基因启动子新

2.上游启动子元件(upstream promoter element): 包括通常位于－70bp附近的CAAT盒和GC盒、以及
距转录起始点更远的上游元件。这些元件与相应的
蛋白因子结合能提高或改变转录效率。不同基因具 有不同的上游启动子元件，其位置也不相同，这使 得不同的基因表达分别有不同的时间与空间表达调 控。这些上游启动子元件中，最普遍的是增强子元
• In eukaryotic genes, Hogness, etc. globin gene first discovered similar Pribrow zone Hogness zone (Hogness box), which is located upstream of the transcription initiation point at -25 ~ -30 bp the common sequence like TAAA, also known asas the TATA District. At -70 ~ -78 bp upstream of the start site Sterile another section of the common sequence of the CCAAT sequence corresponding with the the-35bp District prokaryotes. Called the CAAT area (CAAT the hox).
二、启动子元件
• 真核启动子中包含了许多调节基（regulator gene）转录的元件，它们控制着基因表达 的强弱或者时空差异。根据对基因表达 （genetic expression）的必须性，这些元 件分为2类：核心启动子元件（core promoter element）和上游启动子元件
(upstream promoter element)
现代遗传学精要
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基因启动子
gene promoters
New words
• 1、promoter [prəu'məutə] 启动子 • 2、genetic expression [dʒɪ'netɪk][ɪk'spreʃ(ə)n; ek-]基因表达 • 3、element ['elɪm(ə)nt] n. 元素；要素；元件 • 4、enhanser • 5、inducible [in'dju:səbl] adj. 可诱导的；可导 致的 • 6、lactose operon ['læktəus] ['ɒpərɒn]乳糖 操纵子
• 3.特异型启动子
• (tissue-specific promoter)
外源诱导启动子
1、组成型启动子
• CaMV 35S 启动子是一个病毒来源的组成型启 动子（constitutive promoter ），不仅可以能在双子 叶植物中高效启动基因表达，而且在许多单子叶 植物中也可以高效启动基因表达。另外 CaMV 35S 启动子内部没有我们常用的酶切位点 (Restriction Enzyme cutting site )，因而容易克隆 和使用，在植物基因工程（genetic engineering） 中得到了广泛的应用。
病毒来源的35S启动子的结构
35S启动子的核心长度为60bp左右；其上游有其它元件，控 制启动子的转录效率(Transcription efficiency)和特异性 (specificity)，其中包括增强子( enhanser)。
Domain A:与在根部起作用有关。
Domain B：是烟草转录因子ASF-1的结合部位，与在植物叶片、茎等绿色 组织中起作用有关。 -343 -90 +9
主要介绍内容：
• • • • 一、启动子结构的发现 二、启动子的元件(promoter element) 三、启动子的类型(promoter type) 四、启动子的特点（Promoter characteristics） • 五、启动子的序列分析(Promoter sequence analysis)
启动子
• 1、启动子：位于结构基因5’端上游、能够指导 RNA聚合酶同模板正确结合、启动基因转录的一 段DNA序列。 • Promoter: located in the structural gene 5 'upstream, can guide the RNA polymerase with template correctly,start a DNA sequence of the gene transcription
茎
叶片横切面
根
花
幼苗
35S 启动子控制的GUS基因在烟草中表达
.植物来源的组成型启动子
• 在植物中有很多看家基因，在各种类型细胞和 所有时间内都表达。启动这些基因表达的启动子 就是组成型启动子。现在许多这类启动子已经被 克隆，并在植物基因工程得到了应用。 • 肌动蛋白（actin）是细胞基本骨架的成分， actin基因家族的基因都是组成型基因，其启动子 就是组成型启动子。通过检测报告基因的表达， 发现1.5kb的拟南芥actin2基因启动子几乎在拟南 芥所有器官和整个发育过程中都起作用，仅在种 皮、胚轴、子房和花粉囊中不起明显作用。 • 水稻的actin1基因启动子仅不在木质部中起作用。
1. 核心启动子元件(core promoter element):
件单独起作用时只能确定转录起始位点和产生基础水平的转录。
指RNA
聚合酶起始转录所必需的最小的DNA序列，包括TATA盒和 CAAT盒。核心元
（1） TATA框(TATA box)：位于5′端转录起始点上游约20-30个核苷酸的地 方。TATA框是一个短的核苷酸序列，其碱基顺序为TATAATAA。TATA框是 RNA聚合酶的重要的接触点，它能够使酶准确地识别转录的起始点并开始 转录。当TATA框中的碱基顺序有所改变时，mRNA的转录就会从不正常的 位置开始。 （2） CAAT框(CAAT box)：位于5′端转录起始点上游约70-80个核苷酸的地 方。CAAT框是启动子中另一个短的核苷酸序列， 其碱基顺序为 GGCTCAATCT。CAAT框是RNA聚合酶的另一个结合点，一般认为它控制 着转录的起始频率，而不影响转录的起始点。当这段顺序被改变后，mRNA 的形成量会明显减少。
