第4章 真核生物转录及转录水平的调控1

2) Enhancer 的结构与功能
☆增强子（Enhancer）和沉默子（Silencer） 是远上游调控元 件，具有远距离，方向和位置非依赖性，部分具有组织细胞类 型。
成环模型
E P
激活因子A 激活因子与 增强子结合
E
激活因子B
P
P RNA聚合酶 E
滑动模型
E 激活因子A 激活因子与 增强子结合 E P P
DNA结合部分与B激活蛋白的激活功能
部分融合在一起，可以构成一种有功能 的基因激活蛋白，这种融合蛋白只能激 活A蛋白所能激活的基因。
+
A B
DNA结合结构域
1.锌指结构 2. HTH结构 3.亮氨酸拉链
dimer
dimer
Three major categories of transcription factor protein.
第二个部位为TATA框（Hogness box）。它位于-25个bp其 共有序列为：TATAA/TAA/T，基本上由AT碱基对所组成，只 有很少启动子中有GC碱基对的存在。 第三个部位 为CAAT框。其共有序列为GGC/TCAATCT，一般 位于-75（-100～-200）附近。虽然此序列名为CAAT框，但其 中头两个G的重要性并不亚于CAAT部分。CAAT框为上游控制 元件，为转录所需。 第四个部位是增强子（enhancer），又称远上游序列（far upstream sequence）。一般都在-1OO以上。
TBP • Two UBF interaction causing DNA TBP to form a loopSL1 UBF
TBP
Allows RNApol binding complex to initiate
RNA 聚合酶
UBF RNA 聚合酶
Pre-rRNA
2.RNA聚合酶Ⅱ的启动子及转录起始
RNA聚合酶Ⅱ的启动子与增强子示意图
增强子/远上游序列----//----CAAT框------//------TATA框---//---帽子位点 -100以上 -75 GGC/TCAATCT -25 TATAA/TAA/T A +1
1）RNA聚合酶Ⅱ的启动子与增强子


第一个部位为帽子位点，即转录起始位点。其碱基大多为A。
激活剂
抑制剂
基础因子
辅激活剂（中介蛋白 复合体）
组蛋白乙酰化和脱乙酰化影响 染色质的紧密程度从而影响 基因转录。
第一节 真核生物RNA聚合酶的分离、鉴定和功能
RNA聚合 酶亚基分 离鉴定 （表位标 签技术）
真核细胞的三种RNA聚合酶的 一般性质
酶 RNA聚合酶Ⅰ RNA聚合酶Ⅱ 位置
核仁
真核生物蛋白编码基因结构模式
5´cap
5´非编码区
编码区
3´非编码区
3´poly(A) tail
.

CTD磷酸化招募加帽、剪 接机器和加尾机器来完成 pre-mRNA加工。
3' 端形成过程

poly(A)信号序列和与相关蛋白 因子组成切割/多聚腺苷酸化 的复合物来完成多聚苷酸化过 程。分裂/多聚腺苷酸化特异 因子(cleavage/polyadenylation specificity factor，CPSF)与加 尾信号序列（AAUAAA）特 异结合，切割刺激因子 (cleavage-stimulatory factor， CstF)与poly(A)位点下游富含 G/U序列结合进一步加强了 CPSF结合。切割因子 (cleavage factors，CF)将前体 mRNA切断，随后和CPSF结 合的poly(A) 聚合酶(poly(A) polymerase，PAP) 添加poly(A) 尾。poly(A) 结合蛋白 （poly(A) binding protein, PABP）稳定poly(A) 尾。 引自Proudfoot等, cell, 2002
RNA聚合酶亚基 组成 （进化特征）
羟基末端域（carboxy-terminal domain: CTD） Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser
Figure 8. Eukaryotic RNA polymerase II has >10 subunits.
第二节 真核生物的启动子
ຫໍສະໝຸດ Baidu
激活因子B
RNA聚合酶 E
滑动 P
3)RNA聚合 酶Ⅱ的启 动子及转 录的起始
General transcription factors (TFs)
TFⅡD（TBP +TAFⅡ） TFⅡA 识别和结合TATA框 稳定TFⅡD 与TATA框的结合
TFⅡB TFⅡF
RNA PolⅡ TFⅡE TFⅡH
产物
rRNA
hnRNA snRNA tRNA 5SRNA snRNA
活性比较
50-70%
对α-鹅膏菌素的敏感性
不敏感
核质
20-40%
敏 感
RNA聚合酶Ⅲ
核质
10%
高浓度敏感
RNA聚合酶Ⅰ合成RNA的活性最显著。它位于核仁中，负责转录编码rRNA的基 因(称rDNA) 。另一主要的酶是RNA聚合酶Ⅱ，它位于核质中，主要负责核内不匀一 RNA (hnRNA)的合成, 而hnRNA是mRNA的前体。RNA聚合酶Ⅲ负责合成tRNA和许 多小的核内RNAs。
在α-螺旋的疏水表面间就可以互相作用，形成二聚体。 这种相互作用形成一个卷曲的卷曲结构 （cone－coil structure）。 激活转录因子-1是一种具有碱性－亮氨酸拉链结构(basic leucine zipper，bZIP)的cAMP应答元件结合的蛋白质 (cAMP-responsive element binding protein，CREB)家 族中的转录因子，具有广泛的转录调节作用.
C4锌指结构的特点

