《生物化學(xué)》本科課件13章 表達調(diào)控1

1、基因表達調(diào)控Regulation of Gene Expression 基因組（genome）： 廣義：指一個細胞或病毒顆粒所含DNA全部序列（即遺傳物質(zhì)的總量）A complete set of genes of a given species 狹義：一個細胞或病毒顆粒所含基因總和基因總和全部序列基因（gene）：DNA分子上能進行轉(zhuǎn)錄的功能區(qū)段 基因是攜帶遺傳信息的基本單位 是控制特定性狀的功能單位 是突變和交換的單位A DNA segment that contains the all genetic information required to encodes RNA and pro

2、tein molecules.tRNA基因rRNA基因mRNA基因tRNArRNAmRNA肽鏈指基因的轉(zhuǎn)錄過程和/或翻譯過程A process of gene transcription and translation. 產(chǎn)生具有特異生物學(xué)功能的或蛋白質(zhì)分子* 基因表達(gene expression)基因組基因/ORF具轉(zhuǎn)錄活性大腸桿菌4.6107bp42885%人3109bp3萬4萬2%15%基因表達的特異性1.時間特異性(temporal specificity) 某一特定基因表達因功能需要嚴格按特定時間順序發(fā)生 多細胞生物基因表達時間特異性又稱階段特異性2.空間特異性(spatial

3、specificity) 某種基因產(chǎn)物在生長全過程按不同組織空間順序出現(xiàn) 由細胞在器官分布決定，又稱細胞或組織特異性胚胎發(fā)育早期的 Hb：22, 22 和 22妊娠 8 周后胎兒的 HbF：22成人型 HbA： 22 和 22 (3%) 2 1 珠蛋白基因簇位于第 16 號染色體；, 2, 1 和 基因為功能基因， 和 為假基因。 G A 珠蛋白基因簇位于第 11 號染色體；, G, A, 和 為功能基因， 為假基因。 甲胎蛋白 AFP 一種糖蛋白，正常來自胚胎肝細胞，胎兒13周AFP占血漿蛋白總量的1/3。在妊娠30周達最高峰，以后逐漸下降，胎兒出生后約兩周甲胎蛋白從血液中消失。在神經(jīng)管缺損

4、、脊柱裂、無腦兒等時，AFP可由開放的神經(jīng)管進入羊水而導(dǎo)致其在羊水中含量顯著升高。在成人，AFP可以在大約80%的肝癌患者血清中升高，在生殖細胞腫瘤出現(xiàn)AFP陽性率為50%。在其它腸胃管腫瘤如胰腺癌或肺癌及肝硬化等患者亦可出現(xiàn)不同程度的升高?？臻g特異性(spatial specificity)LDH 同工酶亞基組成血清心肌肺腎肝脾LDH1H4431227.10731443210LDH2H3M444934.70243444425LDH3H2M2123320.95335121110LDH4HM31611.7160512720LDH5M4005.7790120565H (心肌型)；M (骨骼肌型)

5、骨骼肌紅細胞白細胞基因表達的方式（一）基本（組成性）表達(constitutive gene expression) 某些基因幾乎在所有細胞中持續(xù)表達，產(chǎn)物對生命全過程必不可少（基本） 這樣基因稱為管家基因(housekeeping gene) 。 一般只受啟動子與RNA聚合酶相互作用影響 (二) 誘導(dǎo)和阻遏表達 某些基因表達隨外界環(huán)境變化升高或降低 受啟動子、RNA聚合酶及其它機制作用影響誘導(dǎo)表達 (inducible gene expression)特定環(huán)境信號引起某特定基因產(chǎn)物增加阻遏表達 (repressible gene expression)特定環(huán)境信號導(dǎo)致某特定基因產(chǎn)物減少在一定

