真核生物转录调控

③增强子要有启动子才能发挥作用，没有 启动子存在，增强子不能表现活性。但增强子 对启动子没有严格的专一性，同一增强子可以 影响不同类型启动子的转录。例如当含有增强 子的病毒基因组整合入宿主细胞基因组时，可 能够增强整合区附近宿主某些基因的转录；当 增强子随某些染色体段落移位时，也能提高移 到的新位置周围基因的转录。使某些癌基因转 录表达增强，可能是肿瘤发生的因素之一。
• TFIIH has several activities, including an ATPase, a helicase, and a kinase activity that can phosphorylate the CTD tail of RNA polymerase II; it is also involved in repair of damage to DNA.
螺旋-转角-螺旋模体
螺旋-环螺-旋模体与DNA的结合
②锌指（zinc finger） 其结构如下图 所 示，每个重复的“指”状结构约含23个氨基酸 残基，锌以4个配价键与4个半胱氨酸、或2个半 胱氨酸和2个组氨酸相结合。整个蛋白质分子可 有2-9个这样的锌指重复单位。每一个单位可以 其指部伸入DNA双螺旋的深沟，接触5个核苷酸。 例如与GC盒结合的转录因子SP1中就有连续的3 个锌指重复结构。
图 蛋白质的锌指结构
③ 碱 性 - 亮 氨 酸 拉 链 （ basic leucine zipper，bZIP） 这结构的特点是蛋白质分子的 肽链上每隔6个氨基酸就有一个亮氨酸残基，结 果就导致这些亮氨酸残基都在α螺旋的同一个 方向出现。两个相同的结构的两排亮氨酸残基 就能以疏水键结合成二聚体，这二聚体的另一 端的肽段富含碱性氨基酸残基，借其正电荷与 DNA双螺旋链上带负电荷的磷酸基团结合。
亮氨酸拉链结合DNA
若不形成二聚体则对DNA的亲和结合力明显降低。 在肝脏、小肠上皮、脂肪细胞和某些脑细胞中 有称为C/EBP家族的一大类蛋白质能够与CAAT 盒和病毒增强子结合，其特征就是能形成bZIP 二聚体结构。
从上述可见：转录调控的实质在于蛋白质 与DNA、蛋白质与蛋白质之间的相互作用，构象 的变化正是蛋白质和核酸“活”的表现。但对 生物大分子间的辨认、相互作用、结构上的变 化及其在生命活动中的意义，人们的认识和研 究还只在起步阶段，其中许多内容甚至重要的 规律我们可能至今还一无所知，有待于努力探 索。
② 上 游 启 动 子 元 件 (upstream promoter elements) 包括通常位于-70bp附近的CAAT盒和 GC盒、以及距转录起始点更远的上游元件。这 些元件与相应的蛋白因子结合能提高或改变转 录效率。不同基因具有不同的上游启动子元件 组成，其位置也不相同，就使得不同的基因表 达分别有不同的调控。
真核启动子一般包括转录起始点及其上游 约100-200bp序列，包含有若干具有独立功能的 DNA序列元件，每个元件约长7-30bp。最常见的 哺乳类RNA聚合酶Ⅱ启动子中的元件序列见下 表 。
表 哺乳类RNA聚合酶Ⅱ启动子中常见的元件
元件名称 TATA box GC box CAAT box 共同序列 TATAAAA GGGCGG GGCCAATCT 结合的蛋白因子名称 分子量 结合DNA长度 TBP 30,000 ~ 10bp SP-1 105,000 ~ 20bp CTF/NF1 60,000 ~ 22bp
2). 增强子(enhancer)
是一种能够提高转录效率的顺式调控元件， 最早是在SV40病毒中发现长约200bp的一段DNA， 可使旁侧的基因转录提高100倍，其后在多种真 核生物、甚至在原核生物中都发现了增强子。 增强子通常占100-200bp长度，也和启动子一样 由若干组件构成，其基本核心组件常为8-12bp， 可以单拷贝或多拷贝串连形式存在。增强子的 作用有以下特点：
启动子中的元件可以分为两种: ① 核 心 启 动 子 元 件 (core promoter element) 指RNA聚合酶起始转录所必需的最小 的 DNA 序 列 ， 包 括 转 录 起 始 点 及 其 上 游 -25/30bp处的TATA盒。核心元件单独起作用时只能 确定转录起始位点和产生基础水平的转录。
④增强子的作用机理虽然还不明确，但与 其他顺式调控元件一样，必须与特定的蛋白质 因子结合后才能发挥增强转录的作用。增强子 一般具有组织或细胞特异性，许多增强子只在 某些细胞或组织中表现活性，是由这些细胞或 组织中具有特异性蛋白质因子所决定的。
3). 沉默子(silencer)
最早在酵母中发现，以后在T淋巴细胞的T 抗原受体基因的转录和重排中证实这种负调控 顺式元件的存在。目前对这种在基因转录降低 或关闭中起作用的序列研究还不多，但从已有 的例子看到：沉默子的作用可不受序列方向的 影响，也能远距离发挥作用，并可对异源基因 的表达起作用。
1. 顺式作用元件(cis-acting elements)
真核基因的顺式调控元件是基因周围能与 特异转录因子结合而影响转录的DNA序列。其中 主要是起正调控作用的顺式作用元件，包括启 动子(promoter)、增强子(enhancer)；近年又 发现起负调控作用的元件──沉默子 (silencer)。
repression that is caused by the TAFs • TFIIB binds adjacent to TBP and TATA box • TFIIF consists of two subunits. The larger subunit has an ATP-dependent DNA helicase activity and the small one contacts the core polymerase. • TFIIE and TFIIH are required for promoter clearance to allow RNA polymerase to commence movement away from the promoter.
