真核生物的转录调控
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• C4型：锌离子与四个半胱氨酸结合，存在于细胞核受体中 ，与跨膜扩散的内分泌信号分子（类固醇和其他激素分子 ）相互作用，形成激素-受体复合物并结合到增强子或激 素响应元件上激活相关基因的转录。 • 这类激活因子必须结合一个效应分子（激素分子:如性激 素、孕酮、糖皮质激素、甲状腺激素等）才能发挥作用。
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含锌结构域
• C6型：含2个锌离子和6个半胱氨酸组件，在酵母转录激活 因子GAL4及其家族成员中出现。GAL4蛋白的结合模体类似 锌指，也包含锌离子和半管氨酸残基，但没有组氨酸，锌 离子与帮胱氨酸的比例是1:3
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同源结构域
• 同源结构域：由于它编码的基因的 区域为同源框而得名。每个同源结 构域蛋白包括3个α 螺旋，第二、 第三螺旋形成螺旋-转角-螺旋模体 ，第三个螺旋作为识别螺旋起作用 大多数同源结构域蛋白的N端还有 一个不同于螺旋-转角-螺旋的臂可 插入DNA小沟。 • 同源框：最早发现于果蝇的被称 为同源基因的调控基因中该基因 的突变会引起果蝇肢体的移位畸 形。
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阻抑物结构域
• 转录的阻抑有可能是通过间接的对激活因子功能的干扰而 实现，有以下几种情况： • 1.阻断了激活因子DNA的结合位点 • 2.非DNA结合复合体的形成，如类固醇激素受体的阻抑蛋 白 • 3.掩盖了激活结构域 • 4.阻抑蛋白的特殊结构直接抑制转录
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转录激活域
• 大部分激活因子只含有一个转录激活域，有些则有几种激 活域。大多数转录激活域可以分为以下3种。 • 酸性域：由49个氨基酸组成的激活域中，有11个氨基酸为 酸性氨基酸。 • 富谷氨酰胺域：SP1转录激活因子有两个这样的功能域， 谷氨酰胺占该区氨基酸总数的25%，谷氨酰胺残基所占的 比例似乎比总体结构更重要。 • 富脯氨酸域：如AP2、Oct-2等转录因子中所发现的富含脯 氨酸结构域，有一个能激活转录的连续的脯氨酸残基。
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含锌结构域
• C2H2型：即锌指，有一个12个氨基酸的环，通过两个半胱 氨酸和两个组氨酸残基固定，这四个残基与锌离子在空间 上形成一个四面体结构。它在TFⅢA中重复了9次，在SP1 中有3个拷贝。一般来说须要三个或更多这样的锌指结构 才能与DNA结合。
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含锌结构域
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碱性结构域
• 碱性结构域：具有这种结构域的转录激活因子均有一个强 碱性DNA结合模体，与1或2个蛋白质二聚化结构域连接， 与碱性结构域相连的二聚化结构域分为两类：亮氨酸拉链 (ZIP)和螺旋-环-螺旋（HLH）。
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二聚体结构域
• 亮氨酸拉链：该域由两条多肽链组成，α 螺旋中每隔7个 氨基酸就出现一个亮氨酸残基（或其他疏水性氨基酸）， 这些残基位于DNA结合域的C端α 螺旋上，这种排列有利于 两个单体间的相互作用，形成二聚体。每个α 螺旋相连的 碱性结构域形成一个对称的结构，沿DNA相反的方向延伸 并与对称的DNA识别位点发生作用，最终像夹子一样夹在 DNA上。 • 螺旋-环-螺旋域：总体结构域亮氨酸拉链类似，只是它的 两个α 螺旋被一个非螺旋的多肽环分成两个单体蛋白，C 端α 螺旋的疏水残基可以二聚化。
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谢 谢！
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DNA结合域与转录激活域
