真核生物的转录
真核生物基因表达调控的多种方式
真核生物基因表达调控的多种方式真核生物基因表达包括转录、翻译和蛋白修饰等复杂过程，其中涉及多种调控方式。
以下是真核生物基因表达的各种表达调控方式的简述:1. 转录前调控转录前调控是指在 DNA 复制后被转录成 RNA 的过程中，通过调控 RNA 聚合酶 (RNA polymerase) 的亲和力、移动速度和活性等方式来控制基因的表达。
其中一些调控因子可以与启动子区域中的特定序列结合，从而抑制或增强 RNA 聚合酶的活性。
此外，一些转录因子还可以与 RNA 聚合酶结合，促进 RNA 聚合酶的移动，从而加快转录速率。
2. 转录调控转录调控是指通过调控 RNA 聚合酶结合到特定基因的启动子上，来控制基因的表达。
转录调控可以通过调节转录因子的数量、亲和力和活性等方式来实现。
一些转录因子可以与启动子区域中的特定序列结合，从而抑制或增强 RNA 聚合酶的活性。
此外，一些转录因子还可以与 RNA 聚合酶结合，促进 RNA 聚合酶的活性，从而加快转录速率。
3. 转录后调控转录后调控是指在基因被转录后，通过调控 RNA 剪接、RNA 编辑、RNA 降解等方式来控制基因的表达。
这些调控方式可以影响 RNA 的稳定性、可用性和转录本的多样性。
例如，一些调控因子可以与 RNA 剪接因子结合，从而改变 RNA 剪接的速率和方向。
一些 RNA 编辑酶可以编辑 RNA，改变基因表达。
此外，RNA 降解酶可以降解 RNA，从而抑制基因的表达。
4. 翻译调控翻译调控是指通过调控 mRNA 的稳定性、可用性和翻译速率等方式来控制基因的表达。
例如，一些调控因子可以与 RNA 聚合酶结合，从而抑制或增强 RNA 聚合酶的活性。
此外，一些翻译调控因子可以与 mRNA 结合，从而改变 mRNA 的稳定性和翻译速率。
5. 蛋白修饰调控蛋白修饰调控是指通过调控蛋白质的修饰方式来控制蛋白质的活性、稳定性和可用性等方式来控制基因的表达。
例如，一些修饰因子可以与蛋白质结合，从而改变蛋白质的修饰方式。
真核生物与原核生物转录与复制的区别
分歧点之杨若古兰创作真核生物和原核生物复制的分歧点：1.真核生物DNA的合成只是在细胞周期的S期进行，而原核生物则在全部细胞生长过程中都可进行DNA合成2.原核生物DNA的复制是单起点的，而真核生物染色体的复制则为多起点的.真核生物中前导链的合成其实不像原核生物那样是连续的，而是以半连续的方式，由一个复制起点控制一个复制子的合成，最初由连接酶将其连接成一条完好的新链.3.真核生物DNA的合成所需的RNA引物及后随链上合成的冈崎片段的长度比原核生物要短.4.原核生物中有DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种聚合酶，并有DNA聚合酶Ⅲ同时控制两条链的合成.真核生物中有α、β、γ、ε、δ五种聚合酶.聚合酶α、δ是DNA 合成的次要酶，分别控制不连续的后随链和前导链的生成.聚合酶β可能与DNA修复有关，聚合酶γ则是线粒体中发现的独逐个种DNA聚合酶.5.染色体端体的复制分歧.原核生物的染色体大多数为环状，而真核生物染色体为线状.末端有特殊DNA序列构成的结构成为端体.真核生物和原核生物转录的分歧点：1.真核生物的转录在细胞核内进行，原核生物则在拟核区进行.2.真核生物mRNA分子普通只编码一个基因，原核生物的一个mRNA分子通常含多个基因.3.真核生物有三种分歧的RNA聚合酶催化RNA合成，而在原核生物中只要一种RNA聚合酶催化所有RNA 的合成.4.真核生物的RNA聚合酶不克不及独立转录RNA，三种聚合酶都必须在蛋白质转录因子的协助下才干进行RNA的转录，其RNA聚合酶对转录启动子的识别也比原核生物要复杂得多.原核生物的RNA聚合酶可以直接起始转录合成RNA.真核生物和原核生物翻译的分歧点：氨基酸的活化：原核起始氨基酸是甲酰甲硫氨酸，真核是从生成甲硫氨酰-tRNAi开始的.翻译的起始：原核的起始tRNA是fMet-tRNA(fMet上角标），30s小亚基首先与mRNA模板相结合，再与fMet-tRNA(fMet上角标）结合，最初与50s大亚基结合.真核中起始tRNA是 Met-tRNA(Met上角标），40s小亚基首先与Met-tRNA(Met上角标）相结合，再与模板mRNA结合，最初与60s大亚基结合生成起始复合物.