基因組學(xué)第7章課件

1、第7章 基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控 原核生物與真核生物基因轉(zhuǎn)錄的差別原核生物與真核生物基因表達(dá)的方式有很大差別，主要表現(xiàn)在：1) 原核生物基因的轉(zhuǎn)錄與mRNA的翻譯偶聯(lián)，轉(zhuǎn)錄與翻譯同步進(jìn)行，因此原核生物不存在mRNA的加工問(wèn)題；2) 真核生物基因的轉(zhuǎn)錄與mRNA的翻譯在空間上是分開(kāi)的，轉(zhuǎn)錄在細(xì)胞核中進(jìn)行。轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物加工后輸出到細(xì)胞質(zhì)，由游離在胞質(zhì)中或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體將mRNA翻譯成蛋白質(zhì)。真核生物的轉(zhuǎn)錄初級(jí)產(chǎn)物要經(jīng)過(guò)許多加工與修飾才能成為成熟的mRNA，未成熟的mRNA不能輸出細(xì)胞核。 大腸桿菌基因表達(dá)調(diào)控的方式大腸桿菌基因的轉(zhuǎn)錄起始控制有2種截然不同的方式：1) 組成型調(diào)控-主要依賴于啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu).2）

2、調(diào)節(jié)型控制-主要依賴于調(diào)控蛋白的活 性.由于原核生物的轉(zhuǎn)錄與翻譯是偶聯(lián)的,因此原核生物的轉(zhuǎn)錄可以通過(guò)翻譯機(jī)制進(jìn)行調(diào)控,如衰減調(diào)控. 細(xì)菌轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控的特點(diǎn)1) RNA多聚酶全酶包含與啟動(dòng)子互作的成分-西格瑪因子和RNA多聚酶. 轉(zhuǎn)錄起始后, RNA多聚酶脫離西格瑪因子合成mRNA, 西格瑪因子仍然保留在啟動(dòng)子位置.2) 啟動(dòng)子的專一性可由西格瑪因子識(shí)別, 它們之間的互作決定基因是否表達(dá).3) 啟動(dòng)子的組成決定了轉(zhuǎn)錄起始的基準(zhǔn)水平.4) 細(xì)菌轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件(-35bp位置)的順序比真核生物調(diào)控元件要長(zhǎng), 可提高識(shí)別的專一性.大腸桿菌RNA多聚酶定點(diǎn)突變表明,-35位影響RNA聚合酶與DNA結(jié)合,

3、稱為識(shí)別域. -10位影響雙鏈的解鏈,稱為解旋域. 啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)規(guī)定了轉(zhuǎn)錄起始的基準(zhǔn)水平大腸桿菌啟動(dòng)子-35盒和-10盒的一致順序在不同的基序允許的范圍內(nèi)有很大的變化。這些變化與轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)周圍以及下游50 bp內(nèi)的核苷酸順序的組成共同影響啟動(dòng)子的工作效率，它們限定了單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)錄起始的次數(shù)，與RNA多聚酶離開(kāi)啟動(dòng)子開(kāi)始合成全長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄物直接相關(guān)。現(xiàn)在還不清楚啟動(dòng)子的順序組成以何種方式來(lái)影響轉(zhuǎn)錄起始，但從一些比較分析的結(jié)果可推知： 1）-35盒的組成主要影響亞基的識(shí)別以及RNA多聚 酶附著的速率； 2）-10盒的組成同轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物從封閉狀態(tài)轉(zhuǎn)向開(kāi) 放狀態(tài)有關(guān)。 大腸桿菌因子因子 識(shí)別的啟動(dòng)子 啟動(dòng)

4、子一致順序 35盒框 10盒框 _ 70 大多數(shù)基因 TTGACA TATAAT32 熱激誘導(dǎo)基因 TCTCNCCCTTGAA CCCCATNTA28 運(yùn)動(dòng)與趨化性基因 CTAAA CCGATAT38 穩(wěn)定期表達(dá)基因 ？ ？ 24盒框 12盒框54 氮代謝與其它功能 CTGGNA TTGCA抗終止與衰減調(diào)控 1） 第一種機(jī)制稱為抗終止（antitermination）。當(dāng)RNA多聚酶遇到終止信號(hào)時(shí)可無(wú)視其存在繼續(xù)前進(jìn)，直至第二個(gè)終止信號(hào)出現(xiàn)。這種情況常常出現(xiàn)在第一個(gè)終止信號(hào)的下游仍有一個(gè)或數(shù)個(gè)基因，它們與前面的基因共享同一啟動(dòng)子時(shí)。當(dāng)多聚酶在第一個(gè)終止信號(hào)處停止時(shí)，其后的基因不表達(dá)；若多聚酶不

