真核生物的转录精选课件.ppt

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1、关于真核生物的转录第一页，本课件共有53页本节的主要内容：本节的主要内容：1 1、真核生物中与转录相关的顺式元件（真核生物中与转录相关的顺式元件（cis-factorscis-factors）2、真核生物中与基本转录相关的转录因子（、真核生物中与基本转录相关的转录因子（trans-factor）3、真核生物转录的起始；真核生物转录的起始；4、真核生物转录的延伸；、真核生物转录的延伸；5、真核生物转录的终止；、真核生物转录的终止；第二页，本课件共有53页一、一、真核生物与转录相关的顺式元件真核生物与转录相关的顺式元件（cis-factorscis-factors）第三页，本课件共有53页l基本水

2、平转录的基本水平转录的基本水平转录的基本水平转录的 cis-factor cis-factor：promoter or basic factor promoter or basic factor Core promoter (Cap site,TATA box Core promoter (Cap site,TATA box 必需因子必需因子必需因子必需因子)UPE(Upstream Promoter Element)(CAAT box,GC box)UPE(Upstream Promoter Element)(CAAT box,GC box)部分基因的基本水平的转录部分基因的基本水平的转录部

3、分基因的基本水平的转录部分基因的基本水平的转录（一）、真核生物中的启动子元件：（一）、真核生物中的启动子元件：l特异诱导高效表达的特异诱导高效表达的特异诱导高效表达的特异诱导高效表达的cis-factorcis-factor Enhancer For luxury gene(inducible expression)第四页，本课件共有53页 1、Promoter for basic transcription lCap site;initiation point(+1)Capping m7GpppA/G-70-AUG-(in mRNA)Initiation region PyAPyPyAPy（

4、y y：嘧啶）嘧啶）嘧啶）嘧啶）1-4Kb -110 -70 -30 +1 GC island CAAC/T box TATA box Cap Enhancer UPE core promoter Promoter(basic factor)第五页，本课件共有53页 Promoter for basic transcription lTATA box/Hogness box/Goldberg-Hogness box(-30)Rich AT and rich GC flankedrich GC flanked rich GC-T A T A A (T)A A (T)-rich GC 82 97

5、93 85 63(37)83 50(37)1-4Kb -110 -70 -30 +1 GC island CAAC/T box TATA box Cap Enhancer UPE core promoter Promoter(basic factor)第六页，本课件共有53页 Promoter for basic transcription l lCAAT box(CAT box UPE)(-70-80)(-70-80)andGC island(-80-110)(-80-110)GGGCGGG(T)-CAATCT-Range 30 bp 1-4Kb -110 -80 -70 -30 +1 GC

6、 island CAATCT box TATA box Cap Enhancer UPE core promoter Promoter(basic factor)第七页，本课件共有53页启动子中各位点的功能：启动子中各位点的功能：分析方法：分析方法：分析方法：分析方法：通通通通过过过过对对对对-珠珠珠珠蛋白蛋白启动子启动子区域区域的的的的诱变诱变诱变诱变分分析析析析，确确认认了了了了三三三三个起始转录所需要的短序列个起始转录所需要的短序列区区(其中其中其中其中心心心心位位置置在在在在-35，-75，-90)。这些序列。这些序列与与TATA盒盒盒盒、CAATCAAT盒、盒、GCGC盒盒盒盒分别对

7、应。分别对应。第八页，本课件共有53页启动子中各位点的功能：启动子中各位点的功能：l l l lPromoter functionsPromoter functions CAAT box(modulator)CAAT box(modulator)and(cause GC island)and(cause GC island)：控制转录起始控制转录起始控制转录起始控制转录起始频率频率频率频率和和和和强强强强度度度度；TATA box(selector)TATA box(selector)：控制转录控制转录控制转录控制转录精确起始精确起始精确起始精确起始；1 site(initiator)1 si

