真核生物基因的转录

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,5.8s,28s,tRNA,5s,rRNA,snRNA,hnRNA,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,250KDa,130KDa,40KDa,40KDa,由814个亚基组成，分子质量为500,KDa,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 I,TBP,TAF,I,s,（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 I,TBP,TAF,I,s,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,Startpoint,（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,（upstream 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）,startpoint,CTCCGAGTCGNNNNNNTGGGCCGCCGG,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。,UBF1,UBF1,2、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TAF,I,（2）功能：,是,使,RNA,聚合酶,正,确,的,定,位在起始位点。,UBF1,UBF1,上游控制元件（UCE）,startpoint,CTCCGAGTCGNNNNNNTGGGCCGCCGG,核心启动子（core element）,+20,-40,-110,-170,+1,SL1,TBP,TAF,I,s,Pol I,TBP,TAF,I,s,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-3)；,B框(5-GGTTCGANNCC-3),（2）A框和B框编码的序列：,A框-D-loop；B框-T,C-loop,2、tRNA基因转录因子,（1）TFC：,识别,boxB,（2）TFB：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 C,boxB,boxA,TF 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,boxC,TF III A,TF 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,-100,GCCACACCC,GG,CCAAT,C,ATATAA,GC,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/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,（,-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,Startpoint,SV40 early,胸苷激酶,Thymidine,kinase,Histone 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 Distribution,TATA box TATAAAA 10bp TBP General,CAAT box,#,GGCCAATC 22bp CTF/NF1 General,GC box GGGCGG 20bp SP1 General,Octamer,#,ATTTGCAT 20bp Oct-1 General,23bp Oct-2 Lymphoid,B GGGACTTTCC 10bp NF B,Lymphoid,10bp H2-TF1 General,ATF GTGACGT 20bp ATF General,#同一组件可被不同因子识别/结合,CAATCP1(,-globin,),CP2(,-fibrinogen),CP3,OctamerOct-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）RNA,pol,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（,TBP,协同因子）,TBP,TAFs,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,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TBP,TF 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,TF II F,Pol II,TF 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+30,TF 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。,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）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,AAUAAA,5 cap,AAUAAA,An,5 cap,Poly(A)聚合酶,RNA内切酶,AAUAAA,识别因子,（3）