基因组学第7章节.ppt

SV40基因组启动子功能解剖 启动子与增强子检测 缺失TATA影响转录(6). 缺失GC盒转录效率降低(7). 缺失一个72bp重复顺序转录效率大幅降低(1,2, 8,9). 缺失两个72bp重复顺序不转录(3, 10).TATA下游区缺失不影响转录. 启动子结构与功能 1, TATA盒与GC盒间区缺失15bp不影响转录. 2,TATA 盒部分缺失转录效率下降. 3, 缺失TATA下游区-20至 +20bp转录起始点后移. 4, 包括TATA盒在内的-47至- 21bp缺失不转录. TATA盒决定转录起始、转录起始点 及转录方向. 增强子结构与功能剖析 该实验说明: 1) 缺少增强子基因不能表达(E,F). 2) 增 强子元件可以正反方向排列, 不影响基因表达效率 (A,B). 3) 增强子有冗余现象(C, D). 增强子与启动子的位置关系 该实验说明: 增强子和启动子(TATA盒框)之间的距离与DNA 双螺旋螺距的倍数有关. 如插入的碱基对为整倍数可以转录, 但 效率不同. 如插入的碱基对增强子与启动子间的距离与螺距为 非整倍数, 转录效率急剧下降(72bp和21bp之间). 在早期mRNA 的两个转录起点(1, 2)与TATA之间插入5bp盒和10bp, 转录效率 不同. 启动子的功能 1）为RNA多聚酶的 结合提供平台 2）确定转录的方向 3）规定转录起始点 POLII增强子的结构特点(1) 1）增强子无启动子特异性，例如将SV40的增强子插 入到兔子 β- 球蛋白启动子的上游区，可提高转 录效率200倍。双子叶花椰菜相嵌病毒35S启动子 可在水稻细胞中启动报告基因的表达。 2）增强子为顺式作用，即与启动子位于同一DN链， 或者说只要找到编码基因，即可在同一DNA链或 近或远的位置发现相关的增强子。 3）增强子的功能与其排列方向无关, 可双向调控，例 如当增强子反向插入时，仍然保持其原有功能。 4）增强子具有独立的结构，改变其两侧的顺序组成 不影响增强子的作用。 5）增强子调节功能可以超长距离，例如白蛋白基因 的增强子位于起始位点上游10 kb的位置。 POLII增强子的结构特点(2) 6）增强子含有许多可与不同转录因子结合的基序， 可以不同的组合方式调控基因的表达，在已研究 过的绝大多数基因的表达调控模式中都发现组成 增强子的不同基序或模块（module）之间可形成 不同的组合,它们是基因差别表达（differential expression）的主要原因. 7) 增强子中的不同基序即有增强表达的成分,也有抑 制表达的成分, 有些不同的基序之间有顺序重叠. 8）冗余 有许多增强子的结构成分即模块含有重复 拷贝.这些重复拷贝中如果缺失其中某些成员并不 丧失整个增强子的正常功能。 增强子可双向调控 人类基因组中约11%的基因为头-头(dead- dead)排列, 或者说两个基因共享相同的调 控元件,它们的表达调控具有协同性. 见:Jane M. Lin 等: Transcription factor binding and modified histones in human bidirectional promoters Genome Res. 2007 17: 818-827 调控基序与转录因子 转录因子(反式因子)与调控基序(顺式元件)之间具有 特定的对应关系, 转录因子可与特定DNA顺序结合. Sp1蛋白与结合基序 增强子基序与组合调控 控制基因差异表达的主要原因在于转录因子与增强子中不同元件的结合, 这里有许多的组合方式, 它们决定基因是否表达及表达强度. 酵母半乳糖代谢基因调控 酵母半乳糖代谢基因突变 转录因子GAL4的结构与功能 缺失分析鉴定了GAL4蛋白存在5个功能区, 分别执行4种不同 的功能: 1) 与DNA结合. 2) 形成二聚体. 3)与GAL80结合. 4)激 活转录. GAL4蛋白功能域分析 GAL4蛋白DNA结合域和激活域检测实验: 1) GAL4的DNA结合域只能 与USA顺序结合; 2) DNA结合域和激活域具独立结构,可组成嵌合蛋白. 酵母双杂交原理 基因顺式元件和反式因子的分离 酵母单杂交可用于基因顺式调控元件和反 式作用因子的分离: 1) cis-acting elements: 顺式元件, 位于基因上