分子生物學(xué)-第6章-真核生物的轉(zhuǎn)錄分解課件

MolecularBiologyCourse第六章真核生物基因的轉(zhuǎn)錄MolecularBiologyCourse第六章1教學(xué)要求理解真核生物基因轉(zhuǎn)錄的特點掌握聚合酶I、聚合酶Ⅱ和酶III作用基因轉(zhuǎn)錄的起始了解真核生物基因轉(zhuǎn)錄所參與的轉(zhuǎn)錄因子教學(xué)要求理解真核生物基因轉(zhuǎn)錄的特點2第1節(jié)三種RNA聚合的特性和功能第2節(jié)聚合酶I基因：核糖體重復(fù)第3節(jié)RNA聚合酶III基因：5s和tRNA轉(zhuǎn)錄第4節(jié)RNA聚合酶II基因：啟動子和增強子主要內(nèi)容第5節(jié)通用轉(zhuǎn)錄因子與RNA聚合酶II的起始第1節(jié)三種RNA聚合的特性和功能第2節(jié)聚合酶I基因：3第1節(jié)

三種RNA聚合的特性和功能一、真核生物RNA聚合酶二、真核生物RNA聚合酶的活性第1節(jié)三種RNA聚合的特性和功能一、真核生物RNA聚合酶4TypeLocation位置Transcriptionproduct轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物a-amanitin對α-鵝膏蕈堿的敏感性RNAPolINucleoli核仁MostrRNAsInsensitive不敏感RNAPolIINucleo-plasm核質(zhì)hnRNA,snRNAVerysensitive非常敏感RNAPolIIINucleo-plasm核質(zhì)tRNAs,5SrRNA,snRNAandothersmallRNAsModeratelysensitive中度敏感一、真核生物RNA聚合酶TypeLocationTranscriptionprod5mRNArRNAtRNAsnRNAscRNA7SRNAmicroRNAThereAreManyFunctionalClassesofRNAMolecularBiologymRNArRNAtRNAsnRNAscRNA7SRNAmi6–500-700kDa,12+subunits,含有兩個大的亞基最大亞基與大腸桿菌RNA聚合酶的β’亞基相似，另外一個與β亞基相似。根據(jù)其結(jié)構(gòu)與功能，可分為核心亞基、共同亞基、非必需亞基RNApolymerase亞基MolecularBiologyRNApolymerase亞基MolecularBio7RNApolⅡ亞基組成：分子量500KDa,含兩個大亞基和7~12個小亞基大亞基中有C末端結(jié)構(gòu)域(carboxyterminaldomain，CTD)CTD中含一保守氨基酸序列的多個重復(fù)

Tyr－Ser－Pro－Thr－Ser－Pro－SerC端重復(fù)七肽不同生物中重復(fù)數(shù)目不一樣（酶活性）CTD中的Ser和Thr可被高度磷酸化

RNApolⅡ亞基組成：分子量500KDa,含兩個大亞基和8CTD中的Ser和Thr可被高度磷酸化

磷酸化的RNApolⅡ被稱為ⅡA

非磷酸化的RNApolⅡ稱為ⅡBCTD參與轉(zhuǎn)錄→

ⅡB→ⅡA

→

使RNApol易于離開啟動子進入延伸過程（10倍）CTD中的Ser和Thr可被高度磷酸化9SimilarStructuresofBacterial(left)andEukaryotic(right)RNAPolymerasesMolecularBiologySimilarStructuresofBacteria10二、真核生物RNA聚合酶的活性SectionM

TranscriptioninEukaryotes轉(zhuǎn)錄機制與大腸桿菌RNA聚合酶相似(How?)需要輔助因子才能結(jié)合到DNA上二、真核生物RNA聚合酶的活性SectionMTra11LikebacterialRNApolymerases,eachoftheeukaryoticenzymescatalyzestranscriptionina5’to3’directionandsynthesizesRNAcomplementarytotheantisensetemplatestrand.ThereactionrequirestheprecursornuckeotidesATP，GTP，CTPandUTPanddoesnotrequiresaprimerfortranscriptioninitiation.ThepurifiedeukaryoticRNApolymerases,unlikethepurifiedbacterialenzymes,requirethepresenceofadditionalinitiationproteinsbeforetheyareabletobindtopromotersandinitiatetranscription.EukaryoticRNApolymeraseactivitiesMolecularBiologyLikebacterialRNApolymerases12第2節(jié)RNA聚合酶I基因：核糖體重復(fù)一、rRNA基因的結(jié)構(gòu)二、RNA聚合酶I啟動子和結(jié)合因子三、其他rRNA基因第2節(jié)RNA聚合酶I基因：核糖體重復(fù)一、rRNA基因的13一、rRNA基因的結(jié)構(gòu)1.核糖體RNA基因

一個拷貝的18S，5.8S和28SrRNA基因組成一個的轉(zhuǎn)錄單元前RNA轉(zhuǎn)錄單元在基因組中成簇排列，中間被非轉(zhuǎn)錄的間隔序列分開。一、rRNA基因的結(jié)構(gòu)1.核糖體RNA基因14AsingletranscriptionunitTandemarrayAsingletranscriptionunitTan15分子生物學(xué)---第6章-真核生物的轉(zhuǎn)錄分解課件16一、rRNA基因的結(jié)構(gòu)2.核仁的作用rRNA基因簇排列成環(huán)一起組成核仁，即核仁組織區(qū)域。前rRNA轉(zhuǎn)錄物與rRNA基因一起包裝成電鏡下可見的“圣誕樹結(jié)構(gòu)”rRNA的生產(chǎn)和修飾區(qū)域。一、rRNA基因的結(jié)構(gòu)2.核仁的作用17ChristmasTreeStructuresChristmas18二、RNA聚合酶I啟動子和結(jié)合因子1.RNAPolIpromoters啟動子

即Ⅰ型啟動子，由2部分保守序列組成：–核心啟動子（corepromoter）或核心元件（coreelement），位于-45到+20，負責轉(zhuǎn)錄的起始。–上游控制元件（upstreamcontrolelement,UCE），從-180延伸到-107，可增加核心元件的轉(zhuǎn)錄起始的效率。二、RNA聚合酶I啟動子和結(jié)合因子1.RNAPol19Coreelement-45+20-100UCEUCE:UpstreamcontrolelementCoreelement-45+20-100UCEUCE:20RNAPolIpromotersinhumancellsRNAPolIpromotersinhumanc21二、RNA聚合酶I啟動子和結(jié)合因子2.

