细胞分化的分子机制转录和转录.ppt

（二）启动子和增强子真核生物基因的转录起始和表达的调控依赖于两类调控元件的相互作用，一类是顺式调节子，另一类是反式调节蛋白。启动子和增强子都是顺式调节子，它们能与特定功能基因连锁，作用于邻近基因的表达。反式调节蛋白是可溶性的分子，包括具有调控作用的蛋白因子和RNA，它们可作用于邻近基因或其他基因。第62页，共100页，星期日，2025年，2月5日1.启动子的结构与功能启动子：是位于转录起始位点上游的特殊DNA序列。能被RNA聚合酶Ⅱ识别和结合，对于决定基因转录起始和保证DNA精确，有效地转录具有极其重要作用。转录量相对较大的基因，启动子都具有相似的结构。一个保守性较高且富含TA的序列，又称为TATA框，位于转录起始位点上游大约30bp处。另外在TATA框的上游还有一个或多个上游启动子元件，如：CCAAT(CAAT框）、GGGCGGG(GC序列）、GGGAGAGGG和ATGCAAAT序列。TATA框的主要作用：是使转录精确地从起始位点开始，其他的上游启动子元件：主要调控转录起始频率和维持基因转录，特别是CAAT框的作用相对较大。第63页，共100页，星期日，2025年，2月5日2.与启动子结合的反式作用因子基因转录还需要RNA聚合酶与启动子的相互作用。在转录开始之前，首先要形成RNA聚合酶和启动子的转录起始复合物。绝大多数真核生物的细胞有3种类型RNA聚合酶，即RNA聚合酶Ⅰ、RNA聚合酶Ⅱ和RNA聚合酶Ⅲ。其中RNA聚合酶Ⅱ负责作用于多种基因的转录。在细胞核中存在一些转录调节蛋白因子为RNA聚合酶与启动子结合所必需，如果缺乏这些因子，纯化的RNA聚合酶Ⅱ并不能识别启动子序列，转录只能起始于任意位置。从不同动物细胞，甚至从酵母细胞分离的基本转录因子具有相似的活性。基本转录因子负责识别启动子序列中TATA框，并与RNA聚合酶Ⅱ一起形成转录起始复合物，进而起始转录。已经经过鉴定的普通转录因子有TFⅡD、TFⅡB、TFⅡF、TFⅡA等。按一定顺序参与形成转录起始复合物。第64页，共100页，星期日，2025年，2月5日第65页，共100页，星期日，2025年，2月5日2.与启动子结合的反式作用因子RNA聚合酶Ⅰ和RNA聚合酶Ⅲ分别负责18S、28S核糖体RNA和5S核糖体RNA，tRNA基因的转录，也需要多种蛋白因子参与，这些转录因子也必须与启动子结合。第66页，共100页，星期日，2025年，2月5日3.增强子的结构和功能增强子(enhancer)指增加同它连锁的基因转录频率的DNA序列。增强子是通过启动子来增加转录的。有效的增强子可以位于基因的5’端，也可位于基因的3’端，有的还可位于基因的内含子中。增强子的效应很明显，一般能使基因转录频率增加10～200倍，有的甚至可以高达上千倍。增强子的作用同增强子的取向(5’-3’或3’-5’)无关，甚至远离靶基因达几千kb也仍有增强作用。有一类增强子对基因的转录起抑制作用，称为沉默子(suencer)。当转录因子与沉默子结合时可抑制顺式调控元件相连的启动子的转录。第67页，共100页，星期日，2025年，2月5日增强子的分类同一增强子在有的细胞中是顺式调控元件，但在其他细胞中可能是沉默子，这是由细胞中其他转录因子决定的。由于增强子中有的能够调节基因表达的时间；有的能够调节基因表达的组织和细胞特异性；有的具有前述两种功能；还有的增强子与激素或其他分子相关。根据增强子的功能特征可以将其分为以下几类。第68页，共100页，星期日，2025年，2月5日(1)时间特异性增强子在胚胎发育中存在一种时间特异性增强子。在两栖类胚胎发育中存在最典型的基因活性的时间开关，即囊胚中期转换(MBT)。MBT类型的基因由于含有一种时间特异性增强子，在囊胚中期被特异性激活。两栖类的这种增强子位于MBT基因阅读框5’末端上游约700bp。人β-珠蛋白基因的时间特异性增强子，位于3’末端，AATAAAA序列下游600-900bp之间。通常γ-珠蛋白基因在人胚胎时期转录，如果把含有β-珠蛋白基因的时间特异性增强子的DNA片段移到γ-珠蛋白基因的附近，在β-珠蛋白基因的时间特异性增强子的作用下，γ-珠蛋白基因可在成体中表达。第69页，共100页，星期日，2025年，2月5日(2)组织特异性增强子调节β-珠蛋白基因表达的增强子，除了3’末端的临时性特异性增强子之外，还有其他两种增强子，由它们调节β-珠蛋白基因表达的组织特异性。其中一种增强子位子β-珠蛋白基因的第三个内含子序列内，其作用使β-珠蛋白基因的转录只能在红细跑发生。另一种增强子事实上是“主”增强子，所有位于第11号染色体上的人β-珠蛋白基因家族的转录都由它调控。如果缺失此增强子