5、理睬第一個(gè)終止子繼續(xù)前進(jìn)，其下游的基因則可表達(dá)。多聚酶本身不能作出是否停止的決定，需要借助一個(gè)抗終子蛋白（antitermination protein）。 2）第二種控制終止的類型為衰減（attenuation），主要涉及氨基酸如色氨酸合成有關(guān)的操縱子。色氨酸操縱子啟動(dòng)子下游有一段140 bp的引導(dǎo)順序，終止信號(hào)位于+100+140 bp之間，可形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，但取決于RNA多聚酶與核糖體之間的相對(duì)位置。引導(dǎo)順序+50+60 bp有兩個(gè)色氨酸密碼子，當(dāng)細(xì)胞中色氨酸水平很低時(shí)，核糖體會(huì)在這兒停留，拉開(kāi)與RNA多聚酶間的距離，阻止終止信號(hào)形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄正常進(jìn)行。當(dāng)細(xì)胞中有足夠的色氨酸存在時(shí)，核

6、糖體緊跟RNA聚合酶，在轉(zhuǎn)錄到達(dá)近+140 bp位置時(shí)，終止信號(hào)形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，RNA多聚酶脫離模板，轉(zhuǎn)錄停止。其它一些氨基酸，如組氨酸，亮氨酸和蘇氨酸的生物合成也采取衰減控制模式。 3）衰減調(diào)控僅出現(xiàn)在細(xì)菌中，它要求轉(zhuǎn)錄與翻譯同步進(jìn)行。此外，轉(zhuǎn)錄與翻譯的速度必須大體一致，如果轉(zhuǎn)錄太快，或翻譯太慢都無(wú)法協(xié)調(diào)衰減控制必需的幾種因素之間的互作?？菇K止機(jī)理 轉(zhuǎn)錄衰減調(diào)控大腸桿菌轉(zhuǎn)錄的速率為40 nt/s, 翻譯的速率為15 aa/s, 兩者速度大致相同. 如果一個(gè)太快或者一個(gè)太慢, 就不易利用衰減調(diào)控. 在色氨酸豐余時(shí), 核糖體翻譯快速通過(guò)1區(qū)和2區(qū), 導(dǎo)致1和2區(qū), 3和4區(qū)互配形成雙鏈. 核糖體到

7、達(dá)3和4區(qū)時(shí)受阻, 由于4區(qū)后的一連串-UUUUU-, 促使mRNA脫離模版DNA, 翻譯停止. 在色氨酸不足時(shí), 核糖體緩慢通過(guò)1區(qū), 導(dǎo)致2和3區(qū)形成莖環(huán)結(jié)構(gòu), 不影響翻譯. 真核生物轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控的特點(diǎn)1) 多層次調(diào)控: 染色質(zhì)水平, 核小體水平, DNA 甲基化水平, 啟動(dòng)子水平等.2) 真核生物RNA多聚酶不直接與啟動(dòng)子接觸. 普遍性轉(zhuǎn)錄因子與啟動(dòng)子互作, 構(gòu)建 RNA多 聚酶結(jié)合的平臺(tái).3) 普遍性轉(zhuǎn)錄因子與啟動(dòng)子互作受控于增強(qiáng)子.4) 增強(qiáng)子在基因轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控中起關(guān)鍵作用, 增強(qiáng)子由許多調(diào)控元件組合而成, 有不同的組合調(diào)控方式, 是基因差別表達(dá)的結(jié)構(gòu)基.真核生物三種RNA多聚酶及基

