真核生物的轉(zhuǎn)錄因子詳解演示文稿

真核生物的轉(zhuǎn)錄因子詳解演示文稿本文檔共54頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分優(yōu)選真核生物的轉(zhuǎn)錄因子本文檔共54頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分

反式作用因子是能直接或間接地識(shí)別或結(jié)合在各類順式作用元件核心序列上，參與調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄效率的蛋白質(zhì)。本文檔共54頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分轉(zhuǎn)錄因子結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄因子結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄因子能特異性結(jié)合DNA并激活轉(zhuǎn)錄，由兩個(gè)結(jié)構(gòu)域：DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域和激活結(jié)構(gòu)域。有些轉(zhuǎn)錄因子還有二聚體結(jié)構(gòu)域(Transcriptionfactordomainstructure,transcriptionfactorshavetwodistinctactivitiesandtwodomains,TheybindspecificallytotheirDNA-bindingsite(DNA-bindingdomains)andactivatetranscription.(activationdomains).Sometranscriptionfactorshavedimerizationdomains)本文檔共54頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分轉(zhuǎn)錄因子結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域二聚體結(jié)構(gòu)域本文檔共54頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分Eukaryoticactivators(真核激活蛋白)haveseparateDNAbindingandactivatingfunctions本文檔共54頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分EukaryoticregulatorsusearangeofDNAbindingdomains(DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域)DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域，螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋結(jié)構(gòu)域:兩個(gè)α-螺旋由一個(gè)β-轉(zhuǎn)角分開，識(shí)別的α-螺旋與DNA發(fā)生作用。鋅指結(jié)構(gòu)域，有兩種：C2H2型鋅指有一個(gè)12氨基酸的環(huán)，通過2個(gè)半胱氨酸和2個(gè)組氨酸殘基固定與鋅離子形成4面體結(jié)構(gòu)，一般需要3個(gè)或更多的C2H2型鋅指才能與DNA結(jié)合；C4鋅指結(jié)構(gòu)由4個(gè)半胱氨酸與鋅離子結(jié)合而成。堿性結(jié)構(gòu)域，通常與亮氨酸拉鏈或HLH基序中的一個(gè)聯(lián)合一起，又稱堿性亮氨酸拉鏈或堿性HLH蛋白(DNA-bindingdomains,Thehelix-turn-helixdomain:Arecognitionα-helixinteractswiththeDNAandisseparatedfromanotherα-helixbyacharacteristicrightangleβ-turn.Thezincfingerdomainexistsintwoforms.TheC2H2zincfingerhasaloopof12aminoacidsanchoredbytwocysteineandtwohistidineresiduesthattetrahedrallyco-ordinateazincion.UsuallythreeormoreC2H2zincfingersarerequiredforDNAbinding.C4zincfingerinwhichthezincionisco-ordinatedbyfourcysteineresidues.Thebasicdomainisgenerallyassociatedwithoneorotheroftwodimerizationdomains,theleucinezipperorthehelix-loop-helix(HLH)motif)本文檔共54頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分Thehelix-turn-helixdomainThezincfingerdomainThebasicdomain:Leucinezipper(bZIP)orhelix-loop-helix(HLH)本文檔共54頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域

1.螺旋-轉(zhuǎn)折-螺旋(helix-turn-helix，H-T-H)結(jié)構(gòu)這一類蛋白質(zhì)分子中有至少兩個(gè)α螺旋，中間由短側(cè)鏈氨基酸殘基形成“轉(zhuǎn)折”，近竣基端的α螺旋中氨基酸殘基的替換會(huì)影響該蛋白質(zhì)在DNA雙螺旋大溝中的結(jié)合。與DNA相互作用時(shí)，同源域蛋白的第一、二兩個(gè)螺旋往往靠在外側(cè)，其第三個(gè)螺旋則與DNA大溝相結(jié)合，并通過其N-端的多余臂與DNA的小溝相結(jié)合。本文檔共54頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分本文檔共54頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分本文檔共54頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分2.鋅指結(jié)構(gòu)域

