[参考实用]常见真核启动子及原核启动子特点
真核生物的启动子
真核生物的启动子由于真核生物中有三种不同的RNA聚合酶，因此也有三种不同的启动子，其中以启动子Ⅱ最为复杂，它和原核的启动子有很多不同：（1）有多种元件：TATA 框，GC框，CATT框，OCT等；（2）结构不恒定。
有的有多种框盒如组蛋白H2B；有的只有TATA框和GC框，如SV40早期转录蛋白，（3）它们的位置、序列、距离和方向都不完全相同，（4）有的有远距离的调控元件存在，如增强子；（5）这些元件常常起到控制转录效率和选择起始位点的作用；（6）不直接和RNA pol 结合。
转录时先和其它转录激活因子相结合，再和聚合酶结合。
(一)Ⅱ类基因的启动子和调控区Ⅱ类基因的启动子由核心元件和上游元件组成。
核心元件包括TATA框和转录起始位点附近的启始子（initiator，Inr）。
在起始点一般没有同源序列，但mRNA的第一个碱基倾向A，另一侧翼由Py 组成（在原核启动子的CAT起始序列也有这种情况），称为起始子（initiator），一般由PY2CAPY5构成，位于-3～+5，可能提供RNA pol Ⅱ识别。
无论TATA是否存在，Inr对于启动子的强度和起始位点的选择都是十分重要的。
现已分离纯化了与Inr特异结合的蛋白质因子。
1．核心元件TATA框合又称Hogness框，Goldberg-Hogness框，俚语称为金砖（Goldbrick），其一致序列是：T85A97T93A85A63A83A50，常在起始位点的上游-25左右，相当于原核的-10序列。
但-10是不可缺少的，而真核启动中也有的缺乏TATA 框。
其作用是：(1) 选择正确的转录起始位点，保证精确起始，故也称为选择子（selector），当有的基因缺少TATA框时，可能由Inr来替代它的这一作用，如鼠的脱氨核苷转移酶（Tdt）基因就没有TATA框，但有17bp的Inr；(2) 影响转录的速率。
TATA框的8bp的保守序列一般都是由A.T对组成，少数情况在其中的两个位点上由G.C对取代了A.T，可见它是较容易打开。
常见真核启动子及原核启动子特点
常见真核启动子及原核启动子特点启动子是基因的调控序列，用于启动基因的转录过程。
真核核基因的启动子与原核启动子在结构和调控机制上有一些显著的差异。
常见的真核启动子包括TATA-box启动子、CAAT-box启动子、GC-box 启动子以及增强子和启动子相关顺反元件等。
相比之下，原核启动子主要包括启动子结构（包括RBS和启动子序列）和阻止子。
TATA-box启动子是真核启动子中最为常见的一类，其基本序列为TATAAAA。
TATA-box启动子位于转录起始点的上游区域，与转录因子TBP （TATA结合蛋白）结合，通过改变染色质的结构来帮助RNA聚合酶Ⅱ结合，起到促进基因转录的作用。
CAAT-box启动子基本序列为CCAAT，位于转录起始点的上游区域。
CAAT-box启动子常与转录因子CBF（CCAAT结合蛋白）结合，CBF与RNA 聚合酶Ⅱ发生相互作用，促进基因转录。
GC-box启动子的基本序列为GCGGGG，位于转录起始点的上游区域。
与TATA-box启动子和CAAT-box启动子不同，GC-box启动子常与转录因子Sp1结合，Sp1使染色质结构松弛，帮助RNA聚合酶Ⅱ结合并促进基因转录。
除了这些常见的启动子序列外，增强子也是一类重要的真核启动子，常用于增强基因的转录活性。
在基因转录过程中，转录因子能够结合到增强子上，进而与启动复合物相互作用，使基因转录增强。
和真核启动子不同，原核启动子主要包括启动子结构和阻止子。
启动子结构是几个具有一定保守序列的DNA序列是细菌RNA聚合酶与启动DNA 的结合位点。
与真核启动子相比，原核启动子相对简单，其基本序列也多样，通常包括TATAAT盒子和Pribnow盒子。
与此同时，原核启动子还包括RBS（ribosome binding site）结构，用于Ribosome的结合位置，进而参与翻译过程。
而阻止子是一种转录起始点之后的DNA序列，能够阻止RNA聚合酶进一步延伸合成RNA链。
常见真核启动子及原核启动子特点
真核启动子EF1a常规表达用mRNA人延长因子1α来源的强哺乳动物表达启动子组成型表达水平十分稳定，与细胞类型无关PGK1 (人/小鼠)常规表达用mRNA磷酸甘油酸酯激酶基因来源的哺乳动物启动子组成型广泛表达,但可能因细胞类型而异。
由于甲基化或脱乙酰作用，倾向于抵抗启动子下调。
human beta actin常规表达用mRNAβ-肌动蛋白基因来源的哺乳动物启动子组成型无处不在，鸡的启动子常用与启动子杂交TRE常规表达用mRNA四环素响应元件启动子被四环素或者类似物诱导通常有本底表达Ac5常规表达用mRNA果蝇Actin 5c 基因来源的强昆虫启动子组成型果蝇表达系统的常用启动子CaMKIIa 光遗传学基因表达mRNACa2+/钙调蛋白依赖的蛋白激酶 II 启动子特异的用于中枢神经系统/神经元表达。
受到钙和钙调蛋白调节。
TEF1常规表达用mRNA酵母转录延伸因子启动子组成型与哺乳动物的EF1a 启动子类似ADH1常规表达用mRNA乙醇脱氢酶I的酵母启动子被乙醇抑制全长版本很强，促进高表达。
截短启动子是组成型的，表达较低。
Ubi常规表达用mRNA玉米泛素基因的植物启动子组成型在植物中促进高表达U6小RNA表达shRNA来源于人U6小核启动子组成型小鼠U6也使用,但效率略差。
