1. 順式作用元件
與相關的結構基因同處于一個DNA分子上牢裳,對基因的轉(zhuǎn)錄起調(diào)控作用的一段DNA序列。包括啟動子
芦岂,增強子
李破,終止子
和沉默子
宠哄。
1.1 啟動子
是一段特定的直接與RNA聚合酶及其轉(zhuǎn)錄因子(或其他蛋白質(zhì))相結合決定基因轉(zhuǎn)錄起始與否的DNA序列。啟動子分為核心啟動子(TATA盒和轉(zhuǎn)錄起始點嗤攻,屬于必須結構)和上游啟動子元件(GC盒和CAAT盒)毛嫉。
①核心啟動子元件(core promoter element) 指RNA聚合酶起始轉(zhuǎn)錄所必需的最小的DNA序列,包括轉(zhuǎn)錄起始點及其上游-25/-30bp處的TATA盒妇菱。核心元件單獨起作用時只能確定轉(zhuǎn)錄起始位點和產(chǎn)生基礎水平的轉(zhuǎn)錄承粤。
②上游啟動子元件(upstream promoter element) 包括通常位于-70bp附近的CAAT盒和GC盒、以及距轉(zhuǎn)錄起始點更遠的上游元件恶耽。這些元件與相應的蛋白因子結合能提高或改變轉(zhuǎn)錄效率密任。不同基因具有不同的上游啟動子元件,其位置也不相同偷俭,這使得不同的基因表達分別有不同的調(diào)控。圖19-14以人金屬硫蛋白基因為例子缰盏,說明真核基因上游啟動子元件的組織情況和各元件相應結合的轉(zhuǎn)錄因子涌萤。
轉(zhuǎn)錄起始位點:是轉(zhuǎn)錄開始的第1個核苷酸,所以把轉(zhuǎn)錄起始點設置為(+1)口猜。真核生物第一個核苷酸通常是腺苷酸负溪。其上游是(-)的序列,下游是(+)的序列济炎。轉(zhuǎn)錄起始位點通常也叫做帽子位點川抡,因為轉(zhuǎn)錄加工過程中會給它加帽。
TATA盒:位于-25到-30bp處须尚,功能序列是TATAAAA崖堤,主要作用是與轉(zhuǎn)錄因子TFIID結合,決定轉(zhuǎn)錄起始的準確率和頻率耐床。
GC盒和CAAT盒:CAAT盒位于-75bp處密幔,功能序列是GCCAAT;GC盒位于-30到-110bp處撩轰,是一段富含GC的序列胯甩。它們的主要作用是控制轉(zhuǎn)錄的效率和頻率昧廷。
1.2 增強子
遠離轉(zhuǎn)錄起始點,與轉(zhuǎn)錄因子特異性結合偎箫,大大增加啟動子轉(zhuǎn)錄活性的一段DNA序列木柬。增強子通過中介子與轉(zhuǎn)錄起始前復合物結合形成轉(zhuǎn)錄起始復合物。最早是在SV40病毒中發(fā)現(xiàn)的長約200bp的一段DNA淹办,可使旁側(cè)的基因轉(zhuǎn)錄提高100倍弄诲,其后在多種真核生物,甚至在原核生物中都發(fā)現(xiàn)了增強子娇唯。增強子通常占100-200bp長度齐遵,也和啟動子一樣由若干組件構成,基本核心組件常為8-12bp塔插,可以單拷貝或多拷貝串連形式存在梗摇。
增強子有如下特點:
- 增強子增強基因轉(zhuǎn)錄的效應十分明顯,一般能使基因轉(zhuǎn)錄效率增加10-200倍想许,有的可以增加上千倍伶授;
- 增強子提高同一條DNA鏈上基因轉(zhuǎn)錄效率,但其發(fā)揮作用的方式通常與其方向流纹,或與其所在部位與轉(zhuǎn)錄起始點的距離無關糜烹。通常可距離1-4kb漱凝、個別情況下離開所調(diào)控的基因30kb仍能發(fā)揮作用疮蹦,而且在基因的上游或下游都能起作用;將增強子方向倒置也依然能起作用茸炒。而將啟動子倒就不能起作用愕乎,可見增強子與啟動子是很不相同的。但增強子的活性與其在DNA雙螺旋結構中的空間方向性有關壁公;