8、因分類-RNA多聚酶I 28S,5.8S,18S核糖體RNA基因RNA多聚酶II 蛋白質(zhì)編碼基因，小分子細(xì)胞核RNA （snRNA，U RNA）基因RNA多聚酶III 轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA），5S核糖體RNA U6- snRNA，小分子核仁R（snoRNA） 小分子細(xì)胞質(zhì)RNA（sc RNA）基因-1) 三種RNA多聚酶的命名系根據(jù)這三種酶在層析柱上洗 脫時(shí)出現(xiàn)的先后秩序依次命名.2) 根據(jù)基因轉(zhuǎn)錄時(shí)采用的RNA多聚酶類型分別將基因分 為PolI基因, PolII基因,PolIII基因. POLI基因-rRNA基因的結(jié)構(gòu)t2和t3: 轉(zhuǎn)錄終止信號(hào).真核生物rRNA基因的組成1) 真核生物Pol

9、 I基因只有一種類型，即核糖體 RNA基因（rRNA基因）。2) 真核生物rRNA基因含3個(gè)成員，即18s，5.8 和28s rRNA基因共同組成一個(gè)表達(dá)單位。3) 所有真核生物rRNA基因均為多拷貝，彼此首 尾串聯(lián)，簇集在染色體的特定區(qū)域。DNA足跡法DNAase footprinting a simple method for the detection of protein-DNA binding specificity: The technique is a simple conjoining of the Maxam-Gilbert DNA-sequencing method and

10、 the technique of DNAase-protected fragment isolation. 1) Fragments of a 5 end-labelled, double-stranded DNA segment, 2) partially degraded by DNAase in the presence and absence of the binding protein, 3) visualized by eletrophoresis and autoradiography alongside the base-specific reaction products

11、of the Maxam-Gilbert sequencing method. It is then possible to see the protective footprint of the binding protein on the DNA sequence. 調(diào)控順序種間專一性人類和小鼠rRNA基因的UCE和Core區(qū)具有很強(qiáng)的種屬專一性. POLI基因的調(diào)控順序真核生物細(xì)胞核rDNA轉(zhuǎn)錄區(qū)在各物種間顯示很強(qiáng)的保守性，而非轉(zhuǎn)錄區(qū)與內(nèi)間區(qū)在長(zhǎng)度與順序組成上則表現(xiàn)很大的變異。非轉(zhuǎn)錄區(qū)是rDNA中變化最大，也是十分重要的一個(gè)區(qū)域。非轉(zhuǎn)錄區(qū)有以下三個(gè)特點(diǎn)：1）含有啟動(dòng)子，控制rRNA基因的

12、轉(zhuǎn)錄；2）很多小段的重復(fù)序列，又稱亞重復(fù)子（subrepeat）， 具有增強(qiáng)子功能；3）存在與rRNA基因的轉(zhuǎn)錄終止有關(guān)的信號(hào)。4）rRNA基因的調(diào)控順序有一突出特點(diǎn)，即表現(xiàn)高度的 種屬專一性。不同種屬的rRNA基因缺少普遍適用的 保守的啟動(dòng)子順序。rRNA基因轉(zhuǎn)錄控制上游結(jié)合因子UBF含HMG盒,可插入DNA小溝.兩個(gè)UBF因子與上上游調(diào)控順序結(jié)合將DNA鏈彎曲約30度, 再征招TIT-IB復(fù)合物. 核仁顯性的分子機(jī)制位與增強(qiáng)子區(qū)的重復(fù)順序單元數(shù)目是決定爪蟾種間rRNA基因顯性表達(dá)的控制元件. POLII基因 1）蛋白質(zhì)基因 2）U RNA基因或 sn/snoRNA基因高等真核生物蛋白質(zhì)編碼

13、基因表達(dá)調(diào)控研究的策略與方法1) 高等真核生物基因表達(dá)調(diào)控的研究方法與原核生物有很大的不同. 因?yàn)楦叩日婧松锘蛭挥谌旧w中, 在細(xì)胞核內(nèi)轉(zhuǎn)錄, 很難獲得大量的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物供實(shí)驗(yàn)研究.2) 高等真核生物基因的表達(dá)調(diào)控必須在真核細(xì)胞的背境下研究才能獲得和體內(nèi)表達(dá)調(diào)控相似的結(jié)果. 原核生物有質(zhì)粒這樣的克隆表達(dá)載體, 而高等真核生物缺少類似的系統(tǒng).3) 因此高等真核生物基因表達(dá)調(diào)控的研究首先必須尋找和建立有效的研究體系, 它們具有可以進(jìn)行體外重組DNA操作, 又可在真核生物細(xì)胞內(nèi)部進(jìn)行表達(dá)研究.4) 早期的高等真核生物基因表達(dá)研究是從動(dòng)物病毒入手, 因?yàn)閯?dòng)物病毒具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 拷貝數(shù)高, 可以體外操作

