真核生物基因的转录

《真核生物基因的转录》由会员分享，可在线阅读，更多相关《真核生物基因的转录（47页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、第 三 节 真 核 生 物 基 因 的 转 录 一 、 真 核 生 物 基 因 转 录 概 述（ 一 ） 真 核 生 物 的 转 录 和 原 核 生 物 转 录 的 不 同 点 ： 1、 原 核 细 胞 只 有 一 种 RNA聚 合 酶 ， 而 真 核 细 胞 有 三 种 聚 合 酶 ； 2、 启 动 子 的 结 构 特 点 不 同 ， 真 核 基 因 有 三 种 不 同 的 启 动 子 和 有 关 的 元 件 ； 3、 真 核 基 因 的 转 录 有 很 多 蛋 白 质 因 子 的 介 入 。 （ 二 ） 真 核 生 物 RNA聚 合 酶 （ 三 种 ）类 型 转 录 产 物rRNA:18s

2、,5.8s,28stRNA,5srRNA,snRNAhnRNA 对 鹅 膏 蕈 碱 的 反 应不 敏 感高 度 敏 感不 同 物 种 敏 感 性 不 同 （ 三 ） 真 核 生 物 RNA 聚 合 酶 （ RNA Pol II） 与 模 板 结 合 ； 与 转 录 起 始 、 延 伸 有 关 与 DNA、 底 物 和 新 生 的 RNA结 合 负 责 酶 的 装 配250KDa130KDa40KDa 40KDa 由 814个 亚 基 组 成 ， 分 子 质 量 为 500KDa 附 ： 真 核 基 因 在 转 录 时 RNA聚 合 酶 需 要 多 种 转 录 因 子 的 协 助 Pol ITB

3、PTAFIs （ 四 ） 转 录 因 子1、 通 用 因 子 (General factor)（ 1） 是 所 有 启 动 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 的 位 置 。 Pol ITBPTAF Is Pol III(B, TBP, BRF)TF III B 2、 上 游 因 子 (Upstream factor)（ 1） 识 别 并 与 启 动 子 上 游 元 件 结 合（ 2） 与 上 游 元 件 结 合 可 增 加 转 录 起 始 的 效 率UBF1上 游 元 件 Startpo

4、int （ 五 ） 启 动 子 RNA 聚 合 酶 的 启 动 子 ： 位 于 转 录 起 点 上 游 RNA 聚 合 酶 的 启 动 子 ： 位 于 转 录 起 点 上 游RNA 聚 合 酶 III的 启 动 子 ： 位 于 转 录 起 点 下 游基 因 内 启 动 子 二 、 RNA 聚 合 酶 I 基 因 的 转 录（ 一 ） rRNA基 因 （ Ribosomal RNA Genes ） 多 拷 贝 基 因 1、 核 心 启 动 子 （ core promoter） 或 核 心 元 件 ： 位 于 -45 +20， 负 责 转 录 的 起 始 。2、 上 游 控 制 元 件 （ ups

5、tream control element ） ： 位 于 -180 -107， 可 增 加 转 录 起 始 的 效 率 。（ 二 ） RNA聚 合 酶 启 动 子人 类 RNA Pol I的 启 动 子上 游 控 制 元 件 （ UCE） startpointCTCCGAGTCGNNNNNNTGGGCCGCCGG核 心 启 动 子 （ core element） +20-40-110-170 （ 三 ） RNA Pol I的 辅 助 因 子 (UBF1 & SL1)1、 上 游 结 合 因 子 （ UBF1）（ 1） 可 以 与 UCE结 合（ 2） 可 与 核 心 元 件 的 一 段 序

