分子生物学-转录因子
分子生物学名词解释
分子生物学：从广义来讲，分子生物学是从分子水平阐明生命现象和生物学规律的一门新兴的边缘学科。
它主要对蛋白质及核酸等生物大分子结构和功能以及遗传信息的传递过程进行研究。
DNA重组技术:DNA重组技术（又称基因工程）是将DNA片段或基因在体外经人工剪接后，按照人们的设计与克隆用载体定向连接起来，转入特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细胞的新的遗传性状。
信号转导:是指外部信号通过细胞膜上的受体蛋白传到细胞内部，并激发诸如离子通透性、细胞形状或其它细胞功能方面的应答过程。
转录因子:是指一群能与基因5′端上游特定序列专一结合，从而保证目的基因以特定强度在特定时间和空间表达的蛋白质分子。
功能基因组：又称后基因组，是在基因组计划的基础上建立起来的，它主要研究基因及其所编码蛋白质的结构和功能，指导人们充分准确地利用这些基因的产物。
结构分子生物学:就是研究生物大分子特定空间结构及结构的运动变化与其生物学功能关系的科学。
生物信息学：是生物科学和信息科学重大交叉的前沿学科，它依靠计算机对所获得数据进行快速高效计算、统计分类以及生物大分子结构功能的预测。
染色体：是指存在于细胞核中的棒状可染色结构，由染色质构成。
染色质是由DNA、RNA和蛋白质形成的复合体。
染色体是一种动态结构，在细胞周期的不同阶段明显不同。
C-值（C-value）:一种生物单位体基因组DNA的总量。
C-值矛盾（C-value paradox）：基因组大小与机体的遗传复杂性缺乏相关性。
核心DNA（core DNA）：结合在核心颗粒而不被降解的DNA。
连接DNA（linker DNA）：重复单位中除核心DNA以外的其它DNA。
DNA多态性：指DNA序列中发生变异而导致的个体间核苷酸序列的差异，主要包括单核苷酸多态性和串联重复序列多态性两类。
DNA的一级结构：是指4种核苷酸的排列顺序，表示了该DNA分子的化学组成。
又由于4种核苷酸的差异仅仅是碱基的不同，因此又是指碱基的排列顺序。
《现代分子生物学》第五章 1 转录
表 12-1 E.coli RNA Pol 的结构和功能 亚基 基因 分子量 数目 组分 可能的功能 （KDa） α rpoA 40 2 核心酶 酶 组 装 及 与 调 节 蛋白作用 β rpoB 155 1 核心酶 和底物（核苷酸） 结合 β ’ rpoC 160 1 核心酶 模板结合 ω 10 1 核心酶 σ rpoD 70 1 σ 因子 和启动子结合， 识 别模板链 参照 B. Lewin:《GENES》Ⅴ.1994, Table 14.1 14.2
转录过程中，DNA双链中的一条链为模板链 （template/antisense strand ），而另一条链为 编码链（coding/sense strand）。
转录起始于RNA聚合酶和启动子(promoter) 结合之后，转录起始的第一个碱基称为转录 起始点(start point) 。在RNA聚合酶的作用下 合成RNA，至终止子(terminator)终止。 由启动子到终止子之间的序列称为转录单位 (transcription unit)。转录起始点前面的序列 称为上游(upstream)，后面的序列称为下游 (downstream)。
亚基可能参与全酶的组装及全酶识别启 动子。另外， 亚基还参与RNA聚合酶与 一些转录调控因子间的作用。 亚基具有与底物（NTP及新生的RNA链） 结合的能力。利福霉素可以阻断转录的起 始，链霉溶菌素可抑制延伸反应，二者均 是通过与亚基的结合而发挥作用的。
’亚基可能与模板结合。 肝素可与’亚基结合而抑制转录，并且可 以和’亚基竞争DNA的结合位点。 亚基和’亚基提供了RNA聚合酶的活性 中心，其一级结构与真核生物RNA聚合酶 大亚基有同源性。 亚基的功能是帮助全酶识别启动子并与之 结合。 亚基也可被看作一种辅助因子，因 此又可称为因子（ Sigma factor）。
名词解释-分子生物学
1、转录（Transcription）：以某一DNA链为模板，按照碱基互补原则形成一条新的RNA链的过程，是基因表达的第一步。
2、编码链：与mRNA 有相同序列的DNA 链3、下游：沿着表达方向的序列。
例如，编码区是在起始区的下游。
4、上游：转录起点之前的序列，例如，细菌启动子在转录单位的上游，起始密码在编码区上游。