常用的原核表达系统启动子T7lac高水平基因表达T7噬菌体来源的启动子加上lac 操纵子 几乎没有本底表达，需要T7 RNA 聚合酶，受到lac 操纵子的控制，可以被IPTG 诱导。
常用与pET 载体，受到lac 操纵子的严格调控Sp6体外转录/常规表达Sp6噬菌体来源的启动子 组成型, 需要SP6 RNA 聚合酶当用于体外转录的时候，专路方向有可能是正向的也可能是反向的，取决于启动子相对于目的基因的方向araBAD常规表达用阿拉伯糖代谢操纵子的启动子阿拉伯糖诱导 弱，常用与pBAD 载体。
适合于快速调控和低的本底表达lac 常规表达用Lac操纵子来源的启动子可以被IPTG或者乳糖诱导在常规的大肠杆菌中，lacI阻遏蛋白表达量不高，仅能满足细胞自身的lac操纵子，无法应付多拷贝的质粒的需求，导致非诱导条件下较高地表达，为了让表达系统严谨调控产物表达，能过量表达lacI阻遏蛋白的lacIq 突变菌株常被选为Lac/Tac/trc表达系统的表达菌株。
原核&真核表达载体构建
原核、真核表达载体构建真核表达载体和原核表达载体的区别：主要是因为原核和真核表达系统所需的表达元件不同。
比如说启动子，终止子在两种表达系统中是不一样的。
带有真核表达元件的是真核载体，能在真核生物内表达；带有原核表达元件的是原核载体，能在原核生物内表达。
两者都具有的为穿梭载体。
㈠原核表达载体指：能携带插入的外源核酸序列进入原核细胞中进行复制的载体。
原核表达载体调控原件1.启动子启动子是DNA链上一段能与RNA聚合酶结合并起始RNA合成的序列，它是基因表达不可缺少的重要调控序列。
没有启动子，基因就不能转录。
由于细菌RNA聚合酶不能识别真核基因的启动子，因此原核表达载体所用的启动子必须是原核启动子。
原核启动子是由两段彼此分开且又高度保守的核苷酸序列组成，对mRNA的合成极为重要。
在转录起始点上游5～10 bp处，有一段由6～8个碱基组成，富含A和T的区域，称为Pribnow 盒，又名TATA 盒或－10区。
来源不同的启动子，Pribnow 盒的碱基顺序稍有变化。
在距转录起始位点上游35 bp 处，有一段由10 bp组成的区域，称为-35区。
转录时大肠杆菌RNA聚合酶识别并结合启动子。
-35区与RNA聚合酶s亚基结合，-10区与RNA聚合酶的核心酶结合，在转录起始位点附近DNA被解旋形成单链，RNA聚合酶使第一和第二核苷酸形成磷酸二酯键，以后在RNA聚合酶作用下向前推进，形成新生的RNA 链。
原核表达系统中通常使用的可调控的启动子有Lac(乳糖启动子)、Trp(色氨酸启动子)、Tac(乳糖和色氨酸的杂合启动子) 、lPL (l噬菌体的左向启动子)、T7噬菌体启动子等。
2. SD序列1974年Shine和Dalgarno首先发现，在mRNA上有核糖体的结合位点，它们是起始密码子AUG和一段位于AUG上游3～10 bp处的由3～9 bp组成的序列。
这段序列富含嘌呤核苷酸，刚好与16S rRNA 3¢末端的富含嘧啶的序列互补，是核糖体RNA的识别与结合位点。
原核真核启动子及BL21相关知识
感受态BL21、BL21(DE3)及BL21(DE3)pLysSBL21没有T7 RNA聚合酶基因, 因此不能表达T7启动子控制的目的基因, 但是可以表达大肠杆菌启动子lac、tac、trc及trp控制的基因。
BL21(DE3)是λDE3溶原菌，带有T7 RNA聚合酶，可用于表达T7启动子控制的目的基因，也可以表达大肠杆菌启动子lac、tac、trc及trp控制的基因。
BL21（DE3）pLysS含有pLysS质粒，一种与pET共存的表达T7裂解酶的质粒，可以减少目的基因的本底表达，提供更严紧的控制。
真核原核启动子原核：几个常用的启动子和诱导调控表达系统1.最早应用于的表达系统的是Lac乳糖操纵子，由启动子lacP + 操纵基因lacO + 结构基因组成。
其转录受CAP正调控和lacI负调控。
cUV5突变能够在没有CAP的存在下更有效地起始转录，该启动子在转录水平上只受lacI 的调控，因而随后得到了更广泛采用。
lacI产物是一种阻遏蛋白，能结合在操纵基因lacO 上从而阻遏转录起始。
乳糖的类似物IPTG可以和lacI产物结合，使其构象改变离开lacO，从而激活转录。
这种可诱导的转录调控成为了大肠杆菌表达系统载体构建的常用元件。
3.tac启动子是trp启动子和lacUV5的拼接杂合启动子，且转录水平更高，比lacUV5更优越。
4.trc启动子是trp启动子和lac启动子的拼合启动子，同样具有比trp更高的转录效率和受lacI阻遏蛋白调控的强启动子特性。
5.在常规的大肠杆菌中，lacI阻遏蛋白表达量不高，仅能满足细胞自身的lac操纵子，无法应付多拷贝的质粒的需求，导致非诱导条件下较高地表达，为了让表达系统严谨调控产物表达，能过量表达lacI阻遏蛋白的lacIq 突变菌株常被选为Lac/Tac/trc表达系统的表达菌株。
现在的Lac/Tac/trc载体上通常还带有lacIq 基因，以表达更多lacI阻遏蛋白实现严谨的诱导调控。
常见真核启动子及原核启动子特点
真核启动子EF1a常规表达用mRNA 人延长因子1α来源的强哺乳动物表达启动子组成型表达水平十分稳定，与细胞类型无关PGK1(人/小鼠)常规表达用mRNA 磷酸甘油酸酯激酶基因来源的哺乳动物启动子组成型广泛表达,但可能因细胞类型而异。
由于甲基化或脱乙酰作用，倾向于抵抗启动子下调。