Upstreambindingfactor(UBF)

上游結(jié)合因子能結(jié)合到UCE以及核心元件上游的不同位點，使兩個位點之間的DNA環(huán)化。essentialforhighleveloftranscription二、RNA聚合酶I啟動子和結(jié)合因子2.Upstreamb22二、RNA聚合酶I啟動子和結(jié)合因子3.

核心結(jié)合因子

Selectivityfactor1(SL1)

選擇因子1含有4個亞基TBP(TATA-bindingprotein):.

一個通用轉(zhuǎn)錄因子，使RNA聚合酶結(jié)合到起始位點起始轉(zhuǎn)錄所必需的。TAF1s:RNAPolI轉(zhuǎn)錄特有的TBP-相關(guān)因子二、RNA聚合酶I啟動子和結(jié)合因子3.核心結(jié)合因子Sel233.

Selectivityfactor1(SL1)選擇因子1功能結(jié)合并穩(wěn)定UBF-DNA復(fù)合物能與核心元件游離的下游部分相互作用使RNAPolI結(jié)合并起始轉(zhuǎn)錄。二、RNA聚合酶I啟動子和結(jié)合因子3.Selectivityfactor1(SL1)24UBF：AspecificDNA-bindingprotein,calledupstreambindingfactor,bindstotheUCESL1:

Anadditionalfactorcalledselectivityfactor1,isessentialforRNAPolⅠtranscription.SL1bindstoandstabilizestheUBF-DNAcomplexandinteractswithfreedownstreampartofthecoreelement.TBP：OneofthesubunitsofSL1,calledTATA-bindingprotein,isrequiredforinitiationbyallthreeeukaryoticRNApolymerases.TAFIs（TBP-associatedfactors）：astheothersubunitsofSL1andrequiredforRNApolyⅠtranscriptioncalledTAFⅠs。UpstreambindingfactorSchematicmodelforrRNAtranscriptioninitiationMolecularBiologyUBF：AspecificDNA-bindingpro25TheinitiationcomplexUBFUBFRNAPolITBPTAFIsTAFIsTAFIsTheinitiationcomplexUBFUBFR26RNA聚合酶I的轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物裝配兩個UBF分別特異性地結(jié)合到上游控制元件(UCE）和核心啟動子上，通過UBF蛋白質(zhì)的相互作用，使UCE與核心啟動子之間的DNA形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)SL-1結(jié)合到UBF-DNA復(fù)合物上RNA聚合酶I就結(jié)合到核心啟動子上，形成開放性起始復(fù)合物。RNA聚合酶I的轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物裝配兩個UBF分別特異性地結(jié)合27三、其他rRNA基因在簡單的真核生物中,rRNA基因只有一個控制元件，位于轉(zhuǎn)錄起始位點上游的12-72bp處。Simpleinitiation:TIF

(homologofSL-1)bindstothepromoterRNAPolIbindTIFremainsboundandtheRNAPolIisreleasedforelongation.三、其他rRNA基因在簡單的真核生物中,rRNA基因28第3節(jié)RNA聚合酶III基因：5s和tRNA轉(zhuǎn)錄一、

RNApolymeraseIII二、tRNAgenes三、5SrRNAgenes第3節(jié)RNA聚合酶III基因：5s和tRNA轉(zhuǎn)錄一、29一、

RNApolymeraseIII至少含有16個亞基位于核質(zhì)合成前體5SrRNA、tRNA和其他小分子核及胞質(zhì)RNAs一、RNApolymeraseIII至少含有16個30一、

RNApolymeraseIIIRNApolymeraseIII啟動子分為二類，每種識別方式不同內(nèi)部啟動子：由起始位點下游的兩個序列組成，A框和B框(C框)上游啟動子：由起始位點上游的序列組成(DSE,PSE,TATA).。一、RNApolymeraseIIIRNApolym31轉(zhuǎn)錄控制區(qū)位于轉(zhuǎn)錄起始點的轉(zhuǎn)錄單位內(nèi)轉(zhuǎn)錄控制區(qū)位于轉(zhuǎn)錄起始點的轉(zhuǎn)錄單位內(nèi)32二、tRNAgenes1.transcriptioncontrolregions轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)域位于轉(zhuǎn)錄單元內(nèi)的轉(zhuǎn)錄起始位點之后含量有兩個高度保守的調(diào)控序列：AboxandBbox二、tRNAgenes1.transcription33Abox:

5’-TGGCNNAGTGGBbox:

5’-GGTTCGANNCC編碼tRNA分子中的D-環(huán)和T-環(huán)

Abox:5’-TGGCNNAGTGG34二、tRNAgenes2.兩個復(fù)雜的DNA-結(jié)合因子TFШC：能與A框和B框結(jié)合，是定位TFШB的包裝因子TFШB:能結(jié)合A框50bp的上游序列；由TBP、BRF和B?三個亞基組成。可使RNA聚合酶III結(jié)合進來并起始轉(zhuǎn)錄。二、tRNAgenes2.兩個復(fù)雜的DNA-結(jié)合因子353.tRNA基因轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的裝配TFIIIC結(jié)合到A框和B框上TFIIIB結(jié)合于A框上游約50bp的位置，并只與TFIIIC相互作用，而與DNA序列無關(guān)RNA聚合酶結(jié)合于TFIIIB-TFIIIC-DNA復(fù)合物，隨后，TFIIIC從該復(fù)合物釋放出來。3.tRNA基因轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的裝配TFIIIC結(jié)合到A框36三、5SrRNAgenes1.唯一單獨被轉(zhuǎn)錄的rRNA亞基，并也是串聯(lián)排列在基因簇中。2.Transcriptioncontrolregions(promoter)