5、启动子：结合RNA 聚合酶并起始转录的DNA 区域。
6、RNA聚合酶：使用DNA作为模板合成RNA的酶(正式应为DNA-依赖性RNA 聚合酶)7、终止子：是给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA序列。
DNA分子中终止转录的核苷酸序列。
8、转录单位：指RNA聚合酶起始位点和终止位点间的距离，可能包括不止一个基因。
9、初级转录本：与一个转录单位相对应的未修饰的RNA 产物。
10、组成型表达constitutive expression：个体发育的任一阶段，在所有细胞中都持续进行的表达。
一般是生命过程必需的基因。
11、负调控：在没有任何调节蛋白或其失活的情况下，基因表达；存在repressor的时候基因表达受阻。
12、正调控：在没有任何调节蛋白或其失活的情况下，基因关闭；存在activator的时候基因表达开启。
一般原核生物偏向负调控，原核生物的DNA裸露无保护，很容易启动转录，并翻译。
因此其细胞内的基因可以说是基本全部默认开启，因此在正常情况下原核细胞内存在大量不同的reressor阻遏着大量基因的转录。
细胞必须根据不同的条件，对一些被阻遏的基因进行去阻遏的调控，或对一些基因的表达进行阻止。
13、顺式作用元件cis-acting element DNA分子上的一些与基因转录调控相关的特定序列。
14、反式作用因子trans-acting factor一些与基因表达调控有关的蛋白因子。
15、顺式调控cis-acting regulation 一段非编码DNA序列对基因转录的调控作用，顺式正调控（启动子、增强子）；顺式负调控（沉默子）16、反式调控trans-acting regulation 转录因子作用于顺式作用元件对基因转录的调控。
分子生物学转录知识点总结
分子生物学转录知识点总结一、转录的过程在转录过程中，DNA的一部分被复制成RNA。
转录包括几个步骤：启动、延伸和终止。
启动是指RNA聚合酶结合到DNA的启动子上，并开始合成RNA的过程。
在这个过程中，RNA聚合酶将DNA模板上的核苷酸与互补的核苷酸配对，合成RNA链。
在延伸阶段，RNA聚合酶依次进行核苷酸配对合成RNA链，直到到达终止密码子位置。
在终止步骤中，RNA聚合酶到达终止密码子后停止合成RNA链，然后与DNA分子分离。
二、转录的调控在细胞内，转录是由一系列转录因子和启动子共同调控的。
转录因子是一类可以结合到DNA并调控基因转录的蛋白质。
它们可以促进或抑制RNA聚合酶的结合，从而控制基因的表达。
通过这种方式，细胞可以根据需要来调节基因的转录，进而调控蛋白质的合成。
三、转录因子转录因子是一类可以结合到DNA并调控基因转录的蛋白质。
它们可以通过不同的方式调控转录过程，包括直接结合到DNA上、与RNA聚合酶结合、调控染色质结构等。
转录因子的功能非常复杂，它们可以与DNA的启动子、增强子和沉默子结合，从而促进或抑制基因的转录。
四、转录启动转录启动是转录的第一步，也是调控转录的重要环节。
在启动阶段，RNA聚合酶首先与转录因子结合到DNA上，形成转录复合物。
然后，RNA聚合酶在转录因子的辅助下开始合成RNA链，直到达到终止密码子位置。
结语通过本文的介绍，我们了解了分子生物学转录的基本知识点，包括转录的过程、调控、转录因子和转录启动。
转录是生物体内的一种基本生物学过程，它在细胞中起着至关重要的作用。
通过对这些知识点的了解，我们可以更好地理解生物体内的基因表达调控机制，从而为生物学研究和生物技术应用提供理论依据。
转录因子在植物抗逆性中的调控机制
转录因子在植物抗逆性中的调控机制转录因子在植物抗逆性中的调控机制是一个复杂而精细的生物学过程。
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一、转录因子概述转录因子是一类能够结合到DNA上的蛋白质，调控基因的转录过程。
在植物中，转录因子对抗逆性基因的表达起着至关重要的作用。
植物在面临逆境如干旱、盐碱、低温、高温、病原菌侵染等环境压力时，转录因子能够通过调节下游基因的表达，增强植物的适应性和生存能力。
1.1 转录因子的功能转录因子通过识别特定的DNA序列，与基因的启动子区域结合，从而激活或抑制基因的转录。
