真核生物基因的轉(zhuǎn)錄

關(guān)于真核生物基因的轉(zhuǎn)錄第一頁，共四十七頁，2022年，8月28日一、真核生物基因轉(zhuǎn)錄概述（一）真核生物的轉(zhuǎn)錄和原核生物轉(zhuǎn)錄的不同點(diǎn)：

1、原核細(xì)胞只有一種RNA聚合酶，而真核細(xì)胞有三種聚合酶；2、啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，真核基因有三種不同的啟動(dòng)子和有關(guān)的元件；3、真核基因的轉(zhuǎn)錄有很多蛋白質(zhì)因子的介入。第二頁，共四十七頁，2022年，8月28日（二）真核生物RNA聚合酶（三種）類型ⅠⅡⅢ轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物rRNA:18s,5.8s,28stRNA,5srRNA,snRNAhnRNA對(duì)鵝膏蕈堿的反應(yīng)不敏感高度敏感不同物種敏感性不同第三頁，共四十七頁，2022年，8月28日（三）真核生物RNA聚合酶（RNAPolII）與模板結(jié)合；與轉(zhuǎn)錄起始、延伸有關(guān)與DNA、底物和新生的RNA結(jié)合負(fù)責(zé)酶的裝配250KDa130KDa40KDa40KDa

由8~14個(gè)亞基組成，分子質(zhì)量為500KDa第四頁，共四十七頁，2022年，8月28日附：真核基因在轉(zhuǎn)錄時(shí)RNA聚合酶需要多種轉(zhuǎn)錄因子的協(xié)助PolITBPTAFIs第五頁，共四十七頁，2022年，8月28日（四）轉(zhuǎn)錄因子1、通用因子(Generalfactor)（1）是所有啟動(dòng)子起始RNA合成所必須（2）與RNA聚合酶在起始位點(diǎn)周圍形成復(fù)合體，并決定起始的位置。PolITBPTAFIsPolIII(B’’,TBP,BRF)TFIIIB第六頁，共四十七頁，2022年，8月28日2、上游因子(Upstreamfactor)（1）識(shí)別并與啟動(dòng)子上游元件結(jié)合（2）與上游元件結(jié)合可增加轉(zhuǎn)錄起始的效率UBF1上游元件Startpoint第七頁，共四十七頁，2022年，8月28日（五）啟動(dòng)子RNA聚合酶Ⅰ的啟動(dòng)子：位于轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游RNA聚合酶Ⅱ的啟動(dòng)子：位于轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游RNA聚合酶III的啟動(dòng)子：位于轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)下游基因內(nèi)啟動(dòng)子第八頁，共四十七頁，2022年，8月28日二、RNA聚合酶I基因的轉(zhuǎn)錄（一）rRNA基因（RibosomalRNAGenes）

多拷貝基因第九頁，共四十七頁，2022年，8月28日1、核心啟動(dòng)子（corepromoter）或核心元件：位于-45~+20，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄的起始。2、上游控制元件（upstreamcontrolelement）：位于-180~-107，可增加轉(zhuǎn)錄起始的效率。（二）RNA聚合酶Ⅰ啟動(dòng)子人類RNAPolI的啟動(dòng)子上游控制元件（UCE）startpointCTCCGAGTCGNNNNNNTGGGCCGCCGG核心啟動(dòng)子（coreelement）+20-40-110-170第十頁，共四十七頁，2022年，8月28日（三）RNAPolI的輔助因子(UBF1&SL1)1、上游結(jié)合因子（UBF1）（1）可以與UCE結(jié)合（2）可與核心元件的一段序列結(jié)合（3）兩個(gè)UBF1通過蛋白－蛋白相互作用而相互結(jié)合，導(dǎo)致在兩個(gè)結(jié)合位點(diǎn)間的DNA形成一個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)。UBF1UBF1第十一頁，共四十七頁，2022年，8月28日2、選擇因子1（SL1）（1）組成：4個(gè)亞基

a、TBP(TATA-bindingprotein):