• 转录激活因子既可以激活也可以抑制RNA聚合酶Ⅱ的转录 它们至少都含有两个基本的功能域：DNA结合域和转录激 活域。 • DNA结合域：它是同DNA结合的特殊序列，如基因附近存在 的启动子和增强子序列结合的区域，与转录调节直接相关 • 转录激活域：和其他转录调节因子结合的区域。 • 另外：还有一些激活因子具有形成二聚体的域，能使两个 单体彼此结合形成同源二聚体、异源二聚体或多聚体。它 们可以与附加的小分子结合来调控转录因子自身的活性。
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激素调控：类固醇激素受体
• 许多转录因子是由激素激活的，如类固醇激素，它们需要 相应的激素与激素受体结合，形成激素-受体复合物，然 后激素-受体复合物二聚化进入细胞核，结合到增强子或 激素响应元件上，激活相关基因的转录。
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磷酸化转录调控
• 有一些激素并不穿过细胞，它们 与细胞表面受体结合，以信号转 导的方式将信号传递给细胞内的 蛋白，这一过程通过涉及到蛋白 的磷酸化。通过将转录因子磷酸 化，使转录因子二聚化，而进入 细胞核激活相关基因的转录。
转录调控的对象
• 不同的转录激活域有着不同的调控对象，有以下几种：
• • • •
1.染色质结构 2.通过特定的TAFⅡ与TFⅡD作用 3.与TFⅡB作用 4.对TFⅡH复合体的调整和作用导致RNA聚合酶Ⅱ的CTD的 特异性磷酸化。
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组成性转录因子SP1
• SP1存在于所有的细胞类型中，与GC盒结合，包含3个锌指 结构和2个富含谷氨酰胺的转录激活结构域。SP1的转录激 活域与TAFⅡ110结合，使其介导的转录得意激活。
真核生物的转录调控
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转录激活因子
• 通用转录因子（TFⅡA、TFⅡB、TFⅡD等）能够识别转录 起始位点并指示转录方向，但他们自身只能激发很低的转 录水平（本底水平转录），而细胞中活跃基因的转录通常 高于本底转录。 • 为了能够增强转录，真核细胞另有一类与增强子结合的基 因特异性转录因子即激活因子（activator）,由激活因子 产生的转录激活使得细胞能够调控基因的表达。
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转录延伸：HIV Tat
• HIV编码一种称为Tat的激活蛋白，它是HIV基因的大量表 达所必须的。Tat与RNA上的一段称为TAR的苯环结构结合 • 在哺乳动物中Tat的作用表现在转录延伸的过程中，如果 没有Tat的存在，RNA聚合酶Ⅱ转录复合体将因进程过慢而 使HIV的转录过早终止。 • Tat与RNA结合因子形成复合物结合在转录物的TAR序列上 这个蛋白质-RNA复合体可以向后成环，并与装配在启动子 处的新形成的转录起始复合物作用，使TFⅡH的激酶活性 被激活，导致RNA聚合酶Ⅱ的CTD被磷酸化，使RNA聚合酶 前进并阅读HIV转录单位，最终实现HIV蛋白的大量合成。
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DNA结合域
每种DNA结合域都有一个DNA结合模体，模体是结构域的 一部分，具有特定的形状一结合特定的DNA。DNA结合模体可 大致分为三类：含锌结构域、同源结构域和碱性结构域。 含锌结构域：利用一个或多个锌离子形成合适的构象，使 DNA结合模体的α 螺旋能进入DNA双螺旋的大沟，并结合在特 定的位置上。也分为三种：一种“C2H2”型锌指、“C4”型 和“C6”型
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百度文库
细胞决定
• 细胞决定是指：指细胞在发生可识别的形态变化之前, 就 已受到约束而向特定方向分化, 这时细胞内部已发生变化 , 确定了未来的发育命运。 • myoD基因表达的myoD蛋白可以直接激活肌细胞特异基因的 表达使成纤维细胞转化为肌细胞，同时P21WAF1/CIP1的表 达，后者的表达可以使细胞周期停滞在G1期。 • 现在发现的myoD、myogenin、myf5和mrf4中的任意基因的 表达都可以使成纤维细胞转化为肌细胞，它们所编码的蛋 白都属于HLH转录因子家族的成员。 • 这些转录因子受到抑制因子Id的调控，Id缺少DNA结合域 ，但含有HLH的二聚化结构域，当他与MyoD和相关蛋白结 合后，形成异型二聚体，使之无法与DNA结合，从而抑制 MyoD和相关蛋白的转录调控。
