真核生物的转录调控
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TATA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。
真核生物转录水平的调控机制
真核生物转录水平的调控机制一、转录因子转录因子是真核生物转录水平调控的重要环节。
它们可以识别和结合DNA上的特异序列，从而调控基因的表达。
根据结合位点的不同，转录因子可以分为上游启动子元件和增强子元件两类。
上游启动子元件主要包括TATA box和CAAT box等，而增强子元件则是一种具有增强基因转录功能的DNA序列。
二、染色质重塑染色质重塑是真核生物基因表达调控的重要机制之一。
染色质重塑可以改变染色质的结构，从而影响基因的表达。
染色质重塑过程中，染色质重塑复合物可以将核小体从DNA上移除或重新排列，从而改变染色质的可及性。
此外，染色质重塑还可以影响DNA的甲基化水平，进一步调控基因的表达。
三、miRNA和siRNAmiRNA和siRNA是真核生物中的非编码RNA，它们可以通过与mRNA的特异性结合来调控基因的表达。
miRNA和siRNA可以与mRNA 的3'UTR结合，导致mRNA的降解或翻译抑制，从而调控基因的表达。
此外，miRNA和siRNA还可以通过与转录因子或染色质重塑复合物等相互作用，影响基因的转录和表达。
四、转录起始和延伸转录起始和延伸是真核生物转录水平调控的重要环节。
转录起始和延伸过程中，RNA聚合酶可以识别启动子元件并开始转录，然后沿着DNA序列向下游移动并合成RNA。
在这个过程中，转录起始和延伸复合物可以与RNA聚合酶相互作用，从而影响转录的效率和方向。
此外，一些转录因子也可以与RNA聚合酶相互作用，进一步影响基因的表达。
五、转录后修饰真核生物中的RNA聚合酶可以使用各种转录后修饰来修饰其转录产物。
这些修饰可以包括mRNA的加尾、编辑、剪接和稳定性等。
这些过程可以影响mRNA的翻译效率和稳定性，从而影响基因的表达。
此外，一些蛋白质也可以通过磷酸化、乙酰化或甲基化等修饰来影响基因的表达。
六、细胞周期与细胞分化细胞周期和细胞分化是真核生物细胞生命活动中的重要过程，也是转录水平调控的重要方面。
真核基因转录的负调控机理
真核基因转录的负调控机理引言：真核生物的基因转录是一个复杂的过程，需要多个调控因子的参与。
其中，负调控机制起着重要的作用，通过抑制基因的转录来控制基因的表达水平。
本文将重点介绍真核基因转录的负调控机理，包括转录抑制因子和其作用机制等方面。
一、转录抑制因子的分类转录抑制因子是能够抑制基因转录的蛋白质分子，可分为转录抑制因子和共抑制因子两大类。
1. 转录抑制因子转录抑制因子是直接与DNA结合并阻碍RNA聚合酶的结合，从而阻止转录的发生。
这些因子通常结合到基因的启动子区域，阻碍转录起始复合物的形成，进而抑制基因的转录。
转录抑制因子的结构多样，包括一些转录抑制结构域，如转录抑制结构域1（TRD1）和转录抑制结构域2（TRD2）等。
2. 共抑制因子共抑制因子是与转录激活因子相互作用的蛋白质分子，通过与转录激活因子结合，阻碍其与转录复合物的形成，从而抑制基因的转录。
共抑制因子通常结合到转录激活因子的激活结构域或DNA结合结构域，从而影响其功能。
二、转录抑制因子的作用机制转录抑制因子通过多种机制实现对基因转录的负调控。
以下是几种常见的转录抑制机制：1. 空间阻隔转录抑制因子能够通过占位作用来阻隔转录激活因子与DNA结合。
在基因的启动子区域，转录抑制因子结合到DNA上，形成一个物理屏障，妨碍转录激活因子的结合。
这样一来，转录激活因子无法与转录复合物结合，导致基因的转录被阻止。
2. 修饰酶活性转录抑制因子还可以通过修饰酶活性来抑制基因的转录。
一些转录抑制因子可以直接与转录激活因子结合，并改变其修饰酶活性，从而影响转录复合物的形成。
例如，转录抑制因子可以激活组蛋白去乙酰化酶（HDAC），使其去乙酰化染色质，导致基因的沉默。
3. 转录复合物的解聚转录抑制因子还可以通过解聚转录复合物来抑制基因的转录。
转录复合物是由多个蛋白质组成的复合物，包括转录激活因子、RNA聚合酶和其他辅助因子。
转录抑制因子能够与转录复合物中的某些成分结合，改变其构象，导致复合物的解聚，从而抑制基因的转录。