它们可以是激活因子，促进基因表达；也可以是抑制因子，抑制基因表达。
转录因子的活性受到多种信号通路的调控，包括植物激素信号、环境信号和内部代谢信号等。
1.2 转录因子的分类转录因子可以根据其结构域和功能进行分类。
常见的转录因子家族包括AP2/ERF家族、bZIP家族、WRKY家族、MYB 家族等。
每个家族的转录因子都有其特定的DNA结合模式和调控特性。
二、转录因子在植物抗逆性中的调控机制植物在逆境条件下，转录因子通过多种机制调控基因表达，以应对不同的环境压力。
2.1 逆境信号的识别与响应植物首先需要识别逆境信号，如干旱、盐分、低温等。
这些信号通过植物的感知系统被识别后，会激活一系列的信号传导途径，最终导致转录因子的激活或抑制。
2.2 转录因子的激活与功能逆境信号激活的转录因子会进入细胞核，结合到特定基因的启动子区域，调控这些基因的表达。
这些基因通常编码与抗逆性相关的蛋白质，如渗透调节蛋白、抗氧化酶、抗冻蛋白等。
2.3 转录因子的相互作用转录因子之间也存在相互作用，它们可以通过形成同源或异源二聚体，或者通过相互竞争DNA结合位点，来协同调控基因表达。
这种相互作用增加了调控网络的复杂性，使得植物能够精细调控其抗逆性反应。
2.4 转录因子的后转录调控除了直接调控基因的转录，转录因子还可以通过影响mRNA的加工、稳定性和翻译等后转录过程，进一步调节基因表达。
分子生物学-转录
10个核苷酸的合成中，RNA聚合酶易从模板链上脱落，合成效率较低, 此阶段称为
流产转录(abortive trancription)；一旦合成的RNA链长度>10nt, 聚合酶可以与DNA、 RNA形成稳定的三维复合结构，进入转录延伸阶段，这一转变过程称为启动子逃
离（promoter escape）.
2)当RNA聚合酶成功脱离启动子后，进入转录延伸阶段（transcription elongation） 未转录的DNA双链从两蟹爪交接处进入聚合酶, 并分别进入酶分子中各自通道, 在
离开聚合酶后又重新恢复双链结构. 转录延伸中的RNA分子只有8～9nt与模板DNA
互补,其余的RNA链则从模板链上剥离, 并通过RNA通道离开RNA聚合酶. 在延伸过 程中, RNA聚合酶具有两种校正功能:
的平台。体外实验结果显示，其它GTFs与RNA聚合酶Ⅱ按照一定的顺序在启动子
上完成组装。
前起始复合物形成后在特定条件下，在TFⅡH解旋酶活性的催化下引起启动子区
域解链，并同时对RNA聚合酶Ⅱ大亚基羧基端(C-terminal domain,CTD)七肽重复序 列中（Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser）的Ser进行磷酸化修饰，使RNA聚合酶Ⅱ起始
PolⅡ core promoter
二、转录前复合物的形成
普通转录因子可以协助RNA聚合酶Ⅱ结合到启动子并协助实现从闭合复合物向 开放复合物的转化；同时还协助聚合酶脱离启动子顺利进入延伸阶段。把结合在
启动子上准备起始转录的一整套GTFs及RNA聚合酶Ⅱ称为前起始复合物（preinitiation complex）. 前起始复合物的形成位点是核心启动子的TATA元素。GTFs中的TFⅡD首先通过 TBP亚基结合到TATA序列上而形成一个其它GTFs与RNA聚合酶Ⅱ对启动子结合
转录因子的结构和功能研究进展
转录因子的结构和功能研究进展转录因子是一类在基因转录调控中起重要作用的蛋白质，它通过结合到DNA 序列上来调节RNA合成和转录速率，因此对于生命活动的正常进行至关重要。
近年来，对于转录因子的组成、结构和功能的研究不断深入，为人们深入理解生命活动的本质提供了重要的手段。
一、转录因子的结构和分类转录因子通常是由一系列氨基酸组成的多聚体蛋白质，它们通常具有DNA结合结构域、转录激活或抑制结构域和介导蛋白-蛋白相互作用的结构域等多个结构域。
按照其DNA结合结构域的不同，转录因子可以分为以下几类：1.锌指蛋白：锌指蛋白是最早被发现的转录因子之一，它通常由一个或多个锌指结构域组成，每一个锌指结构域通常由30个氨基酸组成，并在其中包含一个锌离子。
锌指蛋白可以通过与DNA双链特定序列的连接来实现调控功能。
2.基础亲和性/柔性序列特异性蛋白：这类蛋白质通常没有明显的结构域，其DNA结合的特点是它们与DNA的结合生物序列比较模糊，因此也被称为柔性序列特异性蛋白。
