關于真核生物的轉錄第1頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五本節的主要內容：1、真核生物中與轉錄相關的順式元件（cis-factors）2、真核生物中與基本轉錄相關的轉錄因子（trans-factor）3、真核生物轉錄的起始；4、真核生物轉錄的延伸；5、真核生物轉錄的終止；第2頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五一、真核生物與轉錄相關的順式元件（cis-factors）第3頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五l

基本水平轉錄的

cis-factor：promoterorbasicfactorCorepromoter(Capsite,TATAbox必需因子)

UPE(UpstreamPromoterElement)(CAATbox,GCbox)

部分基因的基本水平的轉錄（一）、真核生物中的啟動子元件：

l

特異誘導高效表達的cis-factorEnhancerForluxurygene(inducibleexpression)第4頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五

1、

Promoterforbasictranscription

l

Capsite;initiationpoint(+1)Cappingm7GpppA/G------70±---AUG---(inmRNA)InitiationregionPyAPy（y：嘧啶）

1-4Kb-110-70-30+1

GCislandCAAC/TboxTATAboxCap

EnhancerUPEcorepromoter

Promoter(basicfactor)

第5頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五

Promoterforbasictranscription

l

TATAbox/Hognessbox/Goldberg-Hognessbox(-30)RichATandrichGCflankedrichGC------TATAA(T)AA(T)------richGC8297938563(37)8350(37)1-4Kb-110-70-30+1

GCislandCAAC/TboxTATAboxCap

EnhancerUPEcorepromoter

Promoter(basicfactor)

第6頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五

Promoterforbasictranscription

l

CAATbox(CATboxUPE)(-70---80)

and

GCisland(-80---110)GGGCGGG(T)----CAATCT----Range30bp±1-4Kb-110-80-70-30+1

GCislandCAATCTboxTATAboxCap

EnhancerUPEcorepromoter

Promoter(basicfactor)

第7頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五啟動子中各位點的功能：分析方法：通過對β-珠蛋白啟動子區域的誘變分析，確認了三個起始轉錄所需要的短序列區(其中心位置在-35，-75，-90)。這些序列與TATA盒、CAAT盒、GC盒分別對應。第8頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五啟動子中各位點的功能：

l

Promoterfunctions

CAATbox(modulator)and(causeGCisland)：控制轉錄起始頻率和強度；

TATAbox(selector)：控制轉錄精確起始；

1site(initiator)：determinationinitiationandcappingofmRNA

距離：l

、30bpfromTATAboxto+1site（轉錄起始位點）isrequired2、TATAbox與相鄰的UPE區的距離：插入堿基，影響轉錄效率。第9頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五應答元件與轉錄調控因子的對應關系GRE:糖皮質激素應答元件;TRE:佛波酯應答元件;SRE:血清應答元件；第10頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五人金屬硫蛋白編碼基因上游的復合應答元件結構第11頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五

2、EnhancerEnhanceexpressionBasicexpressionPositionnotbefixedisolatedregion

Bi-directionalelementMono-directionalelement

EnhancerPromoterNoforspecialgeneonlyforspecialgene（1）、Enhancer與Promoter的比較增強子：是指能使和它連鎖的基因轉錄頻率明顯增加的DNA序列。第12頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五（2）、發現：

SV40早期基因轉錄單位S-200S

72bp72bp

72bpregiondeletion

Stranscriptiongodown

intoupstreamofβ-globingene

Transcriptionup200X

Cell&tissuespecialtyofEnhancereffectDistanceeffect(over2kb)Orientation（方向）-無方向性

無基因專一性；大多為重復序列；受外部信號的調控；特點第13頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五★Enhancer的結構----Enhancer由兩個以上的增強子成分(EnhancerElement)組成

----每個EnhancerElement必需由兩個緊密相連的增強子元(Enhanson）組成

----各個Enhanson(cis-factor)與激活蛋白(trans-factor)結合

增強特異性轉錄

促進轉錄的復合體+UPE+corepromoter基本轉錄復合體第14頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五Enhancer

……..Specificaltransc.Factor(tran-factor)

Specificaltransc.Factor(tran-factor)

++Activation（激活）domainOfEnhancercomplex

Activation（激活）domainofEnhancercomplex

……..……..EnhancerElementEnhancerElement(<100bp)

Enhanson(cis-factor)Enhanson(cis-factor)……..第15頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五ThemodelsofenhancerstoactatadistanceDNAlooping