肽链的耽误：没有区别肽链的终止：原核含有三种释放因子RF1,RF2,RF3.真核只要eRF1和eRF3.蛋白质前体的加工蛋白质的折叠蛋白质的合成按捺这三步过程过于复杂，因具体物种而异不异点真核生物和原核生物复制的不异点：DNA复制都是半保存复制、半不连续复制、双向复制，在复制中须要的原料、模板、引物都不异，都有前导链和滞后链，都分为起始、耽误、终止三个过程.RNA转录：RNA合成方向都是从5’到3’，都须要DNA链作为模板，都须要RNA聚合酶和其他蛋白因子，原料都是四种核苷酸翻译:原料都是氨基酸，tRNA，都须要耗费能量，都须要氨基酰—tRNA聚合酶，都是从5’到3’端翻译，氨基酸翻译完成后都须要进行加工.转录和复制的不异点：1、都以DNA链作为模板2、合成的方向均为5®¢3¢3、聚合反应均是通过核苷酸之间构成的3¢，5¢-磷酸二酯键，使核苷酸链耽误.分歧点。
真核生物基因的转录
(B’’, TBP, BRF)
TF III B
TF III A TF III C
Pol III
四、RNA 聚合酶 II 基因的转录
（一）RNA聚合酶 II 的启动子 1、组成：
核心启动子（core promoter）： TATA盒（Hogness box）： - 25 ~ -35bp
上游启动子（upstream promoter element，UPE） CAAT盒 ：-70 ~ -80区 GC盒：-80 ~ -110区
TF II B —— 覆盖靠近起始点的启动位置，C端与TFIID和DNA 的复合物结合，N-端与TFⅡF协同作用募集RNA聚 合酶II。
TF II F ——结合Pol II并带向启动子；RAP74（ATP依赖性解 旋酶），RAP30（与细菌因子有同源性）
TF II E —— 扩大DNA覆盖区至+30
Module Consensus DNA bound Factor Distribution
TATA box TATAAAA
~10bp
CAAT box # GGCCAATC ~22bp
GC box
GGGCGG
~20bp
Octamer # ATTTGCAT
~20bp
``
``
23bp
B
GGGACTTTCC ~10bp
（2） TFIIA
▪ 含有至少3个亚基 ▪ 与TFIID结合，稳定TFIID-DNA复合体；可能通过解除
TAFs的抑制而激活TBP
TF II A
（3） TFIIB ▪ 覆盖靠近起始点的启动位置，C端与TFIID和DNA的复
合物结合，N-端与TFⅡF协同作用募集RNA聚合酶II
关于真核生物转录过程
关于真核生物转录过程真核生物转录过程是指在真核细胞中，通过RNA聚合酶酶解DNA分子并合成RNA分子的过程。
转录是基因表达的第一步，能够将DNA中的遗传信息转化为RNA信使分子，后续再由RNA转化为蛋白质。
真核生物的转录过程与原核生物有很大的不同。
在真核生物中，合成RNA的过程与DNA合成RNA的地点是分离的，真核生物的转录需要通过核孔将合成的mRNA运输到细胞质进行翻译过程。
此外，真核生物的转录还涉及到基因调控的复杂过程，包括启动子和转录因子的结合等。
真核生物转录的过程可以分为三个主要的步骤：启动、延伸和终止。
启动是转录的第一步，也是调控基因表达的关键步骤。
在启动过程中，转录因子结合到DNA上的启动子区域，形成转录起始复合体。
转录起始复合体由RNA聚合酶、一组基本转录因子和其他辅助蛋白质组成。
转录起始复合体的组装过程是一个动态的过程，涉及到DNA的解旋、转录因子的结合和清除等一系列步骤。
延伸是转录的第二步，也是合成RNA分子的过程。
在这一步骤中，核酸链从DNA上解旋，并且RNA聚合酶将核苷酸逐一加入正在形成的RNA链上。
RNA的合成是由模板链上的DNA决定的。
具体来说，在DNA的双链中，开放的链称为模板链，而不开放的链则被称为非模板链。
RNA聚合酶沿着模板链进行按序合成RNA，与模板链配对的碱基由RNA聚合酶选择合成所需的相应RNA碱基。
终止是转录的最后一步。
在转录过程中，当RNA聚合酶碰到终止信号，其解离并释放出合成的RNA链。
真核终止信号的识别与原核终止信号的机制也有所不同。
在真核生物中，终止信号距离转录起始点相对较远，通常由一个富含腺嘌呤的序列组成。
转录动态改变时，转录因子的离开和结合轮番发生，使得RNA聚合酶能够顺利释放合成的RNA链。