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含锌结构域
• C6型：含2个锌离子和6个半胱氨酸组件，在酵母转录激活 因子GAL4及其家族成员中出现。GAL4蛋白的结合模体类似 锌指，也包含锌离子和半管氨酸残基，但没有组氨酸，锌 离子与帮胱氨酸的比例是1:3
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同源结构域
• 同源结构域：由于它编码的基因的 区域为同源框而得名。每个同源结 构域蛋白包括3个α 螺旋，第二、 第三螺旋形成螺旋-转角-螺旋模体 ，第三个螺旋作为识别螺旋起作用 大多数同源结构域蛋白的N端还有 一个不同于螺旋-转角-螺旋的臂可 插入DNA小沟。 • 同源框：最早发现于果蝇的被称 为同源基因的调控基因中该基因 的突变会引起果蝇肢体的移位畸 形。
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阻抑物结构域
• 转录的阻抑有可能是通过间接的对激活因子功能的干扰而 实现，有以下几种情况： • 1.阻断了激活因子DNA的结合位点 • 2.非DNA结合复合体的形成，如类固醇激素受体的阻抑蛋 白 • 3.掩盖了激活结构域 • 4.阻抑蛋白的特殊结构直接抑制转录
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转录激活域
• 大部分激活因子只含有一个转录激活域，有些则有几种激 活域。大多数转录激活域可以分为以下3种。 • 酸性域：由49个氨基酸组成的激活域中，有11个氨基酸为 酸性氨基酸。 • 富谷氨酰胺域：SP1转录激活因子有两个这样的功能域， 谷氨酰胺占该区氨基酸总数的25%，谷氨酰胺残基所占的 比例似乎比总体结构更重要。 • 富脯氨酸域：如AP2、Oct-2等转录因子中所发现的富含脯 氨酸结构域，有一个能激活转录的连续的脯氨酸残基。
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含锌结构域
• C2H2型：即锌指，有一个12个氨基酸的环，通过两个半胱 氨酸和两个组氨酸残基固定，这四个残基与锌离子在空间 上形成一个四面体结构。它在TFⅢA中重复了9次，在SP1 中有3个拷贝。一般来说须要三个或更多这样的锌指结构 才能与DNA结合。
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含锌结构域
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碱性结构域
• 碱性结构域：具有这种结构域的转录激活因子均有一个强 碱性DNA结合模体，与1或2个蛋白质二聚化结构域连接， 与碱性结构域相连的二聚化结构域分为两类：亮氨酸拉链 (ZIP)和螺旋-环-螺旋（HLH）。
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二聚体结构域
• 亮氨酸拉链：该域由两条多肽链组成，α 螺旋中每隔7个 氨基酸就出现一个亮氨酸残基（或其他疏水性氨基酸）， 这些残基位于DNA结合域的C端α 螺旋上，这种排列有利于 两个单体间的相互作用，形成二聚体。每个α 螺旋相连的 碱性结构域形成一个对称的结构，沿DNA相反的方向延伸 并与对称的DNA识别位点发生作用，最终像夹子一样夹在 DNA上。 • 螺旋-环-螺旋域：总体结构域亮氨酸拉链类似，只是它的 两个α 螺旋被一个非螺旋的多肽环分成两个单体蛋白，C 端α 螺旋的疏水残基可以二聚化。
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谢 谢！
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DNA结合域与转录激活域
• 转录激活因子既可以激活也可以抑制RNA聚合酶Ⅱ的转录 它们至少都含有两个基本的功能域：DNA结合域和转录激 活域。 • DNA结合域：它是同DNA结合的特殊序列，如基因附近存在 的启动子和增强子序列结合的区域，与转录调节直接相关 • 转录激活域：和其他转录调节因子结合的区域。 • 另外：还有一些激活因子具有形成二聚体的域，能使两个 单体彼此结合形成同源二聚体、异源二聚体或多聚体。它 们可以与附加的小分子结合来调控转录因子自身的活性。