14、等優(yōu)點(diǎn). 同時(shí)病毒基因的表達(dá)調(diào)控直接利用了寄主細(xì)胞基因調(diào)控裝置, 可以反應(yīng)細(xì)胞內(nèi)部的調(diào)控機(jī)理.SV40基因組結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)錄SV40 為猿猴病毒, 基因組為一環(huán)狀DNA, 全長(zhǎng)5 243 bp, 編碼7個(gè)基因. 僅有一個(gè)雙向啟動(dòng)子控制左右兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)錄.SV40基因組啟動(dòng)子功能解剖 增強(qiáng)子結(jié)構(gòu)與功能剖析該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明: 1) 缺少增強(qiáng)子基因不能表達(dá)(E,F). 2) 增強(qiáng)子元件可以正反方向排列, 不影響基因表達(dá)效率(A,B). 3) 增強(qiáng)子有冗余現(xiàn)象(C, D).增強(qiáng)子與啟動(dòng)子的位置關(guān)系該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明: 增強(qiáng)子和啟動(dòng)子(TATA盒框)之間的距離與DNA雙螺旋螺距的倍數(shù)有關(guān). 如插入的堿基對(duì)為整倍數(shù)可以轉(zhuǎn)錄,

15、 但效率不同. 如插入的堿基對(duì)增強(qiáng)子與啟動(dòng)子間的距離與螺距為非整倍數(shù), 轉(zhuǎn)錄效率急劇下降(72bp和21bp之間). 在早期mRNA的兩個(gè)轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)(1, 2)與TATA之間插入5bp盒和10bp, 轉(zhuǎn)錄效率不同. 啟動(dòng)子的功能 1）為RNA多聚酶的 結(jié)合提供平臺(tái) 2）確定轉(zhuǎn)錄的方向 3）規(guī)定轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn) POLII增強(qiáng)子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)1）增強(qiáng)子無(wú)啟動(dòng)子特異性，例如將SV40的增強(qiáng)子插 入到兔子 - 球蛋白啟動(dòng)子的上游區(qū)，可提高轉(zhuǎn) 錄效率200倍。雙子葉花椰菜相嵌病毒35S啟動(dòng)子 可在水稻細(xì)胞中啟動(dòng)報(bào)告基因的表達(dá)。2）增強(qiáng)子為順式作用，即與啟動(dòng)子位于同一DN鏈， 或者說(shuō)只要找到編碼基因，即可在同

16、一DNA鏈或 近或遠(yuǎn)的位置發(fā)現(xiàn)相關(guān)的增強(qiáng)子。3）增強(qiáng)子的功能與其排列方向無(wú)關(guān), 可雙向調(diào)控，例 如當(dāng)增強(qiáng)子反向插入時(shí)，仍然保持其原有功能。4）增強(qiáng)子具有獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，改變其兩側(cè)的順序組成 不影響增強(qiáng)子的作用。 5）增強(qiáng)子調(diào)節(jié)功能可以超長(zhǎng)距離，例如白蛋白基因 的增強(qiáng)子位于起始位點(diǎn)上游10 kb的位置。POLII增強(qiáng)子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(2) 6）增強(qiáng)子含有許多可與不同轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合的基序， 可以不同的組合方式調(diào)控基因的表達(dá)，在已研究 過(guò)的絕大多數(shù)基因的表達(dá)調(diào)控模式中都發(fā)現(xiàn)組成 增強(qiáng)子的不同基序或模塊（module）之間可形成 不同的組合,它們是基因差別表達(dá)（differential expression）的