這種結(jié)構(gòu)域有兩種形式，“C2H2”型鋅指通過2個(gè)半胱氨酸和2個(gè)組氨酸殘基固定，這四個(gè)殘基與鋅離子在空間上形成一個(gè)四面體結(jié)構(gòu)。這種鋅指折疊形成一個(gè)緊密的結(jié)構(gòu)，由二條β鏈和一個(gè)α-螺旋組成，α-螺旋與DNA大溝結(jié)合。該α-螺旋區(qū)域上含有保守的堿性氨基酸，負(fù)責(zé)與DNA的結(jié)合。

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另一鋅指結(jié)構(gòu)是鋅離子與4個(gè)半胱氨酸結(jié)合，它出現(xiàn)在一百多種類固醇激素受體轉(zhuǎn)錄因子中。這些因子由同型或異型的二聚體組成，其中每一單體包含2個(gè)C4鋅指結(jié)構(gòu)。兩個(gè)單體通過鋅離子穩(wěn)定折疊成更復(fù)雜的構(gòu)象，再把每個(gè)單體的α-螺旋插入到DNA的連續(xù)大溝中。本文檔共54頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分本文檔共54頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分本文檔共54頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分3.堿性結(jié)構(gòu)域

在許多DNA結(jié)合蛋白中都發(fā)現(xiàn)了堿性結(jié)構(gòu)域，它通常是與亮氨酸拉鏈或HLH基序中的一個(gè)聯(lián)合在一起的，結(jié)果被稱做堿性亮氨酸拉鏈(bZIP)或堿性HLH蛋白。蛋白的二聚作用使二個(gè)堿性結(jié)構(gòu)城相鄰，進(jìn)而可與DNA發(fā)生作用。本文檔共54頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分二聚體結(jié)構(gòu)域二聚體結(jié)構(gòu)域,亮氨酸拉鏈和螺旋-環(huán)-螺旋結(jié)構(gòu)域(Dimerizationdomainsincludeleucinezippersandthehelix-loop-helixdomain)本文檔共54頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分二聚體結(jié)構(gòu)域1.亮氨酸拉鏈亮氨酸拉鏈的肽鏈上每相隔七個(gè)殘基就會(huì)有一個(gè)疏水的亮氨酸殘基，這些殘基位于DNA結(jié)合域的C端-α螺旋上，這樣α-螺旋的側(cè)面每?jī)扇蜁?huì)出現(xiàn)一個(gè)亮氨酸，形成一個(gè)疏水的表面。結(jié)果在α-螺旋的疏水表面間就可以互相作用，形成二聚體。這種相互作用形成一個(gè)卷曲的卷曲結(jié)構(gòu)(coiled-coilstructure)。本文檔共54頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分本文檔共54頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分2.螺旋-環(huán)-螺旋（HLH）結(jié)構(gòu)域這一結(jié)構(gòu)在總體上與亮氨酸拉鏈相似，只是它的二個(gè)α-螺旋被一個(gè)非螺旋的多肽環(huán)分成二個(gè)單體蛋白，C端α-螺旋一側(cè)的疏水殘基可以二聚化。與亮氨酸拉鏈一樣，HLH結(jié)構(gòu)也經(jīng)常與堿性結(jié)構(gòu)域相鄰，以形成DNA結(jié)合所需的二聚體。本文檔共54頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分本文檔共54頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分MyoD-DNA本文檔共54頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分myogenicfactor:生肌調(diào)節(jié)蛋白是一種轉(zhuǎn)錄因子

本文檔共54頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分Transcriptionactivatingregions(轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域)Theactivatingregionsaregroupedonthebasisofaminoacidscontent.Acidicactivationregion(酸性激活區(qū)域):containbothcriticalacidicaminoacids(suchasAsp,Glu).yeastGal4Glutamine-richregion(谷氨酰胺富集區(qū)):mammalianactivatorSP1

Proline-richregion(脯氨酸富集區(qū)):mammalianactivatorCTF-NF1,Oct-2,AP2andc-Jun.本文檔共54頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分本文檔共54頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分阻抑物結(jié)構(gòu)域