是保證RNApol準(zhǔn)確結(jié)合到起始位點(diǎn)的一個(gè)關(guān)鍵因子

b、其他的三個(gè)亞基TAF：（TBP相關(guān)因子）

為RNApolI轉(zhuǎn)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(diǎn)。第十二頁，共四十七頁，2022年，8月28日UBF1UBF1上游控制元件（UCE）startpointCTCCGAGTCGNNNNNNTGGGCCGCCGG核心啟動(dòng)子（coreelement）+20-40-110-170+1SL1TBPTAFIsPolITBPTAFIsRNA聚合酶I基因轉(zhuǎn)錄起始第十三頁，共四十七頁，2022年，8月28日第十四頁，共四十七頁，2022年，8月28日三、RNA聚合酶III基因的轉(zhuǎn)錄（一）tRNA基因的轉(zhuǎn)錄

1、啟動(dòng)子----基因內(nèi)啟動(dòng)子（1）啟動(dòng)子的兩個(gè)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第十五頁，共四十七頁，2022年，8月28日2、tRNA基因轉(zhuǎn)錄因子（1）TFⅢC：識(shí)別boxB（2）TFⅢB：與A框上游50kb上游序列結(jié)合

a、組成:TBP、BRF、B”b、功能：是RNA聚合酶Ⅲ真正的起始因子第十六頁，共四十七頁，2022年，8月28日PolIIITFIIICboxBboxATFIIIB3、tRNA基因轉(zhuǎn)錄的起始第十七頁，共四十七頁，2022年，8月28日（二）5SrRNA基因的轉(zhuǎn)錄1、5SrRNA基因：特點(diǎn)：串連排列，形成基因簇（是唯一單獨(dú)被轉(zhuǎn)錄的rRNA亞基）2、啟動(dòng)子：

C框；A框第十八頁，共四十七頁，2022年，8月28日3、轉(zhuǎn)錄因子：(1)TFIIIA：結(jié)合位點(diǎn)為Cbox。(2)TFIIIC(3)TFIIIB：TBP+BRF+B//第十九頁，共四十七頁，2022年，8月28日4、5srRNA基因轉(zhuǎn)錄的起始boxAboxCTFIIIATFIIICTFIIIBPolIII(B’’,TBP,BRF)第二十頁，共四十七頁，2022年，8月28日四、RNA聚合酶II基因的轉(zhuǎn)錄（一）RNA聚合酶

II的啟動(dòng)子

1、組成：

核心啟動(dòng)子（corepromoter）：

TATA盒（Hognessbox）：-25~-35bp

上游啟動(dòng)子（upstreampromoterelement，UPE）

CAAT盒：-70~-80區(qū)

GC盒：-80~-110區(qū)

-20-40-60-80-100GCCACACCCGGCCAATCATATAAGCCAATTATA第二十一頁，共四十七頁，2022年，8月28日2、核心啟動(dòng)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(zhuǎn)錄精確起始第二十二頁，共四十七頁，2022年，8月28日（2）起始子(initiator，Inr)

與轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)重疊的短的較保守序列附：缺少TATA盒啟動(dòng)子（1）無TATA盒，只有一個(gè)起始子（2）既無TATA框，也無起始子，這種基因通常轉(zhuǎn)錄速率很低，起始點(diǎn)不固定。第二十三頁，共四十七頁，2022年，8月28日3、上游啟動(dòng)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(zhuǎn)錄起始的頻率（基本不參與起始位點(diǎn)的精確定位）（3）功能特點(diǎn)：正反方向排列均能發(fā)揮作用

第二十四頁，共四十七頁，2022年，8月28日（4）上游元件的多樣性O(shè)ctamerCAATGCTATAStartpointSV40early胸苷激酶ThymidinekinaseHistoneH2B-140-120-100-80-60-40-20

第二十五頁，共四十七頁，2022年，8月28日上游元件的多樣性真核RNA聚合酶II啟動(dòng)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(dòng)子所共同必需的

第二十六頁，共四十七頁，2022年，8月28日哺乳類RNA聚合酶II啟動(dòng)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(shí)別/結(jié)合

CAAT CP1(-globin),CP2(-fibrinogen),CP3Octamer Oct-1,Oct-2(immunoglobulininLymphoid)第二十七頁，共四十七頁，2022年，8月28日（二）RNA聚合酶Ⅱ