8、te(initiator)：determination initiation and capping of mRNAdetermination initiation and capping of mRNA 距离：距离：l、30bpfromTATAboxto+1site（转录起始位点）转录起始位点）isrequired2、TATAbox与相邻的与相邻的UPEUPE区的距离：插入碱基，影区的距离：插入碱基，影响转录效率。响转录效率。第九页，本课件共有53页应答元件与转录调控因子的对应关系应答元件与转录调控因子的对应关系应答元件与转录调控因子的对应关系应答元件与转录调控因子的对应关系GRE:糖皮质激

9、素应答元件糖皮质激素应答元件;TRE:佛波酯应答元件佛波酯应答元件;SRE:血清应答血清应答元件；元件；第十页，本课件共有53页人金属硫蛋白编码基因上游的复合应答元件结构人金属硫蛋白编码基因上游的复合应答元件结构人金属硫蛋白编码基因上游的复合应答元件结构人金属硫蛋白编码基因上游的复合应答元件结构第十一页，本课件共有53页 2 2、EnhancerEnhance expression Basic expressionPosition not be fixed isolated region Bi-directional element Mono-directional element Enhan

10、cer PromoterNo for special gene only for special gene（1）、）、Enhancer与与Promoter的比较的比较增强子：增强子：是指能使和它是指能使和它是指能使和它是指能使和它连锁连锁连锁连锁的基因的基因的基因的基因转录频率转录频率转录频率转录频率明显明显明显明显增加增加增加增加的的的的DNADNA序列。序列。序列。序列。第十二页，本课件共有53页（2）、发现：）、发现：SV40 早期基因转录单位早期基因转录单位S-200 S 72bp 72bp 72bp region deletion S transcription go down in

11、to upstream of-globin gene Transcription up 200X Cell&tissue specialty of Enhancer effect Distance effect(over 2 kb)Orientation（方向方向方向方向）-无方向性无方向性 无基因专一性无基因专一性无基因专一性无基因专一性 ；大多为重复序列；受外部信号的调控；大多为重复序列；受外部信号的调控；大多为重复序列；受外部信号的调控；大多为重复序列；受外部信号的调控；特特特特点点点点第十三页，本课件共有53页 Enhancer 的结构的结构-Enhancer 由由两个以上两个以上两个

12、以上两个以上的的增强子成分增强子成分增强子成分增强子成分(Enhancer Element)组成组成-每个每个Enhancer Element 必需由两个必需由两个紧密相连紧密相连的的增强子元增强子元增强子元增强子元(Enhanson）组成组成-各个各个Enhanson(cis-factor)与与激活蛋白激活蛋白激活蛋白激活蛋白(trans-factor)结合结合 增强特异性转录增强特异性转录 促进转录的复合体促进转录的复合体 +UPE+core promoter基本转录复合体基本转录复合体第十四页，本课件共有53页Enhancer.Specifical transc.Factor(tran-

13、factor)Specifical transc.Factor(tran-factor)+Activation（激活）激活）domain Of Enhancer complex Activation（激活）激活）domain of Enhancer complex.Enhancer ElementEnhancer Element(20TFIIs 逐级组装逐级组装逐级组装逐级组装 TIC 转录启动转录启动 (Transcriptional Initiation Complex)(TBP)特点：特点：needed for RNApol I,II,III；Very high conserved C-

14、end domain of 180 aa；Binds with DNA in minor groove（小沟）小沟）&circle it；TFIID：A sort of protein complex(TBP&8 TAF)TBPTBP作用：作用：作用：作用：具有识别具有识别具有识别具有识别TATATATA盒的能力；盒的能力；盒的能力；盒的能力；DeterminationDeterminationTranscriptionalinitiationstartingsiteinitiationstartingsite；第二十四页，本课件共有53页TATA +1 circle minor groove

15、（环绕环绕DNA小沟）小沟）TFII A TBP of TFII D pre-TIC TFIIA：Binds to TFII D Enhances TFII D binding to TATA box Stabilizing the DNA-TFII D complex 第二十五页，本课件共有53页TFIIB：TFIIB binds to TBP of TFIID and RNA pol.II TFIIB as a linkinglinking factorfactor allowing recruitment（招募）招募）of RNApol II to TIC；TFIIF：Including

