分子生物学2005-10.ppt

1、四、真核生物的基因转录及其调控,2. 真核RNA聚合酶识别的启动子 RNA聚合酶I识别的启动子（I类启动子，class I promoters） RNA聚合酶II识别的启动子（II类启动子，class II promoters） RNA聚合酶III识别的启动子（III类启动子，class III promoters）,四、真核生物的基因转录及其调控,2. 真核RNA聚合酶识别的启动子 （1）RNA聚合酶II识别的启动子（II类启动子， class II promoters） 与原核基因的启动子最相似 可含有四类元件，前三类是核心启动子（core promoter）的元件 TATA区（TATA

2、box） 起始子（initiator） 下游元件（downstream element） 上游元件（upstream element）,Class II promoter,Core promoter,四、真核生物的基因转录及其调控,2. 真核RNA聚合酶识别的启动子 （1）RNA聚合酶II识别的启动子 TATA区（the TATA box） 位于转录起始位点上游约25 bp（以中部计，在酵母中可达50 70 bp），共同序列为TATAAAA（in the nontemplate strand, similar to prokaryotic -10 box） 功能：确定转录起始位点（一般是TAT

3、A区的第一个核苷酸后30 bp）；有时甚至是决定整个启动子是否有作用,四、真核生物的基因转录及其调控,2. 真核RNA聚合酶识别的启动子 （1）RNA聚合酶II识别的启动子 TATA区（the TATA box） 有些基因的TATA区序列与其共同序列相差较大，而只在某些类型的细胞中才表达的基因则有明显的TATA区 有些基因甚至没有TATA区 看家基因（housekeeping genes） 控制发育的基因,四、真核生物的基因转录及其调控,2. 真核RNA聚合酶识别的启动子 （1）RNA聚合酶II识别的启动子 起始子（initiator） 转录起始位点前后的保守序列 共同序列为：PyPyANT/

4、APyPy Py: pyrimidine N: any nucleotide A: transcription start point 有些基因仅有起始子序列作为其启动子,四、真核生物的基因转录及其调控,2. 真核RNA聚合酶识别的启动子 （1）RNA聚合酶II识别的启动子 下游元件（downstream element） 某些基因的启动子中存在 位于转录起始位点下游，无共同序列,四、真核生物的基因转录及其调控,2. 真核RNA聚合酶识别的启动子 （1）RNA聚合酶II识别的启动子 上游元件（upstream element） 在TATA区的上游 GC boxes：富含G和C，如GGGCGG（

5、-47 -61 region, in the coding strand）和CCGCCC（-80 -105 region），可有2个或更多的拷贝 CCAAT box：共同序列为CCAAT,四、真核生物的基因转录及其调控,2. 真核RNA聚合酶识别的启动子 （2）RNA聚合酶I识别的启动子（I类启动子， class I promoters） 变化较II类启动子大，无甚保守序列（即随物种而异） 有一定的结构特征 核心元件（core element），转录必不可少 上游控制元件（upstream control element, UCE），高效转录所需 核心元件与上游控制元件之间的距离很重要,Pro

6、moter elements in the human rRNA gene,核心元件（core element） 上游控制元件（upstream control element, UCE）,Effect of spacing of the two rRNA promoter elements,四、真核生物的基因转录及其调控,2. 真核RNA聚合酶识别的启动子 （3）RNA聚合酶III识别的启动子（III类启动子， class III promoters） 位于基因内部 5S rRNA基因（+50 +83） tRNA基因 位于基因外部，类似RNA聚合酶II识别的启动子（含TATA box） U6

7、 snRNA基因 7SL RNA基因 7SK RNA基因,Class III genes with internal promoters,VA RNA: virus-associated RNA,四、真核生物的基因转录及其调控,3. 增强子与沉默子（enhancers and silencers） （1）增强子 能增强转录的元件，但又不是启动子的一部分（无位置、方向的限制） 增强子常在启动子的上游，但也可以在基因内部（如内含子中）,SV40 virus early control region,Enhancer,GC boxes,Effects of deletions in the immu

8、noglobulin 2b H-chain enhancer,The enhancer is orientation- and position-independent,四、真核生物的基因转录及其调控,3. 增强子与沉默子（enhancers and silencers） （1）沉默子 能抑制基因转录的元件，可远距离（无位置、方向的限制）影响（抑制）基因的转录 沉默子的作用机制是通过影响染色质的结构（使其变得致密），从而使邻近的基因不能转录,四、真核生物的基因转录及其调控,3. 增强子与沉默子（enhancers and silencers） （1）沉默子 增强子与沉默子有时可以是同一DNA元

9、件（取决于什么蛋白质因子与其结合） 甲状腺素应答元件（the thyroid hormone response element） 只与甲状腺素受体结合，是一沉默子 与甲状腺素受体及其配体（甲状腺素）结合，是一增强子,四、真核生物的基因转录及其调控,4. 真核生物的通用转录因子 真核RNA聚合酶光靠自身不能与启动子结合，它们需要转录因子（主要是蛋白质）的协助 转录因子有两类 通用转录因子（general transcription factors） 基因特异转录因子（gene-specific transcription factors）,四、真核生物的基因转录及其调控,4. 真核生物的通用转录