EPGeneralTFGene-specificfactorRNApolymerase---Enhancercomplex與近啟動子的transcriptionalcomplex構型契合第16頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五Loopingofpromoter-enhancerregion第17頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五3、沉寂子（Silencer）：能使和它連鎖的基因轉錄效率下降的一段DNA序列；

canactatadistancetomodulatetranscription;

可以雙向起作用；therebypreventingtranscriptionofneighboringgenes；特點：somehowcausethechromatintocoilupintoacondensedform－Inactiveform；作用原理：第18頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五二、與基本轉錄相關的轉錄因子（trans-factor）1、Trans-factorforbasictranscription

l

TF(I,II,III)TranscriptionalFactorl

TBP(TATAboxBindingProtein)l

TAF(TBPAssociateFactor)l

RAP(RNApol.Associateprotein)真核生物中RNApol的作用必須有其他相關轉錄蛋白在啟動子處的先期結合才能啟動轉錄；Cis-factor+

TIC(TranscriptionalInitiateComplex)第19頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五

RNApolymeraseI,II,III2、RNApolymeraseinEukaryotes

RNA聚合酶Ⅰ轉錄28s,18s,5.8srRNA；RNA聚合酶Ⅱ轉錄mRNA；RNA聚合酶Ⅲ轉錄5srRNA，tRNA和其它小RNA；功能：第20頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五

RNApolymeraseinEukaryotes

RNApol.I,II,IIILwith78%±homologousbetween3RNApol.I,II,IIIIncludingL,L’bigsubunit&7-12smallsubunits進化淵源第21頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五

RNApolII;

---Forpre-mRNAtranscription---Locatedinnucleoplasm

---RNApolIIL’maximumsubunit240kd&havespecificCOOH-endnamedCTD(CarboxylTerminalDomain)CTDonlyinRNApolII

---CTD特征：7aarepeats&highfrequencyphosphorylationTyr—SerP—Pro—ThrP—SerP—Pro—SerP

第22頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五Yeast26XDrosophila果蠅44Xrepeatunitof7aa/inCTDRat&Human52X

較非磷酸化形式提高轉錄效率10X

使RNApol易于離開Promoter區轉錄延伸

磷酸化的作用：第23頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五---RNApolII+>20TFIIs

逐級組裝

TIC→轉錄啟動(TranscriptionalInitiationComplex)

(TBP)特點：neededforRNApolI,II,III；VeryhighconservedC-enddomainof180aa；BindswithDNAinminorgroove（小溝）&circleit；TFIID：Asortofproteincomplex(TBP&>8TAF)TBP作用：具有識別TATA盒的能力；

DeterminationTranscriptionalinitiationstartingsite；第24頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五TATA+1

circleminorgroove（環繞DNA小溝）

TFIIATBPofTFIID

pre-TIC

TFIIA：BindstoTFIIDEnhancesTFIIDbindingtoTATAboxStabilizingtheDNA-TFIIDcomplex

第25頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五TFIIB：TFIIBbindstoTBPofTFIIDandRNApol.IITFIIBasalinking

factorallowingrecruitment（招募）ofRNApolIItoTIC；TFIIF：IncludingtwosubunitsofRAP30,RAP70Bindingandrecruiting（招募）RNApolIItoassembleTIC參與DNA雙鏈的溶解；TFIIFRNApolIITFIIB

BasicTIC

第26頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五TFIIH;Helicaseactivity(ATPase)&kinaseactivity

PhosphorylationofCTDofRNApolIIO

DNArepair

TFIIE;AssociatewithTFIIHkinase

completeTIC

EH第27頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五真核RNA聚合酶對DNA模板的識別TFIIE，H第28頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五mRNA

Promoterclearance

TranscriptionstartingFEHBDA大多數TFⅡ因子在RNA聚合酶Ⅱ離開啟動子前就釋放。但TFⅡF在延伸中也發揮作用。第29頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五轉錄因子分子量（kD)功能TBP30與TATA盒結合TFⅡ-B33介導RNA聚合酶Ⅱ與TFIID的結合TFⅡ-F30,74解旋酶TFⅡ-E34,37促進TFIIH的激酶活性TFⅡ-H62,89解旋酶、激酶、DNA的修復TFⅡ-A12,19,35穩定TFⅡ-D的結合TFⅡ-I120促進TFⅡ-D的結合總結：各轉錄因子的作用第30頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五RNApolI;LocatedinnucleolusForpre-rRNA(—18s—5.8s—28s—)80-85%oftotalRNATwocontroldomainsincludedincis-factorTrans-factorincludingIncluding4subunits1ofTBP(TATAbidingprotein)3ofTAF(TBPassociatefactor)UBF(UPEBindingFactor)SL(Selectivityfactor)UPE(upstreampromoterelement)Corepromoter第31頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五