Abox:+50to+65Cbox:+81to+99三、5SrRNAgenes1.唯一單獨被轉(zhuǎn)錄的rRN37三、5SrRNAgenes3.轉(zhuǎn)錄因子TFIIIA:C框的特異性DNA結(jié)合蛋白，作為裝配因子使TFIIIC與5SrRNA啟動子結(jié)合TFIIIC:能與C框、A框及起始位點附近的DNA結(jié)合TFIIIB：能與以上結(jié)合的復(fù)合物相互作用，并促使PolIII結(jié)合而起始轉(zhuǎn)錄。三、5SrRNAgenes3.轉(zhuǎn)錄因子385SrRNA基因轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的裝配TFIIIA結(jié)合于C框TFIIIC結(jié)合到TFIIIA上TFIIIB與TFIIIC接觸，并結(jié)合到上游DNA序列上RNA聚合酶III依賴TFIIIB，結(jié)合到5SrRNA基因的轉(zhuǎn)錄起始位點，形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物。5SrRNA基因轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的裝配TFIIIA結(jié)合于C框39

1型內(nèi)部啟動子2型內(nèi)部啟動子

轉(zhuǎn)錄起始點轉(zhuǎn)錄起始點

boxAboxCboxAboxB

TFIIIA

TFIIIBTFIIICTFIIIB

PloIIIPolIIITFIIICTFIIIC

140第4節(jié)

RNA聚合酶II基因：啟動子和增強子一、RNApolymeraseII二、Promoters第4節(jié)RNA聚合酶II基因：啟動子和增強子一、RNAp41一、RNApolymeraseII

位于核質(zhì)中用于所有蛋白質(zhì)編碼基因mRNA前體的合成前體mRNA需經(jīng)過加冒、加尾及剪接等加工過程。一、RNApolymeraseII位于核質(zhì)中42二、Promoters

TATA框核心元件起始子（initiator，Inr）TFIIB識別元件下游啟動子元件CAATbox、Ⅱ類啟動子上游元件組成GCboxOct．增強子（enhomcer）遠端調(diào)控區(qū)減弱子（dehancer）靜息子（sisencer）上游激活序列（upstreamactivatingseguencesUASs）

二、Promoters431.起始子起始點一般沒有同源序列mRNA的第一個堿基傾向A，另一側(cè)翼由Py組成稱為起始子（initiator)。（在原核CAT起始序列也有這種情況）。一般由PY2AN(T/A)PY5構(gòu)成位于-3～+5提供RNApolⅡ識別。無論TATA是否存在，Inr對啟動子的強度和起始位點的選擇都是重要的?，F(xiàn)已純化了Inr結(jié)合蛋白。1.起始子起始點一般沒有同源序列442.TATAboxTATAboxTATA框位于起始位點上游的25-35bp處a7bpconsensussequence一個7bp的保守序列5’-TATA(A/T)A(A/T)-3’.2.TATAboxTATAboxTATA框45TATAboxTATA框選擇正確的轉(zhuǎn)錄起始位點，保證精確起始，故也稱為選擇子影響轉(zhuǎn)錄的速率。ThespacingbetweentheboxandstartsiteisimportantTATAboxTATA框46分子生物學(xué)---第6章-真核生物的轉(zhuǎn)錄分解課件47TATAboxTranscriptionTranscriptionalstartsiteDNACoding-strandsequences:TATAAAAGC+CAATboxes–100–50–25+1Py2CAPy5PromotersTATAbox:ManyeukaryoticpromoterscontainasequencecalledtheTATAboxaround25-35bpupstreamfromthestartsiteoftranscription.Ithasthe7bpconsensussequence5’-TATA（A/T）A（A/T）-3’althoughitisnowknownthattheproteinwhichbindstotheTATAbox,TBP,bindstoan8bpsequencethatincludesanadditionaldownstreambasepair,whoseidentityisnotimportant.Initiatorelement:Theinitiatorelementislocatedaroundthetranscriptionstrtsite.ManyinitiatorelementshaveaCat-1andAat+1.MolecularBiologyTATAboxTranscriptionTranscrip483.TFIIB識別元件保守序列：(G/C)(G/C)(G/A)CGCC能促進TFIIB與DNA結(jié)合的元件3.TFIIB識別元件保守序列：(G/C)(G/C)(494.下游啟動子元件(DPE)位于起點下游約30bp處保守序列：G(A/T)CG能與通用轉(zhuǎn)錄因子TFIID結(jié)合補償因TATA框缺失造成的轉(zhuǎn)錄抑制。4.下游啟動子元件(DPE)位于起點下游約30bp處506.

上游調(diào)控元件

CAATbox(CCAAT)

SP1boxGCbox(GGGCGG)

Function：控制轉(zhuǎn)錄效率6.上游調(diào)控元件51.上游啟動子元件（UPE）

表12-4哺乳動物RNAPolⅡ上游轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合的元

元件 保守序列 結(jié)合DNA的長度 蛋白質(zhì)因子TATAbox TATAAAA ～10bp TBP CAATbox GGCCAATCT ～22bp CTF/NF1GCbox GGGCGG ～20bp SP1 Octamer ATTTGCAT ～20bp Oct-1Octamer ATTTGCAT 23bp Oct-2KB GGGACTTTCC ～10bp NFKB ATF GTGACGT ～20bp ATF

B.Lewin:《GENES》Ⅵ.1997,Table28.2.上游啟動子元件（UPE）表12-452

真核啟動子含有不同的組件SV40早期啟動子胸苷激酶組蛋白H2B

-140-120-100-80-60-40-20+1

OctCAATGCTATA真核啟動子含有不同的組件SV40早期啟動子537.Enhancers

增強子能從啟動子的上游或下游數(shù)千個堿基處激活轉(zhuǎn)錄的序列元件GeneralcharacteristicsofEnhancers

增強子的基本特性賦予其相連基因從正確的起始位點的強轉(zhuǎn)錄活性不管位于其連接的基因的上游或下游均可激活轉(zhuǎn)錄可在遠離起始位點處發(fā)揮作用優(yōu)先激活兩個串聯(lián)的啟動子中距離最近的一個。7.Enhancers增強子能從啟動子的上游或下游數(shù)千個54