真核生物转录表达调控
1、真核基因表达调控的最显著特征：能在特定时间和特定的细胞中激活特定的基因。
2、转录后水平RNA加工、翻译水平、蛋白质加工折叠。
3、DNA重排：是基因活性调节的一种方式。
这种调节主要是根据DNA片段在基因组中位置的变化，即从一个位置变换到另一个位置，从而改变基因的活性。
最熟知的两个例子是酵母交配型的控制和抗体基因的重排。
4、真、原核细胞在基因转录、翻译及DNA的空间结构方面的差异。
（1）真核细胞中一条成熟mRNA只能翻译出一条多肽链，原核中多顺反子。
（2）真核细胞DNA都与组蛋白和大量非组蛋白相结合，只有一小部分DNA是裸露的。
（3）高等真核细胞DNA中很大部分是不转录的，大部分真核细胞的基因中间还存在不被翻译的内含子。
真核中DNA还有大量重复序列。
（4）真核生物能够有序地根据生长发育阶段的需要进行DNA片段重排，还能在需要时增加细胞内某些基因的拷贝数。
原核罕见（5）在真核生物中，基因转录的调节区相对较大，它们可能远离启动子达几百个甚至上千个碱基对，这些调节区一般通过改变整个所控制基因5’上游区DNA构型来影响它与RNA聚合酶的结合能力。
原核中调节区很小，且位于转录起始点不远。
（6）真核生物的转录和翻译不同步。
（7）许多真核生物的基因只有经过复杂的成熟和剪接过程，才能顺利地翻译成蛋白质5、基因家族：真核细胞中许多相关的基因常按功能成套组合，被称为基因家族。
（1）基因家族结构和功能上具有明显的相似性，编码相似的蛋白质产物（2）同一家族基因可以紧密排列在一起，形成一个基因簇，但更多时候，它们是分散在同一染色体的不同位置，或者存在于不同的染色体上的，各自具有不同的表达调控模式。
（3）简单基因家族——rRNA基因、tRNA基因等。
基因之间前后串联。
（4）复杂基因家族：一般由几个相关基因家族构成，基因家族之间由间隔序列隔开，并作为独立的转录单位。
6、内含子以5’端以GU开始， 3’端以AG结束即：5’-GU……..AG-3’的规律。
(武汉大学)分子19.真核生物的转录调控
（武汉大学）分子19.真核生物的转录调控●本章概要●真原核生物基因调控的相同点●基本原理一致●信号均来自环境●激活因子和抑制因子●协同结合——募集调控、变构调控●最常见的调控步骤是转录起始●真原核生物基因调控的不同点●真核生物的mRNA剪接是重要的调控点●真核生物比原核生物有更加精细的转录机器●更多调控蛋白和调控序列多个调控蛋白控制一个基因●调控蛋白的作用更复杂●结合位点距转录起始位点更远●promoter 启动子基因转录系统结合的区域●regulator binding site 调控蛋白结合位点单个结合区域●regulatory sequence 调控序列包含一个基因所有调控蛋白结合位点的DNA片段●一个特定基因的调控蛋白结合位点数目增加●涉及核小体及其修饰修饰后可以改变基因可接近性●enhancer 增强子在多细胞生物中，延伸至距启动子（上游或下游）数千个核苷酸处的一组结合位点由数十个调控蛋白结合位点组成●不同的增强子与不同调控蛋白结合应答不同的信号●控制同一基因在不同时间和位置的表达●DNA弯曲：在远距离调控起到重要作用●转录调控的保守机制●所有真核生物基因调控的基本特性相同●转录机器、核小体结构、核小体修饰类似●酵母是最适于进行遗传学和生物化学研究的生物被用于探究有关激活因子和抑制因子作用机制的信息●activator激活因子类似且具有普遍性●酵母激活因子可以在哺乳动物细胞中激活转录●其作用通过reporter gene报告基因检测●作用方式与最简单的细菌非常相似●抑制因子有所不同●gene silencing 基因沉默核小体、DNA 修饰物被招募到基因组特定区域关闭基因的表达●转录激活因子DNA结合与激活功能的分离●两个功能域二者之间有柔性连接●activation domain 激活结构域没有确定结构,据氨基酸组成划分●酸性激活域●谷氨酰胺富集区●脯氨酸富集区●DNA-binding domain DNA结合结构域●种类繁多●homeodomain 同型结构域典型的螺旋- 转- 螺旋，一个螺旋插入DNA的大沟，另一个与DNA 骨架发生接触●含锌DNA 结合域含有锌指蛋白和锌簇域锌：保持 