南京大学分子生物学第24讲
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•HSF平时以单体形式存在，没有 DNA结合能力。Hsp70可能参与了 HSF的单体形式的维持
•热休克时，细胞内变性蛋白增多， 并与Hsp70结合，HSF被释放
• 同时， HSF被迅速磷酸化，并形成三 体，具有与HSE特异结合的能力，引 起包括hsp70在内的许多热休克基因 表达
• 随着温度降低，细胞内出现大量游离 的Hsp70，它们与HSF结合，并使其脱 离DNA，形成没有DNA结合能力的单体
（四）RNA聚合酶III及其下游启 动区结合蛋白 1，TFIII A 2，TFIII B 2，TFIII C
（五）其他转录因子
1，概况 （1）应答元件：能与某个（类） 专一蛋白因子结合，从而控制基 因特异表达的DNA上游序列称为应 答元件
（2）常见的应答元件有：热休克应 答元件（heat shock response element，HSE），糖皮质应答元件 （glucocorticoid response element，GRE），金属应答元件 （metal response element，MRE） 等
（四）DNA的甲基化和去甲基化 1，真核生物基因组DNA甲基化 （1）真核生物DNA甲基化位点 （2）基因的甲基化状态
（3）DNA的甲基化状态
（4）用于甲基化研究的限制性内 切酶（图9－8）
2，甲基化DNA的结合蛋白
3，DNA甲基化的转录抑制
（1）哺乳动物以CpG甲基化程 度为标准的启动子分类
A，CpG岛启动子
2，RNA聚合酶II起始基因 转录所必需的4种辅助蛋白 因子
（二）GC框结合蛋白
1，SP1的特征 （1）是1.05×105的蛋白质单体 （2）结合位点：能与DNA双链中一条链
上包括GGGCGG在内约20bp的序列特异 结合。结合于GC框的大沟中，各SP1均 位于DNA双螺旋的同一侧
（3）可以提高转录效率 10~25倍 （4）作用是双向的 （5）作用无组织特异性
B，组织特异性启动子
（2） DNA甲基化与基因表达活 性的负相关性
4，DNA去甲基化位点的特点 （1）范围和DNA酶I优先敏感区 域十分吻合 （2）只有一小部分CG二核苷酸 对的去甲基化与基因激活有关， 它们位于对基因表达关系十分 密切的序列中
5， DNA甲基化位点的维持及去甲基 化位点的产生 6， DNA甲基化/去甲基化对基因活 性调控的相对性 （1） DNA甲基化程度因物种而异 （2） DNA甲基化/去甲基化对不同 基因活性有不同影响
（二）真核生物的增强子
1，增强子的特点 2，构成增强子的基本单元（以SV40为
例） （1）72bp正向重复序列 （2）增强子成分
（3）增强子元
3，增强子的组织结构及作用机制 （1）增强子元水平上的二元组织方 式 （2）增强子成分水平上的二元组织 方式 （3）增强子所包含的两个水平上的 二元组织方式的意义
2，不同基因启动子的GC框 （1）具GC框的基因 •猿猴病毒SV40的早、晚期 基因，金属硫蛋白，ADP核 糖基转移酶等
（2）不同基因GC框的数量、位
置、排列方向不同（图9-16）
（3）GC框的一致序列
G T
GGGCGG
GGC AAT
（三）CCAAT框结合蛋白 1， CCAAT框多数是单独起作用的 2， CCAAT框结合蛋白 • 包括CTF，腺病毒核因子NF-1，NF-Y等 3， CTF与NF－1是同一种蛋白 • CTF（NF－1）的双重作用：既是转录 因子，又是腺病毒DNA复制所必需的 4，CTF（NF－1）的作用无组织特异性
（4）感受位点
（5）感受信号：由感受位点接受 的基因表达调控信号
2， Britten-Davidson调控模型 （图 9-10）
（1）一个结构基因可以接受不同感受 信号的调控
（2）一个感受信号可以协调不同 结构基因的表达
（3）复合控制系统基本要素之间 的关系（仅供参考）
