原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控的差異

1、原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控的差異原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控的差異一、RNARNA聚合酶能直接啟動聚合酶能直接啟動RNARNA鏈的鏈的合成合成RNA聚合酶由多個亞基組成聚合酶由多個亞基組成原核生物的原核生物的RNA聚合酶聚合酶原核生物轉(zhuǎn)錄起始原核生物轉(zhuǎn)錄起始原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控的差異核心酶核心酶全酶全酶 原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控的差異二、二、RNA聚合酶結(jié)合到聚合酶結(jié)合到DNA的啟動子上起動轉(zhuǎn)錄的啟動子上起動轉(zhuǎn)錄 轉(zhuǎn)錄是不連續(xù)、分區(qū)段進(jìn)行的。 每一轉(zhuǎn)錄區(qū)段可視為一個轉(zhuǎn)錄單位，稱為操縱子操縱子(operon)。操縱子包括若干個結(jié)構(gòu)基因及其上游(upstream)的調(diào)控序列。

2、調(diào)控序列中的啟動子是RNA聚合酶全酶結(jié)合到模板DNA的部位，也是控制轉(zhuǎn)錄的關(guān)鍵部位。5 3 3 5 結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因調(diào)控序列調(diào)控序列原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控的差異是是RNA聚合酶結(jié)合并啟動轉(zhuǎn)錄聚合酶結(jié)合并啟動轉(zhuǎn)錄的特異的特異DNA序列。序列。啟動序列啟動序列RNA轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始-35 區(qū)區(qū)-10 區(qū)區(qū)TTGACATTAACTTTTACATATGATTTTACATATGTTTTGATATATAATCTGACGTACTGTN17N16N17N16N16N7N7N6N7N6AAAAAtrp tRNATyrlacrecAAra BADTTGACATATAAT共有序列共有序列五種五種E.coli

3、啟動序列的共有序列啟動序列的共有序列原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控的差異nRNA聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合:受保護(hù)的受保護(hù)的DNA片段：片段：40-60堿基對。堿基對。原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控的差異2. DNA雙鏈局部解開，形成開放轉(zhuǎn)錄復(fù)合體雙鏈局部解開，形成開放轉(zhuǎn)錄復(fù)合體(open transcription complex) ；1. RNA聚合酶全酶聚合酶全酶( 2)與模板結(jié)合，形成與模板結(jié)合，形成閉閉合轉(zhuǎn)錄復(fù)合體合轉(zhuǎn)錄復(fù)合體(closed transcription complex) ；3. 在在RNA聚合酶作用下發(fā)生第一次聚合反應(yīng)，形聚合酶作用下發(fā)生

4、第一次聚合反應(yīng)，形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物：成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物：RNApol ( 2) - DNA - pppGpN- OH 3 轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物: :5 -pppG -OH + NTP 5 -pppGpN - OH 3 + ppi三、轉(zhuǎn)錄起始過程：三、轉(zhuǎn)錄起始過程：原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控的差異E.coli的轉(zhuǎn)錄起始和延長的轉(zhuǎn)錄起始和延長 原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控的差異 第一個磷酸二酯鍵生成后，亞基即從轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物上脫落，核心酶連同四磷酸二核苷酸，繼續(xù)結(jié)合于DNA模板上，酶沿DNA鏈前移，進(jìn)入延長階段。 原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控的差異一、一、轉(zhuǎn)錄起始需要啟動子轉(zhuǎn)錄起始需

5、要啟動子 、RNA聚合酶和聚合酶和轉(zhuǎn)錄因子的參與轉(zhuǎn)錄因子的參與真核生物的轉(zhuǎn)錄起始真核生物的轉(zhuǎn)錄起始1.轉(zhuǎn)錄起始前的上游區(qū)段具有啟動子核心序列 不同物種、不同細(xì)胞或不同的基因，不同物種、不同細(xì)胞或不同的基因，轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游可以有不同的轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游可以有不同的DNA序列，序列，但這些序列都可統(tǒng)稱為但這些序列都可統(tǒng)稱為順式作用元件順式作用元件(cis-acting element)。 順式作用元件包括啟動子、啟動子上順式作用元件包括啟動子、啟動子上游元件等近端調(diào)控元件和增強(qiáng)子等遠(yuǎn)隔序游元件等近端調(diào)控元件和增強(qiáng)子等遠(yuǎn)隔序列。列。原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控的差異 起始點(diǎn)上游多數(shù)游共同的TATA序列