6、機制控制下，功能上相關(guān)的一組基因，無論其為何種表達方式，均需協(xié)調(diào)一致、共同表達.這種調(diào)節(jié)稱為協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)(coordinate regulation)。(三）協(xié)調(diào)表達(coordinate expression)(一) 正調(diào)控和負調(diào)控1. 正調(diào)節(jié) (positive regulation) 由于特異的調(diào)控元件的存在，遺傳信息表達呈定量地增加，稱正調(diào)節(jié)。2. 負調(diào)節(jié) (negative regulation) 由于特異性調(diào)控元件的存在，遺傳信息表達減少，稱負調(diào)節(jié)。 基因表達調(diào)控的分類基因表達調(diào)控的生物學(xué)意義（一）適應(yīng)環(huán)境、維持生長和增殖（二）維持個體發(fā)育與分化原核細胞真核細胞營養(yǎng)狀況環(huán)境激素水平發(fā)育

7、階段營養(yǎng)環(huán)境基因表達調(diào)控的基本原理（一）基因表達的多級調(diào)控基因激活轉(zhuǎn)錄起始 轉(zhuǎn)錄后加工mRNA降解蛋白質(zhì)降解等蛋白質(zhì)翻譯翻譯后加工修飾轉(zhuǎn)錄水平（二）基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)基本要素基因結(jié)構(gòu)、性質(zhì)生物個體、細胞所處內(nèi)、外環(huán)境細胞內(nèi)存在的轉(zhuǎn)錄有關(guān)特異DNA序列和調(diào)節(jié)蛋白原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)Regulation of Prokaryotic Gene Transcription調(diào)節(jié)的主要環(huán)節(jié)在轉(zhuǎn)錄起始原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)特點（一）因子決定RNA聚合酶識別特異性（二）操縱子模型的普遍性（三）阻遏蛋白與阻遏機制的普遍性（四）以負性調(diào)控為主,正性調(diào)控為輔一、乳糖操縱子調(diào)節(jié)機制（一）乳糖操縱子(lac operon)的結(jié)構(gòu)

8、順式作用元件CAP結(jié)合位點啟動基因操縱基因 結(jié)構(gòu)基因lac Zlac Ylac AZYAOPDNAI調(diào)節(jié)基因lacIlacAlacYlacZPlacOCRP site操縱基因阻遏基因啟動子結(jié)構(gòu)基因cAMP 受體蛋白結(jié)合位點乳糖操縱子 (lactose operon)lacI 基因 -阻遏蛋白 (repressor)lacZ 基因 -半乳糖苷酶 (-galactosidase)lacY 基因 -透過酶 (permease)lacA 基因 -乙?；D(zhuǎn)移酶 (transacetylase)大腸桿菌是RNA聚合酶結(jié)合并啟動轉(zhuǎn)錄的特異DNA序列。1) 啟動子序列RNA轉(zhuǎn)錄起始-35區(qū)-10區(qū)TTGACA

9、TTAACTTTTACATATGATTTTACATATGTTTTGATATATAATCTGACGTACTGTN17N16N17N16N16N7N7N6N7N6AAAAAtrp tRNATyrlacrecAAra BAD TTGACA TATAAT共有序列(consensus sequence) ：啟動序列的轉(zhuǎn)錄活性大小特異因子（蛋白質(zhì)）：RNA聚合酶對啟動序列特異性識識結(jié)合能力2 操縱序列 阻遏蛋白(repressor)的結(jié)合位點當(dāng)操縱序列結(jié)合有阻遏蛋白時，會阻礙RNA聚合酶與啟動序列的結(jié)合，或是RNA聚合酶不能沿DNA向前移動 ，阻礙轉(zhuǎn)錄。啟動序列編碼序列操縱序列pol阻遏蛋白3) 其他調(diào)節(jié)

