启动子与增强子启功硬笔书法小楷字帖千字文完整版Word格式文档下载.docx

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在细菌中，一个转录单元可以是一个基因，也可以是几个基因。

2转录起点：

指与新生RNA链第一个核苷酸相对应DNA链上的碱基，研究证实通常为一个嘌呤。

上游：

常把起点前面，即5'

末端的序列称为（upstream）上游;

下游：

起点后面即3'

末端的序列称为下游（downstream）。

在描述碱基的位置时，起点为＋1，下游方向依次为＋2，＋3……，

上游方向依次为－1，－2，－3……。

3启动子结构：

Pribnow框：

在起始点上游，几乎在所有启动子都存在一个6bp富含A/T区域TATAAT。

通常位于－18位到－9位，称为Pribnow框。

该区域是RNA聚合酶牢固结合位点，RNA聚合酶结合后，这一富含A/T的DNA双链解开。

Sextama框：

位于－35区附近有一TTGACA序列，是RNA聚合酶中的σ因子识别位点。

以上这两个位点

对于转录起始都是非常重要的。

σ因子识别－35区并与之结合。

由于RNA聚合酶分子覆盖面积能达到70bp，因此酶分子上的一个合适部位能接触－10区。

酶分子一旦与－10区结合以后，就从识别位点上解离下来。

此外，－35序列的重要性还在于在很大程度上决定了启动子的强度。

。

－10区和－35区的最佳距离：

在原核生物中，－35区和－10区的距离大约是16～19bp，小于15bp或大于20bp都会降低启动子的活性；

保持启动子这两段序列以及它们之间的距离是十分重要的，否则就会改变它所控制的基因表达水平。

在细菌中常见两种启动子突变：

下降突变：

如果把Pribnow其从TATAAT变成AATAAT，就会大大降低其结构基因的转录水平；

上升突变:

：

即增加Pribnow区共同序列的同一性。

突变后的-10区和-35区越接近共同序列，转录的RNA就越多；

越远离共同序列，转录的RNA就越少。

例如，在乳糖操纵子的启动子中，将其Pribnow区从TATGTT变成TATATT，就会提高启动子的效率，提高乳糖操纵子基因的转录水

4启动子区的识别

一般认为，RNA聚合酶并不直接识别碱基对本身，而是通过氢键互补的方式加以识别。

在启动子区DNA双螺旋结构中，腺嘌呤分子上的N6、鸟嘌呤分子上的N2、胞嘧啶分子上的N4都是氢键供体，而腺嘌呤分子上的N7、N3，胸腺嘧啶分子上的O4、O2，鸟嘌呤分子上的N7、O6、N3和胞嘧啶分子上的O2都是氢键受体。

由于它们分别处于DNA双螺旋的大沟和小沟内，因此都具有特定方位，而酶分子中也有处于特定空间构象的氢键受体与供体，当它们与启动子中对应的分子在一定距离内互补时，就形成氢键，相互结合。