总的来说，真核生物的转录过程复杂，需要多个转录因子的参与。
转录除了可以合成编码蛋白质所需的mRNA外，还可以合成非编码RNA和微小RNA等多种类型的RNA。
真核生物转录起始过程
真核生物转录起始过程
真核生物的转录起始过程主要包括以下步骤：
1. 准备工作：在转录开始之前，转录因子需要结合到DNA上
的转录起始位点。
这些转录因子包括RNA聚合酶和转录辅助
因子。
转录因子会辨认和结合到特定的DNA序列上。
2. 开启DNA：转录因子的结合会导致DNA的结构发生变化，使得DNA两条链之间的键断裂，形成一个开放的DNA片段，这个片段被称为转录起始复合物。
3. 启动转录：一旦DNA被打开，RNA聚合酶就可以结合到转录起始复合物上，并开始合成RNA链。
RNA聚合酶会
“读”DNA的模板链，根据模板链中的信息，合成与DNA模板
链相互互补的RNA链。
4. 终止转录：转录过程在到达终止信号时结束。
终止信号会指示RNA聚合酶停止合成RNA链，并松开DNA模板链。
终止
信号可以是一个特定的DNA序列，也可以是转录因子的结合。
整个转录起始过程是一个复杂而精确的调控过程，各种转录因子的结合和相互作用会影响RNA聚合酶的活性和转录速度，
从而控制基因转录的起始和终止。
这对于调控真核生物的基因表达非常重要。
真核生物基因的转录
（4）上游元件的多样性
Octamer
CAAT
GC
TATA
Startpoint
SV40 early
胸苷激酶 Thymidine kinase
Histone H2B
-140 -120 -100 -80 -60 -40 -20
没有哪一种上游元件是所有启动子所共同必需的
TF II B
（3） TFIIB 覆盖靠近起始点的启动位置，C端与TFIID和DNA的复合物结合，N-端与TFⅡF协同作用募集RNA聚合酶II TFIIB与TFIID结合，并为RNA聚合酶结合起一个桥梁作用。
（4）与RNA聚合酶与TFIIF相连的复合体结合
TF II F
Pol II
TF II F 结合Pol II并带向启动子； 两个亚基： RAP74（ATP依赖性解旋酶），可能参与DNA 双链的溶解 RAP30（与细菌因子有同源性），与RNA 聚合酶Ⅱ紧密结合
01
03
02
3、tRNA基因转录的起始
Pol III
TF III C
boxB
boxA
TF III B
（二）5S rRNA 基因的转录
特点：串连排列，形成基因簇 （是唯一单独被转录的rRNA亚基）
5S rRNA 基因：
C框 ；A框
启动子：
转录因子：
TFIIIB： TBP + BRF + B//
TFIIIA ：结合位点为C box 。
（5）TF II E 扩大DNA覆盖区至+30
TF II E
TF II H 和TF II J加入复合物
TF II H 有多种酶活性，包括ATP酶、解旋酶、和可使Pol II 的CTD 磷酸化的激酶活性。
原核生物和真核生物基因表达调控复制、转录、翻译特点的比较
原核生物和真核生物基因表达调控、复制、转录、翻译特点的比较1.相同点：转录起始是基因表达调控的关键环节①结构基因均有调控序列；②表达过程都具有复杂性，表现为多环节；③表达的时空性，表现为不同发育阶段和不同组织器官上的表达的复杂性；2.不同点:①原核基因的表达调控主要包括转录和翻译水平。
真核基因的表达调控主要包括染色质活化、转录、转录后加工、翻译、翻译后加工多个层次。
②原核基因表达调控主要为负调控，真核主要为正调控。
③原核转录不需要转录因子,RNA聚合酶直接结合启动子,由sita因子决定基因表的的特异性，真核基因转录起始需要基础特异两类转录因子，依赖DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质相互作用调控转录激活。
④原核基因表达调控主要采用操纵子模型，转录出多顺反子RNA，实现协调调节；真核基因转录产物为单顺反子RNA，功能相关蛋白的协调表达机制更为复杂。
⑤真核生物基因表达调控的环节主要在转录水平，其次是翻译水平。
原核生物基因以操纵子的形式存在。
转录水平调控涉及到启动子、sita因子与RNA聚合酶结合、阻遏蛋白、负调控、正调控蛋白、倒位蛋白、RNA聚合酶抑制物、衰减子等。
翻译水平的调控涉及SD序列、mRNA的稳定性不稳定(5’端和3’端的发夹结构可保护不被酶水解mRNA的5’端与核糖体结合可明显提高稳定性)、翻译产物及小分子RNA的调控作用。