DNA结合域结构稳定多个锌指连续存在：增加识别序列的长度和结合的亲和力●亮氨酸拉链结构域（basic zipper 碱性拉链）含有二聚化区和DNA结合区二聚化区：通过适当间隔的亮氨酸残基相互作用形成包含碱性氨基酸残基●螺旋-环-螺旋基序（basic HLH protein 碱性螺旋-环-螺旋基序）与亮氨酸拉链结构相似包含碱性氨基酸残基●DNA识别原理与原核生物相似●原核生物一个螺旋（识别螺旋）插入DNA 大沟相契合识别特殊的碱基对另一个螺旋与DNA 骨架接触使识别螺旋正确定位，并增强结合●大多数利用螺旋-转-螺旋基序结合DNA●大多数以二聚体的形式结合DNA●真核生物●细节上有差异，识别DNA的原理类似●除了同源二聚体，一些调控蛋白形成heterodimer异源二聚体识别DNA，增加了可以特异结合的DNA的范围●域交换实验证明Gal4 的DNA 结合域与激活域分离的实验，创建杂合基因●Gal4能激活酿酒酵母半乳糖基因GAL1的转录与GAL1 上游4 个位点结合有半乳糖时，使GAL1 转录效率提高1000 倍●实验步骤●(a.1) 完整的Gal4：能正常激活报告基因●(a.2) 仅激活结合域：报告基因关闭，不能成功激活转录●(b.1) 仅激活LexA的结合域：也不能被激活●(b.2) （创造的融合蛋白）表达Gal4激活域和LexA的结合域：报告基因被成功激活●酵母双杂交——探究A、B蛋白是否相互作用●（对照1：仅B蛋白与转录激活域）B蛋白与某转录活化子的激活域融合●（对照2：仅A蛋白与DNA结合域）A蛋白与该转录活化子的DNA结合域融合●若AB能相互作用，就会把DNA结合域与激活域带到足够近的地方，启动报告基因的转录——类似于自然状态下激活子的效应●通过检测报告基因表达与否，可以推测AB蛋白是否能相互作用●激活因子招募蛋白复合物细菌激活因子通常招募RNA Pol●转录机器●激活因子与一个或多个复合物相互作用，将它们招募到基因上●招募的蛋白质复合物——mediator 中介蛋白和TFⅡD 复合物●其他没有被激活因子直接招募的成分，通过已被招募成分协同结合●核小体修饰物●在组蛋白尾巴上添加化学基团●HAT 组蛋白乙酰转移酶添加乙酰基团使DNA松散——暴露核小体内部的原本无法接近的DNA 结合位点激活因子招募组蛋白乙酰转移酶，对附近区域的组蛋白进行乙酰化，使得转录机器能与启动子结合●具有bromodomain同源调节域的TFⅡD 复合物特异性结合乙酰基团含有乙酰化的核小体对转录机器更高的亲和力●重塑核小体依赖ATP 活性的SWI/SNF●延伸因子●在某些基因中启动子下游序列导致聚合酶在起始后不久暂停或停滞●这些基因中某些延伸因子的存在与否极大地影响基因表达水平●远距作用：环与绝缘子●远距作用关键——减少增强子和启动子的距离●一些蛋白●果蝇Chip蛋白与增强子和启动子间DNA上多个位点结合，形成多个小环，累积效果使得启动子和增强子接近●致密的染色体结构●DNA 包裹在核小体中，拉进增强子和启动子的距离●insulator 绝缘子使基因免于不加选择的活化和抑制●阻止非特异性基因激活●阻止transcriptional silencing 转录沉默的扩散一种特殊的抑制形式，能沿着染色质扩散●关闭多个基因的表达●不需要每个基因都有特定抑制因子结合位点●应用：随机插入哺乳动物基因组的基因经常处于沉默状态（插入到了异染色质区），在该基因的上游和下游加入绝缘子可使该基因免于沉默●信号整合与组合调控●synergistically 协同作用促进信号整合多个激活因子联合作用●协同作用的三种策略(a) 直接相互作用 (b) 与第三蛋白作用 (c, d) 暴露结合位点●多个激活因子招募转录机器的同一组分与中介蛋白不同部位的接触，组合结合的能量对招募有指数效果●多个激活因子分别招募转录机器的不同组分若没有帮助都不能有效结合启动子●多个激活因子相互帮助与所调控基因上游的位点相结合●多个激活因子常共同作用，且常常协同作用●两种激活因子共同作用产生的效应大于二者分别作用所产生效应的简单加和●combinatorial control 组合调控●真核生物中存在广泛的组合调控●激活因子和抑制因子都可能参与●啤酒酵母交配型基因的组合调控由抑制因子和激活因子的不同组合方式调控●三种存在形式●单倍体a型——含有a型特异基因●单倍体α型——含有α 