- 增強子要有啟動子才能發(fā)揮作用感论,沒有啟動子存在,增強子不能表現(xiàn)活性紊册。但增強子對動子沒有嚴格的專一性比肄,同一增強子可以影響不同類型啟動子的轉(zhuǎn)錄。例如當含有增強子的病毒基因組整合入宿主細胞基因組時囊陡,能夠增強整合區(qū)附近宿主某些基因的轉(zhuǎn)錄芳绩;當增強子隨某些染色體段落移位時,也能提高移到的新位置周圍基因的轉(zhuǎn)錄关斜。使某些癌基因轉(zhuǎn)錄表達增強示括,可能是腫瘤發(fā)生的因素之一。
- 增強子的作用機理雖然還不明確痢畜,但與其他順式調(diào)控元件一樣垛膝,必須與特定的蛋白質(zhì)因結合后才能發(fā)揮增強轉(zhuǎn)錄的作用鳍侣。增強子一般具有組織或細胞特異性,許多增強子只在某些細胞或組織中表現(xiàn)活性吼拥,是由這些細胞或組織中具有的特異性蛋白質(zhì)因子所決定的倚聚。
- 增強子增強基因轉(zhuǎn)錄的效應具有嚴格的組織細胞特異性;
- 增強子沒有基因?qū)R恍栽淇桑梢栽诓煌虻霓D(zhuǎn)錄中發(fā)揮作用惑折;
- 許多增強子是否發(fā)揮作用受外部信號驅(qū)使,這時的增強子又被稱為反應元件枯跑,如cAMP反應元件惨驶、激素反應元件、金屬反應元件盒血清反應元件等敛助。
1.3 沉默子
是具有抑制基因轉(zhuǎn)錄功能的特定DNA序列粗卜,為一種負性調(diào)節(jié)元件,當其結合一些特異反式作用因子時纳击,對基因的轉(zhuǎn)錄起阻遏作用续扔,使基因沉默。
1.4 終止子
是結構基因下游近3’端的一段DNA序列焕数,由AATAAA和一段回文序列組成纱昧,再轉(zhuǎn)錄中提供終止信號,使轉(zhuǎn)錄作用終止堡赔。
2. 反式作用因子
與順式作用元件特異性結合的识脆,使順式作用元件發(fā)揮對基因表達調(diào)節(jié)作用的蛋白質(zhì)因子。
2.1 結構
同一類序列特異性的反式作用因子由多基因家族所編碼, 它們具有特定的蛋白質(zhì)結構(如上述的鋅指結構加匈、堿性亮氨酸拉鏈存璃、螺旋-環(huán)-螺旋基元等)和蛋白質(zhì)結構上的同源性, 因而構成反式作用因子家族, 如類固醇激素受體家族、AP1家族等雕拼。
2.1.1 DNA結合域:
DNA結合域是指轉(zhuǎn)錄因子識別順式作用元件并與之結合的一段氨基酸序列,相同類型轉(zhuǎn)錄因子DNA結合域的氨基酸序列較為保守粘招,因此啥寇,這段氨基酸序列決定了轉(zhuǎn)錄因子的特異性。主要包括:
a.螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋
b.鋅指結構
c.亮氨酸拉鏈
d.螺旋-突環(huán)-螺旋
2.1.2 轉(zhuǎn)錄激活域:
與其他轉(zhuǎn)錄因子相互作用的結構成分洒扎。常見的轉(zhuǎn)錄激活結構域有富含谷氨酰胺結構域辑甜,富含脯氨酸結構域及酸性α螺旋結構域
隨著表觀遺傳學的發(fā)展,研究發(fā)現(xiàn)除了蛋白袍冷,DNA磷醋、RNA也有調(diào)控功能,所以也稱反式調(diào)控元件胡诗,主要有miRNA邓线,轉(zhuǎn)錄因子等
2.2 分類
①通用轉(zhuǎn)錄因子淌友。普遍存在的轉(zhuǎn)錄因子,具有識別啟動子元件功能的基本轉(zhuǎn)錄因子骇陈。
②組織特異性轉(zhuǎn)錄因子:與基因表達的組織特異性有很大關系震庭,能識別增強子或沉默子的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子。
③誘導性反式作用因子:活性能被特異的誘導因子所誘導你雌,不需要通過DNA-蛋白質(zhì)相互作用就參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控的共調(diào)解因子器联。