10、序列、調(diào)節(jié)蛋白例如激活蛋白(activator)可結(jié)合啟動序列鄰近的DNA序列，促進RNA聚合酶與啟動序列的結(jié)合，增強RNA聚合酶活性。有些基因在沒有激活蛋白存在時，RNA聚合酶很少或完全不能結(jié)合啟動序列。mRNA阻遏蛋白IDNAZYAOPpol沒有乳糖存在時（二）阻遏蛋白的負性調(diào)節(jié)（抑制作用）調(diào)節(jié)基因阻遏蛋白與操縱基因結(jié)合, 阻止 RNA 聚合酶轉(zhuǎn)錄結(jié)構(gòu)基因 lacZ，lacY 和 lacAmRNA阻遏蛋白有乳糖存在時IDNAZYAOPpol啟動轉(zhuǎn)錄mRNA乳糖半乳糖 -半乳糖苷酶變構(gòu)的阻遏蛋白不能與操縱基因結(jié)合， RNA 聚合酶轉(zhuǎn)錄結(jié)構(gòu)基因 乳糖、異乳糖+ + + + 轉(zhuǎn)錄無葡萄糖，cAM

11、P濃度高時有葡萄糖，cAMP濃度低時（三）CAP的正性調(diào)節(jié)ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAPCRP 的正調(diào)節(jié)cAMP-受體蛋白 (cAMP-receptor protein, CRP)或分解代謝激活蛋白 (catabolite activator protein, CAP)lacAlacYlacZPlacOCRP sitelacAlacYlacZPlacOCRPCRPcAMP無葡萄糖時，cAMP 濃度高，cAMP 與 CRP 結(jié)合后與 CRP 位點結(jié)合，促進結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄lacIlacI + + + + 轉(zhuǎn)錄無葡萄糖，cAMP 濃度高時有葡萄糖，cAMP 濃度低時ZYAOPD

12、NACAPCAPCAPCAPCAPCAPCAPCRP 結(jié)合位點E.coli 在含葡萄糖的培養(yǎng)基中生長時，lacZ 基因不表達。當(dāng)葡萄糖耗盡而乳糖存在時， lacZ 基因表達Allolactose (異乳糖)（四）協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)當(dāng)阻遏蛋白封閉轉(zhuǎn)錄時，CAP不發(fā)揮作用；如無CAP存在，即使無阻遏蛋白與操縱序列結(jié)合，操縱子仍無轉(zhuǎn)錄活性。單純?nèi)樘谴嬖跁r，細菌利用乳糖作碳源；若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在時，細菌首先利用葡萄糖。葡萄糖對 lac 操縱子的阻遏作用稱分解代謝阻遏(catabolic repression)。 色氨酸操縱子 (tryptophan operon)1. 阻遏蛋白的調(diào)控作用 色氨酸

13、(Trp) 為阻遏蛋白 (TrpR) 的輔助因子，TrpR-Trp 與操縱基因結(jié)合。2. 衰減作用 (Attenuation) 調(diào)控色氨酸生成Trp 高濃度 Trp 時低濃度 Trp 時trp mRNA 轉(zhuǎn)錄 EDCBAPOtrpR調(diào)節(jié)區(qū) 結(jié)構(gòu)基因 RNA pol RNA pol 阻遏蛋白操縱子關(guān)閉阻遏蛋白的調(diào)控作用當(dāng)?shù)蜐舛壬彼?(Trp) 時， TrpR 不結(jié)合 Trp ，因此，TrpR 不與操縱基因結(jié)合，trpE-A 基因轉(zhuǎn)錄成 trp mRNA。UUUUUUUU前導(dǎo)序列 衰減子區(qū)域 UUUU先導(dǎo) mRNA1234衰減子結(jié)構(gòu) 終止密碼子前導(dǎo)肽 (14個氨基酸) 編碼區(qū)：序列 1 第 10