真核生物基因表达的调控环节较多：在DNA水平上可以通过染色体丢失、基因扩增、基因重排、DNA甲基化、染色体结构改变影响基因表达。
在转录水平主要通过反式作用因子调控转录因子与TA TA盒的结合、RNA聚合酶与转录因子-DNA复合物的结合及转录起始复合物的形成。
在转录后水平主要通过RNA修饰、剪接及mRNA运输的控制来影响基因表达。
在翻译水平有影响起始翻译的阻遏蛋白、5’AUG、5’端非编码区长度、mRNA的稳定性调节及小分子RNA。
真核基因调控中最重要的环节是基因转录，真核生物基因表达需要转录因子、启动子、沉默子和增强子。
第八章 真核生物的转录
• TATA框与转录起始位点之间的序列并不重要，而 TATA框周围的碱基序列却非常关键。 •TATA框与转录起始位点之间的距离也很重要。 •转录起始位点的大约50%是以嘌呤碱基开始的。
增强子/上游元件
• 某些真核基因仅含有一个起始元件 ，而 不是TATA框。 • 有一些启动子既无TATA框又无起始元件， 这些基因通常转录水平很低。
3. 上游调控元件
• 可以极大地提高基本启动子的低水平转 录活性，如SP1框和CCAAT框。
4. 增强子
• 许多真核生物启动子的转录可被远离转 录起始位点数千个碱基的调控元件所增 强，这一调控元件称为增强子。
• 赋予相连基因从正确的起始位点的强转 录活性 • 不管位于相连接的基因的上游或下游均 可激活转录 • 不论上游还是下游，可在远离起始位点1 kb以上发挥作用 • 优先激活两个串联的启动子中距离最近 的一个
• 有两个高度保守的序列，即A框（5’TGGCNNAGTGG-3’）和B框（5’GGTTCGANNCC-3’）。 • 该序列也是编码tRNA的D环和TC环的 重要序列。这就意味着，tRNA内的高度 保守序列同时也是高度保守的启动子 DNA序列。
• 由RNA聚合酶III起始tRNA基因转录需要 两个复杂的DNA结合因子： TFIIIB和 TFIIIC。 • TFIIIC：与tRNA启动子的A框和B框结合。 • TFIIIB：与A框50 bp上游序列结合。
TFIIIC: A and B boxes binding and a assembly factor to position TFIIIB
TFIIIB: DNA binding and RNA Pol III recruiting
3. 5S rRNA基因
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一是瞬时调控或称为可逆性调控，它相当于原核细胞 对环境条件变化所做出的反应。瞬时调控包括某种底 物或激素水平升降时，及细胞周期不同阶段中酶活性 和浓度的调节。
二是发育调控或称不可逆调控，是真核基因调控的精 髓部分，它决定了真核细胞生长、分化、发育的全部 进程。
根据基因调控在同一事件中发生的先后次序又可分为：
第四节 真核生物转录水平上的基因表达调控
一、真核基因转录 （一）真核基因结构
（二）顺式作用元件
定义：影响自身基因表达活性的非编码DNA序列。
例： 启动子、增强子、沉默子等 （1）启动子：在DNA分子中，RNA聚合酶能够识别 、结合并导致转录起始的序列。 核心启动子和上游启动子
（2）增强子：指能使与它连锁的基因转录频率明 显增加的DNA序列。
2、3’端加尾 多聚腺苷酸尾巴
AAUAAA： ★NA在细胞质中的稳定性。
3、RNA的剪接
地中海贫血病人的 珠蛋白基因，1/4
生物体内内含子的主要类型： GU-AG、AU-AC、Ⅰ类内含子、Ⅱ类内含子
exon
Intron
exon
5’..AGGUAAGU …….CURAY..(10-40)…(U/C)11NCAG G….3’
DNA水平调控－－转录水平调控－－转录后水平调控－－翻译水平调 控－－蛋白质加工水平的调控
第三节 真核生物DNA水平上的基因表达调控
● 基因丢失
● 基因扩增 ● 基因重排
抗体分子的形成 Ti质粒 转座子
● DNA甲基化状态与调控 ● 染色体结构与调控
对核酸酶敏感 、DNA拓扑结构变化 、DNA碱基修饰变化 、组蛋白 变化
原核生物与真核生物mRNA的特征比较
• 真核细胞mRNA的合成和功能表达发生在不同空 间和时间范畴内。
