跟踪：转录因子激活与靶基因

跟踪：转录因子激活与靶基因转录因子上游信号通路，以及靶基因专题讨论。

转录因子靶点的鉴定鉴定转录因子的靶点的第一步通常是将所研究对像敲除掉或超量表达，然后考察基因表达的变化，通常的方法有RT-PCR，消减杂交（subtractive hybridization），差异显示（differential display）和SAGE（analysis of gene expression）等。

芯片技术的发展使这种分析变得更加简便。

它能一次分析很多的基因。

但上面的技术都不能让我们知道所找到的靶基因是否直接的靶基因，可能有大量的基因都是间接被调控的。

另外一些技术的发展使我们能够找到直接的靶点，如染色质免疫沉淀（chromatin immunoprecipitation，ChIP）和Dam甲基化酶鉴定法（Dam methylase identification，DamID）。

这种技术和芯片技术联合起来可以帮助我们分析在基因组范围内转录因子的结合位点，称作基因组范围的定位分析（Genome-wide location analysis）。

另外，基于算法和数据库的生物信息学方法也得到了一定的发展，这表现在从单纯保守位点分析到比较基因组方法的应用，这种方法基于以下事实，在种间高度保守的非编码序列有更大的可能性参与基因调控。

>1、许多转录因子需要跟一些配体因子结合才能发挥功能。

转录因子的蛋白结构一般分三个区：DNA结合区(DBD)，铰链区(hinge domain)，和配体结合区(LBD)，这个区域同时是转录激活/抑制功能区。

这样的因子有PPAR, LXR（肝x受体）。

2、有些转录因子的转录激活/抑制功能区不需要配体结合也能发挥功能，比如p533、而像NFkB这样的转录因子在细胞内以非活性的形式存在。

静息时NF-kB二聚体与I-kB 蛋白家族构成三聚体而存留于胞浆，当细胞受到外界因素，如细菌或病毒感染、炎症细胞因子、TNF、LPS、紫外线照射、电离辐射等刺激后，I-kB将发生磷酸化并迅速降解，NF-kB 被释放，、激活并进入细胞核，结合于特异性DNA位点，从而启动一系列基因的转录，发挥其重要的生物学作用[4]。

转录因子的分类有很多种。

从转录的过程来看，如TFIIB, TFIID 等与RNA polymerase II 直接BIND 的称general transcription factor，其他位于启动子上游需要信号激活的转录因子也有一些分类方法。

如楼上所说，有需要与配体相互作用以后转核的，如steriod hormone receptor，也有在细胞质内通过细胞膜的第二信使作用激活的蛋白因子，还有一些house keeping gene 的产物，同样也有transcription factor 的作用。

与转录密切相关的co-factor，enhancer，也都对转录起重要作用。

同时启动子上的一些cis 作用元件。

对于不同基因激活的方式各异，含盖的方面也比较广。

看大家发了很多了，我就来个比较基础的东西，泛泛的谈谈转录因子是如何激活转录的吧，资料来源于Watson《MBOG》2004版，同时参考了杨克恭（协和的XX老师）讲课所编。

基础的东西，嘿嘿，希望大家不要烦啊！1.在体内由于DNA被组装成核小体核染色质，所以转录调节蛋白或者叫做转录因子，我们称之为Activator募集聚合酶到Promoter，稳定酶与DNA的结合。

2.该作用主要是由于DNA结合Activator和部分转录机介导的，呵呵，所以我们又把它们叫做“Mediator”。

Mediator一端表面和CTD"tail"结合（多聚酶的一个亚基），其他端和Activator结合。

可见“Mediator”在在体内转录中的作用很重要啊！3.Mediator是由多个亚基组成的，如右上的图。

某个亚基的缺失并不能使基因转录失活，只使得小部分基因丢失，这点也是有意义的，可以解释不同的现象。

4.Mediator还募集了染色体重塑体和组蛋白酰化酶，使DNA从凝集态转变为松散态。

5.CTD的作用，贯穿于这个转录启始，延伸，终止过程中。

只要是由于一个7肽一拷贝的不同位点Ser的磷酸化。

如图启始阶段2、5位磷酸化可以募集加帽酶，延伸2位磷酸化募集剪切机组件，终止阶段5位磷酸化募集分裂因子并且使多腺苷酸化。

如下图screen.width-333)this.width=screen.width-333" width=640 height=462title="Click to view full 未命名.JPG (896 X 648)" border=0 align=absmiddle>转录因子的人工设计。

人工设计转录因子调控目标基因的表达，基于锌指蛋白结构域的设计已经展开。

锌指蛋白结构域能够结合于特定的三个碱基配对的DNA序列上。

RNA干扰和反义核酸技术能够抑制基因的表达，而人工设计转录因子能够升高目标基因的表达，从而为疾病的新治疗方法开辟了新的思路。

Nature Biotechnology上新发表的两篇文章为基于锌指蛋白结构域的转录因子设计提出了新的观点。

Kim et al.在整个基因组范围内寻找编码锌指蛋白结构域的序列，并分别分析这些结构域的结合特性，得到了56种不同的结构域对三连碱基对DNA序列有不同的结合特异性。