humanbetaactin常规表达用mRNA β-肌动蛋白基因来源的哺乳动物启动子组成型无处不在，鸡的启动子常用与启动子杂交TRE常规表达用mRNA四环素响应元件启动子被四环素或者类似物诱导通常有本底表达 Ac5常规表达用mRNA果蝇Actin5c 基因来源的强昆虫启动子组成型 果蝇表达系统的常用启动子CaMKIIa 光遗传学基因表达mRNACa2+/钙调蛋白依赖的蛋白激酶II启动子特异的用于中枢神经系统/神经元表达。
受到钙和钙调蛋白调节。
TEF1 常规表达用mRNA酵母转录延伸因子启动子组成型与哺乳动物的EF1a启动子类似ADH1 常规表达用mRNA乙醇脱氢酶I的酵母启动子被乙醇抑制全长版本很强，促进高表达。
截短启动子是组成型的，表达较低。
Ubi 常规表达用mRNA玉米泛素基因的植物启动子组成型在植物中促进高表达U6 小RNA表达shRNA来源于人U6小核启动子组成型小鼠U6也使用,但效率略差。
常用的原核表达系统启动子T7lac 高水平基因表达T7噬菌体来源的启动子加上lac 操纵子几乎没有本底表达，需要T7RNA 聚合酶，受到lac 操纵子的控制，可以被IPTG 诱导。
常用与pET 载体，受到lac 操纵子的严格调控 Sp6体外转录/常规表达Sp6噬菌体来源的启动子组成型,需要SP6RNA 聚合酶当用于体外转录的时候，专路方向有可能是正向的也可能是反向的，取决于启动子相对于目的基因的方向araBAD 常规表达用阿拉伯糖代谢操纵子的启动子阿拉伯糖诱导 弱，常用与pBAD 载体。
适合于快速调控和低的本底表达trp高水平基因表达色氨酸操纵子来源的启动子可抑制的 当细胞内的色氨酸浓度很高的时候会被一致lac常规表达用Lac 操纵子来源的启动子可以被IPTG 或者乳糖诱导在常规的大肠杆菌中，lacI 阻遏蛋白表达量不高，仅能满足细胞自身的lac 操纵子，无法应付多拷贝的质粒的需求，导致非诱导条件下较高地表达，为了让表达系统严谨调控产物表达，能过量表达lacI 阻遏蛋白的lacIq 突变菌株常被选为Lac/Tac/trc 表达系统的表达菌株。
基因工程中常用载体及其主要特点
基因工程中常用载体及其主要特点基因工程这一话题，听起来就像科幻小说里的情节，其实离我们并不遥远。
今天咱们就聊聊基因工程中的一些常用载体，简单明了，让你听得懂，明白得了！准备好了吗？那就跟我一起走进这奇妙的基因世界吧！1. 什么是载体？首先，得先搞清楚，什么是载体。
简单来说，载体就是那些能“背负”外来基因的“快递小哥”。
它们把我们想要的基因装上，然后送到目标细胞里。
这就像是你点了一份外卖，外卖小哥把美味的食物送到你家。
没有它们，我们的基因工程可就没法开展了。
想象一下，如果没有这些小哥，基因可怎么进得了细胞的大门呢？1.1 质粒载体说到载体，质粒可算是老前辈了。
质粒就像是细菌的“USB闪存”，它能自我复制，携带外来基因，简直就是基因工程的明星。
质粒的特点是操作简单、成本低，而且它们在细菌中可以很稳定地传递下去。
想想看，若是你把一张重要的文件放在闪存里，不仅可以在一台电脑上使用，还能借给朋友，这种“共享经济”在基因界也在不断上演。
质粒载体就是这样的存在，方便又实用，真是个好帮手！1.2 噬菌体载体再说说噬菌体载体。
这个名字听起来就有点威风，实际上它就是一种能感染细菌的病毒。
噬菌体载体像个特种部队，能精准地将目标基因送到细菌里。
它的特点是能在细菌中以极高的效率进行复制。
想象一下，像忍者一样悄无声息地完成任务，真是酷毙了！当然，它的使用相对复杂，需要一定的技术支持，不过一旦掌握，可是非常厉害的工具。
2. 常见的真核载体讲完细菌的载体，咱们再来看真核细胞的载体，这可得好好聊聊了。
2.1 真核表达载体真核表达载体，是为了在真核细胞中表达外来基因而设计的。
这就像是在高档餐厅里，得有专业的厨师才能把菜做好。
真核表达载体通常含有强大的启动子、终止子和选择标记。
它们能够确保外来基因在真核细胞中顺利表达。
举个例子，就像你去商场买了新衣服，得先试穿才知道合不合适，对吧？这载体也得确保外来基因在细胞中能够“穿”得合适，才能发挥作用。
[]启动子
![[]启动子](https://img.taocdn.com/s3/m/2d3ef3d8ec3a87c24028c494.png)
应用UCSC/Ensembl查找基因启动子(promoter) 网址：
2.2 启动子的甲基化预测
CpG岛(CpG island)：CpG双核苷酸在人类基因组中的 分布很不均一，而在基因组的某些区段，CpG保持或高于正 常概率，这些区段被称作CpG岛,在哺乳动物基因组中的1-2kb的DNA片段，它富含非甲基化的CpG双倍体。CpG岛主要 位于基因的启动子（promotor）和第一外显子区域，约有 60%以上基因的启动子含有CpG岛。GC含量大于50%,长度超 过200bp。
3.2 预测保守基序
如果不能确定该基因启动子的转录因子和顺式作 用元件，可以通过启动子中保守的模块进行缺失。该 方法利用物种之间的序列比对，找寻序列中保守的模 块进行缺失。（/meme/）
填入所要比对的序列
相同颜色的方块为相同的基序，可以根据相同模块所在 的位置对启动子进行缺失。
研究人员还发现，即使是同一个启动子，根据读 取遗传信息的起始点不同，转录出的 RNA 种类也存 在差异。研究显示，拥有多个起始点的启动子约占启 动子总数的 77%。或两种以上的顺式元件，这些元件 的种类、数量以及彼此之间的顺序与距离都可能影响 基因的转录与否或转录程度。