一、启动子的发现过程
• Pribnow designed an experiment, he put the RNA polymerase holoenzyme with prokaryotes template DNA binding, DNA hydrolysis with DNase, and then extracted with phenol, the precipitate purified DNA obtained after a protected RNA polymerase DNA fragment, about 41~ 44 nucleotide pairs. He has separated fd phage T7 bacteriophage A2 and A3 promoter PR promoter of macrophages σ bacteria and E. coli lactose operon UV5 promoter paragraph 5 enzyme protected area, and sequence analysis later was done over 50 promoter sequence analysis revealed that, in the protected areas have a common sequence of five nucleotides, RNA polymerase closely integrated, now known as the Pribnow District (Pribnow box), the center of the area is approximately located the starting point at the upstream 10bp, it is also referred to as the -10 region. Later found at -35 bp the the another common sequences (TTGACA)
件。
• 3.增强子（enhancer）
是一种能够提高同一条DNA链上基因转
录效率的顺式调控元件。最早是在SV40病
毒中发现的长约200bp的一段DNA，可使旁 侧的基因转录提高100倍，其后在多种真核 生物和原核生物中都发现了增强子。增强 子通常长100－200bp，也和启动子一样由 若干组件构成，基本核心组件常为8－12bp， 可以单拷贝或多拷贝串连形式存在。
增强子 上游部分：与转录强度有关（增强子功能）。
Domain B
Domain A
含有重复的-343— -90部分的35S启动子比350bp的35S 启动子的强度大10倍。
花椰菜花叶病毒35S启动子=CaMV35S启动子
11281 11341 11401 11461 11521 11581 11641 11701 11761 11821 tttcccgcct tcgccgtaaa aaatcttcgt cagtctcaga tcctcggatt gtggctccta ccgacagtgg ttccaaccac acgcacaatc tggagagaac tcagtttagc gactggcgaa caacatggtg agaccaaagg ccattgccca caaatgccat tcccaaagat gtcttcaaag ccactatcct acgggggact ttcatggagt cagttcatac gagcacgaca gcaattgaga gctatctgtc cattgcgata ggacccccac caagtggatt tcgcaagacc cttgac caaagattca agagtctctt cacttgtcta cttttcaaca actttattgt aaggaaaggc ccacgaggag gatgtgatat cttcctctat aatagaggac acgactcaat ctccaaaaat aagggtaata gaagatagtg catcgttgaa catcgtggaa ctccactgac ataaggaagt ctaacagaac gacaagaaga atcaaagata tccggaaacc gaaaaggaag gatgcctctg aaagaagacg gtaagggatg tcatttcatt
拟南芥ACTIN2基因启动子分析
原核生物组成型启动子之二： 农杆菌胭脂碱合成酶基因启动子 Nos promoter
卫矛 Nos promoter
Nos promoter 烟草 35S promoter
2.诱导型启动子（Inducible Promoters）
1. Stress/wound-inducible promoters：病原菌、害 虫、低温、高温、水涝、干旱、高盐、创伤等都 可以引起植物的一些特殊反应（基因表达的结 果），由此而得到一些受这些因素诱导的启动子。 • 马铃薯创伤启动子 wun1（创伤启动子） and proteinase inhibitor II ( pin2，蛋白酶抑制剂) gene promoters both direct high wound- and pathogen-inducible expression, but have little to no constitutive expression without stimulus。The 1.2 kb wun1 promoter fused to reporter genes showed very high levels of expression at the site of wounding and pathogen attack。Reporter gene induction was maximal at 10 h. The Arabidopsis rd29A and rd29B基因启动子受到干 旱、高盐的诱导。
CAAT框(CAAT box)
TATA框(TATA box)
三、启动子的类型：
• 1.组成型启动子
• (constitutive promoter)
微生物来源的
植物来源的
Stress/wound -inducible promoters
• 2.诱导型启动子
• (inducible promoter)