研究者接着把这些结构域三三组合观察是否能够产生9个碱基对的特异性。

从这些锌指蛋白结构域中，转录因子被设计为能够结合人类血管内皮生长因子的启动子，设计得到的转录因子也确实能够特异性结合并激活人类血管内皮生长因子的表达。

Barbas and colleagues也在基因组范围内寻找可以激活和抑制基因表达的转录因子。

研究者用一个随机产生的锌指蛋白构成的文库转化到人类细胞中去，分析细胞表面蛋白的异位表达情况。

研究者用这种方法寻找到了具有自然的染色质结合状态并能够结合DNA激活基因表达的锌指蛋白。

这两个报道都在基因组范围内分析了包含锌指蛋白结构域的有价值因子。

Kim et al.寻找到的锌指蛋白结构域比完全人工设计的结构域引发的免疫活性要小。

Barbas and colleagues的研究也可以立即知道那些锌指蛋白在人类细胞系中可以发挥作用。

这些研究为锌指蛋白转录因子的人工设计提出了非常新颖的方法，对此类的研究具有很高的价值。

Watson《Molecular biology of the gene》5th的summary1.Expression of a transcription factor that binds X (TFX)2.If TFX binds as a heterodimer, expression of the appropriate partner3.Activation of TFX (in response to a signal)4.Release from an inhibitor5.Targetting to the nucleus6.The presence of appropriate co-activators/mediators7.Occupation of other cis elements by TFs8.The presence of DNA-deforming proteins想请问ahge：我们知道转录激活因子特意性地激活靶基因。

那么这种特异性是如何体现的呢？我先说说自己所了解到的：首先，转录激活因子需要识别特意性的核酸响应元件，带有这些响应元件是成为靶基因的首要条件；我想，并不是所有带这个响应元件的基因都在任何时候成为靶基因。

那么，这是如何进一步区分和调控的呢？一些诸如转录沉默因子的其他因子参与了？你说得mediator在某个生物体内只有一种吧？ahge wrote:看大家发了很多了，我就来个比较基础的东西，泛泛的谈谈转录因子是如何激活转录的吧，资料来源于Watson《MBOG》2004版，同时参考了杨克恭（协和的XX老师）讲课所编。

基础的东西，嘿嘿，希望大家不要烦啊！1.在体内由于DNA被组装成核小体核染色质，所以转录调节蛋白或者叫做转录因子，我们称之为Activator募集聚合酶到Promoter，稳定酶与DNA的结合。

2.该作用主要是由于DNA结合Activator和部分转录机介导的，呵呵，所以我们又把它们叫做“Mediator”。

Mediator一端表面和CTD"tail"结合（多聚酶的一个亚基），其他端和Activator结合。

可见“Mediator”在在体内转录中的作用很重要啊！3.Mediator是由多个亚基组成的，如右上的图。

某个亚基的缺失并不能使基因转录失活，只使得小部分基因丢失，这点也是有意义的，可以解释不同的现象。

4.Mediator还募集了染色体重塑体和组蛋白酰化酶，使DNA从凝集态转变为松散态。

5.CTD的作用，贯穿于这个转录启始，延伸，终止过程中。

只要是由于一个7肽一拷贝的不同位点Ser的磷酸化。

如图启始阶段2、5位磷酸化可以募集加帽酶，延伸2位磷酸化募集剪切机组件，终止阶段5位磷酸化募集分裂因子并且使多腺苷酸化。

如下图通过直接的基因组范围转录因子表达分析揭示小鼠大脑的组织结构在今天的Science上发表一篇研究小鼠发育过程中大脑里转录因子（TF）的整体表达情况的文章。

在大脑发育过程中，转录因子指导形成多样的神经元和神经胶质细胞阵列。

作者首先从小鼠基因组中鉴定了1445个可能的TFs，然后用原位杂交的方法在发育小鼠的大脑中对这些1000多个TFs和TF共调节基因（TFcoregulator genes）的表达进行了作图分析。

作者发现这些基因中的349个表现出局限表达谱且足以描绘大脑的解剖组织情况了。

作者还将小鼠的TFs及其表达谱构建了一个可查询的数据库。

SCIENCE VOL 306 24 DECEMBER 2004:2255Mouse Brain Organization Revealed Through Direct Genome-Scale TF Expression AnalysisPaul A. Gray et.alIn the developing brain, transcription factors (TFs) direct the formation of a diverse array of neurons and glia. We identifed 1445 putative TFs in the mouse genome. We used in situ hybridization to map the expression of over 1000 of these TFs and TF-coregulator genes in the brains of developing mice. We found that 349 of these genes showed restricted expression patterns that were adequate to describe the anatomical organization of the brain. We provide a comprehensive inventory of murine TFs and their expression patterns in a searchable brain atlas database.原文链接：>多谢主任提醒并纠正！支持一下，^_^难以解释的现象--转录因子结合位点在人21和22号染色体上的分布（cell中的一篇文章）转录因子的结合位点（transcription factor binding site，TFBS）是转录因子调节基因表达时，与mRNA结合的区域。