1.3 核心启动子的介绍
核心启动子：RNA聚合酶与转录起始复合物集合的部位。 分为集中型和分散型。在集中型转录起始作用里，基因转录 从一个或很少几个核苷酸位点处开始；而在弥散型转录起始 作用里，在一段长约50-100bp的“广阔范围”里会同时存在 好几个转录起始位点，不过每一个转录起始位点的转录起始 作用都比较弱，有一些启动子同时具有这两种转录起始作用。
可以通过一些顺式作用元件的预测对启动子进行缺失。 利用在线的软件预测顺式作用元件的位点,每个在线软件都有 自己独特的算法分析,得到的结果并不都是可靠的,每个软件 都有自己的优势，需要多综合一些软件预测的结果,并通过分 析预测出来的转录因子是不是和该基因有功能上的联系等做 进一步的选择，继续做下面的验证实验。
启动子——精选推荐
启动⼦在遗传学中，启动⼦（promoter）是指⼀段能使特定基因进⾏转录的脱氧核糖核酸（DNA）序列。
启动⼦可以被RNA聚合酶辨认，并开始转录合成RNA。
在核糖核酸（RNA）合成中，启动⼦可以和调控基因转录的转录因⼦产⽣相互作⽤，控制基因表达（转录）的起始时间和表达的程度，包含核⼼启动⼦区域和调控区域，就像“开关”，决定基因的活动，继⽽控制细胞开始⽣产哪⼀种蛋⽩质。
启动⼦位于控制基因表达的调控序列中、基因转录起始位点的上游（DNA反义链的5′⽅向），长约100~1000个碱基对。
启动⼦本⾝并⽆编译功能，但它拥有对基因翻译氨基酸的指挥作⽤，就像⼀⾯旗帜，其核⼼部分是⾮编码区上游的RNA聚合酶结合位点，指挥聚合酶的合成，这种酶指导RNA的复制合成。
因此该段位的启动⼦发⽣突变（变异），将对基因的表达有着毁灭性作⽤。
完全的启动⼦称为规范序列。
⽬录1 启动⼦元件2 启动⼦序列2.1 原核⽣物启动⼦2.2 真核⽣物启动⼦3 结合4 与启动⼦功能变异有关的疾病5 参考⽂献启动⼦元件[编辑]启动⼦代表⼀些重要的元件可以与其他调节区域（如增强⼦、沉默⼦、边界元件或绝缘⼦）合作⼀致，以主导基因转录的⽔平。
由于启动⼦⼀般都是在基因的上游，启动⼦所在的位置或是转录起始点会由+1开始编号。
上游的位置所以都是由+1逆数的负数，例如-100就是位置100的上游碱基对。
以下是各种启动⼦：核⼼启动⼦是引发转录的必要部分及转录起始点，位置约为-35。
且是RNA聚合酶的结合位点及⼀般转录因⼦结合位点。
近端启动⼦是基因的近端序列上游，包括⼀些基本的调控元件，位置约为-250，且是特定转录因⼦结合位点。
远处启动⼦是基因的远处序列上游，包括⼀些额外的调控元件，影响⼒较近端启动⼦弱。
它是在上游更远的位置（但不是位置性的增强⼦或调控区域），是特定转录因⼦结合位点。
启动⼦规范序列的⽤途⼀般都是有问题的，且可引致对启动⼦序列的误解。
在规范序列中，转录因⼦结合位点在特定细胞情况下有⼀个单独的序列会与蛋⽩质牢固地结合。
真核生物三类启动子
真核生物启动子有三类，分别由RNA 聚合酶Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ进行转录。
类别Ⅰ（class Ⅰ）启动子：只控制rRNA 前体基因的转录，转录产物经切割和加工后生成各种成熟rRNA 。
类别Ⅰ启动子由两部分保守序列组成：核心启动子（core promoter）：位于转录起点附近，从-45至+20；上游控制元件（upstream control element ，UCE ）：位于-180至-107；RNA 聚合酶Ⅰ对其转录需要2种因子参与：UBF1：一条M 为97000的多肽链，结合在上述两部分的富含GC 区；1个TBP ，即TATA 结合蛋白（TATA-binding protein ，TBP ）；SL1：一个四聚体蛋白，含有 3个不同的转录辅助因子TAF Ⅰ；在SL1因子介导下RNA 聚合酶Ⅰ结合在转录起点上并开始转录。
类别Ⅱ（class Ⅱ）启动子：类别Ⅱ启动子涉及众多编码蛋白质的基因表达的控制。
该类启动子包含4类控制元件：基本启动子（basal promoter ）：序列为中心在-25至-30左右的7 bp 保守区，TATAAAA/T ，称为TATA 框或Goldberg-Hogness 框。
与RNA 聚合酶的定位有关，DNA 双链在此解开并决定转录的起点位置。
失去TATA 框，转录将在许多位点上开始。
起始子（initiator ）：转录起点位置处的一保守序列，共有序列为：P y P y ANT(A)P y P yP y 为嘧啶碱（C 或T ），N 为任意碱基，A 为转录的起点。
DNA 在此解开并起始转录。
上游元件（upstream factor ）：普遍存在的上游元件有CAAT 框、GC 框和八聚体（octamer ）框等。
CAAT 框的共有序列是GCCAATCT ，GC 框的共有序列为GGGCGG 和CCGCCC ，八聚体框含有8bp ，共有序列为ATGCAAAT ；应答元件（response element ）：诱导调节产生的转录激活因子与靶基因上的应答元件结合。
真核生物的启动子
真核生物的启动子由于真核生物中有三种不同的RNA聚合酶，因此也有三种不同的启动子，其中以启动子n最为复杂，它和原核的启动子有很多不同：（1）有多种元件：TATA 框，GC框，CATT框，OCT等；（2）结构不恒定。
有的有多种框盒如组蛋白H2B；有的只有TATA框和GC框，如SV40早期转录蛋白，（3）它们的位置、序列、距离和方向都不完全相同，（4）有的有远距离的调控元件存在，如增强子；（5）这些元件常常起到控制转录效率和选择起始位点的作用；（6）不直接和RNA pol结合。