17、主要原因.7) 增強(qiáng)子中的不同基序即有增強(qiáng)表達(dá)的成分,也有抑 制表達(dá)的成分, 有些不同的基序之間有順序重疊.8）冗余 有許多增強(qiáng)子的結(jié)構(gòu)成分即模塊含有重復(fù) 拷貝.這些重復(fù)拷貝中如果缺失其中某些成員并不 喪失整個(gè)增強(qiáng)子的正常功能。增強(qiáng)子可雙向調(diào)控人類基因組中約11%的基因?yàn)轭^-頭(dead-dead)排列, 或者說(shuō)兩個(gè)基因共享相同的調(diào)控元件,它們的表達(dá)調(diào)控具有協(xié)同性.見(jiàn):Jane M. Lin 等:Transcription factor binding and modified histones in human bidirectional promoters Genome Res. 2007

18、 17: 818-827 調(diào)控基序與轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子(反式因子)與調(diào)控基序(順式元件)之間具有特定的對(duì)應(yīng)關(guān)系, 轉(zhuǎn)錄因子可與特定DNA順序結(jié)合.Sp1蛋白與結(jié)合基序 增強(qiáng)子基序與組合調(diào)控控制基因差異表達(dá)的主要原因在于轉(zhuǎn)錄因子與增強(qiáng)子中不同元件的結(jié)合,這里有許多的組合方式, 它們決定基因是否表達(dá)及表達(dá)強(qiáng)度. 酵母半乳糖代謝基因調(diào)控 酵母半乳糖代謝基因突變轉(zhuǎn)錄因子GAL4的結(jié)構(gòu)與功能缺失分析鑒定了GAL4蛋白存在5個(gè)功能區(qū), 分別執(zhí)行4種不同的功能: 1) 與DNA結(jié)合. 2) 形成二聚體. 3)與GAL80結(jié)合. 4)激活轉(zhuǎn)錄. GAL4蛋白功能域分析GAL4蛋白DNA結(jié)合域和激活域檢測(cè)實(shí)驗(yàn):

19、1) GAL4的DNA結(jié)合域只能與USA順序結(jié)合; 2) DNA結(jié)合域和激活域具獨(dú)立結(jié)構(gòu),可組成嵌合蛋白. 酵母雙雜交原理基因順式元件和反式因子的分離酵母單雜交可用于基因順式調(diào)控元件和反式作用因子的分離:1) cis-acting elements: 順式元件, 位于基因上游區(qū)可控制基因表達(dá)的DNA順序, 有一系列較短的序列組成;2) trans-acting factor: 反式因子, 可與基因上游區(qū)特定順式元件結(jié)合的蛋白質(zhì), 可控制基因的表達(dá).酵母GAL基因調(diào)控順序分析基因順式元件區(qū)域的確定基因順式元件的實(shí)驗(yàn)鑒別反式因子的分離與克隆BP: DNA-binding protein, 可與順式

20、元件結(jié)合. 將BP編碼順序與GAL4激活域編碼順序構(gòu)建成融合蛋白編碼順序, 可在酵母細(xì)胞中激活標(biāo)記基因lacZ的表達(dá),使細(xì)胞變?yōu)樗{(lán)色.反式因子DNA結(jié)合域的鑒別 POLII U RNA基因的表達(dá)調(diào)控 POLII基因的轉(zhuǎn)錄起始 普遍性轉(zhuǎn)錄因子的功能 普遍轉(zhuǎn)錄因子 功 能- TFIID（TBP組合） 識(shí)別TATA盒框及Inr順序，形成 TFIIB結(jié)合的平臺(tái) TFIID（TAFs） 識(shí)別核心啟動(dòng)子，調(diào)節(jié)TBP的結(jié)合 TFIIA 穩(wěn)定TBP和TAF的結(jié)合 TFIIB 介導(dǎo)RNA多聚酶II的結(jié)合，影響轉(zhuǎn)錄 起始點(diǎn)的選擇 TFIIF 征召RNA多聚酶II TFIIE 介導(dǎo)TFIIH的結(jié)合，調(diào)節(jié)TFIIH的