6、列 结 合（ 3） 两 个 UBF1通 过 蛋 白 蛋 白 相 互 作 用 而 相 互 结合 ， 导 致 在 两 个 结 合 位 点 间 的 DNA形 成 一 个 环状 结 构 。 UBF1UBF1 2、 选 择 因 子 1（ SL1）（ 1） 组 成 ： 4个 亚 基 a、 TBP (TATA-binding protein): 是 保 证 RNA pol 准 确 结 合 到 起 始 位 点 的 一 个关 键 因 子 b、 其 他 的 三 个 亚 基 TAF： （ TBP 相 关 因 子 ） 为 RNApol I转 录 所 需 的 亚 基 称 为 TAFI（ 2） 功 能 ： 是 使 RNA

7、 聚 合 酶 正 确 的 定 位 在 起 始 位点 。 UBF1UBF1上 游 控 制 元 件 （ UCE） startpointCTCCGAGTCGNNNNNNTGGGCCGCCGG核 心 启 动 子 （ core element） +20-40-110-170 +1SL1TBPTAFIs Pol ITBPTAF Is RNA 聚 合 酶 I 基 因 转 录 起 始 三 、 RNA 聚 合 酶 III 基 因 的 转 录（ 一 ） tRNA基 因 的 转 录 1、 启 动 子 -基 因 内 启 动 子（ 1） 启 动 子 的 两 个 保 守 序 列 ： A框 （ 5-TGGCNNAGTGG-

8、3)； B框 (5-GGTTCGANNCC-3) （ 2） A框 和 B框 编 码 的 序 列 ： A框 -D-loop； B框 - TC-loop 2、 tRNA基 因 转 录 因 子（ 1） TF C： 识 别 boxB（ 2） TF B： 与 A框 上 游 50kb上 游 序 列 结 合 a、 组 成 : TBP、 BRF、 B” b、 功 能 ： 是 RNA聚 合 酶 真 正 的 起 始 因 子 Pol III TF III CboxBboxATF III B 3、 tRNA基 因 转 录 的 起 始 （ 二 ） 5S rRNA 基 因 的 转 录1、 5S rRNA 基 因 ： 特

9、点 ： 串 连 排 列 ， 形 成 基 因 簇 （ 是 唯 一 单 独 被 转 录 的 rRNA亚 基 ）2、 启 动 子 ： C框 ； A框 3、 转 录 因 子 ：(1) TFIIIA ： 结 合 位 点 为 C box 。(2) TFIIIC(3) TFIIIB： TBP + BRF + B/ 4、 5s rRNA 基 因 转 录 的 起 始boxA boxCTF III ATF III C TF III B Pol III(B, TBP, BRF) 四 、 RNA 聚 合 酶 II 基 因 的 转 录（ 一 ） RNA聚 合 酶 II 的 启 动 子 1、 组 成 ： 核 心 启 动

10、子 （ core promoter） ： TATA盒 （ Hogness box） ： - 25 -35bp 上 游 启 动 子 （ upstream promoter element， UPE） CAAT盒 ： -70 -80区 GC盒 ： -80 -110区 -20-40-60-80-100GCCACACCC GGCCAATC ATATAAGC CAAT TATA 2、 核 心 启 动 子 （ core promoter） ：（ 1） TATA盒 （ Hogness box） ： a、 位 置 ： - 25 -35bp b、 序 列 特 征 ： 富 含 AT， 5-TATA(A/T)A(A

11、/T)-3. c、 功 能 ： 决 定 RNApol II的 定 位 与 转 录 精 确 起 始 （ 2） 起 始 子 (initiator， Inr) 与 转 录 起 始 位 点 重 叠 的 短 的 较 保 守 序 列附 ： 缺 少 TATA 盒 启 动 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 。 3、 上 游 启 动 子 （ upstream promoter element， UPE） （ 1） 位 置 ： CAAT盒 ： -70 -80区

12、 （ -70区 ） GC盒 ： -80 -110区 （ -90区 ） （ 2） 功 能 ： 控 制 转 录 起 始 的 频 率 （ 基 本 不 参 与 起 始 位 点 的 精 确 定 位 ） （ 3） 功 能 特 点 ： 正 反 方 向 排 列 均 能 发 挥 作 用 （ 4） 上 游 元 件 的 多 样 性 Octamer CAAT GC TATA StartpointSV40 early胸 苷 激 酶ThymidinekinaseHistone H2B -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 上 游 元 件 的 多 样 性 真 核 RNA 聚 合 酶 II 启 动 子