锌指结构是锌离子与4个半胱氨酸结合，它出现在 一百多种类固醇激素受体转录因子中。

这些因子由同型或异型的二聚体组成，其中每一 单体包含2个C4锌指结构。两个单体通过锌离子稳 定折叠成更复杂的构象，再把每个单体的α-螺旋 插入到DNA的连续大沟中，这与HLH蛋白类似。
2. HTH结构（helix-turn-helix）

HTH结构(基序)的特点是两段α螺旋之间由一段常 含脯氨酸的10氨基酸左右的肽连结，使两段α螺 旋形成一个固定的角度。
3.亮氨酸拉链

亮氨酸拉链（leucine zipper）的肽链上每相隔七个残基 就会有一个疏水的亮氨酸残基，这些残基位于DNA结合域 的C端α-螺旋上;

α-螺旋的侧面每两圈就会出现一个亮氨酸，形成一个疏 水的表面。
结合TBP，引进TFⅡF-PolⅡ复合物 与PolⅡ结合，参与解链
催化RNA的合成 引入TFⅡH并提高其活性 解开双链，为起始转入延伸阶段所必需
第3节 转录激活因子结构
真核生物转录因子的结构
转录激活域 DNA结合域 二聚体结构域

一、转录激活蛋白的两个功能区域
无基因特异性，如果把A激活蛋白的


激活结构域
1）酸性激活的功能区域负责与其他的蛋白质互相作 用，如形成二聚体，帮助通用转录因子在启动子上 装配成转录起始复合物等。 功能区域在结构特点：表面富含带负电荷的酸性氨 基酸。被称为“酸性的激活区域”。
2）富含Gln结构域：富含Gln结构域是在转录
因子SP1的两个激活区域上首次发现的。与酸
第4章 真核生物转录及其调控
启动子-调控元件 基本转录调控因子-RNA聚合酶[基本转录机 器]控制着基因的低水平表达，而特异（+/-） 转录调控因子结合在特异（+/-）调控元件改 变DNA构象（染色质重塑或核小体解聚）暴 露出启动子区域并直接或间接通过中介蛋白复 合体调控基本转录机器起始频率。
真核生物基因表达调控水平
１)RNA聚合酶I启动子及其转录起始


启动子可分两部分（-31/+6）称核心启动子（core promoter），其功能为决定转录起始的精确位置。 （-180/107，-100左右）称为上游控制序列（upstream control element，UCE,其功能为影响转录的频率。
Two control domains


Leu Leu Leu Leu 亮氨酸拉链 Leu Leu
Leu Leu
碱性结构
一种亮氨酸拉链二聚体对DNA
bZIP蛋白的亮氨酸拉链和碱性结构域
2. HTH结构（helix-turn-helix）

HTH结构(基序)的特点是两段α螺旋之间由一段常 含脯氨酸的10氨基酸左右的肽连结，使两段α螺 旋形成一个固定的角度。 同源异型域（homeodomains）也属于HTH结构（图 14-18）。
Including 4 subunits
1 of TBP (TATA biding protein) 3 of TAF1 (TBP associate factor)
３)RNA聚合酶I的启动子及转录的起始
UCE
+1 core promoter
• UBF+UPE UBF • UBF+Part of core promoter TAF1X3
included in cis-factor
UCE -100
UPE (upstream promoter element ) Core promoter
核心元件 +1
前rRNA基因
２)结合因子
a.上游结合因子(UBF):是一种特异DNA结合蛋白，可以与UCE 结合，还可以与核心元件上游的一段序列结合。 b.选择因子（SL1）：为RNA聚合酶I转录所必须。4个亚 基:TBP(TATA结合蛋白)和3个TAF1 UBF (UPE Binding Factor) Trans-factor including SL1 (Selectivity factor)

3.亮氨酸拉链

亮氨酸拉链（leucine zipper）的肽链上每相隔七个残基 就会有一个疏水的亮氨酸残基，这些残基位于DNA结合域 的C端α-螺旋上;

α-螺旋的侧面每两圈就会出现一个亮氨酸，形成一个疏 水的表面。
在α-螺旋的疏水表面间就可以互相作用，形成二聚体。 这种相互作用形成一个卷曲的卷曲结构 （cone－coil structure）。 激活转录因子-1是一种具有碱性－亮氨酸拉链结构(basic leucine zipper，bZIP)的cAMP应答元件结合的蛋白质 (cAMP-responsive element binding protein，CREB)家 族中的转录因子，具有广泛的转录调节作用.
C2H2锌指结构的特点
①通过锌离子把四个氨基酸（2个组氨酸和2个半胱氨酸的协 调作用）连在一起; ②锌指的一端与α-螺旋相连; ③锌指与DNA的结合是通过“锌指”的C端进行;
④每个“指”通过形成两个序列特异的DNA接触点（α-螺旋 区域上含有保守的碱性氨基酸），负责与DNA的大沟结合。
⑤锌指结构在RNA聚合酶Ⅲ转录因子TFⅢA中重复了9次，在 转录因子SP1中也有三个拷贝。一般来说须要有三个或更 多的C2H2型锌指才能与DNA结合。
性结构域一样， Gln 残基所占的比例似乎比
总体结构更重要。
3）富含Pro结构域：在c-Jun，AP2和Oct-2等
转录因子中所发现的富含Pro结构域，与Gln
相似，有一个能激活砖录的连续Pro残基链。