16、 two subunits of RAP30RAP30,RAP70RAP70 Binding and recruiting（招募）（招募）RNApol II to assemble TIC 参参参参与与与与DNADNA双双双双链链链链的的的的溶溶溶溶解；解；解；解；TFII F RNApol IITFII B Basic TIC 第二十六页，本课件共有53页TFIIH;Helicase activity(ATPase)&kinase activity Phosphorylation of CTD of RNApol IIO DNA repair TFIIE;Associate with TFI

17、IH kinase complete TIC EH第二十七页，本课件共有53页真核真核真核真核RNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶对对对对DNADNA模板的识模板的识模板的识模板的识别别别别TFIIE，H第二十八页，本课件共有53页mRNA Promoter clearance Transcription startingFE H B D A大多数大多数TF因子在因子在因子在因子在RNA聚合酶聚合酶离离开开启动子启动子前前就就释释放放。但但但但TFF在在延延伸伸中中中中也也发发发发挥挥作用作用作用作用。第二十九页，本课件共有53页转录因子转录因子转录因子转录因子分子量（分子量（分子量（分子量（

18、kD)kD)功能功能功能功能TBPTBP3030与与与与TATATATA盒结合盒结合盒结合盒结合TFTF-B-B3333介导介导介导介导RNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶与与与与TFIIDTFIIDTFIIDTFIID的结合的结合的结合的结合TFTF-F-F30,7430,74解旋酶解旋酶解旋酶解旋酶TFTF-E-E34,3734,37促进促进促进促进TFIIHTFIIH的激酶活性的激酶活性的激酶活性的激酶活性TFTF-H-H62,8962,89解旋酶、激酶、解旋酶、激酶、解旋酶、激酶、解旋酶、激酶、DNADNADNADNA的修复的修复的修复的修复TFTF-A-A12,19,3512,19,

19、35稳定稳定稳定稳定TFTF-D-D的结合的结合的结合的结合TFTF-I-I120120促进促进促进促进TFTF-D-D的结合的结合的结合的结合总结：各转录因子的作用总结：各转录因子的作用第三十页，本课件共有53页RNApol I;Located in nucleolus For pre-rRNA(18s 5.8s 28s )80-85%of total RNATwo control domains included in cis-factorTrans-factor including Including 4 subunits 1 of TBP(TATA biding protein)3 o

20、f TAF(TBP associate factor)UBF(UPE Binding Factor)SL(Selectivity factor)UPE(upstream promoter element)Core promoter第三十一页，本课件共有53页UBF+UPEUBF+PartofcorepromoterTwoUBFinteractioncausingDNAtoformaloop3 TAF1 TBPSL UPE core promoter UBF UBF v RNApol I起始复合物的组装过程：起始复合物的组装过程：第三十二页，本课件共有53页 Pre-rRNA Allows RN

21、Apol binding complex to initiate RNApol SL作作作作为一个为一个独独独独立立立立的的的的复复合合合合蛋白蛋白蛋白蛋白，它不，它不与与与与启动子特启动子特异性异性异性异性地地结结合，但可以合，但可以合，但可以合，但可以与与与与启动子特启动子特启动子特启动子特异结异结异结异结合的其它合的其它成成成成分相分相结结合。合。合。合。SLSLSLSL的的的的主主主主要要功能功能功能功能是是是是使使使使RNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶I I I I正正正正确确确确的的定定定定位在起始位点。位在起始位点。位在起始位点。位在起始位点。SL的作用：的作用：第三十三页，本

22、课件共有53页RNApol III：Located in nucleoplasmnucleoplasm 16 or more subunits For 5s pre-rRNA；4s pre-tRNA；U6 snRNA(small nuclear RNA)；Cytosolic RNA；-cis-factor including启动子位于启动子位于tRNA基因编码区内：基因编码区内：two highly conserved regions lie downstream fromdownstream from+1 -A box;TGGCNNAGTGG(D-loop of tRNA)-B box;GG