21、活 性 TFIIH 具解旋酶活性子，負(fù)責(zé)使轉(zhuǎn)錄起始復(fù) 合物由閉合狀態(tài)向開(kāi)放狀態(tài)轉(zhuǎn)變； 可能同多聚酶撤離核心啟動(dòng)子有關(guān)- POLIII基因的種類 1）5S RNA基因 2）tRNA基因 3）7SK RNA，7SL RNA基因 4）U6 RNA 5) 某些病毒RNA基因 5S rRNA基因啟動(dòng)子 tRNA基因的結(jié)構(gòu) POLIII基因的結(jié)構(gòu) POLIII基因的轉(zhuǎn)錄起始 種間POLIII啟動(dòng)子可以互換POLII和POLIII啟動(dòng)子與編碼區(qū)互換實(shí)驗(yàn) POLII和POLIII基因的轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)TFIIIA與5S rRNA基因啟動(dòng)子的結(jié)合 5S rRNA基因的表達(dá)調(diào)控（1）TFIIIA轉(zhuǎn)錄因子即可與5S RNA

22、基因調(diào)控區(qū)結(jié)合,也可與轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物5S RNA結(jié)合. 當(dāng)5S RNA產(chǎn)物豐余時(shí), 5S RNA即可與TFIIIA結(jié)合, 從而抑制TFIIIA的轉(zhuǎn)錄活性, 5S RNA產(chǎn)物減少. 5S rRNA基因的表達(dá)調(diào)控（2）TFIIIA與組蛋白H1的競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合可調(diào)控5S RNA基因的轉(zhuǎn)錄.體細(xì)胞與卵母細(xì)胞5S rRNA基因的差別表達(dá)爪蟾基因組有兩種5S RNA基因, 一種在卵母細(xì)胞表達(dá), 拷貝數(shù)約24 000. 另一種為體細(xì)胞5S RNA基因, 拷貝數(shù)約400. 卵母細(xì)胞5S RNA基因啟動(dòng)子與TFIIIA轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合能力低于體細(xì)胞5S RNA基因啟動(dòng)子. 在胚胎發(fā)育過(guò)程中, 體細(xì)胞5S RNA基因的表達(dá)最

23、后取代卵母細(xì)胞5S RNA基因.體細(xì)胞5S rRNA基因的表層取代與卵母細(xì)胞5S rRNA基因表達(dá)的機(jī)制1) 卵母細(xì)胞階段, 由于TFIIIA轉(zhuǎn)錄因子的數(shù)量非常多, 加之卵母細(xì)胞5S RNA基因的拷貝數(shù)很高, 因此卵母細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄占優(yōu)勢(shì).2) 受精后, 由于細(xì)胞迅速分裂, 但TFIIIA并不合成, 因而每個(gè)細(xì)胞中TFIIIA的數(shù)量大幅度減少, 可轉(zhuǎn)錄的卵母細(xì)胞5S RNA基因的數(shù)量減少.3) 當(dāng)胚胎發(fā)育到囊胚期, 每個(gè)體細(xì)胞數(shù)中TFIIIA的數(shù)量與卵母細(xì)胞5S RNA基因數(shù)量的比例降到10:1. 由于體細(xì)胞5S RNA基因啟動(dòng)子與TFIIIA的結(jié)合能力更強(qiáng),體細(xì)胞5S RNA基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物接近卵

24、母細(xì)胞5S RNA基因.4) 當(dāng)體細(xì)胞數(shù)中TFIIIA的數(shù)量與卵母細(xì)胞5S RNA基因數(shù)量的比例降到2:1時(shí),體細(xì)胞5S RNA基因的轉(zhuǎn)錄完全取代卵母細(xì)胞5S RNA基因.5) 不轉(zhuǎn)錄的卵母細(xì)胞5S RNA基因大量關(guān)閉, 加之卵母細(xì)胞5S RNA基因的復(fù)制時(shí)間更晚, 導(dǎo)致TFIIIA基因與更多的早復(fù)制的體細(xì)胞5S RNA基因結(jié)合,最終使卵母細(xì)胞5S RNA基因全部關(guān)閉.Dynamic changes in the CTD phosphorylation profile coordinate the Pol II transcription cycle with pre-mRNA process

25、ing and histone modification. (A) The general transcription factors (GTFs) form a complex with initiation-competent hypo-phosphorylated Pol II (Pol IIA) at the promoter. Transcription starts at the same time as Ser5 phosphorylation of the CTD (thick black line) by TFIIH. (B) Shortly after transcript

26、ion initiation, capping enzyme (CE) is recruited to the phosphorylated Pol II (Pol IIO) through its direct binding to Ser5-phosphorylated CTD. The histone methyltransferase Set1-containing complex is also recruited and tri-methylates histone H3 Lysine 4 (H3K4). Transcription pausing induced by DSIF/