13、 包 含 着 TATA 盒 、CAAT 盒 、 GC 盒 以 及 其 他 序 列 元 件 之 间的 不 同 组 合 。 没 有 哪 一 种 上 游 元 件 是 所 有 启 动 子 所 共 同必 需 的 哺 乳 类 RNA聚 合 酶 II 启 动 子 的 常 见 组 件Module Consensus DNA bound Factor DistributionTATA box TATAAAA 10bp TBP GeneralCAAT box # GGCCAATC 22bp CTF/NF1 GeneralGC box GGGCGG 20bp SP1 GeneralOctamer # ATTTGCA

14、T 20bp Oct-1 General 23bp Oct-2 LymphoidB GGGACTTTCC 10bp NF B Lymphoid 10bp H2-TF1 GeneralATF GTGACGT 20bp ATF General# 同 一 组 件 可 被 不 同 因 子 识 别 /结 合 CAAT CP1(-globin), CP2(-fibrinogen), CP3 Octamer Oct-1, Oct-2(immunoglobulin in Lymphoid) （ 二 ） RNA聚 合 酶 羧 基 末 端 结 构 域 (CTD)： 1、 位 置 ： RNA聚 合 酶 最 大 亚

15、基 羧 基 末 端 2、 结 构 特 点 ： （ 1） 具 有 7个 氨 基 酸 (Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser -Pro-Ser) 的 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 3、 作 用 ： CTD磷 酸 化 对 调 控 基 因 转 录 有 重 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 的 起 始 ； （ 2） CTD磷 酸 化 可 使 RNA聚 合 酶 II与 DNA的 结 合 变 得 松

16、 弛 ， 形 成 适 于 延 伸 的 构 象 RNA聚 合 酶 II自 身 不 能 起 始 转 录 ， 需 要 依 靠转 录 因 子 的 协 助 。 （ 三 ） RNApol II 的 转 录 因 子 TF II D TBP（ TATA盒 结 合 蛋 白 ） + TAFs（ TBP协 同 因 子 ） 结 合 在 DNA小 沟 （ 其 他 DNA结 合 蛋 白 为 大 沟 ） ， 识 别 和 结 合 核 心 启 动 子 (TATA盒 和 Inr) TF II A 含 数 个 亚 基 ， 可 能 通 过 解 除 TAFs的 抑 制 而 激 活 TBP TF II B 覆 盖 靠 近 起 始 点 的

17、 启 动 位 置 ， C端 与 TFIID和 DNA 的 复 合 物 结 合 ， N-端 与 TF F协 同 作 用 募 集 RNA聚 合 酶 II。 TF II F 结 合 Pol II并 带 向 启 动 子 ； RAP74（ ATP依 赖 性 解旋 酶 ） ， RAP30（ 与 细 菌 因 子 有 同 源 性 ） TF II E 扩 大 DNA覆 盖 区 至 +30 TF II H 和 TF II J H有 激 酶 活 性 ， 使 Pol II 的 CTD 磷 酸 化 ， Pol 离 开 启 动 子 区 （ 1） TFIID: TBP（ TATA盒 结 合 蛋 白 ） + TAFs（ TB

18、P协 同因 子 ） TBPTAFs TATA-20 -10 +10-30-40 +20（ 四 ） RNA Pol 基 因 转 录 的 过 程1、 转 录 起 始 TBP的 作 用 -定 位 因 子 a、 在 TATA框 处 与 DNA结 合 b、 是 所 有 三 种 RNA聚合 酶 转 录 起 始 所 需 的因 子 TBP的 作 用 机 制 ： a 、 两 个 结 构 域 形 成 一 个 完 全 二 元 对 称 的 马 鞍 型 结 构 ， 与 DNA小 沟 有 效 结 合 b、 TBP 与 DNA 结 合 ， 使 DNA 弯 曲 了 约 80 ， TATA 盒 向 大 沟 弯 曲 ， 拓 宽