型特异基因●单倍体a和α 融合形成的二倍体——不含单倍体特异基因●四种调控蛋白●a1，与α2抑制单倍体特异基因●α1，与Mcm1激活α 型特异基因●α2，抑制Mcm1，与a1抑制单倍体特异基因●Mcm1，激活a型特异基因、与α1激活α 型特异基因●调控模式●对于3种细胞形式（纵向）●单倍体a型：Mcm1启动a基因转录●单倍体α 型：α2和Mcm1关闭a基因转录，α1和Mcm1启动α 基因转录●二倍体：α2和Mcm1关闭a基因转录，a1和α2关闭单倍体特异基因转录●对于三种基因（横向）●a特异基因：Mcm1受α2控制●α 特异基因：Mcm1弱结合于基因上，与α1相互作用启动表达●单倍体特异基因：（能自主启动转录）α2与a1形成异二聚体抑制其表达●转录抑制因子●作用机制不与启动子重叠的位点结合而阻断RNA Pol的结合●招募核小体修饰物●使核小体结构更紧密●调控能够被转录机器识别的基团●histone deacetylase 组蛋白去乙酰化酶去除乙酰基团●添加甲基基团●其他作用机制●与激活因子竞争结合位点●与激活因子旁边的位点结合并与其相互作用●与启动子上游位点结合，与转录机器相互作用●信号转导对转录调控蛋白的控制●signal transduction pathway 信号转导通路STAT通路●结合细胞表面特异受体的胞外结构域起始配体（信号）——糖或蛋白质●传递给该受体的胞内结构域受体构象改变或者二聚化●分程传递给相关的转录调控蛋白●转录调控蛋白控制靶基因表达●信号控制真核细胞转录调控蛋白●暴露活化区●通过引起与DNA结合的激活因子的构象改变，释放掩蔽蛋白掩蔽蛋白可以阻断活化区、自身作为（或招募）去乙酰化酶，以抑制基因表达E2F：激活因子，与靶基因上游结合（无论激活与否）Rb：抑制蛋白，与E2F 结合——抑制激活+招募去乙酰化酶Rb磷酸化：释放E2F-激活靶基因●入核和出核——信号配体控制未活化时，许多激活因子和抑制因子被滞留在细胞质中●与抑制蛋白结合●与膜结合●核转运信号被隐藏●组蛋白与DNA 修饰导致的基因“沉默”●transcriptional silencing 转录沉默一种位置效应●基因由于它所处的位置而沉默●沉默效应可在大段DNA 序列上扩散●沉默形式●最常见的沉默——heterochromatin 异染色质染色体的特殊区域，如端粒和着丝粒●核小体的修饰改变基因对转录机器和其他调控蛋白的可接近性●去乙酰化●组蛋白甲基化●DNA甲基化（DNA methylase DNA甲基化酶）●组蛋白去乙酰化和甲基化（酵母基因的沉默）●区域：端粒、沉默的交配型基因座和rDNA●端粒染色体末端1-5 kb，折叠、紧密的结构，乙酰化程度低●SIR:沉默信息调控子Rap1 protein: 识别端粒重复序列，招募SIR complex SIR2: 去乙酰化酶去乙酰化的尾巴与SIR3, 4结合进而招募更多的SIR complex●Rap1 protein决定了沉默的特异性，确定SIR复合物形成的位置●insulator 绝缘子阻止沉默的扩散●其他类型组蛋白修饰抑制SIR2结合并终止扩散●组蛋白H3尾巴的甲基化●DNA甲基化●heterochromatin 异染色质●DNA 结合蛋白（如MeCP2）招募组蛋白去乙酰化酶和组蛋白甲基化酶进而修饰邻近的染色质●DNA 甲基化标记异染色质将要形成的位置通过DNA 甲基化和随后的组蛋白修饰关闭基因DNA甲基化使启动子被关闭，甲基化的DNA招募蛋白质，进一步招募组蛋白去乙酰化酶和染色质重塑复合物使DNA完全关闭●imprinting 印记在二倍体细胞中，来自父方或母方的等位基因中，一方的基因表达而另一方的基因沉默的现象●人类H19基因与胰岛素样生长因子2（Igf2）基因enhancer 增强子：可激活其中任何一个基因ICR 印记控制区：绝缘子，位于基因Igf2和H19之间调控关键：ICR 和它的甲基化状态●在母方染色体中：ICR 结合CTCF，阻断增强子对Igf2 的作用●在父方染色体中：ICR 和H19 promoter甲基化，CTCF 不能结合ICR，转录机器不结合H19 promote，增强子直接激活Igf2H19 的进一步抑制：DNA 甲基化，MeCP2 结合甲基化ICR，招募去乙酰化酶，抑制H19 启动子●基因的表观遗传调控（染色质与表观遗传）●epigenetic