真核生物基因的轉錄

關于真核生物基因的轉錄第1頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五一、真核生物基因轉錄概述（一）真核生物的轉錄和原核生物轉錄的不同點：

1、原核細胞只有一種RNA聚合酶，而真核細胞有三種聚合酶；2、啟動子的結構特點不同，真核基因有三種不同的啟動子和有關的元件；3、真核基因的轉錄有很多蛋白質因子的介入。第2頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五（二）真核生物RNA聚合酶（三種）類型ⅠⅡⅢ轉錄產(chǎn)物rRNA:18s,5.8s,28stRNA,5srRNA,snRNAhnRNA對鵝膏蕈堿的反應不敏感高度敏感不同物種敏感性不同第3頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五（三）真核生物RNA聚合酶（RNAPolII）與模板結合；與轉錄起始、延伸有關與DNA、底物和新生的RNA結合負責酶的裝配250KDa130KDa40KDa40KDa

由8~14個亞基組成，分子質量為500KDa第4頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五附：真核基因在轉錄時RNA聚合酶需要多種轉錄因子的協(xié)助PolITBPTAFIs第5頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五（四）轉錄因子1、通用因子(Generalfactor)（1）是所有啟動子起始RNA合成所必須（2）與RNA聚合酶在起始位點周圍形成復合體，并決定起始的位置。PolITBPTAFIsPolIII(B’’,TBP,BRF)TFIIIB第6頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五2、上游因子(Upstreamfactor)（1）識別并與啟動子上游元件結合（2）與上游元件結合可增加轉錄起始的效率UBF1上游元件Startpoint第7頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五（五）啟動子RNA聚合酶Ⅰ的啟動子：位于轉錄起點上游RNA聚合酶Ⅱ的啟動子：位于轉錄起點上游RNA聚合酶III的啟動子：位于轉錄起點下游基因內啟動子第8頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五二、RNA聚合酶I基因的轉錄（一）rRNA基因（RibosomalRNAGenes）

多拷貝基因第9頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五1、核心啟動子（corepromoter）或核心元件：位于-45~+20，負責轉錄的起始。2、上游控制元件（upstreamcontrolelement）：位于-180~-107，可增加轉錄起始的效率。（二）RNA聚合酶Ⅰ啟動子人類RNAPolI的啟動子上游控制元件（UCE）startpointCTCCGAGTCGNNNNNNTGGGCCGCCGG核心啟動子（coreelement）+20-40-110-170第10頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五（三）RNAPolI的輔助因子(UBF1&SL1)1、上游結合因子（UBF1）（1）可以與UCE結合（2）可與核心元件的一段序列結合（3）兩個UBF1通過蛋白－蛋白相互作用而相互結合，導致在兩個結合位點間的DNA形成一個環(huán)狀結構。UBF1UBF1第11頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五2、選擇因子1（SL1）（1）組成：4個亞基

a、TBP(TATA-bindingprotein):

是保證RNApol準確結合到起始位點的一個關鍵因子

b、其他的三個亞基TAF：（TBP相關因子）

為RNApolI轉錄所需的亞基稱為TAFI（2）功能：是使RNA聚合酶正確的定位在起始位點。第12頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五UBF1UBF1上游控制元件（UCE）startpointCTCCGAGTCGNNNNNNTGGGCCGCCGG核心啟動子（coreelement）+20-40-110-170+1SL1TBPTAFIsPolITBPTAFIsRNA聚合酶I基因轉錄起始第13頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五第14頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五三、RNA聚合酶III基因的轉錄（一）tRNA基因的轉錄

1、啟動子----基因內啟動子（1）啟動子的兩個保守序列：

A框（5’-TGGCNNAGTGG-3’)；

B框(5’-GGTTCGANNCC-3’)（2）A框和B框編碼的序列：

A框----D-loop；B框----TψC-loop第15頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五2、tRNA基因轉錄因子（1）TFⅢC：識別boxB（2）TFⅢB：與A框上游50kb上游序列結合

a、組成:TBP、BRF、B”b、功能：是RNA聚合酶Ⅲ真正的起始因子第16頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五PolIIITFIIICboxBboxATFIIIB3、tRNA基因轉錄的起始第17頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五（二）5SrRNA基因的轉錄1、5SrRNA基因：特點：串連排列，形成基因簇（是唯一單獨被轉錄的rRNA亞基）2、啟動子：

C框；A框第18頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五3、轉錄因子：(1)TFIIIA：結合位點為Cbox。(2)TFIIIC(3)TFIIIB：TBP+BRF+B//第19頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五4、5srRNA基因轉錄的起始boxAboxCTFIIIATFIIICTFIIIBPolIII(B’’,TBP,BRF)第20頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五四、RNA聚合酶II基因的轉錄（一）RNA聚合酶

II的啟動子

1、組成：

核心啟動子（corepromoter）：

TATA盒（Hognessbox）：-25~-35bp

上游啟動子（upstreampromoterelement，UPE）

CAAT盒：-70~-80區(qū)

GC盒：-80~-110區(qū)

-20-40-60-80-100GCCACACCCGGCCAATCATATAAGCCAATTATA第21頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五2、核心啟動子（corepromoter）：（1）TATA盒（Hognessbox）：

a、位置：

-25~-35bp

b、序列特征：富含AT，

5’-TATA(A/T)A(A/T)-3’.c、功能：決定RNApolII的定位與轉錄精確起始第22頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五（2）起始子(initiator，Inr)