19、了 小 沟 。 （ 2） TFIIA 含 有 至 少 3个 亚 基 与 TFIID结 合 ， 稳 定 TFIID-DNA复 合 体 ； 可 能 通 过 解 除TAFs的 抑 制 而 激 活 TBPTF II A （ 3） TFIIB 覆 盖 靠 近 起 始 点 的 启 动 位 置 ， C端 与 TFIID和 DNA的 复合 物 结 合 ， N-端 与 TF F协 同 作 用 募 集 RNA聚 合 酶 II TFIIB与 TFIID结 合 ， 并 为 RNA聚 合 酶 结 合 起 一 个 桥 梁作 用 。TF II B （ 4） 与 RNA聚 合 酶 与 TFIIF相 连 的 复 合 体 结 合

20、TF II F Pol IITF II F结 合 Pol II并 带 向 启 动 子 ；两 个 亚 基 ：RAP74（ ATP依 赖 性 解 旋 酶 ） ， 可 能 参 与 DNA 双 链 的 溶 解RAP30（ 与 细 菌 因 子 有 同 源 性 ） ， 与 RNA 聚 合 酶 紧 密结 合 （ 5） TF II E 扩 大 DNA覆 盖 区 至 +30TF II E （ 6） TF II H 和 TF II J加 入 复 合 物 （ 7） TF II H 有 多 种 酶 活 性 ， 包 括 ATP酶 、 解 旋 酶 、 和 可 使 Pol II 的CTD 磷 酸 化 的 激 酶 活 性 。

21、 Pol II 的 CTD 磷 酸 化 ， TF II 在 Pol 离 开 启 动 子 前 释 放 ， 形 成 适 于 延 伸 的 构 象 Pol II 离 开 启 动 子 区 ， 进 入 延 伸 阶 段 RNA聚 合 酶 起 始 复 合 物 的 组 装启 动 子 TATA盒 + TF D+ TF A TF B+(RNA聚 合 酶 + TF F)复 合 物+TF E 、 TF J+TF H（ 解 旋 酶 、 蛋 白 激 酶 ）DNA解 旋 、 RNA聚 合 酶 的 CTD磷 酸 化 pol 从 转 录 因 子 中 释 放 出 来从 起 始 点 向 下 游 移 动 2、 转 录 的 终 止（ 1

22、） 终 止 位 点 ： 目 前 还 不 清 楚 RNA聚 合 酶 基 因 的 精 确 终 止 位 点（ 2） AAUAAA序 列 ： 初 始 转 录 物 3末 端 的 保 守 序 列 对 于 转 录 产 物 的 准 确 切 割 及 加 poly（ A） 是 必 须 的 起 始 延 伸AAUAAA5 cap AAUAAA An5 cap Poly(A)聚 合 酶RNA内 切 酶AAUAAA识 别 因 子 （ 3） 多 聚 A尾 的 添 加 a、 RNA聚 合 酶 并 不 在 AAUAAA 序 列 或 poly（ A） 添 加 位 点 终 止 ， 而 往 往 继 续 转 录 ， 因 此大 部 分 已 知 基 因 的 初 级 转 录 产 物 拥 有 poly（ A）添 加 位 点 下 游 0.52kb核 苷 酸 序 列 b、 内 切 酶 切 开 mRNA 3端 的 特 定 部 位 c、 poly（ A） 合 成 酶 催 化 多 聚 腺 苷 酸 的 反 应 Question 1、 试 述 TBP对 真 核 基 因 转 录 的 作 用2、 RNA聚 合 酶 II的 启 动 子 有 哪 些 基 本 元 件 ， 各 元 件 的 作 用 是 什 么3、 试 述 RNA聚 合 酶 II羧 基 末 端 结 构 域 （ CTD） 的结 构 特 点 及 对 基 因 转 录 的 作 用