regulation 表观遗传调控在缺乏起始信号和基因突变的情况下，基因表达模式的继承●让细胞在迭代中维持基因的开启，即使诱导它们开启的信号只瞬间存在（已经消失）●细胞分裂中的表观遗传调控●基因表达的状态溶原生长（λ抑制因子的正自我调控）在恶劣的生长环境中建立，转而在生长环境良好的培养基中依然维持●DNA 甲基化●maintenance methylase 维持甲基化酶完全甲基化DNA复制产生2条半甲基化DNA，维持甲基化酶识别半甲基化位点●更有效地修饰半甲基化DNA（完全甲基化DNA 复制的产物）●理论：核小体可以为表观遗传的继承提供基础甲基化的核小体分配到子代，招募组蛋白甲基化酶参与修饰●本章名词●本章概要●activator●repressor●promoter●regular binding site●regulatory sequence●enhancer●insulator (boundary element)●转录调控的保守机制●reporter gene●gene silencing●activation domain●DNA-binding domain●heterodimer●homeodomain●basic zipper●basic HLH protein●激活因子招募蛋白复合物●mediator●histoneacetyl transferase, HAT●bromodomain●信号整合与组合调控●synergistically●combinatorial control●转录抑制因子●histone deacetylase●信号转导对转录调控蛋白的控制●signal transductioin pathway●cell surface receptor●组蛋白与DNA 修饰导致的基因“沉默”●transcriptional silencing●heterochromatin●DNA methylase●imprinting●基因的表观遗传调控●epigenetic regulation●maintenance methylase●重点知识点●简述转录调控的原理。
原核生物与真核生物转录起始调控的差异
转录起始 是基因表达调控的基本环节
基因表达受多级水平的调控，其中转录起始是基因表达调控的限 速步骤，因为转录激活调节步骤特异性强、涉及面广，包括DNA序 列、调节蛋白、DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质之间的相互作用以及 所有上诉因素对RNA聚合酶的影响等。
原核生物转录起始调控
RNA聚合酶II与启动子的结合、启动转录需要多种蛋白质因子的协同 作用。
参与RNA-polⅡ转录的TFⅡ的作用 (LPOB)
转录因子 功 能 TBP亚基 TFⅡD TAF亚基 TFⅡA TFⅡB TFⅡE TFⅡF TFⅡH 协助TBP与TATA盒结合 稳定DNA上的TFⅡB-TBP复合物 结合TBP，招募polⅡ-TFⅡF复合物 结合TFⅡH，有ATPase和解螺旋酶活性 结合 polⅡ，结合TFⅡB 解螺旋酶催化启动子解链、蛋白激酶催化CTD磷 酸化 特异识别、结合TATA盒
数个功能上有关联的基因，它们串联排列，共同构成编码区。
这些结构基因共用一个启动子和1个转录终止信号序列，因此 转录合成时仅产生一天mRNA长链，为几种不同的蛋白质编码。 这样的mRNA分子携带了几个多肽链的编码信息，被称为多顺 反子mRNA。而 调控序列 包括启动子，操纵元件以及一定距离
外的调节基因。
4、原核基因转录调节特点： • σ 因子决定RNA聚合酶识别特异性 • 操纵调控模式在原核基因转录起始的调节中具有普遍性 • 原核操纵子受到阻遏蛋白的负性调节 5、真核基因调控的特点： • • • • • 真核基因内含有多种RNA聚合酶 处于转录激活状态的染色质结构发生明显变化 在真核基因表达调控中以正性调节占主导 在真核细胞中转录与翻译分隔进行 转录后修饰、加工更为复杂
起始复 合物
真核生物转录调控的研究进展
真核生物转录调控的研究进展一、概述真核生物转录调控是分子生物学领域的前沿课题，对于理解生物体基因表达调控机制、揭示生命活动规律具有重要意义。
转录调控作为基因表达过程中的关键环节，其复杂性和动态性使得研究者们不断深入挖掘其内在机制。
