真核生物基因的转录.ppt
第三节 真核生物基因的转录,一、真核生物基因转录概述,（一）真核生物的转录和原核生物转录的不同点： 1、原核细胞只有一种RNA聚合酶，而真核细胞 有三种聚合酶； 2、启动子的结构特点不同，真核基因有三种不 同的启动子和有关的元件； 3、真核基因的转录有很多蛋白质因子的介入。,（二）真核生物RNA聚合酶（三种）,类型,转录产物,rRNA:18s,5.8s,28s,tRNA,5srRNA,snRNA,hnRNA,对鹅膏蕈碱的反应,不敏感,高度敏感,不同物种敏感性不同,（三）真核生物RNA 聚合酶（RNA Pol II）,与模板结合；与转录起始、延伸有关 与DNA、底物和新生的RNA结合 负责酶的装配,250KDa,130KDa,40KDa,40KDa,由814个亚基组成，分子质量为500KDa,附：真核基因在转录时RNA聚合酶需要多种 转录因子的协助,（四）转录因子,1、通用因子(General factor) （1）是所有启动子起始RNA合成所必须 （2）与RNA 聚合酶在起始位点周围形成复合体， 并决定起始的位置。,Pol I,TBP,TAFIs,Pol III,(B, TBP, BRF),TF III B,2、上游因子(Upstream factor) （1）识别并与启动子上游元件结合 （2）与上游元件结合可增加转录起始的效率,UBF1,上游元件,Startpoint,（五）启动子,RNA 聚合酶的启动子：位于转录起点上游 RNA 聚合酶的启动子：位于转录起点上游RNA 聚合酶III的启动子：位于转录起点下游,基因内启动子,二、RNA 聚合酶 I 基因的转录,（一）rRNA基因（Ribosomal RNA Genes ） 多拷贝基因,1、核心启动子（core promoter）或核心元件： 位于-45 +20，负责转录的起始。 2、上游控制元件（upstream control element ）： 位于-180 -107，可增加转录起始的效率。,（二）RNA聚合酶启动子,人类RNA Pol I的启动子,（三）RNA Pol I的辅助因子(UBF1 & SL1),1、上游结合因子（UBF1） （1）可以与UCE结合 （2）可与核心元件的一段序列结合 （3）两个UBF1通过蛋白蛋白相互作用而相互结合，导致在两个结合位点间的DNA形成一个环状结构。,UBF1,UBF1,2、选择因子1（SL1） （1）组成：4个亚基 a、TBP (TATA-binding protein): 是保证RNA pol 准确结合到起始位点的一个关键因子 b、其他的三个亚基TAF：（TBP 相关因子） 为RNApol I转录所需的亚基称为TAFI （2）功能：是使RNA 聚合酶正确的定位在起始位点。,+1,RNA 聚合酶 I 基因转录起始,三、RNA 聚合酶III 基因的转录,（一）tRNA基因的转录 1、启动子-基因内启动子 （1）启动子的两个保守序列： A框（5-TGGCNNAGTGG-3)； B框(5-GGTTCGANNCC-3) （2）A框和B框编码的序列： A框-D-loop； B框- TC-loop,2、tRNA基因转录因子,（1）TFC：识别boxB （2）TFB：与A框上游50kb上游序列结合 a、组成: TBP、BRF、B” b、功能：是RNA聚合酶真正的起始因子,3、tRNA基因转录的起始,（二）5S rRNA 基因的转录,1、 5S rRNA 基因： 特点：串连排列，形成基因簇 （是唯一单独被转录的rRNA亚基） 2、启动子： C框 ；A框,3、转录因子： (1) TFIIIA ：结合位点为C box 。 (2) TFIIIC (3) TFIIIB： TBP + BRF + B/,4、5s rRNA 基因转录的起始,TF III A,TF III C,TF III B,Pol III,(B, TBP, BRF),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,2、核心启动子（core promoter）： （1）TATA盒（Hogness box）： a、位置： - 25 -35bp b、序列特征：富含AT， 5-TATA(A/T)A(A/T)-3. c、功能：决定RNApol II的定位与转录精确起始,（2）起始子(initiator，Inr) 与转录起始位点重叠的短的较保守序列,附：缺少TATA 盒启动子 （1）无TATA盒，只有一个起始子 （2）既无TATA框，也无起始子，这种基因通常转录速率很低，起始点不固定。