wk.baidu.com 2 反式作用因子
1. 转录（调节）因子分类（按功能特性）
* 基本转录因子(general transcription factors) 是RNA聚合酶结合启动子所必需的一组
蛋白因子，决定三种RNA(mRNA、tRNA及
rRNA)转录的类别。
* 特异转录因子(special transcription factors)
螺旋DNA碱基序列．
模序的几种结构类型：
螺旋－转角－螺旋
锌指
亮氨酸拉链
螺旋－环－螺旋
与DNA结合的转录因子大多以二聚体形式 起作用，与DNA结合的功能域结构常见有以几种： ①螺旋-转角-螺旋（helix-turn-helix，HTH） 及 螺旋-环-螺旋（helix-loop-helix，HLH） 这类结构至少有两个α螺旋其间由短肽段形成 的转角或环连接，两个这样的motif结构以二聚 体 形 式 相 连 ， 距 离 正 好 相 当 于 DNA 一 个 螺 距 （3.4nm）,两个α螺旋刚好分别嵌入DNA的深沟。
Phosphorylation of the CTD by the kinase activity of TFIIH may be needed to release
RNA polymerase to start
transcription.
表 RNA聚合酶Ⅱ的基本转录因子
转录因子 TBP TFⅡ-B TFⅡ-F TFⅡ-E TFⅡ-H TFⅡ-A TFⅡ-I 分子量(kD) 30 33 30,74 34,37 62,89 12,19,35 120 功能 与TATA盒结合 介导RNA聚合酶Ⅱ的结合 解旋酶 ATP酶 解旋酶 稳定TFⅡ-D的结合 促进TFⅡ-D的结合
• TBP: TATA-binding protein • TAFs: TBP-associated factors • TFIID protects a region extending farther upstream
• TFIIA activates TBP by relieving the
TFIID
以前认为与TATA盒结合的蛋白因子是TFⅡD，后来发现TFⅡ-D实际包括两类成分：与TATA 盒 结 合 的 蛋 白 是 TBP （ TATAbox binding protein），是唯一能识别TATA盒并与其结合的 转录因子，是三种RNA聚合酶转录时都需要的； 其 他 称 为 TBP 相 关 因 子 TAF （ TBP-associated factors），至少包括8种能与TBP紧密结合的因 子。
为个别基因转录所必需，决定该基因 的时间、空间特异性表达。
转录激活因子:增强子结合蛋白(EBP) 转录抑制因子:沉默子结合蛋白
以反式作用影响转录的因子可统称为转录 因子（transcription factors，TF）。在真核 细胞中RNA聚合酶通常不能单独发挥转录作用， 而需要与其他转录因子共同协作。与RNA聚合酶 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 相 应 的 转 录 因 子 分 别 称 为TFⅠ、 TFⅡ、TFⅢ，对TFⅡ研究最多。下表列出对真 核基因转录需要基本的TFⅡ。
表 RNA聚合酶Ⅱ的基本转录因子
转录因子 TBP TFⅡ-B TFⅡ-F TFⅡ-E TFⅡ-H TFⅡ-A TFⅡ-I 分子量(kD) 30 33 30,74 34,37 62,89 12,19,35 120 功能 与TATA盒结合 介导RNA聚合酶Ⅱ的结合 解旋酶 ATP酶 解旋酶 稳定TFⅡ-D的结合 促进TFⅡ-D的结合
1).启动子(promoter)
与原核启动子的含义相同，是指RNA聚合酶 结合并起动转录的DNA序列，但真核不同启动子 间不像原核那样有明显共同一致的序列，而且 单靠RNA聚合酶难以结合DNA而起动转录，而是 需要多种蛋白质因子的相互协调作用，不同蛋 白质因子又能与不同DNA序列相互作用，不同基 因转录起始及其调控所需的蛋白因子也完全相 同，因而不同启动子序列也很不相同，要比原 核更复杂、序列也更长。
①增强子提高同一条DNA链上基因转录效率， 可以远距离起作用，通常可距离1-4kb、个别情 况下离开所调控的基因30kb仍能发挥作用，而 且在基因的上游或下游都能起作用。 ②增强子的作用与其序列的正反方向无关， 将增强子方向倒置依然能起作用。而将启动子 倒置就不能起作用，可见增强子与启动子是很 不相同的。
转录（调节）因子结构
TF DNA结合域
酸性激活域
转录激活域
谷氨酰胺富含域 脯氨酸富含域
蛋白质-蛋白质结合域 （二聚化结构域）
DNA结合域特点：
核心为DNA结合基序，有称模序（motify)
模序（motify)：位于蛋白质分子中具有二级结构的
肽段，在空间上彼此接近，形成具有
特殊功能的空间结构，能与能识别双
由RNA-Pol Ⅱ
TBP TAF TATA ⅡB ⅡA
TFⅡD-ⅡA-ⅡB-DNA复合物 POL-Ⅱ
TFⅡF ⅡH ⅡE
ⅡE
ⅡH
TBP TAF POL-Ⅱ TFⅡFTATA ⅡB ⅡA
CTD- P
真核基因转录水平的调控
真核细胞的三种RNA聚合酶（Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ） 中，只有RNA聚合酶Ⅱ能转录生成mRNA，以下主 要讨论RNA聚合酶Ⅱ的转录调控。
作为蛋白质的转录因子从功能上分析其结 构 可 包 含 有 不 同 区 域 ： ① DNA 结 合 域 （ DNA binding domain），多由60-100个氨基酸残基 组成的几个亚区组成；②转录激活域 （activating domain），常由30-100氨基酸残 基组成，这结构域有富含酸性氨基酸、富含谷 氨酰胺、富含脯氨酸等不同种类；③连接区， 即连接上两个结构域的部分。