基因組學轉(zhuǎn)錄起始復合物的組裝詳解演示文稿

基因組學轉(zhuǎn)錄起始復合物的組裝詳(Xiang)解演示文稿第一頁，共四十二頁。優(yōu)選(Xuan)基因組學轉(zhuǎn)錄起始復合物的組裝第二頁，共四十二頁。第一節(jié)

DNA結(jié)合蛋白(Bai)及其結(jié)合位點第三頁，共四十二頁。DNA結(jié)合蛋(Dan)白的結(jié)構特征轉(zhuǎn)錄因子的三個結(jié)構組成部分1）DNA結(jié)合結(jié)構域（分類依據(jù)）2）連接域3）轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構域第四頁，共四十二頁。DNA結(jié)合結(jié)構域常見(Jian)類型螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋基序(helix-turn-helixmotif,HTH,圖A)鋅指基序(zincfingermotif,圖B,)亮氨酸拉鏈基序(Leucinezippermotif，圖C)螺旋-環(huán)-螺旋基序(heliex-loop-helixmotif,圖D)第五頁，共四十二頁。螺旋(Xuan)-轉(zhuǎn)角-螺旋(Xuan)（Helix-turn-helix,HTH）基序兩段螺旋被一短的轉(zhuǎn)角結(jié)構分開，其中一段螺旋為DNA識別螺旋。同源異形結(jié)構域(Homeodomain，由同源異形盒編碼)中含有HTH基序。具有Homeodomain的轉(zhuǎn)錄調(diào)控蛋白在胚胎發(fā)育和正常細胞分化的基因表達調(diào)節(jié)中有重要作用。第六頁，共四十二頁。鋅(Xin)指(Zincfinger)基序由肽鏈的保守序列中的一對組氨酸加一對半胱氨酸(His2／Cys2)或2對半胱氨酸(cys2／cys2)與一個鋅離子形成配位鍵，這些氨基酸對之間的多膚鏈成環(huán)狀突出并折迭成指形結(jié)構，多個指結(jié)構常串聯(lián)重復。鋅指族轉(zhuǎn)錄因子以二聚體形式同DNA上的順式調(diào)控元件結(jié)合。含鋅指基序的轉(zhuǎn)錄因子：與GC盒結(jié)合的SPl、類固醇激素受體家族，抑癌蛋白WT1等。第七頁，共四十二頁。亮氨酸拉鏈(Lian)(Leucine-Zipper)基序由一段每隔6個aa就有一個Leu的伸展肽鏈組成，這些周期性出現(xiàn)的Leu都位于α—螺旋的同—側(cè)面，因此兩條均含Leu拉鏈基序的蛋白質(zhì)通過亮氨酸側(cè)鏈的相互作用形成二聚體。具有亮氨酸拉鏈基序的轉(zhuǎn)錄因子：原癌基因C-Jun/C-fos(APl家族)第八頁，共四十二頁。螺(Luo)旋-環(huán)-螺(Luo)旋(Helix-loop-Helix，HLHt)基序由2個α螺旋間隔一個非螺旋的環(huán)(loop)組成．如原癌基因產(chǎn)物C-myc及其結(jié)合蛋白Max．含HLH和Leu-拉鏈基序的轉(zhuǎn)錄因子的相似性：①均至少含有一個α螺旋，其中都有一側(cè)親水面和一側(cè)疏水面，因此這兩種基序又稱為兩親α—螺旋基序．②兩類轉(zhuǎn)錄因子均依靠α螺旋氨基端附近的堿性區(qū)（帶正電荷aa區(qū)）與DNA結(jié)合，因此又分別稱為bzip和bHLH（b=basic，堿性)③兩類轉(zhuǎn)錄因子活性都依賴于二聚體化第九頁，共四十二頁。凝膠阻(Zu)滯分析第十頁，共四十二頁。凝膠阻滯實驗可鑒定出與蛋(Dan)白質(zhì)結(jié)合的DNA片段第十一頁，共四十二頁。第二節(jié)轉(zhuǎn)錄(Lu)起始中DNA與蛋白質(zhì)相互作用第十二頁，共四十二頁。DNA-蛋白質(zhì)相(Xiang)互作用是轉(zhuǎn)錄調(diào)控的方式DNA:順式調(diào)控元件(cis-regulatingelement),是指對基因表達有調(diào)控活性的DNA序列，其活性只影響與其自身同處于一個DNA分子上的基因．蛋白質(zhì)：反式作用因子(trans-actingfactor)是通過識別和結(jié)合順式調(diào)控元件的核心序列而調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄效率的一組蛋白質(zhì)．第十三頁，共四十二頁。DNA-蛋白質(zhì)相互作(Zuo)用第十四頁，共四十二頁。