阻抑物結(jié)構(gòu)域，轉(zhuǎn)錄阻抑可能是通過間接地對(duì)激活因子功能干擾而實(shí)現(xiàn)。分三種：阻斷激活因子結(jié)合位點(diǎn)，非DNA結(jié)合復(fù)合體的形成；不阻礙DNA結(jié)合但掩蓋激活結(jié)構(gòu)域本文檔共54頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分阻抑物結(jié)構(gòu)域

轉(zhuǎn)錄的阻抑有可能是通過間接地對(duì)激活因子功能的干擾而實(shí)現(xiàn)的，有以下幾種情況:阻斷了激活因子的DNA結(jié)合位點(diǎn)(與原核生物的阻抑蛋白一樣)。并非阻礙DNA結(jié)合而是掩蓋了激活結(jié)構(gòu)域。非DNA結(jié)合復(fù)合體的形成（缺少DNA結(jié)合的結(jié)構(gòu)域）（Repressordomains，Repressionoftranscriptionmayoccurbyindirectinterferencewiththefunctionofanactivator.BlockingtheactivatorDNA-bindingcomplex；formationofanon-DNA-bindingcomplex;MaskingoftheactivationdomainwithoutpreventingDNAbinding）本文檔共54頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分轉(zhuǎn)錄調(diào)控的對(duì)象

不同的轉(zhuǎn)錄激活因子調(diào)控的對(duì)象可能有以下幾種：染色質(zhì)結(jié)構(gòu)通過特定的TAFⅡ與TFⅡD作用與TFⅡB作用對(duì)TFⅡH復(fù)合體的調(diào)整和作用導(dǎo)致RNA聚合酶的CTD的特異性磷酸化本文檔共54頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分N2ExamplesofTranscroptionalRegulation(轉(zhuǎn)錄調(diào)控舉例)本文檔共54頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分1組成性轉(zhuǎn)錄因子:SP1SP1

與一段富含GC的保守序列GGGCGG相連，是一種組成型轉(zhuǎn)錄因子，其結(jié)合位點(diǎn)存在于許多持家基因的啟動(dòng)子中。C末端DNA結(jié)合域3個(gè)鋅指結(jié)構(gòu)活化結(jié)構(gòu)域2個(gè)rich-Glu在大溝中結(jié)合GCbox,一個(gè)SP1結(jié)合-20bp，無組織特異性，作用無方向，可提高轉(zhuǎn)錄10-25倍。最初在SV40中發(fā)現(xiàn)，普遍存在于脊椎動(dòng)物中，每個(gè)細(xì)胞中有6萬個(gè)。本文檔共54頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分鋅指（zincfinger）Zn2+與4個(gè)Cys、或2個(gè)Cys和2個(gè)His相結(jié)合。整個(gè)蛋白質(zhì)分子有2-9個(gè)鋅指重復(fù)單位。每一個(gè)單位的指部伸入DNA雙螺旋的深溝，接觸5個(gè)核苷酸。本文檔共54頁；當(dāng)前第31頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分32ZinccontainingDNA-bindingdomains(鋅指結(jié)構(gòu)域):