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激素调控：类固醇激素受体
• 许多转录因子是由激素激活的，如类固醇激素，它们需要 相应的激素与激素受体结合，形成激素-受体复合物，然 后激素-受体复合物二聚化进入细胞核，结合到增强子或 激素响应元件上，激活相关基因的转录。
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磷酸化转录调控
• 有一些激素并不穿过细胞，它们 与细胞表面受体结合，以信号转 导的方式将信号传递给细胞内的 蛋白，这一过程通过涉及到蛋白 的磷酸化。通过将转录因子磷酸 化，使转录因子二聚化，而进入 细胞核激活相关基因的转录。
转录调控的对象
• 不同的转录激活域有着不同的调控对象，有以下几种：
• • • •
1.染色质结构 2.通过特定的TAFⅡ与TFⅡD作用 3.与TFⅡB作用 4.对TFⅡH复合体的调整和作用导致RNA聚合酶Ⅱ的CTD的 特异性磷酸化。
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组成性转录因子SP1
• SP1存在于所有的细胞类型中，与GC盒结合，包含3个锌指 结构和2个富含谷氨酰胺的转录激活结构域。SP1的转录激 活域与TAFⅡ110结合，使其介导的转录得意激活。
真核生物的转录调控
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转录激活因子
• 通用转录因子（TFⅡA、TFⅡB、TFⅡD等）能够识别转录 起始位点并指示转录方向，但他们自身只能激发很低的转 录水平（本底水平转录），而细胞中活跃基因的转录通常 高于本底转录。 • 为了能够增强转录，真核细胞另有一类与增强子结合的基 因特异性转录因子即激活因子（activator）,由激活因子 产生的转录激活使得细胞能够调控基因的表达。
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转录延伸：HIV Tat
• HIV编码一种称为Tat的激活蛋白，它是HIV基因的大量表 达所必须的。Tat与RNA上的一段称为TAR的苯环结构结合 • 在哺乳动物中Tat的作用表现在转录延伸的过程中，如果 没有Tat的存在，RNA聚合酶Ⅱ转录复合体将因进程过慢而 使HIV的转录过早终止。 • Tat与RNA结合因子形成复合物结合在转录物的TAR序列上 这个蛋白质-RNA复合体可以向后成环，并与装配在启动子 处的新形成的转录起始复合物作用，使TFⅡH的激酶活性 被激活，导致RNA聚合酶Ⅱ的CTD被磷酸化，使RNA聚合酶 前进并阅读HIV转录单位，最终实现HIV蛋白的大量合成。
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DNA结合域
每种DNA结合域都有一个DNA结合模体，模体是结构域的 一部分，具有特定的形状一结合特定的DNA。DNA结合模体可 大致分为三类：含锌结构域、同源结构域和碱性结构域。 含锌结构域：利用一个或多个锌离子形成合适的构象，使 DNA结合模体的α 螺旋能进入DNA双螺旋的大沟，并结合在特 定的位置上。也分为三种：一种“C2H2”型锌指、“C4”型 和“C6”型
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细胞决定
• 细胞决定是指：指细胞在发生可识别的形态变化之前, 就 已受到约束而向特定方向分化, 这时细胞内部已发生变化 , 确定了未来的发育命运。 • myoD基因表达的myoD蛋白可以直接激活肌细胞特异基因的 表达使成纤维细胞转化为肌细胞，同时P21WAF1/CIP1的表 达，后者的表达可以使细胞周期停滞在G1期。 • 现在发现的myoD、myogenin、myf5和mrf4中的任意基因的 表达都可以使成纤维细胞转化为肌细胞，它们所编码的蛋 白都属于HLH转录因子家族的成员。 • 这些转录因子受到抑制因子Id的调控，Id缺少DNA结合域 ，但含有HLH的二聚化结构域，当他与MyoD和相关蛋白结 合后，形成异型二聚体，使之无法与DNA结合，从而抑制 MyoD和相关蛋白的转录调控。