参与基因调控的元件-顺式作用元件和反式作用因子(转录因子)

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反式作用因子顺式作用元件rna聚合酶启动子沉默子教育 |
分类: 基因表达调控 |
转录调控的实质就在于蛋白质与DNA、蛋白质与蛋白质之间的相互作用。
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一、顺式作用元件(cis-acting
element)
又称分子内作用元件,指存在于DNA分子上的一些与基因转录调控有关的特殊顺序,即能够激活或阻遏基因转录的DNA序列。具有转录激活效应的元件称为正调控元件;具有阻遏基因转录效应的元件称为负调控元件。
原核生物基因转录是以操纵元为基本的组成单位,它的顺式元件包括启动子、操纵子和其它DNA序列。http://s8/middle/4b07ffbcnc4de5aad8b77&690
真核生物基因转录调控的顺式作用元件主要有启动子、增强子和沉默子。
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顺式作用元件是相对同一染色体上的一段DNA序列,通常都是非编码序列。
原核生物启动子(promoter)是RNA聚合酶结合并启动转录的特异DNA序列。通常在转录起始点上游-10~35区域存在一些相似序列。它是决定转录起始活性的基本元件。
真核生物启动子是RNA聚合酶结合位点周围的一组转录控制元件,包括转录起始位点(+1),TATA盒(位于转录起始位点上游-25~-30bp)等,它与转录准确性和频率有关。
二、反式作用因子
能与顺式作用元件相互作用,并调控基因转录表达的蛋白质因子称为反式作用因子(trans-acting factor)。
具有转录激活作用的反式作用因子称为正调控反式作用因子;反之,称为负调控反式作用因子。
反式作用因子是蛋白质。
原核生物中的反式作用因子叫做调节蛋白,包括特异因子,阻遏蛋白(repressor)和激活蛋白(activator)。它们分别对基因表达起促进作用和抑制作用。
特异因子决定RNA聚合酶对一个或一套启动序列的特异性识别和结合能力。
阻遏蛋白可以结合特异DNA序列--操纵序列,从而阻遏基因的转录。阻遏蛋白介导的负性调节机制在原核生物普遍存在。
激活蛋白可以结合启动序列,附近的DNA序列,促进RNA聚合酶与启动序列的结合,增强RNA聚合酶活性,促进基因的转录。
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真核生物中的转录因子按功能特性可将其分为两类:
1、基本转录因子(general transcription
factor):是协助RNA聚合酶结合启动子所需要的,因此是所有类基因转录都需要的一类转录因子,RNA聚合酶其实也是一种反式作用于转录的蛋白质因子,在真核细胞中RNA聚合酶不能单独发挥转录作用,而需要与其它转录因子共同协作。与RNA聚合酶相应的转录因子分别称为TFⅠ、TFⅡ、TFⅢ,下表列出真核基因转录需要的基本的TFⅡ。
转录因子 | 分子量 (
kD) |
功能 |
TBP | 30 | 与TATA盒结合 |
TF-B | 33 | 介导RNA聚合酶 的结合 |
TF-F |
30,74 |
解旋酶 |
TF-E | 34,37 | ATP酶 |
TF-H |
62,89 |
解旋酶 |
TF-A | 12,19,35 | 稳定TF -D的结合 |
TF-I | 120 | 促进TF -D的结合 |
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2、特异性转录因子(special transcription factor):为个别基因转录所必需,决定该基因转录的时间和组织特异性表达,这类转录因子对靶基因的转录可以是激活也可以是抑制,起激活作用的转录因子通常与增强子结合,起抑制作用的转录因子通常与沉默子结合。
反式作用因子和转录因子:
反式作用因子一是包括基本转录因子,也就是在RNA合成起始时通过相互作用结合于起始部位(TATA box),形成“转录起始复合物”,介导RNA聚合酶结合起始位点的那些TF又被称为“组成型”激活因子,二是包括除了基础转录因子之外的其余的“反式作用因子”,它们往往通过以下途径起作用:
直接间接结合上游启动子元件(GC box或CCAAT box)者其他结合位点;
结合“远端调控序列”(主要是增强子,也有沉默子之类);
或者影响其他激活蛋白与转录起始复合物的结合,起到activater,coactivater,inhibitor,或者mediator的作用,因为它们的调控作用并非通用,对外界信号敏感,称为“调节型”激活蛋白,比如SP1,CTF,AP1,AP2,
NFκB,CREB,C/EBP,核受体应该也是。
狭义的“转录因子”(transcription
factor,TF)指的是基本转录因子;但实际上大多数时候反式作用因子就被称为转录因子。
转录因子:是一群活化后从胞质转位至胞核,能结合在某基因上游(5`端)特异核苷酸序列上的蛋白质分子。它们在基因转录调控中的主要作用是识别和结合基因启动子区的顺式作用元件,激活或者抑制转录起始复合物的形成,从而保证目的基因以特定的强度在特定的时间与空间表达,对转录起始的准确性及效率都有重要的影响。
转录因子的结合位点(transcription factor binding site,TFBS)是转录因子调节基因表达时,与基因模板链结合的区域。按照常识,转录因子(transcription factor,TF)的结合位点一般应该分布在基因的前端,但是,新的研究发现,人21和22号染色体上,只有22%的转录因子结合位点分布在蛋白编码基因的5'端。
转录因子的基本结构:
http://hi.baidu.com/guochenzhi/blog/item/035e92ce04b33533b700c844
转录因子的结构中至少有结合DNA的区域(DNA结合域)和结合蛋白质的区域(转录激活域)。
常见的DNA结构域有(1)锌指(zinc finger)结构(2)碱性亮氨酸拉链(basic leucine zipper
,bZIP)(3)螺旋-转角-螺旋(helix-turn-helix,HTH)及螺旋-环-螺旋(helix-loop-helix,HLH)等。