转录时先和其它转录激活因子相结合，再和聚合酶结合。
（一）11类基因的启动子和调控区II类基因的启动子由核心元件和上游元件组成。
核心元件包括TATA框和转录起始位点附近的启始子（initiator,Inr）。
在起始点一般没有同源序列，但mRNA的第一个碱基倾向A,另一侧翼由Py 组成（在原核启动子的CAT起始序列也有这种情况），称为起始子（initiator）, 一般由P Y2CAPY5构成，位于-3〜+5,可能提供RNA pol II识别。
无论TATA是否存在，Inr对于启动子的强度和起始位点的选择都是十分重要的。
现已分离纯化了与Inr特异结合的蛋白质因子。
1．核心元件TATA框合又称Hogness框，Goldberg-Hogness框，俚语称为金砖（Goldbrick）,其一致序列是：T85A97T93A85A63A83A50,常在起始位点的上游- 25左右,相当于原核的-10序列。
但-10是不可缺少的,而真核启动中也有的缺乏 TATA 框。
其作用是：（1）选择正确的转录起始位点，保证精确起始，故也称为选择子（selector）,当有的基因缺少TATA框时，可能由Inr来替代它的这一作用，如鼠的脱氨核苷转移酶（Tdt）基因就没有TATA框，但有17bp的Inr；（2）影响转录的速率。
TATA框的8bp的保守序列一般都是由A.T对组成，少数情况在其中的两个位点上由G.C对取代了A丁，可见它是较容易打开。
启动子的动力学特征
启动子的动力学特征
首先，启动子的结构对基因的转录起着至关重要的作用。
启动
子通常包括核心启动子区域和增强子区域。
核心启动子区域包括TATA盒、CAAT盒和启动子区域等，它们在转录因子的结合下起到启
动基因转录的作用。
增强子区域则可以进一步提高基因的表达水平，使得基因在特定细胞类型或环境条件下得到更强的表达。
这些结构
性特征决定了启动子的活性和特异性。
其次，启动子的序列也是其动力学特征的重要组成部分。
启动
子序列中的各种元件，如转录因子结合位点、启动子增强子和抑制
子等，都对基因的转录起着调控作用。
这些序列特征的变化和组合
可以导致启动子的活性水平和特异性发生改变，从而影响基因的表
达模式。
此外，启动子的调控机制也是其动力学特征的重要组成部分。
启动子的活性受到多种调控因子的调节，包括转录因子、组蛋白修
饰酶和DNA甲基化等。
这些调控机制可以受到内外环境的影响，从
而使得基因的表达在不同条件下发生变化。
总之，启动子的动力学特征包括其结构、序列和调控机制等多
个方面，这些特征决定了基因的表达模式和调控方式。
对启动子动力学特征的深入研究有助于我们更好地理解基因的表达调控机制，为基因治疗和生物技术的发展提供理论基础和实践指导。
DNA启动子概述
DNA启动⼦概述启动⼦概述启动⼦是DNA链上⼀段能与RNA聚合酶结合并能起始mRNA合成的序列，它是基因表达不可缺少的重要调控序列。
启动⼦是⼀段位于结构基因5’-端上游区的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确地结合，并具有转录起始的特异性。
基因的特异性转录取决于酶与启动⼦能否有效地形成⼆元复合物。
启动⼦分三类：启动⼦Ⅰ、启动⼦Ⅱ、启动⼦Ⅲ.只有启动⼦Ⅱ指导mRNA的转录。
真核⽣物启动⼦Ⅱ由两⼤部分组成：上游元件(upstream element)和启动⼦核⼼(core promoter)。
上游元件与转录的效率有关；启动⼦核⼼包括3部分：TATA盒、起始⼦(initinator)及下游元件(downstream element)。
TATA盒为转录调控因⼦包括各种调节蛋⽩的结合区，与转录起始位点的精确选择及转录有关，起始⼦是转录起始所必须，下游元件作⽤尚不清楚。
原核⽣物启动⼦区范围较⼩，包括TATAAT区(Pribnow区)及其上游的TTGACA区。
启动⼦是⼀段提供RNA聚合酶识别和结合位点的DNA序列，位于基因上游。
启动⼦具有如下特征：1序列特异性。
在启动⼦的DNA序列中，通常含有⼏个保守的序列框，序列框中碱基的变化会导致转录启动活性的改变。
2⽅向性。
启动⼦是⼀种有⽅向性的顺式调控元件，有单向启动⼦和双向启动⼦两类。
3位置特性。
启动⼦⼀般位于所启动转录基因的上游或基因内的前端。
处于基因的下4种属特异性。
原核⽣物的不同种、属，真核⽣物的不同组织都具有不同类型的启动没有启动⼦，基因就不能转录。
原核⽣物启动⼦是由两段彼此分开且⼜⾼度保守的核苷酸序列组成，对mRNA的合成极为重要。
启动⼦区域：（1）Pribnow盒，位于转录起始位点上游5—10bp，⼀般由6～8个碱基组成，富含A和T，故⼜称为TATA盒或—10区。
启动⼦来源不同，Pribnow盒的碱基顺序稍有变化。
（2）—35区，位于转录起始位点上游35bp 处，故称—35区，⼀般由10个碱基组成。
启动子与增强子
枯藤老树昏鸦，小桥流水人家，古道西风瘦马。
夕阳西下，断肠人在天涯。
第三章第二节启动子与增强子教学目标：教学重、难点：教学内容：一、原核生物启动子1 启动子：是一段位于结构基因5 '端上游区的DNA 序列，在转录起始之前被RNA 聚合酶结合的DNA部位称为启动子；启动子的结构影响它与RNA 聚合酶的亲和力，决定基因表达强度。