23、TTCGANNCC (TC-loop of tRNA)(for pre-tRNA)：第三十四页，本课件共有53页Tans-factor TFIIIC：binding to A,B box TFIII C+1 A box B box tDNA TFIIIC是是装装配配因子，帮助因子，帮助TFB结结合在合在正正确确的位的位置。置。v tRNA转录起始复合物的形成过程：转录起始复合物的形成过程：第三十五页，本课件共有53页TFIIIB：特点：特点：Binding Binding 50bp 50bp upstream from A box upstream from A box；其结合位点其结合位点其

24、结合位点其结合位点没有序列特异性没有序列特异性没有序列特异性没有序列特异性，而是由，而是由，而是由，而是由TFIIICTFIIIC 的结合位点决定的；的结合位点决定的；的结合位点决定的；的结合位点决定的；Including 3 subunits:Including 3 subunits:TFTFB的的功能功能功能功能是是作作为为“定定位因子位因子”，负责，负责RNA聚合酶聚合酶IIIIII的的的的正正正正确定确定位。位。第三十六页，本课件共有53页TFIIIB allows RNApol III to bindand initiate transcription tRNA RNApol III

25、+1v tRNA转录起始复合物的形成过程：转录起始复合物的形成过程：第三十七页，本课件共有53页-cis-factor including：启动子位于基因编码区内；启动子位于基因编码区内；启动子位于基因编码区内；启动子位于基因编码区内；A box;+50 to+65 bpC box;located 81-99bp downstream from+1-Trans-factor TFIII A：specific C box binding protein&allows 指导指导 TFIIIC结合到启动子结合到启动子A区上区上 TFIII C：与与A区结合，指导区结合，指导TFIIIB结合到启动子上

26、游；结合到启动子上游；TFIII B TFIII B：指导指导指导指导RNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶III III 结合到结合到结合到结合到5 5S S启动子上；启动子上；启动子上；启动子上；RNApol III for 5s pre-rRNA v 5s pre-rRNA转录起始复合物的形成特点：转录起始复合物的形成特点：第三十八页，本课件共有53页 RNApol IIITFIIIC TFIIIA +1 A box C box TFIIIB 5S rRNA 5s pre-rRNA transcriptionv 5s pre-rRNA转录起始复合物的形成：转录起始复合物的形成：第三十九页，

27、本课件共有53页三、反式作用因子（转录因子）的结构特征：三、反式作用因子（转录因子）的结构特征：l l l l 转录因子转录因子转录因子转录因子多为变构蛋白，具有多为变构蛋白，具有多为变构蛋白，具有多为变构蛋白，具有2 2或或或或3 3个独立的功能结构域个独立的功能结构域个独立的功能结构域个独立的功能结构域：DNA结合域、转录激活域、连接区。结合域、转录激活域、连接区。DNA-binding domainactivation domain一个一个一个一个转录因子转录因子转录因子转录因子中，中，中，中，行使行使行使行使DNADNADNADNA结合以及结合以及结合以及结合以及转录激活功能可能转录激

28、活功能可能转录激活功能可能转录激活功能可能是两个独立的结构是两个独立的结构是两个独立的结构是两个独立的结构域。域。域。域。第四十页，本课件共有53页lCys/Cys,Cys/His (Zinc finger)lHelixloopHelix (HLH or bHLH)lLeu zipper (bZIP)1、DNA结合结构域种类及结构特点：结合结构域种类及结构特点：第四十一页，本课件共有53页锌指（锌指（zinc fingerzinc finger）结构：结构：是指每个是指每个重复重复的的“指指”状结构约含状结构约含2323个氨基酸个氨基酸残基，锌以残基，锌以4 4个配价键与个配价键与4 4个个半

29、胱氨酸半胱氨酸、或、或2 2个个半胱氨酸半胱氨酸和和2 2个个组氨酸组氨酸相结合。相结合。整个蛋白质分子可有整个蛋白质分子可有2-92-9个这样的锌指重复单位。个这样的锌指重复单位。每一个单位可以其指部伸入每一个单位可以其指部伸入DNADNA双螺旋的双螺旋的深沟深沟，接触，接触5 5个核苷酸个核苷酸。A）、）、Zinc finger第四十二页，本课件共有53页23 aa/copy one finger9 direct repeats,23aa/copy2Cys/2His or 2Cys/2Cys types2Cys(2C)Zn 2His(2H)to form finger of 1-helix

