分子生物学第五章2.ppt

第四节 转录的机制 转录是由DNA指导的RNA合成过程，可分为起始(initiation)、延伸(elongation)和终止(termination)三个阶段。 对转录的调控主要发生在起始和终止阶段，其中转录起始的调控是转录过程乃至整个基因表达过程的中心环节。 一、转录的起始 转录的起始是RNA聚合酶识别启动子并与之结合从而启动RNA合成的过程。 转录的起始过程十分复杂，特别是真核生物，需要多种辅助因子参与。 Activation of gene structure ↓ Initiation of transcription ↓ Processing the transcript ↓ Transport to cytoplasm↓ Translation of mRNA 1. 原核生物转录的起始 菌体细胞中，大部分的RNA聚合酶（核心酶）与DNA分子松弛结合，形成松弛型复合物，并且核心酶对启动子无特殊的亲和力。 σ因子与核心酶结合形成全酶以后，对启动子的亲和力大大提高，形成紧密型复合物。原核生物RNA聚合酶中的σ因子起着识别启动子的作用。 全酶在很长的基因组中寻找约60 bp的启动子是一个很复杂的过程。 目前有三种模式解释这种机制： 随机扩散模式 序列置换模式 滑动模式 RNA聚合酶与启动子－35区结合后，与DNA形成封闭型启动子复合物，然后－10区左右的DNA发生熔解，形成12～17 bp的单链区，转变为开放型启动子复合物。二者皆为二元复合物，此时RNA聚合酶大约与75 bp的DNA相接触。 在开放型启动子起始复合物中，RNA聚合酶的起始位点和延伸位点被相应的核苷酸前体所占据。 在β亚基的催化下，起始位点和延伸位点上的核苷酸形成第一个磷酸二酯键，从而形成一个三元复合物。 σ因子从三元复合物上解离下来，形成起始延伸复合物（initial elongation complex），此时与大约50 bp（－35～＋20）的DNA相互接触。 原核生物转录的起始 1.全酶与模板的DNA接触，生成非专 一的,不稳定的复合物在模板上移动； 2. 起始识别：全酶与－35序列结合， 产生封闭的酶-启动子二元复合物 （closed binary complex）； 3.全酶紧密地结合在-10序列处，模板 DNA局部变性，形成开放的启动子二 元复合体； 4. 第一个rNTP转录开始,形成酶-启动子- rNTP三元复合体（ternary complex）。 5.当RNA长约9bp形成稳定的DNA-酶- RNA 复合物、 σ因子释放，结束起始， 进入延伸阶段。σ因子释放是起始 与延伸的分水岭。 2. 真核生物转录的起始 RNA聚合酶Ⅰ的转录起始 RNA聚合酶Ⅰ起始转录需要两种辅助因子UBF1和SL1的参与。 UBF1可特异地识别核心启动子和上游调控元件（Upstream Control Element）中富含GC对的区域。 在UBF1和DNA结合以后，SL1才可结合上来。SL1类似于原核生物的σ因子，它可与启动子特异地结合，并保证RNA聚合酶Ⅰ定位于转录起始位点。 当两种辅助因子与DNA结合以后，RNA聚合酶Ⅰ才能与核心启动子结合，从而起始转录。 RNA聚合酶Ⅱ的转录起始 RNA聚合酶Ⅱ自身不能起始转录，必须在其他辅助因子的作用下，RNA聚合酶Ⅱ和其他辅助因子组成一个基础转录装置（basal transcription apparatus），起始真核生物Ⅱ类基因的转录。 RNA聚合酶Ⅱ可以起始转录的最短的启动子序列称为通用启动子（generic promoter），它可以在任何细胞内表达而无组织特异性。 能使通用启动子起始转录所需的辅助因子，称为基础转录因子（basal transcription factor，TFⅡX）。通用启动子起始转录的效率很低，需要上游的调控序列及相应的辅助因子来增强其转录的水平。 RNA聚合酶Ⅱ转录起始的过程需要很多辅助因子的参与，它们按一定的顺序与DNA结合形成复合物。 经足迹法可证明各种辅助因子与DNA结合的先后次序。 识别TATA框及其上游序列的辅助因子称为TFⅡD。 TFⅡD由TBP（TATA-binding protein，TBP）及TBP相关因子（TBP-associated factors，TAFs）两种组分组成。 TBP识别TATA框。 含不同TAFs的TFⅡD可以识别不同的启动子。 人类Ⅱ型启动子的转录因子 因子 分子量 功能 RNA PolⅡ ≥10K 依赖模板合成RNA TFⅡA 1