1

晚期區(qū)

SV40

無

核小體區(qū)

早期區(qū)

T3T2T1

72bp

72bp

212122Ori

250

107103

47

TATA

0/5245

GGTGTGGAAAGCCGCCC

圖12-SV40復(fù)制起始中的增強子

155增強子作用機理：

增強子作用機理：56真核生物啟動子示意圖真核生物啟動子示意圖57第5節(jié)通用轉(zhuǎn)錄因子與RNA聚合酶II的起始一、RNA聚合酶II基本轉(zhuǎn)錄因子二、TFIID(TBP)三、TFIIA四、TFIIB和RNAPol的結(jié)合五、RNA聚合酶結(jié)合后的其他轉(zhuǎn)錄因子六、由TFIIH介導(dǎo)的CTD磷酸化第5節(jié)通用轉(zhuǎn)錄因子與RNA聚合酶II的起始一、RNA聚合58一、RNA聚合酶II基本轉(zhuǎn)錄因子

廣泛存在于各類細胞中DNA結(jié)合蛋白，RNA聚合酶II催化基因轉(zhuǎn)錄所必需的蛋白質(zhì)因子。需要多種TF參與：TFⅡA-J一、RNA聚合酶II基本轉(zhuǎn)錄因子廣泛存在于各類細胞中59二、TFIID:

多蛋白復(fù)合體，由TBP和TAFIIs組成TBP是唯一一種能與TATAbox相結(jié)合的蛋白質(zhì)。二、TFIID:60TBP的作用TBP—TATAbox-bindingprotein,TATA框結(jié)合蛋白，高度保守，分子量38kD。所有RNApol的轉(zhuǎn)錄起始都需要TBP：在RNApolⅠ的轉(zhuǎn)錄起始過程中,TBP是選擇因子SL1的組分，起定位RNApolⅠ的作用RNApolⅡ的轉(zhuǎn)錄起始由TBP識別TATA框在RNApolⅢ的轉(zhuǎn)錄起始過程中,TBP起定位RNApolⅢ的作用

TBP起定位作用,所以又稱定位因子（positioningfactor）TBP的作用TBP—TATAbox-bindingpr61PolIII啟動子PolI啟動子PolII啟動子TBP

TFIIIBTFIIICRNAPolIIITBP

RNAPolII

TFIID

轉(zhuǎn)錄起始點TATATBP

SL1RNAPolIUBF1PolIII啟動子PolI啟動子PolII62TBPDNATBP:

Hasasaddlestructure(鞍馬形結(jié)構(gòu))withanoveralldyadsymmetry(完全二元對稱的結(jié)構(gòu)).Outersurface(with?)Innersurface(with?)TBPDNATBP:Outersurface(with63TBPcausesDNAbendingTBP45oKink(紐結(jié))TBPcausesDNAbendingTBP45oK64TBP-DNA復(fù)合物空間構(gòu)象變化的意義：使轉(zhuǎn)錄因子與RNA聚合酶II更緊密地與DNA位點結(jié)合由于TATA框序列的變形彎曲，相當于雙螺旋的局部解鏈，有助于DNA形成開放型起始復(fù)合物。TBP-DNA復(fù)合物空間構(gòu)象變化的意義：65三、

TFIIA

與TFIID結(jié)合

穩(wěn)定

TFIID-DNA復(fù)合物去除阻遏蛋白的作用

至少有3個亞基三、TFIIA66四、

TFIIB&RNAPolbinding

binds

toTFIIDBinds

toRNAPolwithTFIIFTFIIB起到橋梁的作用。決定轉(zhuǎn)錄起始位置四、TFIIB&RNAPolbinding67TFIIF：RNA聚合酶II結(jié)合蛋白，作用類似于σ亞基，具有解旋酶的活性TFIIF：RNA聚合酶II結(jié)合蛋白，作用類似于σ亞基，具有68TFIIEbindingNecessaryfortranscription與RNA聚合酶作用促進轉(zhuǎn)錄五、FactorsbindingafterRNAPol.TFIIETFIIEbinding五、Factorsbindin69TFIIJ,TFIIHbindingNecessaryfortranscription5.FactorsbindingafterRNAPol.TFIIJ、TFIIHTFIIJ,TFIIHbinding5.Factors706.

phosphorylationofthepolymeraseCTDby

TFIIHFormationofaprocessiveRNApolymerasecomplexandallowstheRNAPoltoleavethepromoterregion.RNA聚合酶復(fù)合體的形成6.phosphorylationofthepoly71TFIIH在轉(zhuǎn)錄延伸的調(diào)控上具有非常重要的作用。參與了細胞周期的RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄和DNA修復(fù)的調(diào)控作用過程。TFIIH72CTDphosphorylationbyTFIIHTFIIH是大分子多亞基復(fù)合蛋白，具有激酶和解旋酶活性，能使RNA聚合酶的CTD磷酸化。這種磷酸化能使RNA聚合酶離開啟動子，進入延伸階段。因此TFIIH能調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄的延伸。MolecularBiologyCTDphosphorylationbyTFIIHTF7374

表7-5人類Ⅱ型啟動子的轉(zhuǎn)錄因子因子分子量KD功能RNAPolⅡ≥10依賴模板合成RNATFⅡA12,19,35穩(wěn)定TFⅡD和DNA的結(jié)合，激活TBP亞基TFⅡB33結(jié)合模板鏈(-10～+10),起始PolⅡ結(jié)合，和TFⅡE/F相互作用 TFⅡD (TBP,30)TBP亞基識別TATA,將聚合酶組入復(fù)合體中,TAFs識別特殊啟動子TFⅡE34(β)57(α結(jié)合在PolⅡ的前部，使復(fù)合體的保護區(qū)延伸到下游74表7-5人類Ⅱ型啟動子的轉(zhuǎn)錄因子因子分子量KD功7475