10、因子 通用转录因子能使聚合酶结合到启动子上，形成预起始复合物（preinitiation complex），包括形成开启的启动子复合物（open promoter complex），但只能导致基础水平的转录,四、真核生物的基因转录及其调控,4. 真核生物的通用转录因子（general transcription factors） （1）II类因子（class II factors） Polymerase II 转录所需的通用转录因子 II类预起始复合物 包含有RNA聚合酶II及6种通用转录因子：TFIIA、TFIIB、TFIID、TFIIE、TFIIF和TFIIH,四、真核生物的基因转录及其调

11、控,4. 真核生物的通用转录因子 （1）II类因子（class II factors） TFIID在TFIIA的协助下，首先结合到TATA box，形成DA复合物，然后TFIIB再结合上去 TFIIF协助polymerase II 结合到DNA链上（-34 +17区域） TFIIE、 TFIIH结合到复合体中，形成DABPolFEH预起始复合物,Formation of the DABPolF Complex,Assembly of the RNA Pol II transcription initiation complex,四、真核生物的基因转录及其调控,4. 真核生物的通用转录因子 （1

12、）II类因子（class II factors） TFIID的结构及功能 TFIID本身是一个复合物，含1个TATA box结合蛋白（TATA box-binding protein, TBP）和8 10个TBP相联因子（TBP-associated factors, TAFs, or TAFIIs）,四、真核生物的基因转录及其调控,4. 真核生物的通用转录因子 （1）II类因子（class II factors） TATA box结合蛋白（TBP） 序列非常保守的一种蛋白质（约38 kD），包含180个氨基酸的羧基末端，该末端是TATA box结合域（binding domain） TBP

13、是马鞍形的，结合到DNA双螺旋的小沟上，能使TATA box弯曲80,四、真核生物的基因转录及其调控,4. 真核生物的通用转录因子 （1）II类因子（class II factors） TBP相联因子（TAFIIs ） 至少有8种，序列上也相当保守 主要功能：促进转录 与启动子的元件相互作用（起始子、下游元件） 与基因特异转录因子相互作用 TAFIIs中的TAFII250还有酶的功能，如作为组蛋白乙酰转移酶,TFIID: TATA box-binding protein (TBP) and TBP- associated factors (TAFIIs),Relationships among

14、 the TAFIIs of fruit flies, humans, and yeast,Activities of TBP and TFIID on four different promoters,Model for the interaction between TBP and TATA- containing or TATA- less promoters,四、真核生物的基因转录及其调控,4. 真核生物的通用转录因子 （1）II类因子（class II factors） TFIIA与TFIIB的结构及功能 TFIIA 在酵母中有2个亚基，在果蝇和人中有3个亚基 TFIIA可以看成是一

15、种TAFII（与TBP结合，能稳定TFIID与启动子之间的结合） 在体外体系中，TFIIA并非必不可少,四、真核生物的基因转录及其调控,4. 真核生物的通用转录因子 （1）II类因子（class II factors） TFIIA与TFIIB的结构及功能 TFIIB 单亚基的因子（35 kD） 能把TFIID与TFIIF/Pol II相连在一起，即是聚合酶II结合到预起始复合物所必需的 能与一些基因特异转录因子相互作用，促进转录,四、真核生物的基因转录及其调控,4. 真核生物的通用转录因子 （1）II类因子（class II factors） TFIIF的结构及功能 由2条多肽构成：RAP30

16、与RAP70（RAP stands for RNA polymerase II-associated protein）；RAP30与E. coli的因子有一定的同源性，能使TFIIF结合到Pol II TFIIF与Pol II结合后，能减少聚合酶与DNA之间非特异的相互作用，引导聚合酶到已结合有TFIID、TFIIA和TFIIB的启动子上,四、真核生物的基因转录及其调控,4. 真核生物的通用转录因子 （1）II类因子（class II factors） TFIIE和TFIIH的结构及功能 TFIIE 有2个亚基（56 kD, 34 kD），每个亚基在TFIIE中都有2个拷贝（总分子量约为200 kD） 能结合到DABPolF的复合体上，对转录有促进作用,四、真核生物的基因转录及其调控,4. 真核生物的通用转录因子 （1）II类因子（class II factors） TFIIE和TFIIH的结构及功能 TFIIH 最后一个结合到预起始复合物的通用转录因子，结构、功能均复杂 功能之一是使Pol II最大一个亚基的羧基末端域（CTD）磷酸化，即使Pol IIA变为Pol IIO，从而导致转录起始到转录延伸过渡 具有DNA解螺旋酶（helicase）的活性，这是聚合酶离开启动子往前转录（promoter clearance）所需的,四、真核生物的