順(Shun)式調(diào)控元件啟動子(promoter)增強子(enhancer)負調(diào)控元件—沉默子(silencer)絕緣子其它順式調(diào)控元件：1）應答元件(responsiveelements)真核細胞中對某些特定的環(huán)境作出應答的基因，常具有相同的順式元件—應答元件．應答元件能被在一些特定情況下表達的調(diào)控因子識別(又稱為可誘導的順式調(diào)控元件／反式作用因子)。2）轉(zhuǎn)座元件第十五頁，共四十二頁。RNA聚(Ju)合酶與啟動子的結(jié)合方式直接結(jié)合，細菌通過DNA結(jié)合蛋白間接結(jié)合，真核生物第十六頁，共四十二頁。細菌RNA聚合酶結(jié)合于啟動(Dong)子序列細菌中RNA聚合酶結(jié)合的靶序列叫做啟動子。大腸桿菌乳糖操縱子的啟動子第十七頁，共四十二頁。真核細胞啟動子更加復(Fu)雜真核生物中，啟動子一詞用于指所有對基因轉(zhuǎn)錄起始有重要作用的序列。這些序列可能有多個，各具有不同的功能，不僅包括作為起始復合物組裝位點的核心啟動子（有時也叫做基本啟動子），還包括一個或多個位于核心啟動子上游的上游啟動子元件。第十八頁，共四十二頁。轉(zhuǎn)錄起始事(Shi)件RNA聚合酶結(jié)合核心啟動子封閉的啟動子復合物轉(zhuǎn)換為開放的啟動子復合物RNA合成的起始啟動子清除：聚合酶向啟動子下游移動第十九頁，共四十二頁。第三節(jié)細菌轉(zhuǎn)(Zhuan)錄起始調(diào)控第二十頁，共四十二頁。細(Xi)菌的轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控轉(zhuǎn)錄起始1）組成型控制：依賴于啟動子結(jié)構2）調(diào)節(jié)型控制：操縱子學說，依賴于調(diào)解蛋白水平第二十一頁，共四十二頁。啟(Qi)動子(promoter)與基因轉(zhuǎn)錄啟動有關的一組DNA序列，一般位于轉(zhuǎn)錄起始點上游100-200bp以內(nèi)，其功能是決定轉(zhuǎn)錄的起始點和調(diào)控轉(zhuǎn)錄頻率．原核啟動子：1）-35框：5’-TTGACA-3’2）-10框5’-TATAAT-3’第二十二頁，共四十二頁。細菌啟動(Dong)子結(jié)構決定轉(zhuǎn)錄的基礎水平細菌啟動子共有序列是可變的1）-10框：T80A95T45A60A50T96影響啟動子復合物從封閉向開放的轉(zhuǎn)換2）-35框：T82T84G78A65C54A45影響σ亞基識別，從而影響RNA聚合酶結(jié)合轉(zhuǎn)錄起始點附近及轉(zhuǎn)錄單位前50個核苷酸序列影響轉(zhuǎn)錄起始后的延伸不同的基因可能有不同的最有效啟動子啟動子序列突變可能改變轉(zhuǎn)錄起始的基礎水平第二十三頁，共四十二頁。大腸桿菌轉(zhuǎn)(Zhuan)錄起始第二十四頁，共四十二頁。細(Xi)菌RNA聚合酶結(jié)構：核心酶+σ亞基1）核心酶：α2ββ’2）σ亞基：啟動子特異性結(jié)合第二十五頁，共四十二頁。不同的σ亞(Ya)基識別不同的啟動子σ70：標準σ亞基，指導大多數(shù)基因轉(zhuǎn)錄特定條件下其它σ亞基被激活例：熱休克基因的識別第二十六頁，共四十二頁。非標準的σ亞(Ya)基和其識別序列第二十七頁，共四十二頁。操(Cao)縱子及其相關概念操縱子(operon)，指一組在基因組中彼此相鄰的基因，兩基因頭尾間可能僅隔一兩個核苷酸。操縱子的所有基因都作為一個單位表達。結(jié)構基因(structuralgene)，編碼非調(diào)控因子的基因。調(diào)控基因(regulatorgene)，編碼調(diào)控蛋白（阻抑物）的基因。阻抑物(repressor)，能阻止基因表達的蛋白質(zhì)，可與操縱基因結(jié)合來阻止轉(zhuǎn)錄。操縱基因(operator)，位于啟動子下游可與阻抑物結(jié)合的DNA元件，當與阻抑物結(jié)合后調(diào)節(jié)啟動子抑制轉(zhuǎn)錄，常為回文序列。誘導物(inducer)，通過與阻抑物結(jié)合激活基因轉(zhuǎn)錄的小分子物質(zhì)。第二十八頁，共四十二頁。乳(Ru)糖操縱子第二十九頁，共四十二頁。乳糖操縱(Zong)子的調(diào)控第三十頁，共四十二頁。乳糖阻抑(Yi)物操縱基因的結(jié)合乳糖阻抑物以四聚體形式結(jié)合到兩個操縱基因上另外的兩個操縱基因，一個位于初級操縱基因的上游90bp，另一個位于初級操縱基因的下游400bp。第三十一頁，共四十二頁。