二、基因调控的顺式作用成分 （一）启动子： 1，TATA框 2，上游启动子成分（UPE）： 主要控制转录起始频率 （1）CCAAT框 （CCAAT box） （2）GC框（GC box） （3）UPE的作用特点
调控因子 应答元件 DNA序列 结合蛋白
• 热休克 HSE CNNGAANNTCCNNG HSF
• 糖皮质 GRE TGGTACAAATGTTCT 受体
•镉
MRE CGNCCCGGNCNC ？
• 佛波酯 TRE TGACTCA
AP1
• 血清
SRE CCATATTAGG
SRF
2，热休克因子HSF
（1）热休克Βιβλιοθήκη Baidu因和热休克因子
第四节 转录水平的调控
一、Britten-Davidson模型
（一）保证各种细胞类型表达“正 确”的基因组合的方法
1，多拷贝基因的组织特异性调控
2，单拷贝基因的复合控制系 统
（二）真核生物基因表达的复合控制 系统
1，真核生物基因表达调控的基本 要素（图9-9）
（1）结构基因
（2）接受位点
（3）综合者基因
（4）增强子的远程作用
４，增强子的种类 （１）细胞特异性增强子 （２）诱导性增强子 5，启动子和增强子的相似性 （1）作用机理的相似性 （2）DNA序列及反式作用因子的相似性 （3）启动子和增强子的功能相似性
（三）沉默子 （silencer）
1，作用 2，特点
（四）转座元
三、基因调控的反式作用因子 （一）TATA框结合蛋白 1，一般性启动子
3，糖皮质等对金属硫蛋白基因的多 重调控
•金属硫蛋白（metallothionein， MT）：是细胞内多余重金属离子的 螯合蛋白，其基因的5’端调控区 含有多个调控元件，可以同时受几 种转录因子的影响。
• 该基因平时就有本底水平的表达，还能 受重金属离子（如镉）或糖皮质激素的 诱导
• 人MT基因5’上游-40~-160处有4个MRE， 是金属离子诱导转录所必需的
• 许多生物受热诱导，能合成一系列热 休克蛋白（heat shock protein）。
• 如：受热后，热休克因子（heat shock facote，HSF）与hsp70基因 TATA框上游60bp处的HSE结合，激发转 录起始，可使果蝇体内Hsp70mRNA水平 提高1000倍。
（2）HSF的作用机制
•热休克时，细胞内变性蛋白增多， 并与Hsp70结合，HSF被释放
• 同时， HSF被迅速磷酸化，并形成三 体，具有与HSE特异结合的能力，引 起包括hsp70在内的许多热休克基因 表达
• 随着温度降低，细胞内出现大量游离 的Hsp70，它们与HSF结合，并使其脱 离DNA，形成没有DNA结合能力的单体
（四）RNA聚合酶III及其下游启 动区结合蛋白 1，TFIII A 2，TFIII B 2，TFIII C
（五）其他转录因子
1，概况 （1）应答元件：能与某个（类） 专一蛋白因子结合，从而控制基 因特异表达的DNA上游序列称为应 答元件
（2）常见的应答元件有：热休克应 答元件（heat shock response element，HSE），糖皮质应答元件 （glucocorticoid response element，GRE），金属应答元件 （metal response element，MRE） 等
（四）DNA的甲基化和去甲基化 1，真核生物基因组DNA甲基化 （1）真核生物DNA甲基化位点 （2）基因的甲基化状态
（3）DNA的甲基化状态
（4）用于甲基化研究的限制性内 切酶（图9－8）
2，甲基化DNA的结合蛋白
3，DNA甲基化的转录抑制
（1）哺乳动物以CpG甲基化程 度为标准的启动子分类
A，CpG岛启动子
2，RNA聚合酶II起始基因 转录所必需的4种辅助蛋白 因子
（二）GC框结合蛋白
1，SP1的特征 （1）是1.05×105的蛋白质单体 （2）结合位点：能与DNA双链中一条链
上包括GGGCGG在内约20bp的序列特异 结合。结合于GC框的大沟中，各SP1均 位于DNA双螺旋的同一侧
（3）可以提高转录效率 10~25倍 （4）作用是双向的 （5）作用无组织特异性
B，组织特异性启动子
（2） DNA甲基化与基因表达活 性的负相关性