14、、11 密碼子為 trp 密碼子形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)能力的強弱：序列 1/2 序列 2/3 序列 3/4 trp 密碼子UUUUEDCBAPOtrpR調(diào)節(jié)區(qū) 結(jié)構(gòu)基因 形成轉(zhuǎn)錄終止子結(jié)構(gòu)的一段核苷酸UUUU34UUUU 334核糖體 先導(dǎo)肽 先導(dǎo) mRNA高濃度 Trp 時 衰減作用 125 trp 密碼子 衰減子結(jié)構(gòu)就是轉(zhuǎn)錄終止子可使轉(zhuǎn)錄先導(dǎo) DNA UUUU 3 RNA pol 終止UUUU342423UUUU核糖體 先導(dǎo)肽 15 trp 密碼子 結(jié)構(gòu)基因先導(dǎo) DNA RNA pol 低濃度 Trp 時 Trp 合成酶系相關(guān)結(jié)構(gòu)基因被轉(zhuǎn)錄 序列 3 和序列 4 不能形成衰減子結(jié)構(gòu) 先導(dǎo) mRNA

15、SOS反應(yīng) SOS基因紫外線激活Rec ALex A阻遏蛋白基因表達Lex A阻遏蛋白操縱序列DNA DNA 損傷作為信號引發(fā)多個操縱子同步協(xié)調(diào)表達，稱為 SOS 反應(yīng)或應(yīng)答 (SOS response)。由操縱子群組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)稱為調(diào)節(jié)子(regulon)。 真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)Regulation of Eukaryotic Gene Transcription一、真核基因組結(jié)構(gòu)特點（一）真核基因組結(jié)構(gòu)龐大哺乳類動物基因組DNA 約 3 10 9 堿基對編碼基因約 有 40000 個，占總長的6 %rDNA等重復(fù)基因約 占 5% 10%（二）單順反子單順反子(monocistron) 即一個編

16、碼基因轉(zhuǎn)錄生成一個mRNA分子，經(jīng)翻譯生成一條多肽鏈。（三）重復(fù)序列單拷貝序列（一次或數(shù)次）高度重復(fù)序列（106 次）中度重復(fù)序列（103 104次）多拷貝序列（四）基因不連續(xù)性 真核細胞基因開關(guān)的分子機制比原核復(fù)雜基本共同點：轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)節(jié)是關(guān)鍵點根本不同點：原核生物：啟動子在缺少轉(zhuǎn)錄因子情況下就具有天然活性 真核生物：強力啟動子在缺少調(diào)節(jié)蛋白的情況下往往沒有活性 真核細胞基因及其調(diào)控區(qū)域受到染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的限制，轉(zhuǎn)錄的活化與轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)域、轉(zhuǎn)錄區(qū)域內(nèi)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的諸多變化相關(guān)；正性調(diào)節(jié)是主要形式。因此，在轉(zhuǎn)錄的基本狀態(tài)受到制約的情況下，使得每個真核細胞基因需要活化才能被轉(zhuǎn)錄；真核細胞有更大、更為復(fù)

17、雜、種類更多的調(diào)節(jié)蛋白。單一啟動子可以被分散在DNA分子上、數(shù)量近乎無限的調(diào)節(jié)序列所控制。真核細胞對基因表達起始的調(diào)控至少在下面幾個方面與原核細胞存在不同： 真核基因表達的染色質(zhì)水平調(diào)控Chromosomal Regulation ofEukaryotic Gene Expression二、真核基因表達調(diào)控特點（一）RNA聚合酶（二）活性染色體結(jié)構(gòu)變化1. 對核酸酶敏感轉(zhuǎn)錄活性基因常有超敏位點，位于調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合位點附近，對 DNase I 極度敏感 基因活化蛋白質(zhì)改變局部染色質(zhì)結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)（heterochromatin）是轉(zhuǎn)錄非活性的。 常染色質(zhì)（euchromatin）中的轉(zhuǎn)錄活性區(qū)域?qū)?/p>