續(xù)表因子分子量KD功能TFⅡF38,74大亞基具解旋酶活性（RAP74）,小亞基和PolⅡ結(jié)合，介導(dǎo)其加入復(fù)合體TFⅡH62,89具激酶活性，可以磷酸化PolⅡC端的CTD，使PolⅡ逸出，延伸TFⅡI120識別Inr，起始TFⅡF/D結(jié)合TFⅡJ在TFⅡF后加入復(fù)合體，不改變DNA的結(jié)合方式TFⅡSRNA合成延伸75續(xù)表因子分子量功能TFⅡF38,74大亞基75轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的組裝在TFIIA協(xié)助下，TFIID上TBP首先結(jié)合到啟動子核心元件TATA框上，形成動態(tài)的瞬時復(fù)合物TFIIB進一步結(jié)合到動態(tài)的瞬時復(fù)合物上TFIIF和RNA聚合酶II預(yù)先結(jié)合后，再結(jié)合到復(fù)合物上TFIIE、TFIIJ和TFIIH進入復(fù)合物，使之轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘霓D(zhuǎn)錄起始復(fù)合物TFIIH的DNA解旋酶活性利用ATP，使起始位點解開更多的DNA雙鏈，TFIIH使RNA聚合酶IICTD磷酸化，使RNA聚合酶II離開啟動子，進入延伸階段。轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的組裝在TFIIA協(xié)助下，TFIID上TBP首76

轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄復(fù)合體TBPTAFsTFIIATFIIBTFIIFPolIITFIIERNApolⅡ的轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄因子77TFIIDTFIIDTFIIBTFIIDTFIIFTATAboxTFIIBbindstoTFIID.TFIIBactsasabridgetobindtoRNApolymeraseII/TFIIF.TFIIEandTFIIHbindtoRNApolymeraseII.RNApolymeraseTFIIBTFIIATFIIATFIIAbindstoTFIIDandenhancesTFIIDbindingtoTATAbox.OnceTFIIDhasboundtotheDNA，TFIIBbindsto

TFIID.MolecularBiologyTFIIDTFIIDTFIIBTFIIDTFIIFTATA78AfterRNApolymerasebinding,threeothertranscriptionfactors,TFIIE,TFIIH,andTFIIJ,rapidlyasociatewiththecompexActivationofTFIIHresultsinphophorylationofthecarboxyl-terminaldomain(CTD)oftheRNApolymerase.ThisphosphorylationresultsonformationofaprocessiveRNApolymerasecomplexandallowstheRNApolymerasetoleavethepromoterregion.TranscriptionfactorsMolecularBiologyAfterRNApolymerasebinding,79真核生物基因轉(zhuǎn)錄特點：1.轉(zhuǎn)錄啟動子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同類型的RNA有不同的啟動序列；2.多種RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄不同的RNA產(chǎn)物；3.多個調(diào)節(jié)因子參與轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)；4.轉(zhuǎn)錄和翻譯在時間和空間上分隔，轉(zhuǎn)錄后存在廣泛的加工。真核生物基因轉(zhuǎn)錄80本章要點1.三種RNA聚合的特性和功能2.rRNA基因、5srRNA基因、tRNA基因轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物組裝的過程。3.mRNA啟動子的結(jié)構(gòu)4.增強子的概念及特性5.mRNA轉(zhuǎn)錄起始的過程及所參與的轉(zhuǎn)錄因子本章要點1.三種RNA聚合的特性和功能81作業(yè)一、名詞解釋啟動子、增強子、不對稱轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄單元二、問答題1.試述原核生物轉(zhuǎn)錄的過程？2.試述真核生物轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物組裝的過程？作業(yè)一、名詞解釋82MolecularBiologyCourse第六章真核生物基因的轉(zhuǎn)錄MolecularBiologyCourse第六章83教學(xué)要求理解真核生物基因轉(zhuǎn)錄的特點掌握聚合酶I、聚合酶Ⅱ和酶III作用基因轉(zhuǎn)錄的起始了解真核生物基因轉(zhuǎn)錄所參與的轉(zhuǎn)錄因子教學(xué)要求理解真核生物基因轉(zhuǎn)錄的特點84第1節(jié)三種RNA聚合的特性和功能第2節(jié)聚合酶I基因：核糖體重復(fù)第3節(jié)RNA聚合酶III基因：5s和tRNA轉(zhuǎn)錄第4節(jié)RNA聚合酶II基因：啟動子和增強子主要內(nèi)容第5節(jié)通用轉(zhuǎn)錄因子與RNA聚合酶II的起始第1節(jié)三種RNA聚合的特性和功能第2節(jié)聚合酶I基因：85第1節(jié)

三種RNA聚合的特性和功能一、真核生物RNA聚合酶二、真核生物RNA聚合酶的活性第1節(jié)三種RNA聚合的特性和功能一、真核生物RNA聚合酶86TypeLocation位置Transcriptionproduct轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物a-amanitin對α-鵝膏蕈堿的敏感性RNAPolINucleoli核仁MostrRNAsInsensitive不敏感RNAPolIINucleo-plasm核質(zhì)hnRNA,snRNAVerysensitive非常敏感RNAPolIIINucleo-plasm核質(zhì)tRNAs,5SrRNA,snRNAandothersmallRNAsModeratelysensitive中度敏感一、真核生物RNA聚合酶TypeLocationTranscriptionprod87mRNArRNAtRNAsnRNAscRNA7SRNAmicroRNAThereAreManyFunctionalClassesofRNAMolecularBiologymRNArRNAtRNAsnRNAscRNA7SRNAmi88–500-700kDa,12+subunits,含有兩個大的亞基最大亞基與大腸桿菌RNA聚合酶的β’亞基相似，另外一個與β亞基相似。根據(jù)其結(jié)構(gòu)與功能，可分為核心亞基、共同亞基、非必需亞基RNApolymerase亞基MolecularBiologyRNApolymerase亞基MolecularBio89RNApolⅡ亞基組成：分子量500KDa,含兩個大亞基和7~12個小亞基大亞基中有C末端結(jié)構(gòu)域(carboxyterminaldomain，CTD)CTD中含一保守氨基酸序列的多個重復(fù)

