醫(yī)用分子遺傳學真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)ppt課件

1、第第 三三 節(jié)節(jié) 真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)理真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)理Regulation of Eukaryotic Gene Transcription一、真核基因組構造特點一、真核基因組構造特點一真核基因組構造龐大一真核基因組構造龐大哺乳類動哺乳類動物基因組物基因組DNA 約約 3 10 9 堿基對堿基對編碼基因約編碼基因約 有有 40000 個，占總長的個，占總長的1 %rDNA等反復基因約等反復基因約 占占 5% 10%二單順反子二單順反子單順反子單順反子(monocistron) 即一個編碼基因轉(zhuǎn)錄生成一個即一個編碼基因轉(zhuǎn)錄生成一個mRNA分子，分子，經(jīng)翻譯生成一條多肽鏈。經(jīng)翻譯生成一條多肽鏈。 三基

2、因不延續(xù)性三基因不延續(xù)性染色體程度染色體程度DNA的活化的活化轉(zhuǎn)錄的起始轉(zhuǎn)錄的起始hnRNA 的剪切和加工的剪切和加工mRNA 轉(zhuǎn)移到胞漿轉(zhuǎn)移到胞漿翻譯翻譯二、真核基因表達調(diào)控特點二、真核基因表達調(diào)控特點二、真核基因表達調(diào)控特點二、真核基因表達調(diào)控特點一多種一多種RNA聚合酶聚合酶二活性染色體構造變化二活性染色體構造變化三正性調(diào)理占主導三正性調(diào)理占主導四轉(zhuǎn)錄與翻譯分隔進展四轉(zhuǎn)錄與翻譯分隔進展五轉(zhuǎn)錄后修飾、加工五轉(zhuǎn)錄后修飾、加工2. DNA拓撲構造變化拓撲構造變化天然雙鏈天然雙鏈DNA均以負性超螺旋構象存在；均以負性超螺旋構象存在；基因活化后基因活化后RNA-pol正超螺旋正超螺旋負超螺旋負超螺

3、旋轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向1. 對核酸酶敏感對核酸酶敏感活化基因常有超敏位點，位于調(diào)理蛋活化基因常有超敏位點，位于調(diào)理蛋白結(jié)合位點附近。白結(jié)合位點附近。3. DNA堿基修飾變化堿基修飾變化真核真核DNA約有約有5%的胞嘧啶被甲基化，的胞嘧啶被甲基化，甲基化范圍與基因表達程度呈反比。甲基化范圍與基因表達程度呈反比。DNA Methylation and Transcription53534. 組蛋白變化組蛋白變化富含富含Lys組蛋白程度降低組蛋白程度降低 活性的核小體常缺乏活性的核小體常缺乏H1，但卻結(jié)合，但卻結(jié)合有非組蛋有非組蛋 白白HMG14和和HMG17的存的存在在 H2A, H2B二聚體不穩(wěn)定性

4、添加二聚體不穩(wěn)定性添加組蛋白修飾組蛋白修飾H1組蛋白磷酸化，對組蛋白磷酸化，對DNA親和力低親和力低 中心組蛋白的修飾，乙?；字行慕M蛋白的修飾，乙?；姿峄峄?H3組蛋白巰基暴露組蛋白巰基暴露三、三、RNA pol I 和和pol 的轉(zhuǎn)錄調(diào)理的轉(zhuǎn)錄調(diào)理 RNA pol I轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物只需轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物只需rRNA前體，有前體，有2個順式作用元個順式作用元件件-45+20bp中心元件，中心元件，-156-107bp上游控制元件上游控制元件UCE，需兩種轉(zhuǎn)錄因子來正確有效地協(xié)助起始轉(zhuǎn)錄，需兩種轉(zhuǎn)錄因子來正確有效地協(xié)助起始轉(zhuǎn)錄上游結(jié)合因子上游結(jié)合因子1和選擇性因子和選擇性因子1。 RNA pol 對對

5、tRNA和和5S rRNA基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)理，啟動基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)理，啟動子在轉(zhuǎn)錄區(qū)內(nèi)。子在轉(zhuǎn)錄區(qū)內(nèi)。 tRNA有有2種轉(zhuǎn)錄因子，種轉(zhuǎn)錄因子， 5S rRNA有有3種轉(zhuǎn)錄因子，但都只需種轉(zhuǎn)錄因子，但都只需TFB才是真正的轉(zhuǎn)錄起始因才是真正的轉(zhuǎn)錄起始因子，在定位子，在定位RNA pol方面起重要作用。方面起重要作用。四、四、RNA pol II轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)理轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)理1.由由1012個亞基組成個亞基組成2.最大亞基的最大亞基的C末端含有可磷酸化位點的氨末端含有可磷酸化位點的氨基酸殘基基酸殘基Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser反 復 序 列 ， 稱 為反 復 序 列 ， 稱 為 C

6、 T D C a r b o x y l Terminal Domain3.CTD是是TFIIH的底物，磷酸化后與的底物，磷酸化后與RNA鏈延伸有親密關系鏈延伸有親密關系一順式作用元件一順式作用元件1. 啟動子啟動子真核基因啟動子是真核基因啟動子是RNA聚合酶結(jié)聚合酶結(jié)合位點周圍的一組轉(zhuǎn)錄控制組件，至合位點周圍的一組轉(zhuǎn)錄控制組件，至少包括一個轉(zhuǎn)錄起始點以及一個以上少包括一個轉(zhuǎn)錄起始點以及一個以上的功能組件。的功能組件。TATA盒盒GC盒盒CAAT盒盒2. 加強子加強子(enhancer)指遠離轉(zhuǎn)錄起始點、決議基因的時間、指遠離轉(zhuǎn)錄起始點、決議基因的時間、空間特異性、加強啟動子轉(zhuǎn)錄活性的空間特異