3.碱性螺旋-环-螺旋转录因子：碱性螺旋-环-螺旋转录因子具有富含碱性氨基酸的一段结构域和一个螺旋-环-螺旋结构的结构域。
多数查找到的碱性螺旋-环-螺旋转录因子DNA结合区域由一个基序寻找和一个可控或柔性的侧验证基结构组成。
4.类似于缺陷DNA ：类似于缺陷DNA 转录因子是一种基于识别和有序的DNA序列识别机理的侧验证因子结构，并且在它们达到DNA结构时可以形成负卷感区，这通常与它们的功能相关。
二、转录因子的作用机制转录因子可以在调节DNA结构方面发挥多种不同的作用。
它们可以通过识别并结合某个特定的基序序列，来直接影响DNA结构。
此外，它们还可以通过修饰某个介导结构域的氨基酸残基，来进一步调节相应的转录因子活性。
通过继承复合体的安排和规范，转录因子可以形成，对DNA序列特定区域的弯曲或斜切进一步积极调节功能。
此外，转录因子还可以和其他蛋白质打交道，发挥协同作用，共同完成基因转录的调控。
分子生物学中的RNA转录
分子生物学中的RNA转录近年来，越来越多的研究表明，RNA转录在分子生物学领域中起着至关重要的作用。
RNA转录是指将DNA中的信息转录成RNA分子的过程。
这个过程涉及到多种分子机制，包括转录因子、RNA聚合酶、RNA辅因子等。
RNA转录的机制非常复杂，需要不同的分子机制协同作用才能顺利完成。
首先，转录因子会在DNA上识别特定的序列，并结合到这个序列上。
然后，它们会招募RNA聚合酶，促使它开始在这个区域上合成RNA。
在这个过程中，RNA聚合酶会沿着DNA链向前移动，并将RNA合成在一起。
在这个过程中，RNA聚合酶需要依赖RNA辅因子的协助，才能完成RNA分子的准确合成。
RNA转录是非常精密的过程。
它涉及到多种调控机制，例如转录因子的表达调控、表观遗传修饰等等。
这些调控机制可以影响RNA转录的速度和准确性，从而控制基因的表达水平。
此外，RNA也可以在合成后经历剪切、异构、修饰等一系列后续修饰，从而影响RNA的表达水平和功能。
因此，RNA转录及其后续修饰过程在分子生物学中具有极其重要的地位。
RNA转录的研究近年来也取得了重大突破。
例如，在染色质结构方面的研究中，发现了某些结构可以调节RNA的转录速度和准确性。
此外，许多新型的RNA修饰也被发现，并被证明可以在转录后修饰RNA，从而影响其表达和功能。
这些发现有助于我们更全面地了解RNA转录及其后续修饰的机制和生物学意义。
总之，RNA转录作为分子生物学中重要的机制之一，涉及到复杂的分子机制和调控路径。
对其进行深入研究，有助于我们更全面地了解基因表达和生物学机制，可以为人类疾病治疗和新药开发提供一定的启示。
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Independence of
DNA-binding domain and
transcription-activation domain
UASG
GAL4 protein :
a yeast activator
• a set of genes responsible for metabolism of galactose
(TBP); needed for RNApol I, II, III
TFIIA;
Binds to TFII D Enhances TFII D binding to TATA box Stabilizing the DNA-TFII D complex
TFII A TBP of D
Wilds minor groove
bridging factor
TFIIH; Large complex made up of > 5 subunits Helicase activity (ATPase, ) kinase activity Phosphorylation of CTD of RNApol IIO DNA repair
+ Cis-factor
4.3.3.2. RNA polymerase in Eukaryotes
RNApol. I, II, III
Including L, L’ subunit & 7-12 small subunits
L’ with 78%±homologous
between 3 RNApol. I, II, III
stimulate only a basal level of transcription.