Tyr－Ser－Pro－Thr－Ser－Pro－SerC端重復(fù)七肽不同生物中重復(fù)數(shù)目不一樣（酶活性）CTD中的Ser和Thr可被高度磷酸化

RNApolⅡ亞基組成：分子量500KDa,含兩個大亞基和90CTD中的Ser和Thr可被高度磷酸化

磷酸化的RNApolⅡ被稱為ⅡA

非磷酸化的RNApolⅡ稱為ⅡBCTD參與轉(zhuǎn)錄→

ⅡB→ⅡA

→

使RNApol易于離開啟動子進入延伸過程（10倍）CTD中的Ser和Thr可被高度磷酸化91SimilarStructuresofBacterial(left)andEukaryotic(right)RNAPolymerasesMolecularBiologySimilarStructuresofBacteria92二、真核生物RNA聚合酶的活性SectionM

TranscriptioninEukaryotes轉(zhuǎn)錄機制與大腸桿菌RNA聚合酶相似(How?)需要輔助因子才能結(jié)合到DNA上二、真核生物RNA聚合酶的活性SectionMTra93LikebacterialRNApolymerases,eachoftheeukaryoticenzymescatalyzestranscriptionina5’to3’directionandsynthesizesRNAcomplementarytotheantisensetemplatestrand.ThereactionrequirestheprecursornuckeotidesATP，GTP，CTPandUTPanddoesnotrequiresaprimerfortranscriptioninitiation.ThepurifiedeukaryoticRNApolymerases,unlikethepurifiedbacterialenzymes,requirethepresenceofadditionalinitiationproteinsbeforetheyareabletobindtopromotersandinitiatetranscription.EukaryoticRNApolymeraseactivitiesMolecularBiologyLikebacterialRNApolymerases94第2節(jié)RNA聚合酶I基因：核糖體重復(fù)一、rRNA基因的結(jié)構(gòu)二、RNA聚合酶I啟動子和結(jié)合因子三、其他rRNA基因第2節(jié)RNA聚合酶I基因：核糖體重復(fù)一、rRNA基因的95一、rRNA基因的結(jié)構(gòu)1.核糖體RNA基因

一個拷貝的18S，5.8S和28SrRNA基因組成一個的轉(zhuǎn)錄單元前RNA轉(zhuǎn)錄單元在基因組中成簇排列，中間被非轉(zhuǎn)錄的間隔序列分開。一、rRNA基因的結(jié)構(gòu)1.核糖體RNA基因96AsingletranscriptionunitTandemarrayAsingletranscriptionunitTan97分子生物學(xué)---第6章-真核生物的轉(zhuǎn)錄分解課件98一、rRNA基因的結(jié)構(gòu)2.核仁的作用rRNA基因簇排列成環(huán)一起組成核仁，即核仁組織區(qū)域。前rRNA轉(zhuǎn)錄物與rRNA基因一起包裝成電鏡下可見的“圣誕樹結(jié)構(gòu)”rRNA的生產(chǎn)和修飾區(qū)域。一、rRNA基因的結(jié)構(gòu)2.核仁的作用99ChristmasTreeStructuresChristmas100二、RNA聚合酶I啟動子和結(jié)合因子1.RNAPolIpromoters啟動子

即Ⅰ型啟動子，由2部分保守序列組成：–核心啟動子（corepromoter）或核心元件（coreelement），位于-45到+20，負責轉(zhuǎn)錄的起始。–上游控制元件（upstreamcontrolelement,UCE），從-180延伸到-107，可增加核心元件的轉(zhuǎn)錄起始的效率。二、RNA聚合酶I啟動子和結(jié)合因子1.RNAPol101Coreelement-45+20-100UCEUCE:UpstreamcontrolelementCoreelement-45+20-100UCEUCE:102RNAPolIpromotersinhumancellsRNAPolIpromotersinhumanc103二、RNA聚合酶I啟動子和結(jié)合因子2.

Upstreambindingfactor(UBF)

上游結(jié)合因子能結(jié)合到UCE以及核心元件上游的不同位點，使兩個位點之間的DNA環(huán)化。essentialforhighleveloftranscription二、RNA聚合酶I啟動子和結(jié)合因子2.Upstreamb104二、RNA聚合酶I啟動子和結(jié)合因子3.

核心結(jié)合因子

Selectivityfactor1(SL1)

選擇因子1含有4個亞基TBP(TATA-bindingprotein):.

一個通用轉(zhuǎn)錄因子，使RNA聚合酶結(jié)合到起始位點起始轉(zhuǎn)錄所必需的。TAF1s:RNAPolI轉(zhuǎn)錄特有的TBP-相關(guān)因子二、RNA聚合酶I啟動子和結(jié)合因子3.核心結(jié)合因子Sel1053.

Selectivityfactor1(SL1)選擇因子1功能結(jié)合并穩(wěn)定UBF-DNA復(fù)合物能與核心元件游離的下游部分相互作用使RNAPolI結(jié)合并起始轉(zhuǎn)錄。二、RNA聚合酶I啟動子和結(jié)合因子3.Selectivityfactor1(SL1)106UBF：AspecificDNA-bindingprotein,calledupstreambindingfactor,bindstotheUCESL1:

Anadditionalfactorcalledselectivityfactor1,isessentialforRNAPolⅠtranscription.SL1bindstoandstabilizestheUBF-DNAcomplexandinteractswithfreedownstreampartofthecoreelement.TBP：OneofthesubunitsofSL1,calledTATA-bindingprotein,isrequiredforinitiationbyallthreeeukaryoticRNApolymerases.TAFIs（TBP-associatedfactors）：astheothersubunitsofSL1andrequiredforRNApolyⅠtranscriptioncalledTAFⅠs。UpstreambindingfactorSchematicmodelforrRNAtranscriptioninitiationMolecularBiologyUBF：AspecificDNA-bindingpro107TheinitiationcomplexUBFUBFRNAPolITBPTAFIsTAFIsTAFIsTheinitiationcomplexUBFUBFR108RNA聚合酶I的轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物裝配兩個UBF分別特異性地結(jié)合到上游控制元件(UCE）和核心啟動子上，通過UBF蛋白質(zhì)的相互作用，使UCE與核心啟動子之間的DNA形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)SL-1結(jié)合到UBF-DNA復(fù)合物上RNA聚合酶I就結(jié)合到核心啟動子上，形成開放性起始復(fù)合物。RNA聚合酶I的轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物裝配兩個UBF分別特異性地結(jié)合109三、其他rRNA基因在簡單的真核生物中,rRNA基因只有一個控制元件，位于轉(zhuǎn)錄起始位點上游的12-72bp處。Simpleinitiation:TIF

(homologofSL-1)bindstothepromoterRNAPolIbindTIFremainsboundandtheRNAPolIisreleasedforelongation.三、其他rRNA基因在簡單的真核生物中,rRNA基因110第3節(jié)RNA聚合酶III基因：5s和tRNA轉(zhuǎn)錄一、

RNApolymeraseIII二、tRNAgenes三、5SrRNAgenes第3節(jié)RNA聚合酶III基因：5s和tRNA轉(zhuǎn)錄一、111一、

RNApolymeraseIII至少含有16個亞基位于核質(zhì)合成前體5SrRNA、tRNA和其他小分子核及胞質(zhì)RNAs一、RNApolymeraseIII至少含有16個112一、

RNApolymeraseIIIRNApolymeraseIII啟動子分為二類，每種識別方式不同內(nèi)部啟動子：由起始位點下游的兩個序列組成，A框和B框(C框)上游啟動子：由起始位點上游的序列組成(DSE,PSE,TATA).。一、RNApolymeraseIIIRNApolym113轉(zhuǎn)錄控制區(qū)位于轉(zhuǎn)錄起始點的轉(zhuǎn)錄單位內(nèi)轉(zhuǎn)錄控制區(qū)位于轉(zhuǎn)錄起始點的轉(zhuǎn)錄單位內(nèi)114二、tRNAgenes1.transcriptioncontrolregions轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)域位于轉(zhuǎn)錄單元內(nèi)的轉(zhuǎn)錄起始位點之后含量有兩個高度保守的調(diào)控序列：AboxandBbox二、tRNAgenes1.transcription115Abox:

5’-TGGCNNAGTGGBbox:

5’-GGTTCGANNCC編碼tRNA分子中的D-環(huán)和T-環(huán)

Abox:5’-TGGCNNAGTGG116二、tRNAgenes2.兩個復(fù)雜的DNA-結(jié)合因子TFШC：能與A框和B框結(jié)合，是定位TFШB的包裝因子TFШB:能結(jié)合A框50bp的上游序列；由TBP、BRF和B?三個亞基組成。可使RNA聚合酶III結(jié)合進來并起始轉(zhuǎn)錄。二、tRNAgenes2.兩個復(fù)雜的DNA-結(jié)合因子1173.tRNA基因轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的裝配TFIIIC結(jié)合到A框和B框上TFIIIB結(jié)合于A框上游約50bp的位置，并只與TFIIIC相互作用，而與DNA序列無關(guān)RNA聚合酶結(jié)合于TFIIIB-TFIIIC-DNA復(fù)合物，隨后，TFIIIC從該復(fù)合物釋放出來。3.tRNA基因轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的裝配TFIIIC結(jié)合到A框118三、5SrRNAgenes1.唯一單獨被轉(zhuǎn)錄的rRNA亞基，并也是串聯(lián)排列在基因簇中。2.Transcriptioncontrolregions(promoter)

Abox:+50to+65Cbox:+81to+99三、5SrRNAgenes1.唯一單獨被轉(zhuǎn)錄的rRN119三、5SrRNAgenes3.轉(zhuǎn)錄因子TFIIIA:C框的特異性DNA結(jié)合蛋白，作為裝配因子使TFIIIC與5SrRNA啟動子結(jié)合TFIIIC:能與C框、A框及起始位點附近的DNA結(jié)合TFIIIB：能與以上結(jié)合的復(fù)合物相互作用，并促使PolIII結(jié)合而起始轉(zhuǎn)錄。三、5SrRNAgenes3.轉(zhuǎn)錄因子1205SrRNA基因轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的裝配TFIIIA結(jié)合于C框TFIIIC結(jié)合到TFIIIA上TFIIIB與TFIIIC接觸，并結(jié)合到上游DNA序列上RNA聚合酶III依賴TFIIIB，結(jié)合到5SrRNA基因的轉(zhuǎn)錄起始位點，形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物。5SrRNA基因轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的裝配TFIIIA結(jié)合于C框121

1型內(nèi)部啟動子2型內(nèi)部啟動子

轉(zhuǎn)錄起始點轉(zhuǎn)錄起始點

boxAboxCboxAboxB

TFIIIA

TFIIIBTFIIICTFIIIB

PloIIIPolIIITFIIICTFIIIC

1122第4節(jié)

RNA聚合酶II基因：啟動子和增強子一、RNApolymeraseII二、Promoters第4節(jié)RNA聚合酶II基因：啟動子和增強子一、RNAp123一、RNApolymeraseII

位于核質(zhì)中用于所有蛋白質(zhì)編碼基因mRNA前體的合成前體mRNA需經(jīng)過加冒、加尾及剪接等加工過程。一、RNApolymeraseII位于核質(zhì)中124二、Promoters

TATA框核心元件起始子（initiator，Inr）TFIIB識別元件下游啟動子元件CAATbox、Ⅱ類啟動子上游元件組成GCboxOct．增強子（enhomcer）遠端調(diào)控區(qū)減弱子（dehancer）靜息子（sisencer）上游激活序列（upstreamactivatingseguencesUASs）