18、酸酶敏感，特別是轉(zhuǎn)錄基因的5-側(cè)翼區(qū)1000 nt以內(nèi)是高敏感位點(hypersensitive sites)。很多高敏感位點是調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的結(jié)合序列，而這些區(qū)域核小體的相對缺少也使得這些蛋白質(zhì)易于與之結(jié)合。 轉(zhuǎn)錄活化染色質(zhì)與非活化染色質(zhì)在結(jié)構(gòu)上有很大不同。 轉(zhuǎn)錄活化染色質(zhì)與非活化染色質(zhì)的組蛋白共價修飾的方式也不相同。核小體的核心組蛋白（H2A，H2B，H3，H4）中 賴氨酸殘基的非可逆性甲基化 絲氨酸與蘇氨酸殘基的磷酸化，乙?；约胺核鼗?是轉(zhuǎn)錄活性染色質(zhì)的特點。真核細胞DNA的CpG序列（CpG島）中的胞嘧啶被甲基化為5-甲基胞嘧啶是常見現(xiàn)象，但轉(zhuǎn)錄活性染色質(zhì)區(qū)域胞嘧啶被甲基化的程度降低。染

19、色質(zhì)重塑（chromatin remodeling） 基因活化蛋白質(zhì)可以通過改變基因的啟動子和調(diào)節(jié)序列區(qū)域的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)來促進轉(zhuǎn)錄開始。這種改變局部染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的過程被稱為染色質(zhì)重塑 。最主要的兩種方式： 組蛋白的共價修飾 核小體重塑（nucleosome remodeling）染色質(zhì)重塑核小體核心結(jié)構(gòu)與 RNA聚合酶的轉(zhuǎn)錄組蛋白乙?；?位點：組蛋白乙酰化轉(zhuǎn)移酶（histone acetyl transferases, HATs），作用于核小體的核心組蛋白所富含的賴氨酸殘基，降低整個核小體對DNA的親和性。時間：基因活化蛋白質(zhì)結(jié)合在轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)區(qū)域后。作用：使染色質(zhì)進入轉(zhuǎn)錄活性狀態(tài)；促進或防止與其他轉(zhuǎn)

20、錄或調(diào)節(jié)相關(guān)蛋白的相互作用。逆轉(zhuǎn)：組蛋白脫乙?；?histone deacetylase)減少核小體乙酰化，使染色質(zhì)恢復(fù)轉(zhuǎn)錄非活性狀態(tài)。 3. DNA堿基修飾變化真核DNA約有5%的胞嘧啶被甲基化，甲基化范圍與基因表達程度呈反比。 CpG 島 (CpG island) 常出現(xiàn)在管家基因及其它常表達基因的啟動子序列中。4. 組蛋白變化 富含賴氨酸Lys組蛋白水平降低 H2A, H2B二聚體不穩(wěn)定性增加 組蛋白修飾 H3組蛋白巰基暴露 組蛋白發(fā)生乙?；⒘姿峄?、甲基化及泛素化等修飾，使核小體結(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)定或松弛。組蛋白的乙?；茐牧撕诵◇w的結(jié)構(gòu)，便于轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子與 DNA 結(jié)合而進行轉(zhuǎn)錄。二、真

21、核基因表達調(diào)控特點（一）RNA聚合酶（二）活性染色體結(jié)構(gòu)變化1. 對核酸酶敏感轉(zhuǎn)錄活性基因常有超敏位點，位于調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合位點附近，對 DNase I 極度敏感2. 核小體結(jié)構(gòu)的變化 DNA 的正性超螺旋構(gòu)象阻礙核小體結(jié)構(gòu)形成，并促進 H2A-H2B 二聚體的解離，使 RNA 聚合酶向前移動以進行轉(zhuǎn)錄。 當(dāng)該核小體完成轉(zhuǎn)錄后，核小體恢復(fù)原有結(jié)構(gòu)。 （三）正性調(diào)節(jié)占主導(dǎo)（四）轉(zhuǎn)錄與翻譯分隔進行（五）轉(zhuǎn)錄后修飾、加工DNAmRNAmRNARNA 轉(zhuǎn)錄失活的mRNA蛋白質(zhì)失活的蛋白質(zhì)細胞核細胞質(zhì)轉(zhuǎn)錄調(diào)控RNA 加工調(diào)控RNA 轉(zhuǎn)運調(diào)控mRNA降解調(diào)控翻譯調(diào)控蛋白質(zhì)活性調(diào)控轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控(一) 順式作用