與轉錄起始位點重疊的短的較保守序列附：缺少TATA盒啟動子（1）無TATA盒，只有一個起始子（2）既無TATA框，也無起始子，這種基因通常轉錄速率很低，起始點不固定。第23頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五3、上游啟動子（upstreampromoterelement，UPE）

（1）位置：

CAAT盒：-70~-80區(qū)（-70區(qū)）

GC盒：-80~-110區(qū)（-90區(qū)）

（2）功能：

控制轉錄起始的頻率（基本不參與起始位點的精確定位）（3）功能特點：正反方向排列均能發(fā)揮作用

第24頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五（4）上游元件的多樣性OctamerCAATGCTATAStartpointSV40early胸苷激酶ThymidinekinaseHistoneH2B-140-120-100-80-60-40-20

第25頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五上游元件的多樣性真核RNA聚合酶II啟動子包含著TATA盒、CAAT盒、GC盒以及其他序列元件之間的不同組合。沒有哪一種上游元件是所有啟動子所共同必需的

第26頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五哺乳類RNA聚合酶II啟動子的常見組件ModuleConsensusDNAboundFactorDistributionTATAboxTATAAAA~10bpTBPGeneralCAATbox#GGCCAATC~22bpCTF/NF1GeneralGCboxGGGCGG~20bpSP1GeneralOctamer#ATTTGCAT~20bpOct-1General````23bpOct-2LymphoidBGGGACTTTCC~10bpNFBLymphoid````~10bpH2-TF1GeneralATFGTGACGT~20bpATFGeneral#同一組件可被不同因子識別/結合

CAAT CP1(-globin),CP2(-fibrinogen),CP3Octamer Oct-1,Oct-2(immunoglobulininLymphoid)第27頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五（二）RNA聚合酶Ⅱ

羧基末端結構域(CTD)：

1、位置：RNA聚合酶Ⅱ最大亞基羧基末端

2、結構特點：

（1）具有7個氨基酸(Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser)

的重復序列（酵母：重復26次；哺乳類：52次）

（2）多個磷酸化位點：Ser、Thr

第28頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五3、作用：

CTD磷酸化對調控基因轉錄有重要作用：

（1）CTD去磷酸化，RNA聚合酶II易與DNA

結合，這種構象適于轉錄的起始；（2）CTD磷酸化可使RNA聚合酶II與DNA的結合變得松弛，形成適于延伸的構象

第29頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五RNA聚合酶II自身不能起始轉錄，需要依靠轉錄因子的協(xié)助。第30頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五（三）RNApolII的轉錄因子

TFIIDTBP（TATA盒結合蛋白）+TAFs（TBP協(xié)同因子）

——結合在DNA小溝（其他DNA結合蛋白為大溝），識別和結合核心啟動子(TATA盒和Inr)

TFIIA ——含數(shù)個亞基，可能通過解除TAFs的抑制而激活TBPTFIIB ——覆蓋靠近起始點的啟動位置，C端與TFIID和DNA

的復合物結合，N-端與TFⅡF協(xié)同作用募集RNA聚合酶II。

第31頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五TFIIF ——結合PolII并帶向啟動子；RAP74（ATP依賴性解旋酶），RAP30（與細菌因子有同源性）

TFIIE ——擴大DNA覆蓋區(qū)至+30TFIIH和TFIIJ ——H有激酶活性，使PolII的CTD磷酸化，PolⅡ

離開啟動子區(qū)第32頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五（1）TFIID:

TBP（TATA盒結合蛋白）+TAFs（TBP協(xié)同因子）

TBPTAFsTATA-20-10+10-30-40+20（四）RNAPolⅡ基因轉錄的過程1、轉錄起始第33頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五TBP的作用----定位因子

a、在TATA框處與DNA結合

b、是所有三種RNA聚合酶轉錄起始所需的因子第34頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五

TBP的作用機制：

a、兩個結構域形成一個完全二元對稱的馬鞍型結構，與DNA小溝有效結合第35頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五b、TBP與DNA結合，使DNA彎曲了約80°，

TATA盒向大溝彎曲，拓寬了小溝。第36頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五（2）TFIIA含有至少3個亞基與TFIID結合，穩(wěn)定TFIID-DNA復合體；可能通過解除TAFs的抑制而激活TBPTFIIA第37頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五（3）TFIIB

覆蓋靠近起始點的啟動位置，C端與TFIID和DNA的復合物結合，N-端與TFⅡF協(xié)同作用募集RNA聚合酶IITFIIB與TFIID結合，并為RNA聚合酶結合起一個橋梁作用。TFIIB第38頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五（4）與RNA聚合酶與TFIIF相連的復合體結合TFIIFPolIITFIIF結合PolII并帶向啟動子；兩個亞基：RAP74（ATP依賴性解旋酶），可能參與DNA雙鏈的溶解RAP30（與細菌因子有同源性），與RNA聚合酶Ⅱ緊密結合第39頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五（5）TFIIE

擴大DNA覆蓋區(qū)至+30TFIIE第40頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五（6）TFIIH和TFIIJ加入復合物第41頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五（7）TFIIH有多種酶活性，包括ATP酶、解旋酶、和可使PolII的CTD磷酸化的激酶活性。PolII的CTD磷酸化，

TFII在PolⅡ離開啟動子前釋放，形成適于延伸的構象

PolII離開啟動子區(qū)，進入延伸階段第42頁，共47頁，2022年，5月20日，17點18分，星期五

RNA聚合酶Ⅱ起始復合物