4.3.3. 与基本转录相关的T.F.
General transcription factors (GTF)
真核生物中RNApol的作用必须有其他相关转 录蛋白在启动子处的先期结合才能启动转录
4.3.3.1 General T.F. for basic transcription
The general T.F. are capable
of sponsoring only a basal level transcription.
To provide the needed extra boost in
transcription, eukaryotic cells
have additional, gene-specific transcription factors (activators e.g GAL4).
DNA
DNA
DNA binding domain of activator
DNA
HTH
DNA
Zinc finger
consist of Helix-turn-Helix and encoded by zipper Leucine HLH
the homeobox of 60 aa in large activator family consist of Zinc finger (basic ZIP bZIP) or basic domain of Helix-loop-Helix (bHLH) DNA
DNA
DNA
HTH
DNA
Zinc finger
Myb, MADS, WRKY, Leucine zipper HLH AP2/EREBP（APETALA2 / Ethylene－responsive element binding protein） NAC (NAM, ATAF, CUC2) ARF ( Anaerobic Response Factor)
l
l l l
TF (I, II, III) Transcriptional Factor
TBP (TATA box Binding Protein) TAF (TBP Associate Factor) RAP (RNApol. Associate protein) TIC (Transcriptional Initiate Complex)
TFIIF;
Binding and recruiting RNApol II to assemble TIC Promoting RNA elongation by its helicase (ATPase)
helicase
(ATPase)
TFII F RNApol II TFII B
Basic TIC
The general T.F. are capable
of sponsoring only a basal level transcription.
To provide the needed extra boost in
transcription, eukaryotic cells
have additional, gene-specific transcription factors (activators e.g GAL4).
(or/and N Export Signal, NES)
dimerization domain of activator
(in some transcription factor of dimer / tetremer factor) DNA
Homodimers
or DNA Heterodimers held together by dimerization domains Including Leu zipper or Helix-loop-Helix
• each of GAL4-responsive genes
进
化
L’~ β’of prokaryote RNApol. & L ~ β
(功能相似)
渊
源
RNApol II (B);
--- For pre-mRNA transcription
--- L’ maximum subunit 240 kd & have specific COOH-end
named CTD
4.3.3. 与基本转录相关的T.F. General transcription factors 真核生物中RNApol的作用必须 有其他相关转录蛋白在启动子 处的先期结合才能启动转录
Eukaryotic RNA polymerases are
incapable of binding by themselves to their respective promoters. Instead, they rely on proteins called transcription factors to show them the way. Such factors are grouped into Two classes: general transcription factors（GTF） gene-specific transcription factors（STF）
DNA
DNA binding domain
成为转录因子分类 DNA 的重要标志
•
Transcription activation domain
(most activator have one or more than one of these domain)
Group 1: acidic domain Yeast GAL4 typifies this group , 49 aa domain with 11 acidic aa Group 2: Glutamine-rich domain Sp1 have two this domain, 25% Gln, 39 Gln in a span of 143 aa Group 3: Proline-rich domain CTF has a domain of 84 aa, 19 of which are Pro
蛋白酶水解
Non-physiological form
使RNApol易于离开Promoter
转录延伸
提高转录效率10X IIA
---RNApol II + >20TFIIs
逐级组装
TIC → 转录启动
TFIID;
(Transcriptional Initiation Complex) A sort of protein complex (TBP & > 8 TAF) Very high conserved C-end domain of 180 aa Binds with DNA in minor groove & wilds it Determination initiation starting site Control UPE effect for basic transcription
( Carboxyl Terminal Domain ) only in RNApol II
--- CTD-end; 7aa repeats & high frequency phosphorylation
Tyr—SerP—Pro—ThrP—SerP—Pro—SerP
Yeast 26X Drosophila 44X Rat & Human 52X
TATA
+1
pre-TIC
TFII F RNApol II TFII B
Basic TIC
E H complete TIC
Promoter clearance
E
H
B
D
A
mRNA
Transcription starting
GTF + TATA box → basal level transcription