这种氢键互补学说较为圆满地解释了启动子功能既受DNA序列的影响，又受其构象影响这一事实。

二、真核生物启动子

真核生物启动子有三类，分别由RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ进行转录。

类别Ⅰ（classⅠ）启动子：

只控制rRNA前体基因的转录，转录产物经切割和加工后生成各种成熟rRNA。

类别Ⅰ启动子由两部分保守序列组成：

核心启动子（corepromoter）：

位于转录起点附近，从-45至+20；

上游控制元件（upstreamcontrolelement，UCE）：

位于-180至-107；

RNA聚合酶Ⅰ对其转录需要2种因子参与：

UBF1：

一条M为97000的多肽链，结合在上述两部分的富含GC区；

1个TBP，即TATA结合蛋白（TATA-bindingprotein，TBP）；

SL1：

一个四聚体蛋白，含有3个不同的转录辅助因子TAFⅠ；

在SL1因子介导下RNA聚合酶Ⅰ结合在转录起点上并开始转录。

类别Ⅱ（classⅡ）启动子：

类别Ⅱ启动子涉及众多编码蛋白质的基因表达的控制。

该类启动子包含4类控制元件：

基本启动子（basalpromoter）：

序列为中心在-25至-30左右的7bp保守区，TATAAAA/T，称为TATA框或Goldberg-Hogness框。

与RNA聚合酶的定位有关，DNA双链在此解开并决定转录的起点位置。

失去TATA框，转录将在许多位点上开始。

起始子（initiator）：

转录起点位置处的一保守序列，共有序列为：

PyPyANT（A）PyPy

Py为嘧啶碱（C或T），N为任意碱基，A为转录的起点。

DNA在此解开并起始转录。

上游元件（upstreamfactor）：

普遍存在的上游元件有CAAT框、GC框和八聚体（octamer）框等。

CAAT框的共有序列是GCCAATCT，GC框的共有序列为GGGCGG和CCGCCC，八聚体框含有8bp，共有序列为ATGCAAAT；

应答元件（responseelement）：

诱导调节产生的转录激活因子与靶基因上的应答元件结合。

如热休克效应元件HSE的共有序列是CNNGAANNTCCNNG，可被热休克因子HSF识别和作用；

血清效应元件SRE的共有序列CCATATTAGG，可被血清效应因子SRF识别和作用。

参与RNA聚合酶Ⅱ转录起始的各类因子数目很大，可分为3类：

通用因子（generalfactor）：

作用于基本启动子上的辅助因子称为通用（转录）因子（GTF），或基本转录因子（basaltranscription），为任何细胞类别Ⅱ启动子起始转录所必需，以TFⅡⅩ来表示，其中Ⅹ按发现先后次序用英文字母定名，如TFⅡA、TFⅡD、TFⅡH。

上游因子（upstreamfactor）：

或转录辅助因子（transcriptionancillaryfactor），是指识别上游元件的转录因子。

可诱导因子（induciblefactor）：

在真核生物中，与细胞类型和发育阶段相关的基因表达，主要通过转录因子的重新合成来进行调节的，是长期的过程。

对外界刺激的快速反应则主要通过转录激活物（transcriptionactivator）的可诱导调节。

这些诱导的转录激活因子与靶基因上所谓应答元件相结合。

类别Ⅲ（classⅢ）启动子：

类别Ⅲ启动子为RNA聚合酶Ⅲ所识别，他涉及一些小分子RNA的转录。

RNA聚合酶Ⅲ的启动子有3种类型结构：

类型1基因内启动子：

如5SrRNA基因的启动子，位于转录起点下游，即在基因内部，是下游启动子，有两个框架序列，被3种辅助因子所识别。

5SrRNA基因的启动子包括框架A（boxA）、中间元件（intermediateelement）和框架C（boxC）3个元件组成。

TFⅢA结合在框架A上，然后促使TFⅢC结合，后者结合导致TFⅢB结合到转录起点附近，并引导RNA聚合酶Ⅲ结合在起点上。

TFⅢB使RNA聚合酶Ⅲ正确定位，起“定位因子”（positioningfactor）作用。

类型2基因内启动子：

如tRNA基因的启动子，有两个控制元件，分别为框架A和框架B。

TFⅢC结合框架B，其结合区域包括框架A和框架B，然后导致TFⅢB结合到转录起点附近，并引导RNA聚合酶Ⅲ结合在起点上。

上游启动子：

如snRNA基因的启动子，位于转录起点上游。

有3个上游元件：

OCT（八聚体基序octamermotif）、PSE（邻近序列元件proximalsequenceelement）、TATA元件。

在RNA聚合酶Ⅲ的上游启动子中，只有靠近起点存在TATA元件，就能起始转录。

然而PSE和OCT元件的存在将会增加转录效率。

三、增强子及其功能

增强子（enhancer）：

能强化转录起始的序列称为增强子或强化子

（1）在SV40的转录单元上存在增强子，它位于转录起始位点上游约200bp处，为两段72bp的重复序列，它们不是启动子的一部分，但能增强或促进转录的起始，除去这两段序列会大大降低这些基因的转录水平，若保留其中一段或将其取出插在DNA分子的任何部位，就能保持基因的正常转录；

除SV40外，还在反转录病毒基因、免疫球蛋白基因、胰岛素基因、胰麋蛋白酶基因等许多基因的启动子区中陆续发现了增强子的存在。

增强子很可能通过影响染色质DNA-蛋白质结构或改变超螺旋的密度而改变模板的整体结构，从而使得RNA聚合酶更容易与模板DNA相结合，起始基因转录。

（2）增强子的作用特点：

①增强效应非常明显；

②增强子提高同一条DNA链上基因转录效率，可以远距离作用，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；

③增强子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；

④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；

⑤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；

⑥增强子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；

⑦增强子一般具有组织或细胞特异性；

⑧大多为重复序列。

沉默子　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。