Zincfingerproteins(TFIIIA)andZincclusterdomain(Gal4)本文檔共54頁；當(dāng)前第32頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分本文檔共54頁；當(dāng)前第33頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分ZnCysHis鋅指結(jié)構(gòu)圖本文檔共54頁；當(dāng)前第34頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分SP1與GC盒結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子SP1中有連續(xù)的3個(gè)鋅指重復(fù)結(jié)構(gòu)。本文檔共54頁；當(dāng)前第35頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分SP1的富含谷氨酰胺結(jié)構(gòu)域與TAFⅡ110發(fā)生特異性作用，TAFⅡ110是TAFⅡ中的一種，后者與TATA結(jié)合蛋白（TBP)相結(jié)合組成TFⅡD。這就是SP1如何調(diào)控起始轉(zhuǎn)錄復(fù)合體的一種方式。本文檔共54頁；當(dāng)前第36頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分2激素調(diào)控：類固醇激素受體類固醇激素是脂溶性的，可以穿過細(xì)胞膜與被稱作類固醇激素受體的轉(zhuǎn)錄基因相互作用。在沒有類固醇激素存在的條件下，該受體與抑制蛋白結(jié)合，游離在細(xì)胞質(zhì)中，當(dāng)類固醇激素與受體結(jié)合后，可以使受體從抑制蛋白上游離出來，然后受體二聚化，進(jìn)而轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中。受體上的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域與特定的DNA序列或反應(yīng)元件作用，從而激活目標(biāo)基因。本文檔共54頁；當(dāng)前第37頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分相關(guān)受體中比較重要的的有：糖皮質(zhì)激素、雌性激素、視黃酸和甲狀腺激素受體。所有固醇類激素受體蛋白分子都有相同的結(jié)構(gòu)框架：同源性最差的N端、高度保守的中央DNA結(jié)合區(qū)、C端較保守的激素結(jié)合區(qū)。激素-受體-激素應(yīng)答元件一起調(diào)控與生長(zhǎng)、發(fā)育及分化有關(guān)基因的表達(dá)。本文檔共54頁；當(dāng)前第38頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分類固醇解離并二聚化轉(zhuǎn)移至核內(nèi)糖皮質(zhì)激素受體抑制因子(HSP90)糖皮質(zhì)激素反應(yīng)元件類固醇激素激活糖皮質(zhì)激素受體的模式圖本文檔共54頁；當(dāng)前第39頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分糖皮質(zhì)激素特異性雌激素特異性

類固醇激素受體是以二聚體形式發(fā)揮其促進(jìn)轉(zhuǎn)錄作用的。它們的兩個(gè)鋅指的功能不同。第1個(gè)鋅指的右側(cè)是控制與DNA結(jié)合的，第2個(gè)鋅指的左側(cè)則是控制形成二聚體的能力的。本文檔共54頁；當(dāng)前第40頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分糖皮質(zhì)激素對(duì)轉(zhuǎn)錄的調(diào)控激素-受體復(fù)合物激進(jìn)入細(xì)胞核，與增強(qiáng)子結(jié)合從而激活啟動(dòng)子，開始轉(zhuǎn)錄。糖皮質(zhì)激素進(jìn)入細(xì)胞，與受體結(jié)合；本文檔共54頁；當(dāng)前第41頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分3磷酸化調(diào)控：STAT蛋白許多激素不穿過細(xì)胞，他們與細(xì)胞表面的受體結(jié)合，通過稱為細(xì)胞轉(zhuǎn)導(dǎo)得得過程將信號(hào)傳遞到細(xì)胞內(nèi)。R-干擾素通過激活一種成為JAK的激酶誘發(fā)轉(zhuǎn)錄因子STAT1ɑ的磷酸化。若STAT1ɑ沒有磷酸化，它只以單體的形成存在于細(xì)胞質(zhì)中并且沒有轉(zhuǎn)錄活性。然而它的一個(gè)特定l酪氨酸殘基發(fā)生磷酸化后，便能夠形成同型二聚體，并從細(xì)胞質(zhì)中轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中，進(jìn)而激活在啟動(dòng)子處含有一保守DNA結(jié)合基序的目標(biāo)基因的表達(dá)本文檔共54頁；當(dāng)前第42頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分由STATɑ轉(zhuǎn)錄因子的磷酸化及二聚化引起的γ-干擾素的轉(zhuǎn)錄激活過程Γ-干擾素

γ–干擾素受體未磷酸化的STAT1α單體磷酸化二聚化磷酸化的STAT1α二聚體轉(zhuǎn)移至核內(nèi)反應(yīng)元件JAK激酶+2ADP+2ATP本文檔共54頁；當(dāng)前第43頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分JAK屬非受體酪氨酸激酶，底物為STAT，即信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子。配體→受體二聚化→JAK→STAT→基因表達(dá)。JAK/STATPathway本文檔共54頁；當(dāng)前第44頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分