羧基末端結(jié)構(gòu)域(CTD)：

1、位置：RNA聚合酶Ⅱ最大亞基羧基末端

2、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

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

的重復(fù)序列（酵母：重復(fù)26次；哺乳類：52次）

（2）多個(gè)磷酸化位點(diǎn)：Ser、Thr

第二十八頁，共四十七頁，2022年，8月28日3、作用：

CTD磷酸化對(duì)調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄有重要作用：

（1）CTD去磷酸化，RNA聚合酶II易與DNA

結(jié)合，這種構(gòu)象適于轉(zhuǎn)錄的起始；（2）CTD磷酸化可使RNA聚合酶II與DNA的結(jié)合變得松弛，形成適于延伸的構(gòu)象

第二十九頁，共四十七頁，2022年，8月28日RNA聚合酶II自身不能起始轉(zhuǎn)錄，需要依靠轉(zhuǎn)錄因子的協(xié)助。第三十頁，共四十七頁，2022年，8月28日（三）RNApolII的轉(zhuǎn)錄因子

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

——結(jié)合在DNA小溝（其他DNA結(jié)合蛋白為大溝），識(shí)別和結(jié)合核心啟動(dòng)子(TATA盒和Inr)

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

的復(fù)合物結(jié)合，N-端與TFⅡF協(xié)同作用募集RNA聚合酶II。

第三十一頁，共四十七頁，2022年，8月28日TFIIF ——結(jié)合PolII并帶向啟動(dòng)子；RAP74（ATP依賴性解旋酶），RAP30（與細(xì)菌因子有同源性）

TFIIE ——擴(kuò)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(dòng)子區(qū)第三十二頁，共四十七頁，2022年，8月28日（1）TFIID:

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

TBPTAFsTATA-20-10+10-30-40+20（四）RNAPolⅡ基因轉(zhuǎn)錄的過程1、轉(zhuǎn)錄起始第三十三頁，共四十七頁，2022年，8月28日TBP的作用----定位因子

a、在TATA框處與DNA結(jié)合

b、是所有三種RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄起始所需的因子第三十四頁，共四十七頁，2022年，8月28日

TBP的作用機(jī)制：

a、兩個(gè)結(jié)構(gòu)域形成一個(gè)完全二元對(duì)稱的馬鞍型結(jié)構(gòu)，與DNA小溝有效結(jié)合第三十五頁，共四十七頁，2022年，8月28日b、TBP與DNA結(jié)合，使DNA彎曲了約80°，

TATA盒向大溝彎曲，拓寬了小溝。第三十六頁，共四十七頁，2022年，8月28日（2）TFIIA含有至少3個(gè)亞基與TFIID結(jié)合，穩(wěn)定TFIID-DNA復(fù)合體；可能通過解除TAFs的抑制而激活TBPTFIIA第三十七頁，共四十七頁，2022年，8月28日（3）TFIIB

覆蓋靠近起始點(diǎn)的啟動(dòng)位置，C端與TFIID和DNA的復(fù)合物結(jié)合，N-端與TFⅡF協(xié)同作用募集RNA聚合酶IITFIIB與TFIID結(jié)合，并為RNA聚合酶結(jié)合起一個(gè)橋梁作用。TFIIB第三十八頁，共四十七頁，2022年，8月28日（4）與RNA聚合酶與TFIIF相連的復(fù)合體結(jié)合TFIIFPolIITFIIF結(jié)合PolII并帶向啟動(dòng)子；兩個(gè)亞基：RAP74（ATP依賴性解旋酶），可能參與DNA雙鏈的溶解RAP30（與細(xì)菌因子有同源性），與RNA聚合酶Ⅱ緊密結(jié)合第三十九頁，共四十七頁，2022年，8月28日（5）TFIIE

擴(kuò)大DNA覆蓋區(qū)至+30TFIIE第四十頁，共四十七頁，2022年，8月28日（6）TFIIH和TFIIJ加入復(fù)合物第四十一頁，共四十七頁，2022年，8月28日（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(dòng)子前釋放，形成適于延伸的構(gòu)象

PolII離開啟動(dòng)子區(qū)，進(jìn)入延伸階段第四十二頁，共四十七頁，2022年，8月28日

RNA聚合酶Ⅱ起始復(fù)合