在真核生物中，转录过程受到多层次、多因素的精细调控。
这包括顺式作用元件与反式作用因子之间的相互作用，以及转录复合物在启动子区域的组装和调控。
顺式作用元件是DNA序列中的特定区域，能够识别并结合反式作用因子，从而调控转录的起始和效率。
反式作用因子则是一类能够调控基因转录的蛋白质，包括转录因子、辅助因子等。
随着高通量测序、染色质免疫沉淀、生物信息学等技术的发展，人们对真核生物转录调控的认识不断深化。
越来越多的转录因子、顺式作用元件以及它们之间的相互作用被揭示，为我们理解转录调控的复杂性和动态性提供了有力支持。
研究者们还发现了一些新的转录调控机制，如长非编码RNA、转录后修饰等，这些新发现为转录调控研究提供了新的视角和思路。
真核生物转录调控的研究仍面临诸多挑战。
转录调控网络的复杂性使得我们难以全面理解其工作原理；不同组织、不同发育阶段以及不同环境条件下的转录调控机制可能存在差异，这使得研究更加复杂和困难。
未来真核生物转录调控的研究需要更加深入地探索其内在机制，并结合实际应用，为疾病治疗、生物育种等领域提供新的思路和方法。
1. 真核生物转录调控的重要性真核生物转录调控是生命活动中至关重要的一个环节，它决定了基因表达的时间、地点和程度，进而影响了生物体的生长、发育和代谢等各个方面。
在真核生物中，基因表达的调控主要发生在转录水平，通过转录因子、辅助因子和RNA聚合酶等复杂的相互作用来实现。
深入研究真核生物转录调控机制，不仅有助于我们理解生命活动的本质，也为疾病的治疗和生物技术的应用提供了重要的理论基础。
真核生物转录调控在发育过程中起着关键作用。
在生物体的发育过程中，不同组织和器官的形成需要特定基因的精确表达。
第二节真核基因转录水平的调控(精)
第二节真核基因转录水平的调控一、真核生物的RNA聚合酶有三种RNA聚合酶：RNA聚合酶Ⅰ；RNA聚合酶Ⅱ；RNA聚合酶Ⅲ。
二、真核基因顺式作用元件（一）、顺式作用元件概念指DNA上对基因表达在调节活性的某些特定的调控序列，其活性仅影响其自身处于同一DNA分子上的基因。
（二）、种类启动子、增强子、静止子1、启动子的结构和功能启动子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。
RNA聚合酶Ⅱ启动子结构1）TATA框（TATA frame）：其一致顺序为TATAA(TAA(T。
TATA框中心在-30附近，相当于原核的-10序列（pribnow box）。
对大多数真核生物来说，RNA聚合酶与TATA框牢固结合之后才能开始转录。
TATA框的左右富含G┇C 序列，这就有利于该框与RNA聚合酶形成开放性启动子复合物。
2）CAAT框（CAAT frame）：位置在-75附近，一致序列为GGC(TCAATCT。
CAAT框可能控制着转录起始的频率。
（3）GC框在-90bp左右的GGGCGG序列称为GC框。
一个在-30—+15即核心启动子(core promoter element，另一为上游启动子区(upstream promoter element在-150—-50，不同物种的启动子因子有显著差异，启动子区没有和mRNA的TATA和CAAT盒顺序，故物种间大前体-rRNA基因的转录起始是不同的。
基因间间隔含一个或几个终止信号可终止其之前的基因的转录而其本身不转录，间隔区含多种反向顺序可作为增强子结合转录因子2、增强子的结构和功能增强子（enhancer）：又称为远上游序列（far upstream sequence 。
它是远距离调节启动子以增加转录速率的DNA序列，其增强作用与序列的方向无关，与它在基因的上下游位置无关。
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转录激活域
• 大部分激活因子只含有一个转录激活域，有些则有几种激 活域。大多数转录激活域可以分为以下3种。 • 酸性域：由49个氨基酸组成的激活域中，有11个氨基酸为 酸性氨基酸。 • 富谷氨酰胺域：SP1转录激活因子有两个这样的功能域， 谷氨酰胺占该区氨基酸总数的25%，谷氨酰胺残基所占的 比例似乎比总体结构更重要。 • 富脯氨酸域：如AP2、Oct-2等转录因子中所发现的富含脯 氨酸结构域，有一个能激活转录的连续的脯氨酸残基。