6、，稱為TATA盒。通常認(rèn)為這就是啟動子的核心序啟動子的核心序列列。 啟動子上游元件是位于TATA盒上游的DNA序列，多在轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)約-40-100nt的位置，比較常見的是GC盒和CAAT盒。 增強(qiáng)子增強(qiáng)子是能夠結(jié)合特意基因調(diào)節(jié)蛋白，促進(jìn)鄰近或遠(yuǎn)隔特定基因表達(dá)的DNA序列。原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控的差異 TATA盒盒 CAAT盒盒 GC盒盒 增強(qiáng)子增強(qiáng)子 順式作用元件順式作用元件 結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因-GCGC-CAAT-TATA轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始真核生物啟動子保守序列真核生物啟動子保守序列原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控的差異2.2.真核生物有三種真核生物有三種DNADNA依賴性依賴性RNARN

7、A聚合酶聚合酶原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控的差異POL-TFFAB由由RNA-Pol 催化轉(zhuǎn)錄的催化轉(zhuǎn)錄的PIC POL-TFFHETBPTAFTFD-A-B-DNA復(fù)合物復(fù)合物TATAABTBPTAFTATAHECTD-PPIC組裝完成，組裝完成，TFH使使CTD磷酸化磷酸化原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控的差異真核生物酶的特點(diǎn)真核生物酶的特點(diǎn) 真核生物RNA聚合酶的結(jié)構(gòu)比原核生物復(fù)雜，所有真核生物的RNA聚合酶都有兩個不同的大亞基和十幾個小亞基. RNA聚合酶由十二個亞基組成，其最大 的亞基稱為RBP1 RNA聚合酶最大亞基的羧基末端由一段為Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-

8、Ser的重復(fù)序列片段，稱為羧基末端結(jié)構(gòu)域。它對于維持細(xì)胞的活性是必須的。原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控的差異3.3.轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子能直接、間接辨認(rèn)和結(jié)合轉(zhuǎn)錄上游區(qū)段能直接、間接辨認(rèn)和結(jié)合轉(zhuǎn)錄上游區(qū)段DNADNA的蛋的蛋白質(zhì)，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)數(shù)百種，統(tǒng)稱為白質(zhì)，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)數(shù)百種，統(tǒng)稱為反式作用因子反式作用因子(trans-acting factors)(trans-acting factors)。 反式作用因子中，直接或間接結(jié)合反式作用因子中，直接或間接結(jié)合RNARNA聚合酶的聚合酶的，則稱為，則稱為轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子(transcriptional factors, TF)(transcriptiona

9、l factors, TF)。原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控的差異真核生物真核生物RNA-pol不與不與DNA分子直接結(jié)合，分子直接結(jié)合，而需依靠眾多的轉(zhuǎn)錄因子，形成而需依靠眾多的轉(zhuǎn)錄因子，形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物(pre-initiation complex, PIC) 。 PolTFHTAFTFFTAFTAFTFATFBTBP DNATATAEBPTBP原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控的差異 當(dāng)合成一段含有6070個核苷酸的RNA時，TFE和TFH釋放，RNA聚合酶進(jìn)入轉(zhuǎn)錄延長期。原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控的差異 綜上，原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄起始調(diào)綜上，原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄起始

10、調(diào)控的差異主要有：控的差異主要有： 原核生物聚合酶僅有一種，有多個亞基。真核生物有三種DNA依賴性RNA聚合酶，有兩個不同的大亞基和十幾個不同的小亞基。 原核生物RNA聚合酶可直接結(jié)合DNA模板，而真核生物RNA聚合酶需與輔助因子結(jié)合后才結(jié)合模板。原核生物 1 .RNA聚合酶要結(jié)合到DNA模板上 2. DNA雙鏈局部打開，使其中一條鏈作為轉(zhuǎn)錄模板真核生物 1.轉(zhuǎn)錄起始前的上游區(qū)段具有啟動子核心序列 2.RNA-pol不能直接結(jié)合模板 3.RNA聚合酶啟動轉(zhuǎn)錄時需要轉(zhuǎn)錄因子才能形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合體。3.轉(zhuǎn)錄起始需注意的問題原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控的差異4.4.原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)特點(diǎn)：原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)特點(diǎn)：因子決定RNA聚合酶識別特異性