JAK激酶

↓

STAT

→

STAT

—STAT

∣

∣

PP

二聚體（同或異）

↓轉(zhuǎn)移細(xì)胞核

↓與順式作用元件結(jié)合

↓調(diào)節(jié)靶基因

本文檔共54頁；當(dāng)前第45頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分HIV(人類免疫缺陷病毒）編碼一種稱為Tat的激活蛋白，該蛋白為HIV基因的大量表達(dá)所必需。Tat與RNA上的一段稱為TAR的莖環(huán)結(jié)構(gòu)結(jié)合（TAR是HIVRNA5’端的轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)后的一段不翻譯區(qū)域）。在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中Tat所起的主要作用表現(xiàn)在轉(zhuǎn)錄延伸的過程中，若沒有Tat的存在，RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄復(fù)合體將因進(jìn)程過慢而使HIV的轉(zhuǎn)錄過早終止。4.轉(zhuǎn)錄延伸：HIVTat本文檔共54頁；當(dāng)前第46頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分Tat可與RNA結(jié)合因子一起以復(fù)合體形式結(jié)合在轉(zhuǎn)錄物的TAR序列上，Tat-RNA復(fù)合體可以向后成環(huán)，并與裝配在啟動(dòng)子處的新形成的轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合體作用，這種作用導(dǎo)致TFⅡH的激酶活性被激活，結(jié)果RNA聚合酶Ⅱ的羧基端結(jié)構(gòu)域(CTD)實(shí)現(xiàn)磷酸化，使得RNA聚合酶前進(jìn)，完成HIV轉(zhuǎn)錄單位的閱讀，實(shí)現(xiàn)HIV蛋白的大量合成。本文檔共54頁；當(dāng)前第47頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分

HIVTat蛋白激活轉(zhuǎn)錄延伸的機(jī)制↙↗↗起始復(fù)合體x被激活的TFⅡH使RNAPOIⅡ的CTD磷酸化聚合酶細(xì)胞因子TatTAR莖環(huán)結(jié)構(gòu)Tat-TAR細(xì)胞因子復(fù)合體激活TFIIH先前的轉(zhuǎn)錄環(huán)向后移動(dòng)并與起始復(fù)合體作用TFIIH↗本文檔共54頁；當(dāng)前第48頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分MyoD最初是最為一個(gè)在（成肌細(xì)胞，myoblast）未分化細(xì)胞中表達(dá)并負(fù)責(zé)肌肉形成與執(zhí)行細(xì)胞決定的基因被鑒定出來的，它的過量表達(dá)可以使成纖維細(xì)胞（在許多組織中的基質(zhì)鋪墊細(xì)胞）變成表達(dá)肌細(xì)胞特異基因的類肌肉細(xì)胞和類生肌節(jié)。MyoD蛋白可以直接激活肌細(xì)胞特異基因的表達(dá)，同時(shí)也可以激活P21WAF1/CIP1的表達(dá)。5細(xì)胞決定：myoD本文檔共54頁；當(dāng)前第49頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分50myogenicfactor:生肌調(diào)節(jié)蛋白是一種轉(zhuǎn)錄因子。本文檔共54頁；當(dāng)前第50頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分P21WAF1/CIP1是一個(gè)依賴細(xì)胞周期蛋白的激酶（CDK）的小分子抑制因子,該因子對(duì)CDK活性的抑制可以使細(xì)胞周期停滯在G1期。所以說MyoD的表達(dá)使細(xì)胞退出細(xì)胞周期的原因，而退出細(xì)胞周期正是已分化細(xì)胞的特征.現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)的四種基因MyoD,myogennin,myf5,mrf4中任意基因的表達(dá)都可以使成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化為肌細(xì)胞，他們編碼的蛋白都屬于HLH轉(zhuǎn)錄因子家族的成員。MyoD與組成性HLH轉(zhuǎn)錄因子E12和E47結(jié)合成異型二聚體時(shí)活性最強(qiáng)。本文檔共54頁；當(dāng)前第51頁；編輯于星期一\17點(diǎn)59分通過不同的組合，這些HLH型的轉(zhuǎn)錄因子能夠產(chǎn)生多種各自具有不同功能與作用的同型或異型的轉(zhuǎn)錄因子，這些因子可以受一種被成為ID的抑制因子調(diào)控。該ID缺乏與DNA結(jié)合的結(jié)構(gòu)域，但都含有HL