,3、上游启动子（upstream promoter element，UPE） （1）位置： CAAT盒 ：-70 -80区（ -70区） GC盒：-80 -110区（-90区） （2）功能： 控制转录起始的频率 （基本不参与起始位点的精确定位） （3）功能特点：正反方向排列均能发挥作用,（4）上游元件的多样性,上游元件的多样性 真核RNA 聚合酶II 启动子包含着TATA 盒、CAAT 盒、GC 盒以及其他序列元件之间的不同组合。 没有哪一种上游元件是所有启动子所共同必需的,哺乳类 RNA聚合酶 II 启动子的常见组件,# 同一组件可被不同因子识别/结合 CAAT CP1(-globin), CP2(-fibrinogen), CP3 Octamer Oct-1, Oct-2(immunoglobulin in Lymphoid),（二）RNA聚合酶 羧基末端结构域(CTD)： 1、位置：RNA聚合酶最大亚基羧基末端 2、结构特点： （1）具有7个氨基酸(Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser -Pro-Ser) 的重复序列（酵母：重复26次；哺乳类：52次） （2）多个磷酸化位点：Ser、Thr,3、作用： CTD磷酸化对调控基因转录有重要作用： （1）CTD去磷酸化，RNA聚合酶II易与DNA 结合，这种构象适于转录的起始； （2）CTD磷酸化可使RNA聚合酶II与DNA的 结合变得松弛，形成适于延伸的构象,RNA聚合酶II自身不能起始转录，需要依靠转录因子的协助。,（三）RNApol II 的转录因子 TF II D TBP（TATA盒结合蛋白） + TAFs（TBP协同因子 ） 结合在DNA小沟（其他DNA结合蛋白为大沟），识 别和结合核心启动子(TATA盒和Inr) TF II A 含数个亚基，可能通过解除TAFs的抑制而激活TBP 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TFF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 TF II H 和TF II J H有激酶活性， 使Pol II 的CTD 磷酸化 ，Pol 离开启动子区,（1） TFIID: TBP（TATA盒结合蛋白） + TAFs（TBP协同因子 ）,（四）RNA Pol基因转录的过程,1、转录起始,TBP的作用-定位因子 a、在TATA框处与DNA结合 b、是所有三种RNA聚合酶转录起始所需的因子,TBP的作用机制： a 、两个结构域形成一个完全二元对称的马鞍型 结构，与DNA小沟有效结合,b、TBP 与DNA 结合，使DNA 弯曲了约80°， TATA 盒向大沟弯曲，拓宽了小沟。,（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,（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TFF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 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 聚合酶紧密结合,（5）TF II E 扩大DNA覆盖区至+30,（6）TF II H 和TF II J加入复合物,（7）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。,Pol II 的CTD 磷酸化 ， TF II 在Pol离开启动 子前释放，形成适于 延伸的构象 Pol II 离开启动子区， 进入延伸阶段,RNA聚合酶起始复合物的组装 启动子TATA盒+ TFD + TFA + TFB +(RNA聚合酶+ TFF)复合物 +TFE 、TFJ +TFH（解旋酶、蛋白激酶） DNA解旋、RNA聚合酶的 CTD磷酸化 pol从转录因子中释放出来 从起始点向下游移动,2、转录的终止 （1）终止位点： 目前还不清楚RNA聚合酶基因的精确终止位点 （2）AAUAAA序列： 初始转录物3末端的保守序列 对于转录产物的准确切割及加poly（A）是必须的,（3）多聚A尾的添加,a、RNA聚合酶并不在AAUAAA 序列或poly（A）添加位点终止，而往往继续转录，因此大部 分已知基因的初级转录产物拥有poly（A）添加位点下游0.52kb核苷酸序列 b、内切酶切开mRNA 3端的特定部位 c、poly（A）合成酶催化多聚腺苷酸的反应,Question,1、试述TBP对真核基因转录的作用 2、RNA聚合酶II的启动子有哪些基本元 件，各 元件的作用是什么 3、试述RNA聚合酶II羧基末端结构域（CTD）的结构特点及对基因转录的作用,