27、NELF is relieved by P-TEFb-mediated CTD phosphorylation. (C) Elongating Pol IIO is increasingly phosphorylated at Ser2 by P-TEFb and associated with histone methyltransferase Set2, which tri-methylates histone H3 Lysine 36 (H3K36). Pol IIO also helps the recruitment of the splicing machinery (SP), w

28、hich splices sites in the pre-mRNA (red line). This step is mediated by an unknown phosphorylated CTD-binding factor (X) that facilitates the efficient excision of introns (red broken line). (D) Near the 30 end of the gene, 30 end processing factors (PA) are increasingly recruited to Pol IIO through

29、 direct interaction between Pcf11 and the Ser2-phosphorylated CTD. After transcribing the poly(A) signal (AATAAA), 30 end processing factors possibly transfer to RNA to catalyse endonucleolytic cleavage (black arrow) and induce subsequent transcription termination, which is presumably helped by the

30、5030 exonucleases Xrn2 and Pcf11. (E) After dissociating from the DNA template, Pol IIO is possibly dephosphorylated by the action of the CTD phosphatases, FCP1 and Ssu72, before recycling or reinitiation. 線粒體基因的轉(zhuǎn)錄人類線粒體基因的轉(zhuǎn)錄酵母線粒體基因組線粒體DNA有5-7個(gè)轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn). 葉綠體基因的轉(zhuǎn)錄 葉綠體基因轉(zhuǎn)錄的RNA多聚酶 古細(xì)菌基因的轉(zhuǎn)錄裝置1) 古細(xì)菌基因的啟動(dòng)子含有典

31、型的真核生物Pol II 基因TATA盒框（-TTTAWA-），距離轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)274 bp，與大多數(shù)Pol II 基因啟動(dòng)子的距離相似。2) 古細(xì)菌Sulfolobus solfataricus和詹氏甲烷球菌（Methanococcus jannaschii）都只有一種RNA多聚酶，與真核生物RNA多聚酶非常相似。3) TBP和TFB是真核生物轉(zhuǎn)錄系統(tǒng)中的關(guān)鍵因子，TFB（TFIIB和TFIIIB）可將多聚酶定位在啟動(dòng)子區(qū).古細(xì)菌也有編碼類似真核生物轉(zhuǎn)錄因子TBP和TFB的基因，但未鑒定出與真核生物普遍轉(zhuǎn)錄因子同源的其它蛋白。4) 在Sulfolobus solfataricus基因組中還發(fā)現(xiàn)

32、與真核生物轉(zhuǎn)錄延伸因子TF11S同源的順序，但只位于某些編碼區(qū)段。 因此, 古細(xì)菌轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)構(gòu)更接近真核生物. 轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)構(gòu)特征(1)1) DNA結(jié)合域（DNA-binding domain） 其核心成分為 DNA結(jié)合基序（motif）， 它們可識(shí)別雙螺旋DNA的 堿基順序，與靶位專一性結(jié)合。具有相同DNA結(jié)合 域的轉(zhuǎn)錄因子具有類似的功能，屬于同一基因家族成 員。 2) 激活域（activation domain） 這是與其它轉(zhuǎn)錄因子 蛋白互作的結(jié)構(gòu)成分，可控制前起始復(fù)合物的組裝與 轉(zhuǎn)錄起始. 同一家族轉(zhuǎn)錄因子的可變區(qū)通常發(fā)生在激 活功能域，通過(guò)可變區(qū)順序的變異擴(kuò)大調(diào)節(jié)的范圍.二聚體結(jié)合區(qū) 有許多轉(zhuǎn)錄因子是以二聚體形式與 DNA調(diào)控區(qū)結(jié)合,為了維持二聚體結(jié)構(gòu), 單體蛋白質(zhì)有 二聚體互做區(qū), 如亮氨酸拉鏈蛋白質(zhì)的拉鏈區(qū). 轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)構(gòu)特征(2)4) 轉(zhuǎn)錄因子激活功能域雖然變化很大，但可歸 于下述三個(gè)類群之一： 酸性功能域（acidic domain） 在其激活功能域中含較 多的酸性氨