22、元件 (cis-acting elements)1. 啟動子 (promoter) ：可影響自身基因表達活性2. 增強子 (enhancer)：增強基因表達的調(diào)控元件。3. 沉默子或沉默基因 (silencer)：結(jié)合阻遏物的調(diào)控序列；阻遏物與沉默子的結(jié)合導(dǎo)致其附近的啟動子失活，靶基因不被轉(zhuǎn)錄。 (二) 反式作用因子 (trans-acting factors) 直接或間接與靶基因的順式作用元件結(jié)合，調(diào)控 RNA 轉(zhuǎn)錄的酶和蛋白質(zhì) (轉(zhuǎn)錄因子)。一、順式作用元件是決定真核基因轉(zhuǎn)錄活性的關(guān)鍵因素之一exon1intron1exon nintron n上游下游轉(zhuǎn)錄起始點增強子沉默子啟動子TATA盒

23、GC盒CAAT盒增強子1. 啟動子真核基因啟動子是RNA聚合酶結(jié)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的功能組件。TATA盒GC盒CAAT盒BADNA編碼序列 TATA盒 CAAT盒 GC盒 增強子 順式作用元件 結(jié)構(gòu)基因-GCGC-CAAT-TATA轉(zhuǎn)錄起始真核生物啟動子保守序列1. 近起始點的TATA盒/起始子及CpG島 是真核生物啟動子的核心序列真核細胞的啟動子是包括轉(zhuǎn)錄起始點（transcription initiation site或transcription start site）在內(nèi)的、有通用轉(zhuǎn)錄因子及RNA聚合酶組裝、結(jié)合的一段DNA序列。 典型的啟動

24、子核心序列（core sequences）是在轉(zhuǎn)錄起始位點上游2535 bp處，有一保守的TATA序列，被稱為TATA盒（TATA box），真核細胞的TATA盒多為TATAAAA序列。TATA盒與原核細胞的啟動子一樣，對RNA聚合酶II的轉(zhuǎn)錄起始位點起定位作用。 2. 啟動子中的上游元件協(xié)助真核基因調(diào)節(jié)GC盒(GC box) (GGGCGG)CAAT盒(CAAT box) (GCCAAT )啟動子上游元件（promoter-proximal elements, 或upstream promoter elements）是一些位于TATA盒上游的DNA序列，與調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合，調(diào)節(jié)通用轉(zhuǎn)錄因子與TA

25、TA盒的結(jié)合、RNA聚合酶與啟動子的結(jié)合，以及轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的形成，從而決定基因的轉(zhuǎn)錄效率與專一性。常見的序列是：(二）增強子決定基因的時空特異性表達增強子（enhancer）是能夠結(jié)合特異基因調(diào)節(jié)蛋白，促進鄰近或遠隔特定基因表達的DNA序列；在酵母中，被稱為上游活化序列（upstream activator sequences, UASs）。增強子的作用通常與其所處的位置和方向無關(guān)。增強子距轉(zhuǎn)錄起始位點的距離變化很大，從100 nt到50,000nt，甚至更大。但總是作用于最近的啟動子。 增強子所處位置在所調(diào)控基因的上游或下游，但主要位于上游。下游內(nèi)含子當(dāng)中，乃至下游最后外顯子以外的序列也可