UBF+UPEUBF+PartofcorepromoterTwoUBFinteractioncausingDNAtoformaloop3TAF1TBPSLUPEcorepromoter

UBF

UBF

RNApolI起始復合物的組裝過程：第32頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五

Pre-rRNA

AllowsRNApolbindingcomplextoinitiate

RNApol

SL作為一個獨立的復合蛋白，它不與啟動子特異性地結合，但可以與啟動子特異結合的其它成分相結合。SL的主要功能是使RNA聚合酶I正確的定位在起始位點。SL的作用：第33頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五RNApolIII：Locatedinnucleoplasm

16ormoresubunitsFor5spre-rRNA；4spre-tRNA；U6snRNA(smallnuclearRNA)；CytosolicRNA；---cis-factorincluding啟動子位于tRNA基因編碼區內：twohighlyconservedregionsliedownstreamfrom+1--Abox;TGGCNNAGTGG(D-loopoftRNA)--Bbox;GGTTCGANNCC(TψC-loopoftRNA)(forpre-tRNA)：第34頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五Tans-factorTFIIIC：bindingtoA,Bbox

TFIIIC

+1AboxBbox

tDNA

TFIIIC是裝配因子，幫助TFⅢB結合在正確的位置。

tRNA轉錄起始復合物的形成過程：第35頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五TFIIIB：特點：

Binding50bpupstreamfromAbox；

其結合位點沒有序列特異性，而是由TFIIIC的結合位點決定的；Including3subunits:TFⅢB的功能是作為“定位因子”，負責RNA聚合酶III的正確定位。第36頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五TFIIIBallowsRNApolIIItobindandinitiatetranscription

tRNA

RNApolIII

+1

tRNA轉錄起始復合物的形成過程：第37頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五---cis-factorincluding：啟動子位于基因編碼區內；Abox;+50to+65bpCbox;located81-99bpdownstreamfrom+1---Trans-factorTFIIIA：specificCboxbindingprotein&allows

指導TFIIIC結合到啟動子A區上TFIIIC：與A區結合，指導TFIIIB結合到啟動子上游；

TFIIIB：指導RNA聚合酶III結合到5S啟動子上；RNApolIIIfor5spre-rRNA5spre-rRNA轉錄起始復合物的形成特點：第38頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五

RNApolIIITFIIIC

TFIIIA

+1AboxCbox

TFIIIB

5SrRNA

5spre-rRNAtranscription5spre-rRNA轉錄起始復合物的形成：第39頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五三、反式作用因子（轉錄因子）的結構特征：

l

轉錄因子多為變構蛋白，具有2或3個獨立的功能結構域：DNA結合域、轉錄激活域、連接區。DNA-bindingdomainactivationdomain一個轉錄因子中，行使DNA結合以及轉錄激活功能可能是兩個獨立的結構域。第40頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五l

Cys/Cys,Cys/His(Zincfinger)l

Helix—loop—Helix(HLHorbHLH)

l

Leuzipper(bZIP)1、DNA結合結構域種類及結構特點：第41頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五鋅指（zincfinger）結構：是指每個重復的“指”狀結構約含23個氨基酸殘基，鋅以4個配價鍵與4個半胱氨酸、或2個半胱氨酸和2個組氨酸相結合。整個蛋白質分子可有2-9個這樣的鋅指重復單位。每一個單位可以其指部伸入DNA雙螺旋的深溝，接觸5個核苷酸。A）、Zincfinger第42頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五23aa/copyonefinger9directrepeats,23aa/copy2Cys/2Hisor2Cys/2Cystypes2Cys(2C)~Zn~2His(2H)toformfingerof1α-helix&1-βsheetPeptidechainA）、Zincfinger第43頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五第44頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五B）、亮氨酸拉鏈結構（

Leczipper）定義：是指蛋白質分子的肽鏈上每隔6個氨基酸就有一個亮氨酸殘基，結果就導致亮氨酸殘基都在α螺旋的同一個方向出現。兩個相同的α螺旋的兩排亮氨酸殘基就能以疏水鍵結合成二聚體，這二聚體的另一端的肽段富含堿性氨基酸殘基，借其正電荷與DNA雙螺旋鏈上帶負電荷的磷酸基團結合。

若不形成二聚體則對DNA的親和結合力明顯降低。第45頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五Monomeric&dimericstructureofLeczipperLeczipperdimerization第46頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五第47頁，共53頁，2022年，5月20日，17點19分，星期五螺旋