原核生物与真核生物转录起始调控的差异讲解.pptx

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 一、RNA聚合酶能直接启动RNA链的合成 大肠杆菌的RNA聚合酶由σ亚基和核心酶构成，其中σ亚基的作用是识别和结合在DNA模板上的启动序列，启动转录过程。 二、操纵子是原核基因转录调控的基本单位 原核生物大多数基因表达调控是通过操纵子机制实现的。 操纵子由 结构基因 与 调控序列 组成。结构基因 通常包括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。 启动序列 是RNA聚合酶结合并启动转录的特异DNA序列。 三、乳糖操纵子 乳糖操纵子的结构： 1、阻遏蛋白的负性调节： 2、CAP的正性调节 3、协同调节 当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统不能发挥作用。 如无CAP存在，即使没有阻遏蛋白与操纵序列结合，操纵子仍无转录活性。 单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作碳源；若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在时，细菌首先利用葡萄糖。葡萄糖对 lac 操纵子的阻遏作用称分解代谢阻遏(catabolic repression)。 真核生物转录起始调控 一、转录起始需要启动子 、RNA聚合酶和转录因子的参与 1.转录起始前的上游区段具有启动子核心序列 不同物种、不同细胞或不同的基因，转录起始点上游可以有不同的DNA序列，但这些序列都可统称为顺式作用元件(cis-acting element)。 顺式作用元件包括启动子、启动子上游元件等近端调控元件和增强子等远隔序列。 一个典型的真核生物基因上游序列: 起始点上游多数共同的TATA序列，称为TATA盒。通常认为这就是 启动子的核心序列。 启动子上游元件 是位于TATA盒上游的DNA序列，多在转录起始点约-40~-100nt的位置，比较常见的是GC盒和CAAT盒。 增强子 是能够结合特意基因调节蛋白，促进邻近或远隔特定基因表达的DNA序列。 顺式作用元件 包括启动子、启动子上游元件或启动子近端元件和增强子等远隔序列。 2、 转录因子 能直接、间接辨认和结合转录上游区段DNA的蛋白质，现已发现数百种，统称为反式作用因子 (trans-acting factors)。 反式作用因子中，直接或间接结合RNA聚合酶的，则称为转录因子 (transcriptional factors, TF)。 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 TFⅡD TBP亚基 特异识别、结合TATA盒 TAF亚基 协助TBP与TATA盒结合 TFⅡA 稳定DNA上的TFⅡB-TBP复合物 TFⅡB 结合TBP，招募polⅡ-TFⅡF复合物 TFⅡE 结合TFⅡH，有ATPase和解螺旋酶活性 TFⅡF 结合 polⅡ，结合TFⅡB TFⅡH 解螺旋酶催化启动子解链、蛋白激酶催化CTD磷酸化 3、 转录起始前复合物 真核生物RNA-pol不与DNA分子直接结合，而需依靠众多的转录因子，形成转录起始前复合物 (pre-initiation complex, PIC) 。 由RNA-Pol Ⅱ催化转录的PIC 综上，原核生物与真核生物转录起始调控的差异主要有： 1、原核生物聚合酶仅有一种，有多个亚基。 真核生物有三种DNA依赖性RNA聚合酶，有两个不同的大亚基和十几个不同的小亚基。 2、原核生物RNA聚合酶可直接结合DNA模板，而真核生物RNA聚合酶需与辅助因子结合后才结合模板。 原核生物 1 .RNA聚合酶要结合到DNA模板上 2. DNA双链局部打开，使其中一条链作为转录模板 真核生物 1.转录起始前的上游区段具有启动子核心序列 2.RNA-pol不能直接结合模板 3.RNA聚合酶Ⅱ启动转录时需要转录因子才能形成转录复合体。 3、转录起始需注意的问题 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