转录单元：是一段从启动子开始到终止子（terminator ）结束的DNA 序列，RNA 聚合酶从转录起点开始沿着模板前进，直到终止子为止，转录出一条RNA 链；在细菌中，一个转录单元可以是一个基因，也可以是几个基因。
2 转录起点：指与新生RNA 链第一个核苷酸相对应DNA 链上的碱基，研究证实通常为一个嘌呤。
上游：常把起点前面，即5 '末端的序列称为（upstream ）上游;下游：起点后面即3 '末端的序列称为下游（downstream ）。
在描述碱基的位置时，起点为＋1 ，下游方向依次为＋2 ，＋3 ……，上游方向依次为－1 ，－2 ，－3 ……。
3 启动子结构：Pribnow框：在起始点上游，几乎在所有启动子都存在一个6 bp富含A/T区域TATAAT。
通常位于－18位到－9位，称为Pribnow框。
该区域是RNA聚合酶牢固结合位点，RNA聚合酶结合后，这一富含A/T的DNA双链解开。
Sextama框：位于－35区附近有一TTGACA序列，是RNA聚合酶中的σ因子识别位点。
以上这两个位点对于转录起始都是非常重要的。
σ因子识别－35区并与之结合。
由于RNA聚合酶分子覆盖面积能达到70bp，因此酶分子上的一个合适部位能接触－10区。
酶分子一旦与－10区结合以后，就从识别位点上解离下来。
此外，－35序列的重要性还在于在很大程度上决定了启动子的强度。
－10 区和－35 区的最佳距离：在原核生物中，－35 区和－10 区的距离大约是16 ～19bp ，小于15bp 或大于20bp 都会降低启动子的活性；保持启动子这两段序列以及它们之间的距离是十分重要的，否则就会改变它所控制的基因表达水平。
常见真核启动子及原核启动子特点
常见真核启动子及原核启动子特点Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT真核启动子EF1a常规表达用mRNA 人延长因子1α来源的强哺乳动物表达启动子组成型 表达水平十分稳定，与细胞类型无关PGK1(人/小鼠)常规表达用mRNA 磷酸甘油酸酯激酶基因来源的哺乳动物启动子 组成型 广泛表达,但可能因细胞类型而异。
由于甲基化或脱乙酰作用，倾向于抵抗启动子下调。
humanbetaactin常规表达用mRNAβ-肌动蛋白基因来源的哺乳动物启动子组成型无处不在，鸡的启动子常用与启动子杂交TRE常规表达用mRNA四环素响应元件启动子被四环素或者类似物诱导通常有本底表达 Ac5 常规表达用mRNA果蝇Actin5c 基因来源的强昆虫启动子组成型 果蝇表达系统的常用启动子CaMKIIa 光遗传学基因表达mRNACa2+/钙调蛋白依赖的蛋白激酶II启动子特异的用于中枢神经系统/神经元表达。
受到钙和钙调蛋白调节。
TEF1 常规表达用mRNA酵母转录延伸因子启动子组成型与哺乳动物的EF1a启动子类似ADH1 常规表达用mRNA乙醇脱氢酶I的酵母启动子被乙醇抑制全长版本很强，促进高表达。
截短启动子是组成型的，表达较低。
Ubi 常规表达用mRNA玉米泛素基因的植物启动子组成型在植物中促进高表达U6 小RNA表达shRNA来源于人U6小核启动子组成型小鼠U6也使用,但效率略差。
常用的原核表达系统启动子T7lac 高水平基因表达 T7噬菌体来源的启动子加上lac 操纵子几乎没有本底表达，需要T7RNA 聚合酶，受到lac 操纵子的控制，可以被IPTG 诱导。
常用与pET 载体，受到lac 操纵子的严格调控Sp6体外转录/常规表达 Sp6噬菌体来源的启动子组成型,需要SP6RNA 聚合酶当用于体外转录的时候，专路方向有可能是正向的也可能是反向的，取决于启动子相对于目的基因的方向araBAD 常规表达用 阿拉伯糖代谢操纵子的启动子阿拉伯糖诱导 弱，常用与pBAD 载体。
原核生物与真核生物转录起始调控的差异常用资料
1.转录起始前的上游区段具有启动子核心序列 不同物种、不同细胞或不同的基因，转录起始点上游可以有不
同的DNA序列，但这些序列都可统称为顺式作用元件(cis-acting element)。
顺式作用元件包括启动子、启动子上游元件等近端调控元件和增 强子等远隔序列。
一个典型的真核生物基因上游序列:
起始点上游多数共同的TATA序列，称为TATA盒。通常认为这就 是 启动子的核心序列。
➢ 能直接、间接辨认和结合转录上游区段DNA的蛋白质，现 已 发 现 数 百 种 ， 统 称 为 反 式 作 用 因 子 (trans-acting factors)。
➢ 反式作用因子中，直接或间接结合RNA聚合酶的，则称为 转录因子 (transcriptional factors, TF)。
RNA聚合酶II与启动子的结合、启动转录需要多种蛋白质因子的协同 作用。
结合 polⅡ，结合TFⅡB
常见的真核和原核表达系统的启动子(promoters)
常规表达用
mRNA
猿猴空泡病毒40来源的哺乳动物表达启动子
组成型
可能包含一个增强子
PGK1 (人/小鼠)
常规表达用
mRNA
磷酸甘油酸酯激酶基因来源的哺乳动物启动子
组成型
广泛表达,但可能因细胞类型而异。由于甲基化或脱乙酰作用，倾向于抵抗启动子下调。
Ubc
常规表达用
mRNA
人类泛素C基因来源的哺乳动物启动子
CaMV35S
常规表达用
mRNA
花椰菜花叶病毒的强植物启动子
组成型
在双子叶植物激活,在单子叶植物中稍微弱一些,在一些动物细胞中有活性。
Ubi
常规表达用
mRNA
玉米泛素基因的植物启动子
组成型
在植物中促进高表达
H1