30、&1-sheetPeptide chainA）、）、Zinc finger第四十三页，本课件共有53页第四十四页，本课件共有53页B）、）、亮氨酸拉链结构亮氨酸拉链结构（Lec zipper）v 定义定义：是指蛋白质分子的肽链上每隔是指蛋白质分子的肽链上每隔是指蛋白质分子的肽链上每隔是指蛋白质分子的肽链上每隔6 6个氨基酸个氨基酸就有一就有一个个亮氨酸残基亮氨酸残基，结果就导致，结果就导致亮氨酸残基亮氨酸残基都在都在螺旋的同一螺旋的同一个方向出现。两个相同的个方向出现。两个相同的螺旋螺旋的的两排亮氨酸两排亮氨酸残基就能以残基就能以疏水键疏水键结合结合成成二聚体二聚体，这二聚体的，这二聚体的另一

31、端另一端的肽段富含的肽段富含碱性碱性氨基酸残基氨基酸残基，借其，借其正电荷正电荷正电荷正电荷与与DNADNA双螺旋链双螺旋链上带上带负电荷负电荷的的的的磷磷酸基团酸基团结合。结合。vv 若不形成若不形成二聚体二聚体则对则对DNA的亲和结合力明显降低。的亲和结合力明显降低。第四十五页，本课件共有53页Monomeric&dimeric structure of Lec zipperMonomeric&dimeric structure of Lec zipperLec zipperdimerization第四十六页，本课件共有53页第四十七页，本课件共有53页螺旋螺旋-环环-螺旋（螺旋（heli

32、x-loop-helixhelix-loop-helix，HLHHLH）：）：这类结构这类结构至少有至少有两个两个螺旋螺旋，其间由短肽段形成，其间由短肽段形成环连接环连接。两个。两个这样的结构形成这样的结构形成二聚体二聚体，距离正好相当于，距离正好相当于DNADNA一个螺一个螺距（距（3.43.4nmnm）,两个两个螺旋刚好分别嵌入螺旋刚好分别嵌入DNADNA的大沟的大沟。C）、）、螺旋螺旋-转角转角-螺旋：螺旋：定义定义：第四十八页，本课件共有53页螺旋环螺旋（螺旋环螺旋（helix-loop-helix）第四十九页，本课件共有53页2、Transcription activation do

33、main (most TF have one or more than one of these domain)Group 1 acidic domainacidic domainYeast GAL4 typifies（代表）代表）this group,49 aa domain with 11 acidic aa Group 2 Gln-rich domainGln-rich domain Sp1（可与可与GC盒结合的激活因子）盒结合的激活因子）have two this domain,one of these,39 Gln in a span of 143 aaGroup 3 Proline

34、Proline（脯氨酸）脯氨酸）脯氨酸）脯氨酸）-rich domainrich domain CTF has a domain of 84 aa,19 of which are Pro第五十页，本课件共有53页After 100 NtlpromoterclearanceelongationcomplexlRNApolII+TFIIFTFIIF（helicase）Transcription55kdTFIIJstimulationelongation1、从起始复合体到延伸复合体：、从起始复合体到延伸复合体：五、五、TranscriptionElongation第五十一页，本课件共有53页六、真核

35、生物转录的终止六、真核生物转录的终止lRNApolIIleavefromterminatorlRNAreleasedfromTriplex(RNA,DNA,RNApolII)DifficulttoidentifytheprimarytranscriptInEukaryotesbecausepre-mRNAprocessing1 1、终止时发生的事件：、终止时发生的事件：、终止时发生的事件：、终止时发生的事件：2 2 2 2、真核生物转录终止机理目前还不是很清楚。、真核生物转录终止机理目前还不是很清楚。、真核生物转录终止机理目前还不是很清楚。、真核生物转录终止机理目前还不是很清楚。第五十二页，本课件共有53页感感谢谢大大家家观观看看第五十三页，本课件共有53页