二、Promoters1251.起始子起始點一般沒有同源序列mRNA的第一個堿基傾向A，另一側(cè)翼由Py組成稱為起始子（initiator)。（在原核CAT起始序列也有這種情況）。一般由PY2AN(T/A)PY5構(gòu)成位于-3～+5提供RNApolⅡ識別。無論TATA是否存在，Inr對啟動子的強度和起始位點的選擇都是重要的?，F(xiàn)已純化了Inr結(jié)合蛋白。1.起始子起始點一般沒有同源序列1262.TATAboxTATAboxTATA框位于起始位點上游的25-35bp處a7bpconsensussequence一個7bp的保守序列5’-TATA(A/T)A(A/T)-3’.2.TATAboxTATAboxTATA框127TATAboxTATA框選擇正確的轉(zhuǎn)錄起始位點，保證精確起始，故也稱為選擇子影響轉(zhuǎn)錄的速率。ThespacingbetweentheboxandstartsiteisimportantTATAboxTATA框128分子生物學(xué)---第6章-真核生物的轉(zhuǎn)錄分解課件129TATAboxTranscriptionTranscriptionalstartsiteDNACoding-strandsequences:TATAAAAGC+CAATboxes–100–50–25+1Py2CAPy5PromotersTATAbox:ManyeukaryoticpromoterscontainasequencecalledtheTATAboxaround25-35bpupstreamfromthestartsiteoftranscription.Ithasthe7bpconsensussequence5’-TATA（A/T）A（A/T）-3’althoughitisnowknownthattheproteinwhichbindstotheTATAbox,TBP,bindstoan8bpsequencethatincludesanadditionaldownstreambasepair,whoseidentityisnotimportant.Initiatorelement:Theinitiatorelementislocatedaroundthetranscriptionstrtsite.ManyinitiatorelementshaveaCat-1andAat+1.MolecularBiologyTATAboxTranscriptionTranscrip1303.TFIIB識別元件保守序列：(G/C)(G/C)(G/A)CGCC能促進TFIIB與DNA結(jié)合的元件3.TFIIB識別元件保守序列：(G/C)(G/C)(1314.下游啟動子元件(DPE)位于起點下游約30bp處保守序列：G(A/T)CG能與通用轉(zhuǎn)錄因子TFIID結(jié)合補償因TATA框缺失造成的轉(zhuǎn)錄抑制。4.下游啟動子元件(DPE)位于起點下游約30bp處1326.

上游調(diào)控元件

CAATbox(CCAAT)

SP1boxGCbox(GGGCGG)

Function：控制轉(zhuǎn)錄效率6.上游調(diào)控元件133.上游啟動子元件（UPE）

表12-4哺乳動物RNAPolⅡ上游轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合的元

元件 保守序列 結(jié)合DNA的長度 蛋白質(zhì)因子TATAbox TATAAAA ～10bp TBP CAATbox GGCCAATCT ～22bp CTF/NF1GCbox GGGCGG ～20bp SP1 Octamer ATTTGCAT ～20bp Oct-1Octamer ATTTGCAT 23bp Oct-2KB GGGACTTTCC ～10bp NFKB ATF GTGACGT ～20bp ATF

B.Lewin:《GENES》Ⅵ.1997,Table28.2.上游啟動子元件（UPE）表12-4134

真核啟動子含有不同的組件SV40早期啟動子胸苷激酶組蛋白H2B

-140-120-100-80-60-40-20+1

OctCAATGCTATA真核啟動子含有不同的組件SV40早期啟動子1357.Enhancers

增強子能從啟動子的上游或下游數(shù)千個堿基處激活轉(zhuǎn)錄的序列元件GeneralcharacteristicsofEnhancers

增強子的基本特性賦予其相連基因從正確的起始位點的強轉(zhuǎn)錄活性不管位于其連接的基因的上游或下游均可激活轉(zhuǎn)錄可在遠離起始位點處發(fā)揮作用優(yōu)先激活兩個串聯(lián)的啟動子中距離最近的一個。7.Enhancers增強子能從啟動子的上游或下游數(shù)千個136

1

晚期區(qū)

SV40

無

核小體區(qū)

早期區(qū)

T3T2T1

72bp

72bp

212122Ori

250

107103

47

TATA

0/5245

GGTGTGGAAAGCCGCCC

圖12-SV40復(fù)制起始中的增強子

1137增強子作用機理：

增強子作用機理：138真核生物啟動子示意圖真核生物啟動子示意圖139第5節(jié)通用轉(zhuǎn)錄因子與RNA聚合酶II的起始一、RNA聚合酶II基本轉(zhuǎn)錄因子二、TFIID(TBP)三、TFIIA四、TFIIB和RNAPol的結(jié)合五、RNA聚合酶結(jié)合后的其他轉(zhuǎn)錄因子六、由TFIIH介導(dǎo)的CTD磷酸化第5節(jié)通用轉(zhuǎn)錄因子與RNA聚合酶II的起始一、RNA聚合140一、RNA聚合酶II基本轉(zhuǎn)錄因子

廣泛存在于各類細胞中DNA結(jié)合蛋白，RNA聚合酶II催化基因轉(zhuǎn)錄所必需的蛋白質(zhì)因子。需要多種TF參與：TFⅡA-J一、RNA聚合酶II基本轉(zhuǎn)錄因子廣泛存在于各類細胞中141二、TFIID:

多蛋白復(fù)合體，由TBP和TAFIIs組成TBP是唯一一種能與TATAbox相結(jié)合的蛋白質(zhì)。二、TFIID:142TBP的作用TBP—TATAbox-bindingprotein,TATA框結(jié)合蛋白，高度保守，分子量38kD。所有RNApol的轉(zhuǎn)錄起始都需要TBP：在RNApolⅠ的轉(zhuǎn)錄起始過程中,TBP是選擇因子SL1的組分，起定位RNApolⅠ的作用RNApolⅡ的轉(zhuǎn)錄起始由TBP識別TATA框在RNApolⅢ的轉(zhuǎn)錄起始過程中,TBP起定位RNApolⅢ的作用

TBP起