApolII定位与转录准确起始真核生物基因的转录专家讲座第22页（2）起始子(initiator，Inr)与转录起始位点重合短较保守序列附：缺少TATA盒开启子（1）无TATA盒，只有一个起始子（2）既无TATA框，也无起始子，这种基因通常转录速率很低，起始点不固定。真核生物基因的转录专家讲座第23页3、上游开启子（upstreampromoterelement，UPE）

（1）位置：

CAAT盒：-70~-80区（-70区）

GC盒：-80~-110区（-90区）

（2）功效：

控制转录起始频率（基本不参加起始位点准确定位）（3）功效特点：正反方向排列均能发挥作用

真核生物基因的转录专家讲座第24页（4）上游元件多样性OctamerCAATGCTATAStartpointSV40early胸苷激酶ThymidinekinaseHistoneH2B-140-120-100-80-60-40-20

真核生物基因的转录专家讲座第25页上游元件多样性真核RNA聚合酶II开启子包含着TATA盒、CAAT盒、GC盒以及其他序列元件之间不一样组合。没有哪一个上游元件是全部开启子所共同必需

真核生物基因的转录专家讲座第26页哺乳类RNA聚合酶II开启子常见组件ModuleConsensusDNAboundFactorDistributionTATAboxTATAAAA~10bpTBPGeneralCAATbox#GGCCAATC~22bpCTF/NF1GeneralGCboxGGGCGG~20bpSP1GeneralOctamer#ATTTGCAT~20bpOct-1General````23bpOct-2LymphoidBGGGACTTTCC~10bpNFBLymphoid````~10bpH2-TF1GeneralATFGTGACGT~20bpATFGeneral#同一组件可被不一样因子识别/结合CAAT CP1(-globin),CP2(-fibrinogen),CP3Octamer Oct-1,Oct-2(immunoglobulininLymphoid)真核生物基因的转录专家讲座第27页（二）RNA聚合酶Ⅱ

羧基末端结构域(CTD)：1、位置：RNA聚合酶Ⅱ最大亚基羧基末端

2、结构特点：

（1）含有7个氨基酸(Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser)

重复序列（酵母：重复26次；哺乳类：52次）

（2）多个磷酸化位点：Ser、Thr

真核生物基因的转录专家讲座第28页3、作用：

CTD磷酸化对调控基因转录有主要作用：

（1）CTD去磷酸化，RNA聚合酶II易与DNA结合，这种构象适于转录起始；（2）CTD磷酸化可使RNA聚合酶II与DNA结合变得松弛，形成适于延伸构象

真核生物基因的转录专家讲座第29页RNA聚合酶II本身不能起始转录，需要依靠转录因子帮助。真核生物基因的转录专家讲座第30页（三）RNApolII转录因子

TFIIDTBP（TATA盒结合蛋白）+TAFs（TBP协同因子） ——结合在DNA小沟（其它DNA结合蛋白为大沟），识别和结合关键开启子(TATA盒和Inr)

TFIIA ——含数个亚基，可能经过解除TAFs抑制而激活TBPTFIIB ——覆盖靠近起始点开启位置，C端与TFIID和DNA

复合物结合，N-端与TFⅡF协同作用募集RNA聚合酶II。

真核生物基因的转录专家讲座第31页TFIIF ——结合PolII并带向开启子；RAP74（ATP依赖性解旋酶），RAP30（与细菌

因子有同源性）TFIIE ——扩大DNA覆盖区至+30TFIIH和TFIIJ ——H有激酶活性，使PolIICTD磷酸化，PolⅡ

离开开启子区真核生物基因的转录专家讲座第32页（1）TFIID:

TBP（TATA盒结合蛋白）+TAFs（TBP协同因子）

TBPTAFsTATA-20-10+10-30-40+20（四）RNAPolⅡ基因转录过程1、转录起始真核生物基因的转录专家讲座第33页TBP作用----定位因子a、在TATA框处与DNA结合b、是全部三种RNA聚合酶转录起始所需因子真核生物基因的转录专家讲座第34页

TBP作用机制：a、两个结构域形成一个完全二元对称马鞍型结构，与DNA小沟有效结合真核生物基因的转录专家讲座第35页b、TBP与DNA结合，使DNA弯曲了约80°，

TATA盒向大沟弯曲，拓宽了小沟。真核生物基因的转录专家讲座第36页（2）TFIIA含有最少3个亚基与TFIID结合，稳定TFIID-DNA复合体；可能经过解除TAFs抑制而激活TBPTFIIA真核生物基因的转录专家讲座第37页（3）TFIIB覆盖靠近起始点开启位置，C端与TFIID和DNA复合物结合，N-端与TFⅡF协同作用募集RNA聚合酶IITFIIB与TFIID结合，并为RNA聚合酶结合起一个桥梁作用。TFIIB真核生物基因的转录专家讲座第38页（4）与RNA聚合酶与TFIIF相连复合体结合TFIIFPolIITFIIF结合PolII并带向开启子；两个亚基：RAP74（ATP依赖性解旋酶），可能参与DNA双链溶解RAP30（与细菌

因子有同源性），与RNA聚合酶Ⅱ紧密结合真核生物基因的转录专家讲座第39页（5）TFIIE 扩大DNA覆盖区至+30TFIIE真核生物基因的转录专家讲座第40页（6）TFIIH和TFIIJ加入复合物真核生物基因的转录专家讲座第41页（7）TFIIH有各种酶活性，包含ATP酶、解旋酶、和可使PolIICTD磷酸化激酶活性。PolIICTD磷酸化，TFII在PolⅡ离开开启子前释放，形成适于延伸构象PolII离开开启子区，进入延伸阶段真核生物基因的转录专家讲座第42页

RNA聚合酶Ⅱ起始复合物组装开启子TATA盒+TFⅡD

+TFⅡA