小RNA表达
shRNA
来源于人聚合酶III RNA启动子
组成型
可能比U6启动子弱一点，在神经元细胞中表现更佳
U6
小RNA表达
shRNA
来源于人U6小核启动子
组成型
小鼠U6也使用,但效率略差。
常用的原核表达系统启动子
启动子
主要用途
描述
表达
备注
T7
体外转录/常规表达
T7噬菌体来源的启动子
组成型,需要T7 RNA聚合酶
当用于体外转录的时候，外转方向有可能是正向的也可能是反向的，取决于启动子相对于目的基因的方向
T7lac
araBAD
常规表达用
阿拉伯糖代谢操纵子的启动子
阿拉伯糖诱导
弱，常用与pBAD载体。适合于快速调控和低的本底表达
trp
高水平基因表达
色氨酸操纵子来源的启动子
常见真核启动子及原核启动子特点
真核开用子之阳早格格创做EF1a惯例表黑用mRNA 人延少果子1α根源的强哺乳动物表黑开用子 组成型表黑火仄格中宁静，与细胞典型无闭PGK1 (人/小鼠) 惯例表黑用mRNA 磷酸苦油酸酯激酶基果根源的哺乳动物开用子组成型广大表黑,但是大概果细胞典型而同.由于甲基化大概脱乙酰效用，倾背于抵挡开用子下调.human beta actin 惯例表黑用mRNA β-肌动蛋黑基果根源的哺乳动物开用子组成型无处不正在，鸡的开用子时常使用与开用子纯接TRE惯例表黑用 mRNA 四环素赞同元件开用子被四环素大概者类似物诱导 常常有本底表黑Ac5惯例表黑用mRNA 果蝇Actin 5c 基果根源的强昆虫组成型果蝇表黑系统的时常使用开用子开用子CaMKIIa光遗传教基果表黑 mRNA Ca2+/钙调蛋黑依好的蛋黑激酶 II 开用子特同的 用于中枢神经系统/神经元表黑.受到钙战钙调蛋黑安排.TEF1 惯例表黑用 mRNA 酵母转录蔓延果子开用子 组成型与哺乳动物的EF1a 开用子类似ADH1惯例表黑用 mRNA乙醇脱氢酶I 的酵母开用子 被乙醇压造齐少版本很强，促进下表黑.截短开用子是组成型的，表黑较矮.Ubi惯例表黑用 mRNA 玉米泛素基果的动物开用子 组成型正在动物中促进下表黑U6 小RNA 表黑 shRNA 根源于人U6小核开用子组成型小鼠U6也使用,但是效用略好.时常使用的本核表黑系统开用子T7体中转录/惯例表黑T7噬菌体根源的开用子 组成型, 需要T7 RNA 散合酶当用于体中转录的时间，博路目标有大概是正背的也大概是反背的，与决于开用子相对付于手段基果的目标 T7lac下火仄基果表黑 T7噬菌体根源的开用子加上lac 把持子险些不本底表黑，需要T7RNA 散合酶，受到lac 把持子的统造，不妨被IPTG 诱导. 时常使用与pET 载体，受到lac 把持子的庄重调控Sp6体中转录/惯例表黑Sp6噬菌体根源的开用子 组成型, 需要SP6 RNA 散合酶 当用于体中转录的时间，博路目标有大概是正背的也大概是反背的，与决于开用子相对付于手段基果的目标 araBAD 惯例表黑用阿推伯糖代开把持子的开用子阿推伯糖诱导强，时常使用与pBAD 载体.符合于赶快调控战矮的本底表黑lac惯例表黑用 Lac 把持子根源的开用子 不妨被IPTG 大概者乳糖诱导正在惯例的大肠杆菌中，lacI 阻拦蛋黑表黑量不下，仅能谦脚细胞自己的lac 把持子，无法草率多拷贝的量粒的需要，引导非诱导条件下较下天表黑，为了让表黑系统宽紧调控产品表黑，能过量表黑lacI 阻拦蛋黑的lacIq 突变菌株常被选为Lac/Tac/trc 表黑系统的表黑菌株.当前的Lac/Tac/trc 载体上常常还戴有lacIq 基果，以表黑更多lacI 阻拦蛋黑真行宽紧的诱导调控.pL 下火仄基果表黑Lambda噬菌体根源的开用子温度安排常常战温度敏感的cI857 压造子拆配使用。
原核生物与真核生物转录起始差异
每分子酶中 所含数目
2
功能 决定哪些基 因被转录 与转录全过 程有关（催 化） 结合DNA模 板（开链） 辨认起始点 （识别启动 子）
α2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
β
150618
1
β'
155613
1
σ
20263
1
原核生物RNA聚合酶
α2ββ'(ω)亚基合称为核心酶，σ亚基的功能是辨认转录起始点. σ亚基加上核心酶[α2ββ'(ω)亚基]称为全酶 活化细胞转录的开始需要全酶，转录延长阶段仅需核心酶
增强子特点
① 增强效应十分明显（10-200倍） ② 增强效应与其位置和取向无关， ③ 大多为重复序列，
• 一般长约50bp，适合与某些蛋白因子结合。其内部常含有一个核心序列：（G） TGGA/TA/TA/T（G），该序列是产生增强效应时所必需的；
④ 增强效应有严密的组织和细胞特异性，
• 只有与特定的蛋白质（转录因子）相互作用才能发挥其功能；
EBP
TFⅡF PolⅡ TAF TAF TFⅡA TAF TFⅡH TFⅡB DNA
TBP
TBP
TATA
顺式作用元件与反式作用因子相互作用
1、 转录起始复合物的形成：