7、性、加強啟動子轉(zhuǎn)錄活性的DNA序序列。列。3. 沉默子沉默子(silencer)某些基因的負性調(diào)理元件，當其結(jié)合特異某些基因的負性調(diào)理元件，當其結(jié)合特異蛋白因子時，對基因轉(zhuǎn)錄起阻遏作用。蛋白因子時，對基因轉(zhuǎn)錄起阻遏作用。定義：是能直接或間接地識別或結(jié)合在各定義：是能直接或間接地識別或結(jié)合在各順式作用元件中心序列上，參與調(diào)順式作用元件中心序列上，參與調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄速率的一組蛋白質(zhì)?？匕谢蜣D(zhuǎn)錄速率的一組蛋白質(zhì)。構造：至少含有構造：至少含有DNA結(jié)合域和轉(zhuǎn)錄活性區(qū)結(jié)合域和轉(zhuǎn)錄活性區(qū)域域二反式作用因子二反式作用因子 二反式作用因子二反式作用因子 1. 轉(zhuǎn)錄調(diào)理因子分類按功能特性轉(zhuǎn)錄調(diào)理因子分類按功能

8、特性* 根本轉(zhuǎn)錄因子根本轉(zhuǎn)錄因子(general transcription factors)是是RNA聚合酶結(jié)合啟動子所必需的一組蛋聚合酶結(jié)合啟動子所必需的一組蛋白因子，決議三種白因子，決議三種RNA(mRNA、tRNA及及rRNA)轉(zhuǎn)錄的類別。轉(zhuǎn)錄的類別。* 特異轉(zhuǎn)錄因子特異轉(zhuǎn)錄因子(special transcription factors)為個別基因轉(zhuǎn)錄所必需，決議該基因的為個別基因轉(zhuǎn)錄所必需，決議該基因的時間、空間特異性表達。時間、空間特異性表達。轉(zhuǎn)錄激活因子轉(zhuǎn)錄激活因子轉(zhuǎn)錄抑制因子轉(zhuǎn)錄抑制因子1.TFIID：由：由TBP和和8種輔助因子種輔助因子TAF結(jié)合的復合結(jié)合的復合 物，物，

9、TBP識別識別TATA box，并與上游調(diào)控元，并與上游調(diào)控元件調(diào)理根底轉(zhuǎn)錄速率有關。件調(diào)理根底轉(zhuǎn)錄速率有關。2.TFIIB：C末端直接結(jié)合在末端直接結(jié)合在TBPDNA復合物上，復合物上，N-末端具有結(jié)合末端具有結(jié)合RNA聚合酶的功能。聚合酶的功能。3.TFIIF：1、可直接和聚合酶、可直接和聚合酶 II 作用，在激活因子作作用，在激活因子作用下，將此復合物募集到起始復合物上去。用下，將此復合物募集到起始復合物上去。 2、TFIIF還有解旋的活性還有解旋的活性4.TFIIE：和：和TBP相互作用，參與調(diào)理相互作用，參與調(diào)理TFIIH的酶活的酶活性性5.TFIIH：有解旋酶活性，磷酸化：有解旋酶

10、活性，磷酸化RNA聚合酶聚合酶 II 大亞大亞基基1. 1.在無在無TAFTAF的情況下，的情況下，TBPTBP能啟動根底轉(zhuǎn)錄能啟動根底轉(zhuǎn)錄程度。程度。2.TAF2.TAF將反式作用因子的活性區(qū)域與根底轉(zhuǎn)將反式作用因子的活性區(qū)域與根底轉(zhuǎn)錄復合物銜接。錄復合物銜接。2. 轉(zhuǎn)錄調(diào)理因子構造轉(zhuǎn)錄調(diào)理因子構造DNA結(jié)合域結(jié)合域轉(zhuǎn)錄激活域轉(zhuǎn)錄激活域TF蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)結(jié)合域蛋白質(zhì)結(jié)合域二聚化構造域二聚化構造域 谷氨酰胺富含域谷氨酰胺富含域酸性激活域酸性激活域脯氨酸富含域脯氨酸富含域三三mRNA 轉(zhuǎn)錄激活及其調(diào)理轉(zhuǎn)錄激活及其調(diào)理polTFHTAFTFFTAFTAFTFATFBTBP真核真核RNA聚合酶聚合酶在轉(zhuǎn)錄因子協(xié)助下，構成在轉(zhuǎn)錄因子協(xié)助下，構成的轉(zhuǎn)錄起始復合物。的轉(zhuǎn)錄起始復合物。TF II D是獨一具有位點特異是獨一具有位點特異的的DNA結(jié)合才干的因子。結(jié)合才干的因子。TATA DNATBP相關因子相關因子是細胞特異的，是細胞特異的，與轉(zhuǎn)錄激活因與轉(zhuǎn)錄激活因子共同決議組子共同決議組織特異性轉(zhuǎn)錄織特異性轉(zhuǎn)錄 體外：體外： 1.DNase I 的敏感位點的敏感位點 2.Gel Shift (EMSA)