26、含有增強子。很多哺乳動物基因受一個以上的增強子調(diào)控。 增強子可在靶基因的 5 端上游或 3端下游序列中，其作用的發(fā)揮需要特異性 (專一性) 轉(zhuǎn)錄因子。（三）沉默子阻遏基因轉(zhuǎn)錄沉默子(silencer)是指某些真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)中抑制或阻遏基因轉(zhuǎn)錄的一段（數(shù)百bp）DNA序列。沉默序列促進局部DNA的染色質(zhì)形成致密結(jié)構(gòu)，從而阻止轉(zhuǎn)錄激活因子結(jié)合DNA，是基因轉(zhuǎn)錄的負性調(diào)節(jié)因素。二、反式作用因子和順式作用蛋白 是真核基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白在真核細胞核中，有許多蛋白質(zhì)能夠幫助RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄RNA。這類蛋白質(zhì)統(tǒng)稱轉(zhuǎn)錄因子（transcription factors，TF）或轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白（transcri

27、ption regulatory protein）。以反式作用方式調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄因子稱為反式作用因子（trans-acting factor），以順式作用方式調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄因子稱為順式作用蛋白（cis-acting protein） 。轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子分類（按功能特性）* 基本轉(zhuǎn)錄因子(general transcription factors)是RNA聚合酶結(jié)合啟動子所必需的一組蛋白因子，決定三種RNA(mRNA、tRNA及rRNA)轉(zhuǎn)錄的類別。* 特異轉(zhuǎn)錄因子(special transcription factors)為個別基因轉(zhuǎn)錄所必需，決定該基因的時間、空間特異性表達。轉(zhuǎn)錄激活因

28、子轉(zhuǎn)錄抑制因子cDNAaDNA反式調(diào)節(jié)C順式調(diào)節(jié) mRNA C蛋白質(zhì)CBA mRNA蛋白質(zhì)AA基因活化蛋白與增強子結(jié)合后如何影響到遠距離的RNA聚合酶結(jié)合位點，有以下幾種模式： 通過扭曲作用使DNA鏈發(fā)生構(gòu)型變化，更適合于通用轉(zhuǎn)錄因子與RNA聚合酶結(jié)合, 并通過直接接觸或通過輔活化子/中介子而影響通用轉(zhuǎn)錄因子和RNA聚合酶的組裝。扭曲（twisting）沿DNA滑動，直到接觸另一個特異DNA序列結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子，發(fā)揮作用。利用DNA分子的柔曲性彎曲成環(huán)，使增強子區(qū)域與RNA聚合酶結(jié)合位點靠近，直接接觸或通過輔活化子/中介子而發(fā)揮作用?；瑒樱╯liding）成環(huán)（looping）指的是反式作用因子

29、與順式作用元件之間的特異識別及結(jié)合。通常是非共價結(jié)合，被識別的DNA結(jié)合位點通常呈對稱、或不完全對稱結(jié)構(gòu)。絕大多數(shù)調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)合DNA前，需通過蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用，形成二聚體(dimer)或多聚體(polymer)。2. DNA - 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)的相互作用2. 轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子結(jié)構(gòu)DNA結(jié)合域轉(zhuǎn)錄激活域TF蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)結(jié)合域（二聚化結(jié)構(gòu)域） 谷氨酰胺富含域酸性激活域脯氨酸富含域轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)構(gòu)域(DNA結(jié)合域)： (1) DNA 結(jié)合結(jié)構(gòu)域 (DNA binding domain)：識別并結(jié)合順式作用元件(轉(zhuǎn)錄因子中常見DNA結(jié)合域 ) 螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋 (Helix-turn-Hel