在这个过程中，反式作用因子的作用是：促进或抑制TFⅡD与TATA盒结合；促进或抑制RNA 聚合酶与TFⅡD-DNA复合物的结合；促进或抑制转录起始复合物的形成。 2、 反式作用因子： 三个功能域能识别并结合上游调控区中的顺式作用元件；对基因的表达有正性或负性调控作 用。 3、 转录起始的调控： ⑴反式作用因子的活性调节： ①表达式调节——反式作用因子合成出来就具有活性； ②共价修饰——磷酸化和去磷酸化，糖基化； ③配体结合——许多激素受体是反式作用因子； ④蛋白质与蛋白质相互作用——蛋白质与蛋白质复合物的解离与形成。 ⑵反式作用因子与顺式作用元件的结合：反式作用因子被激活后，即可识别并结合上游启动子 元件和增强子中的保守性序列，对基因转录起调节作用。 ⑶反式作用因子的作用方式——成环、扭曲、滑动、Oozing。 ⑷反式作用因子的组合式调控作用：每一种反式作用因子结合顺式作用元件后虽然可以发挥促 进或抑制作用，但反式作用因子对基因调控不是由单一因子完成的而是几种因子组合发挥特定 的作用。
原核真核启动子及BL21相关知识
感受态BL21、BL21(DE3)及BL21(DE3)pLysSBL21没有T7 RNA聚合酶基因, 因此不能表达T7启动子控制的目的基因, 但是可以表达大肠杆菌启动子lac、tac、trc及trp控制的基因。
BL21(DE3)是λDE3溶原菌，带有T7 RNA聚合酶，可用于表达T7启动子控制的目的基因，也可以表达大肠杆菌启动子lac、tac、trc及trp控制的基因。
BL21（DE3）pLysS含有pLysS质粒，一种与pET共存的表达T7裂解酶的质粒，可以减少目的基因的本底表达，提供更严紧的控制。
真核原核启动子原核：几个常用的启动子和诱导调控表达系统1.最早应用于的表达系统的是Lac乳糖操纵子，由启动子lacP + 操纵基因lacO + 结构基因组成。
其转录受CAP正调控和lacI负调控。
突变能够在没有CAP的存在下更有效地起始转录，该启动子在转录水平上只受lacI的调控，因而随后得到了更广泛采用。
lacI产物是一种阻遏蛋白，能结合在操纵基因lacO 上从而阻遏转录起始。
乳糖的类似物IPTG可以和lacI产物结合，使其构象改变离开lacO，从而激活转录。
这种可诱导的转录调控成为了大肠杆菌表达系统载体构建的常用元件。
启动子是trp启动子和lacUV5的拼接杂合启动子，且转录水平更高，比lacUV5更优越。
启动子是trp启动子和lac启动子的拼合启动子，同样具有比trp更高的转录效率和受lacI阻遏蛋白调控的强启动子特性。
5.在常规的大肠杆菌中，lacI阻遏蛋白表达量不高，仅能满足细胞自身的lac操纵子，无法应付多拷贝的质粒的需求，导致非诱导条件下较高地表达，为了让表达系统严谨调控产物表达，能过量表达lacI阻遏蛋白的lacIq 突变菌株常被选为Lac/Tac/trc表达系统的表达菌株。
现在的Lac/Tac/trc载体上通常还带有lacIq 基因，以表达更多lacI阻遏蛋白实现严谨的诱导调控。
广泛用于诱导表达系统，但是IPTG有一定毒性，有人认为在制备医疗目的的重组蛋白并不合适，因而也有用乳糖代替IPTG作为诱导物的研究。
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真核启动子
EF1a
常规
表达用
mRNA
人延长因子
1α来源的强哺乳动物表达启动子 组成型
表达水平十分稳定，与细胞类型无关
PGK1(人/小鼠)
常规
表达用
mRNA
磷酸甘油酸
酯激酶基因来源的哺乳动物启动子 组成型
广泛表达,但可能因细胞类型而异。
由于甲基化或脱乙酰作用，倾向于抵抗启动子下调。
humanbetaactin 常规
表达
用
mRNA
β-肌动蛋白
基因来源的
哺乳动物启
动子
组成型
无处不在，鸡的启动子
常用与启动子杂交
TRE 常规
表达
用
mRNA
四环素响应
元件启动子
被四环
素或者
类似物
诱导
通常有本底表达
Ac5 常规
表达
用
mRNA
果蝇Actin5c
基因来源的
强昆虫启动
子
组成型
果蝇表达系统的常用
启动子
CaMKIIa 光遗
传学
基因
表达
mRNA
Ca2+/钙调
蛋白依赖的
蛋白激酶II启
动子
特异的
用于中枢神经系统/神
经元表达。
受到钙和钙
调蛋白调节。
TEF1 常规
表达
用
mRNA
酵母转录延
伸因子启动
子
组成型
与哺乳动物的EF1a启
动子类似
ADH1 常规mRNA 乙醇脱氢酶I被乙醇全长版本很强，促进高
表达用
的酵母启动子
抑制
表达。
截短启动子是组成型的，表达较低。
Ubi
常规
表达用 mRNA 玉米泛素基
因的植物启
动子 组成型 在植物中促进高表达
U6 小
RNA 表达
shRNA 来源于人U6小核启动子
组成型
小鼠U6也使用,但效率略差。
常用的原核表达系统启动子
T7lac 高
水
平
基
因
表
达
T7噬菌体
来源的启动
子加上lac
操纵子
几乎没有本底表
达，需要T7RNA
聚合酶，受到lac
操纵子的控制，
可以被IPTG诱
导。
常用与pET载体，受到lac操纵子的严
格调控
araBAD 规表达用 阿拉伯糖代
谢操纵子的启动子 阿拉伯糖诱导
弱，常用与pBAD 载体。
适合于快速调控和低的本底表达
lac
常
规表达用
Lac 操纵子
来源的启动子 可以被IPTG 或者乳糖诱导
在常规的大肠杆菌中，lacI 阻遏蛋白表达量不高，仅能满足细胞自身的lac 操
纵子，无法应付多拷贝的质粒的需求，导致非诱导条件下较高地表达，为了让
表达系统严谨调控产物表达，能过量表达lacI 阻遏蛋白的lacIq 突变菌株常被选为Lac/Tac/trc 表达系统的表达菌株。
现在的Lac/Tac/trc 载体上通常还带有lacIq 基因，以表达更多lacI 阻遏蛋白实现严谨的诱导调控。
pL 高
水
平
基
因
表
达
Lambda噬
菌体来源的
启动子
温度调节
通常和温度敏感的cI857抑制子搭配
使用。