4，DNA去甲基化位点的特点 （1）范围和DNA酶I优先敏感区 域十分吻合 （2）只有一小部分CG二核苷酸 对的去甲基化与基因激活有关， 它们位于对基因表达关系十分 密切的序列中
5， DNA甲基化位点的维持及去甲基 化位点的产生 6， DNA甲基化/去甲基化对基因活 性调控的相对性 （1） DNA甲基化程度因物种而异 （2） DNA甲基化/去甲基化对不同 基因活性有不同影响
（二）真核生物的增强子
1，增强子的特点 2，构成增强子的基本单元（以SV40为
例） （1）72bp正向重复序列 （2）增强子成分
（3）增强子元
3，增强子的组织结构及作用机制 （1）增强子元水平上的二元组织方 式 （2）增强子成分水平上的二元组织 方式 （3）增强子所包含的两个水平上的 二元组织方式的意义
2，不同基因启动子的GC框 （1）具GC框的基因 •猿猴病毒SV40的早、晚期 基因，金属硫蛋白，ADP核 糖基转移酶等
（2）不同基因GC框的数量、位
置、排列方向不同（图9-16）
（3）GC框的一致序列
G T
GGGCGG
GGC AAT
（三）CCAAT框结合蛋白 1， CCAAT框多数是单独起作用的 2， CCAAT框结合蛋白 • 包括CTF，腺病毒核因子NF-1，NF-Y等 3， CTF与NF－1是同一种蛋白 • CTF（NF－1）的双重作用：既是转录 因子，又是腺病毒DNA复制所必需的 4，CTF（NF－1）的作用无组织特异性
（4）感受位点
（5）感受信号：由感受位点接受 的基因表达调控信号
2， Britten-Davidson调控模型 （图 9-10）
（1）一个结构基因可以接受不同感受 信号的调控
（2）一个感受信号可以协调不同 结构基因的表达
（3）复合控制系统基本要素之间 的关系（仅供参考）
二、基因调控的顺式作用成分 （一）启动子： 1，TATA框 2，上游启动子成分（UPE）： 主要控制转录起始频率 （1）CCAAT框 （CCAAT box） （2）GC框（GC box） （3）UPE的作用特点
调控因子 应答元件 DNA序列 结合蛋白
• 热休克 HSE CNNGAANNTCCNNG HSF
• 糖皮质 GRE TGGTACAAATGTTCT 受体
•镉
MRE CGNCCCGGNCNC ？
• 佛波酯 TRE TGACTCA
AP1
• 血清
SRE CCATATTAGG
SRF
2，热休克因子HSF
（1）热休克Βιβλιοθήκη Baidu因和热休克因子
第四节 转录水平的调控
一、Britten-Davidson模型
（一）保证各种细胞类型表达“正 确”的基因组合的方法
1，多拷贝基因的组织特异性调控
2，单拷贝基因的复合控制系 统
（二）真核生物基因表达的复合控制 系统
1，真核生物基因表达调控的基本 要素（图9-9）
（1）结构基因
（2）接受位点
（3）综合者基因
（4）增强子的远程作用
４，增强子的种类 （１）细胞特异性增强子 （２）诱导性增强子 5，启动子和增强子的相似性 （1）作用机理的相似性 （2）DNA序列及反式作用因子的相似性 （3）启动子和增强子的功能相似性
（三）沉默子 （silencer）
1，作用 2，特点
（四）转座元
三、基因调控的反式作用因子 （一）TATA框结合蛋白 1，一般性启动子
3，糖皮质等对金属硫蛋白基因的多 重调控
•金属硫蛋白（metallothionein， MT）：是细胞内多余重金属离子的 螯合蛋白，其基因的5’端调控区 含有多个调控元件，可以同时受几 种转录因子的影响。
• 该基因平时就有本底水平的表达，还能 受重金属离子（如镉）或糖皮质激素的 诱导
• 人MT基因5’上游-40~-160处有4个MRE， 是金属离子诱导转录所必需的
• 许多生物受热诱导，能合成一系列热 休克蛋白（heat shock protein）。
• 如：受热后，热休克因子（heat shock facote，HSF）与hsp70基因 TATA框上游60bp处的HSE结合，激发转 录起始，可使果蝇体内Hsp70mRNA水平 提高1000倍。
（2）HSF的作用机制