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含锌结构域
• C6型：含2个锌离子和6个半胱氨酸组件，在酵母转录激活 因子GAL4及其家族成员中出现。GAL4蛋白的结合模体类似 锌指，也包含锌离子和半管氨酸残基，但没有组氨酸，锌 离子与帮胱氨酸的比例是1:3
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同源结构域
• 同源结构域：由于它编码的基因的 区域为同源框而得名。每个同源结 构域蛋白包括3个α 螺旋，第二、 第三螺旋形成螺旋-转角-螺旋模体 ，第三个螺旋作为识别螺旋起作用 大多数同源结构域蛋白的N端还有 一个不同于螺旋-转角-螺旋的臂可 插入DNA小沟。 • 同源框：最早发现于果蝇的被称 为同源基因的调控基因中该基因 的突变会引起果蝇肢体的移位畸 形。
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激素调控：类固醇激素受体
• 许多转录因子是由激素激活的，如类固醇激素，它们需要 相应的激素与激素受体结合，形成激素-受体复合物，然 后激素-受体复合物二聚化进入细胞核，结合到增强子或 激素响应元件上，激活相关基因的转录。
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磷酸化转录调控
• 有一些激素并不穿过细胞，它们 与细胞表面受体结合，以信号转 导的方式将信号传递给细胞内的 蛋白，这一过程通过涉及到蛋白 的磷酸化。通过将转录因子磷酸 化，使转录因子二聚化，而进入 细胞核激活相关基因的转录。
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细胞决定
• 细胞决定是指：指细胞在发生可识别的形态变化之前, 就 已受到约束而向特定方向分化, 这时细胞内部已发生变化 , 确定了未来的发育命运。 • myoD基因表达的myoD蛋白可以直接激活肌细胞特异基因的 表达使成纤维细胞转化为肌细胞，同时P21WAF1/CIP1的表 达，后者的表达可以使细胞周期停滞在G1期。 • 现在发现的myoD、myogenin、myf5和mrf4中的任意基因的 表达都可以使成纤维细胞转化为肌细胞，它们所编码的蛋 白都属于HLH转录因子家族的成员。 • 这些转录因子受到抑制因子Id的调控，Id缺少DNA结合域 ，但含有HLH的二聚化结构域，当他与MyoD和相关蛋白结 合后，形成异型二聚体，使之无法与DNA结合，从而抑制 MyoD和相关蛋白的转录调控。
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DNA结合域
每种DNA结合域都有一个DNA结合模体，模体是结构域的 一部分，具有特定的形状一结合特定的DNA。DNA结合模体可 大致分为三类：含锌结构域、同源结构域和碱性结构域。 含锌结构域：利用一个或多个锌离子形成合适的构象，使 DNA结合模体的α 螺旋能进入DNA双螺旋的大沟，并结合在特 定的位置上。也分为三种：一种“C2H2”型锌指、“C4”型 和“C6”型
真核生物的转录调控
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转录激活因子
• 通用转录因子（TFⅡA、TFⅡB、TFⅡD等）能够识别转录 起始位点并指示转录方向，但他们自身只能激发很低的转 录水平（本底水平转录），而细胞中活跃基因的转录通常 高于本底转录。 • 为了能够增强转录，真核细胞另有一类与增强子结合的基 因特异性转录因子即激活因子（activator）,由激活因子 产生的转录激活使得细胞能够调控基因的表达。
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碱性结构域
• 碱性结构域：具有这种结构域的转录激活因子均有一个强 碱性DNA结合模体，与1或2个蛋白质二聚化结构域连接， 与碱性结构域相连的二聚化结构域分为两类：亮氨酸拉链 (ZIP)和螺旋-环-螺旋（HLH）。
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二聚体结构域