30、ix) 模體 鋅指 (Zinc fingers) 模體 (含鋅離子的DNA結(jié)合域 ) 亮氨酸拉鏈 (Leucine zipper) 模體(既介導(dǎo)結(jié)合DNA又 介導(dǎo)蛋白質(zhì)二聚體化 )(2) 轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域 (Transactivation domain) 帶負電荷的 -螺旋結(jié)構(gòu)域 富含谷氨酰胺的結(jié)構(gòu)域 富含脯氨酸的結(jié)構(gòu)域 酸性結(jié)構(gòu)域：富含天冬氨酸和谷氨酸（三）mRNA 轉(zhuǎn)錄激活及其調(diào)節(jié)polTFHTAFTFFTAFTAFTFATFBTBP真核RNA聚合酶在轉(zhuǎn)錄因子幫助下，形成的轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物TATA DNATBP相關(guān)因子EBP最常見的DNA結(jié)合域 1. 鋅指(zinc finger)C CysH

31、 His常結(jié)合GC盒Zn 原子反向平行的 -折疊-螺旋鋅指 (Zinc finger) 模體鋅指結(jié)構(gòu)鑲嵌于 DNA 雙螺旋的大溝類固醇激素受體的結(jié)構(gòu)類固醇激素-受體復(fù)合物與特異的 DNA 序列結(jié)合，調(diào)節(jié)特異基因的轉(zhuǎn)錄。類固醇激素類固醇激素受體類固醇激素-受體復(fù)合物與類固醇激素受體結(jié)合的 DNA 序列受體結(jié)合序列雄激素 (androgen)GG(A/T)ACAN2TGTTCT糖皮質(zhì)激素 (glucocorticoid)GGTACAN3TGTTCT維甲酸 (retinoic acid)AGGTCAN5AGGTCA維生素D (vitamin D)AGGTCAN3AGGTCA甲狀腺激素 (thyroi

32、d hormone)AGGTCAN3AGGTCA類維生素 A (retinoid X)AGGTCANAGGTCANAGGTCANAGGTCA亮氨酸拉鏈 (leucine zipper) 模體 肽鏈 C 端的 -螺旋區(qū)域 (約含 30 個氨基酸) 中， 每間隔幾個氨基酸就出現(xiàn)一個亮氨酸殘基，形成 亮氨酸重復(fù)序列。 兩個具有亮氨酸重復(fù)序列的蛋白質(zhì)分子以亮氨酸 間的疏水作用 (即亮氨酸拉鏈) 形成二聚體。通過亮氨酸拉鏈形成二聚體富含堿性氨基酸的 N-端與 DNA 結(jié)合亮氨酸拉鏈DNA 亮氨酸拉鏈同時調(diào)節(jié)DNA結(jié)合與蛋白質(zhì)二聚體化LeuLeuLeuLeuLeuLeuLeuLeuDNA大溝DNA大溝亮氨

33、酸拉鏈（leucine zipper）螺旋-回折-螺旋（helix-turn-helix，HTH） 同源異型域（homeodomain，HD）識別螺旋DNA大溝DNA小溝螺旋1N端DNA大溝螺旋3 堿性螺旋-環(huán)-螺旋結(jié)構(gòu)也可調(diào)節(jié)DNA結(jié)合及蛋白質(zhì)二聚體化 堿性螺旋-環(huán)-螺旋（basic helix-loop-helix，bHLH） bHLH雙體DNA大溝螺旋螺旋環(huán)（三）轉(zhuǎn)錄因子含有不同的轉(zhuǎn)錄激活域富含谷氨酰胺的轉(zhuǎn)錄激活域 富含脯氨酸的轉(zhuǎn)錄激活域 酸性氨基酸轉(zhuǎn)錄激活域 3. RNA聚合酶 原核啟動序列/真核啟動子與RNA聚合酶活性 RNA聚合酶與其的親和力，影響轉(zhuǎn)錄。 調(diào)節(jié)蛋白與RNA聚合酶活性一些特異調(diào)節(jié)蛋白在適當(dāng)環(huán)境信號刺激下表達，然后通過DNA-蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用影響RNA聚合酶活性。轉(zhuǎn)錄后調(diào)控(一) hnRNA 的加工 5 端 “帽子” 結(jié)構(gòu) 3 端多聚腺苷酸 (poly(A) 尾 外