• 原核生物mRNA的转录和反义不仅发生在同一空 间，而且几乎是同步进行的。
1、原核生物mRNA的特征 ● 半衰期短 ● 多以多顺反子的形式存在
单顺反子mRNA：只编码一个蛋白质的mRNA。 多顺反子mRNA：编码多个蛋白质的mRNA。
M 真核生物的转录与转录调控
复制
转录
DNA
逆转录
RNA 复制
RNA
翻译
蛋白质
第一节 真核生物的转录
● 真核生物RNA聚合酶 真核细胞的三种RNA聚合酶特征比较
酶 位置
RNA聚合 酶Ⅰ
RNA聚合 酶Ⅱ
RNA聚合 酶Ⅲ
核仁 核质 核质
转录产 物
rRNA
hnRNA
tRNA
相对活 对α-鹅膏蕈碱的 性 敏感性
• 真核基因除了含有可与之相对应的CAAT区之外， 许多还有GC区和增强子区
转录因子
● TBP
真
核 生 TAFs
物
转 TFIIA 录
起 始
TFIIB
TFIIF
复
Pol II
合
物
TFIIE
RNA pol Ⅱ的转录起始
转录复合体
•转录后加工
• 5’端加帽 • 3’端加尾 • RNA的剪接 • RNA的编辑
TATA 常在-25bp左右，相当于原核的-10序列 T85A97T93A85A63A83A50
●作用：选择正确的转录起始位点，保证精确起始
2、上游启动子元件
●包括CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等 CAAT：-70 - -80bp GGGCGG：-80 - -110bp
●作用：控制转录起始频率。
● 5’ 端无“帽子”结构， 3’ 端没有或只有较短 的poly（A ）结构。
SD序列：mRNA中用于结合原核生物核糖体的序列。
位于起始密码子AUG上游7－12个核苷酸处
2、真核生物mRNA的特征 “基因”的分子生物学定义：产生一条多肽链或 功能RNA所必需的全部核甘酸序列。
● 5’ 端存在“帽子”结构 ●多数mRNA 3’ 端具有poly（A ）尾巴（组蛋白除外）
1、在5’端加帽
5’端的一个核苷酸总是7-甲基鸟核苷三磷酸 （m7Gppp）。mRNA5’端的这种结构称为帽子 （cap）。
帽子结构功能： ①能被核糖体小亚基识别，促使mRNA和核糖体
的结合； ②m7Gppp结构能有效地封闭mRNA 5’末端，以
保护mRNA免受5’核酸外切酶的降解，增强mRNA的 稳定。
●以单顺反子的形式存在
原核生物和真核生物mRNA结构的比较
第二节 真核生物基因表达调控的特点和种类 一、真核生物基因表达调控的特点 1、RNA聚合酶 2、多层次 3、个体发育复杂 4、活性染色体结构变化： 5、正性调节占主导 6、转录与翻译间隔进行 7、转录后修饰、加工
二、真核生物基因表达调控的种类：
增强子指位于离转录起始点较远的位置上，具有参与激活和增强起始功能的序列元件。
启动子对转录的影响
• 原核基因启动区范围较小
TATAAT中心位于－7－－10；上游－30－－70区为正调 控因子结合序列；＋1－－20为负调控因子结合序列
• 真核基因的调控区较大
TATAA/TA区位于-20—－30;－40-－110为上游激活区。
• 原核基因启动子上游只有TTGACA区（－30－－ 40）
多聚嘧啶
AG前一位核苷酸影响剪接效率，存在剪接竞争 CAG = UAG> AAG> GAG
4、RNA的编辑
• 编辑（editing）是指转录后的RNA在编码区发生 碱基的突变、加入或丢失等现象。
碱基的突变
ApoB 基因有 29 个外显子
C变为U
CAA 第 2153 个密码子编码 Glu
CAA
编辑 UAA
50-70%
不敏感
20-40%
敏感
约10% 存在物种特异性
● 真核生物启动子 真核生物启动子的结构
核心启动子（core promoter） 上游启动子元件（upstream promoter element，UPE）
1、核心启动子
●定义：指保证RNA聚合酶Ⅱ转录正常起始所必需 的、最少的DNA序列，包括转录起始位点及转录起 始位点上游TATA区
翻译
翻译
在肝中剪接后的 mRNA 编码了 4563aa 的载脂蛋白
肠中的 mRNA 经编辑 产生了终止密码子，在 2153aa 处终止合成
图 13-42 载脂蛋白的基因 ApoB 在肠中经过编辑， 引入终止密码子，不能翻译成完整的载脂蛋白。 (参考 B.Lewin:《GENES》Ⅵ,1997，Fig31.14)