• 亮氨酸拉链：该域由两条多肽链组成，α 螺旋中每隔7个 氨基酸就出现一个亮氨酸残基（或其他疏水性氨基酸）， 这些残基位于DNA结合域的C端α 螺旋上，这种排列有利于 两个单体间的相互作用，形成二聚体。每个α 螺旋相连的 碱性结构域形成一个对称的结构，沿DNA相反的方向延伸 并与对称的DNA识别位点发生作用，最终像夹子一样夹在 DNA上。 • 螺旋-环-螺旋域：总体结构域亮氨酸拉链类似，只是它的 两个α 螺旋被一个非螺旋的多肽环分成两个单体蛋白，C 端α 螺旋的疏水残基可以二聚化。
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阻抑物结构域
• 转录的阻抑有可能是通过间接的对激活因子功能的干扰而 实现，有以下几种情况： • 1.阻断了激活因子DNA的结合位点 • 2.非DNA结合复合体的形成，如类固醇激素受体的阻抑蛋 白 • 3.掩盖了激活结构域 • 4.阻抑蛋白的特殊结构直接抑制转录
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含锌结构域
• C2H2型：即锌指，有一个12个氨基酸的环，通过两个半胱 氨酸和两个组氨酸残基固定，这四个残基与锌离子在空间 上形成一个四面体结构。它在TFⅢA中重复了9次，在SP1 中有3个拷贝。一般来说须要三个或更多这样的锌指结构 才能与DNA结合。
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含锌结构域
转录调控的对象
• 不同的转录激活域有着不同的调控对象，有以下几种：
• • • •
1.染色质结构 2.通过特定的TAFⅡ与TFⅡD作用 3.与TFⅡB作用 4.对TFⅡH复合体的调整和作用导致RNA聚合酶Ⅱ的CTD的 特异性磷酸化。
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组成性转录因子SP1
• SP1存在于所有的细胞类型中，与GC盒结合，包含3个锌指 结构和2个富含谷氨酰胺的转录激活结构域。SP1的转录激 活域与TAFⅡ110结合，使其介导的转录得意激活。
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谢 谢！
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• C4型：锌离子与四个半胱氨酸结合，存在于细胞核受体中 ，与跨膜扩散的内分泌信号分子（类固醇和其他激素分子 ）相互作用，形成激素-受体复合物并结合到增强子或激 素响应元件上激活相关基因的转录。 • 这类激活因子必须结合一个效应分子（激素分子:如性激 素、孕酮、糖皮质激素、甲状腺激素等）才能发挥作用。
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转录延伸：HIV Tat
• HIV编码一种称为Tat的激活蛋白，它是HIV基因的大量表 达所必须的。Tat与RNA上的一段称为TAR的苯环结构结合 • 在哺乳动物中Tat的作用表现在转录延伸的过程中，如果 没有Tat的存在，RNA聚合酶Ⅱ转录复合体将因进程过慢而 使HIV的转录过早终止。 • Tat与RNA结合因子形成复合物结合在转录物的TAR序列上 这个蛋白质-RNA复合体可以向后成环，并与装配在启动子 处的新形成的转录起始复合物作用，使TFⅡH的激酶活性 被激活，导致RNA聚合酶Ⅱ的CTD被磷酸化，使RNA聚合酶 前进并阅读HIV转录单位，最终实现HIV蛋白的大量合成。
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DNA结合域与转录激活域
• 转录激活因子既可以激活也可以抑制RNA聚合酶Ⅱ的激 活域。 • DNA结合域：它是同DNA结合的特殊序列，如基因附近存在 的启动子和增强子序列结合的区域，与转录调节直接相关 • 转录激活域：和其他转录调节因子结合的区域。 • 另外：还有一些激活因子具有形成二聚体的域，能使两个 单体彼此结合形成同源二聚体、异源二聚体或多聚体。它 们可以与附加的小分子结合来调控转录因子自身的活性。