輔阻抑物與(Yu)色氨酸操縱子輔阻抑物(co-repressor)，結(jié)合到阻抑物上來抑制轉(zhuǎn)錄的小分子。第三十二頁，共四十二頁。色氨酸阻抑物存在多個靶點：可控制多個基因啟動(Dong)子aroH,編碼合成色氨酸的生化通路中早期步驟的特異酶trpR,色氨酸阻抑物自身基因，調(diào)控色氨酸合成的晚期步驟第三十三頁，共四十二頁。抑郁癥患(Huan)者究竟有多危險？第三十四頁，共四十二頁。第四節(jié)真核生物轉(zhuǎn)(Zhuan)錄起始調(diào)控第三十五頁，共四十二頁。真核生物轉(zhuǎn)錄起(Qi)始調(diào)控真核轉(zhuǎn)錄起始比原核生物更復雜真核轉(zhuǎn)錄起始順式元件的復雜性1)核心啟動子2)基本啟動子元件3)特異性表達元件4)遠端調(diào)控元件真核轉(zhuǎn)錄起始反式因子的復雜性1)RNA聚合酶2)激活蛋白和輔激活蛋白3)阻抑物4)轉(zhuǎn)錄因子的修飾第三十六頁，共四十二頁。核心與基本啟動(Dong)子元件真核啟動子區(qū)域包括核心啟動子和啟動子上游近側(cè)序列：1、核心啟動子(corepromoter)是決定轉(zhuǎn)錄起始位置的關鍵序列，也是普通轉(zhuǎn)錄因子TFⅡD的結(jié)合位點，①TATA盒(TATAbox)位于轉(zhuǎn)錄起始點上游-25～-30bp．②起始子(initiator，Inr)Inr是與轉(zhuǎn)錄起始位點重疊的短的較保守序列．注：①不是所有基因都含有TATA盒或Inr序列．有的只有其中之一，有的兩者都無．②這些核心啟動子的序列和它們之間的間隔多變2、上游/基本啟動子元件(Upstream/basalPromoterelement，UPE)位于較上游(-30一-110bp)，能較強影響轉(zhuǎn)錄起始的頻率，如CAAT盒和GC盒．其中GC盒是轉(zhuǎn)錄因子SPl的結(jié)合位點。第三十七頁，共四十二頁。特異性表達元(Yuan)件應答模塊(responsemodule)，使轉(zhuǎn)錄起始能響應細胞外一般信號元件。如，cAMP應答模塊CRE(5’-A/TCGTCA-3’)細胞特異性模塊(cell-specificmodule),僅在一種組織細胞中特異表達的基因啟動子。如，垂體細胞模塊、脂肪細胞模塊等。發(fā)育調(diào)節(jié)因子模塊（developmentalregulator），介導特定發(fā)育階段的基因表達的元件。第三十八頁，共四十二頁。真核順式(Shi)元件和反式(Shi)因子的多層次順式元件：1）啟動子(promoter)2）增強子(enhancer)3）負調(diào)控元件—沉默子(silencer)4）絕緣子反式因子1）激活物:特異結(jié)合DNA2）輔激活物：不特異結(jié)合DNA，通過蛋白質(zhì)間相互作用3）中介子（mediator）:激活蛋白與RNA聚合酶II間4）阻抑物第三十九頁，共四十二頁。增(Zeng)強子(enhancer)能顯著提高基因轉(zhuǎn)錄效率的一類順式調(diào)控元件（其核心序列常為8-12bp)．增強子的作用特點：1）能(通過啟動子)提高同一條鏈上的靶基因轉(zhuǎn)錄速率；2）增強子對同源基因或異源基因同樣有效；3）增強子的位置可在基因5’-上游、基因內(nèi)或3’下游序列中；4）自身沒有5’-或3’-方向性；5）增強子可遠離轉(zhuǎn)錄起始點(最多30Kb)；6）增強子一般具有組織或細胞特異性．第四十頁，共四十二頁。RNA聚(Ju)合酶RNA聚合酶I,轉(zhuǎn)錄28S,5.8S和18S核糖體RNA(rRNA)RNA聚合酶Ⅱ，負責真核生物蛋白編碼基因和大部分小核RNA（snRNA)的轉(zhuǎn)錄，有7-10個亞基，最大亞基的羧基末端結(jié)構域(CTD)具有7個氨基酸(Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Set)的重復序列，其中有多個磷酸化位點．CTD磷酸化對調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄有重要作用．RNA聚合酶III,轉(zhuǎn)錄tRNA,5SrRNA,U6-snRNA,小核仁RNA(snoRNA),小細胞質(zhì)RNA(seRNA)第四十一頁，共四十二頁?；A(Chu)轉(zhuǎn)錄因子(basaltranscriptionfactor)真核基因轉(zhuǎn)錄除RNA聚合酶外，還需要許多蛋白因子—轉(zhuǎn)