第三章基因表达的调控 在同一机体的各种细胞内含有相同的遗传信息，即相同的结构基因，它们在各种细胞叶 并非同时表达，而是根据机体生长、发育、繁殖的需要，随着环境的变化，有规律的选择性 程序性、适度地表达，以适应环境，发挥其生理功能。这就是所谓的调控，即基因表达的调 节和控制(regulation and control)。基因表达调控在机体适应环境、维持自身的生长和增殖 及维持个体发有与分化等方面均具有重要的生物学意义 整个基因表达的过程分为几个阶段 即基因活化 转录、转录后加工、翻译、翻译后加 工等。在上述各个环节中均存在若基因表达调控的控制点。基因表达调控是在多级水平上进 行的复杂事件。 原核生物和真核生物在基因表达调控的细节上尽管差异很大，但两者的调控模式却具有 惊人的相似性和可比性，除此之外，原核生物和真核生物的基因表达调控元件也具有统一性。 然而，不管是原核生物还是真核生物，转录环节是最主要的调控位点。基因调控元件按其属 性可分为核酸和蛋白 质两大 所有基因表达调控模式的实质无非是两 司的 互作用 包括核酸分子内或分子间的相互作用、核酸分子与蛋白分子之间的相互作用以及蛋白分子内 或分子间的相互作用。其中第二种作用尤为重要。 第一节原核生物基因表达的调控 原核生物mRNA结构的特点： (I)原核生物mRNA往往是多顺反子的，即每分子mRNA带有几种蛋白质的遗传信息（来 自几个结构基因)。在编码区的序列之间有间隔序列，间隔序列中含有核糖体识别、结合部 位。在5瑞和3”岩也有非综码反 (2)mRNA5'端无帽子结构 31 端一般无多聚A尾巴 (3)mRNA 一般没有修饰碱基，即这类mRNA的分子链完全不被修饰。 ·、转录水平的调控 原核生物基因多以操纵子( peron)的形式存在。操纵子由调控区与信息区组成，上游 是调控区，包括启动子与操纵基因两部分。启动子是同RNA聚合酶结合并启动转录的特 性DNA序列，操纵基因是特异的阻遏物结合区。原核生物基因表达调控的环节，主要在转 录水平，其次是翻译水平。 (一)影响转录的因素 1、启动子 (1) 启动子决定转录方向及模板链 基因转录时，。因子识别并结合-35区，而RNA聚合酶结合于一I0区，全酵结合DN 后覆盖的区域是-40~+20。开始合成RNA后，M聚合酶是沿着信息链的5'→3'方向移 动，只能以信息链的互补链为模板合成RNA。 (2)启动子决定转录效率 在Ec0li启动子中，在-35和-10的两个序列称为一致性序列(cons 两个序列中各碱基的出现频率为：-35：T24As:-10: I80A95T45A6 般说来 强启动子的序列与上述序列最接近，弱启动子（基因表达较少量的RNA)则与上述序列相 差较大，这种调控作用与。因子的作用有关。识别￡ci启动子中一致性序列的。因子主要 是070亚单位。启动子序列与上述序列越接近，。70与之结合的能力越强
第三章 基因表达的调控 在同一机体的各种细胞内含有相同的遗传信息，即相同的结构基因，它们在各种细胞中 并非同时表达，而是根据机体生长、发育、繁殖的需要，随着环境的变化，有规律的选择性、 程序性、适度地表达，以适应环境，发挥其生理功能。这就是所谓的调控，即基因表达的调 节和控制（regulation and control）。基因表达调控在机体适应环境、维持自身的生长和增殖 及维持个体发育与分化等方面均具有重要的生物学意义。 整个基因表达的过程分为几个阶段，即基因活化、转录、转录后加工、翻译、翻译后加 工等。在上述各个环节中均存在着基因表达调控的控制点。基因表达调控是在多级水平上进 行的复杂事件。 原核生物和真核生物在基因表达调控的细节上尽管差异很大，但两者的调控模式却具有 惊人的相似性和可比性，除此之外，原核生物和真核生物的基因表达调控元件也具有统一性。 然而，不管是原核生物还是真核生物，转录环节是最主要的调控位点。基因调控元件按其属 性可分为核酸和蛋白质两大类，所有基因表达调控模式的实质无非是两者之间的相互作用， 包括核酸分子内或分子间的相互作用、核酸分子与蛋白分子之间的相互作用以及蛋白分子内 或分子间的相互作用。其中第二种作用尤为重要。 第一节 原核生物基因表达的调控 原核生物 mRNA 结构的特点： （1）原核生物 mRNA 往往是多顺反子的，即每分子 mRNA 带有几种蛋白质的遗传信息（来 自几个结构基因）。在编码区的序列之间有间隔序列，间隔序列中含有核糖体识别、结合部 位。在 5‘端和 3＇端也有非编码区。 （2）mRNA 5＇端无帽子结构， 3＇端一般无多聚 A 尾巴。 （3）mRNA 一般没有修饰碱基，即这类 mRNA 的分子链完全不被修饰。 一、转录水平的调控 原核生物基因多以操纵子（operon）的形式存在。操纵子由调控区与信息区组成，上游 是调控区，包括启动子与操纵基因两部分。启动子是同 RNA 聚合酶结合并启动转录的特异 性 DNA 序列，操纵基因是特异的阻遏物结合区。原核生物基因表达调控的环节，主要在转 录水平，其次是翻译水平。 （一）影响转录的因素 1、启动子 （1） 启动子决定转录方向及模板链 基因转录时，σ因子识别并结合-35 区，而 RNA 聚合酶结合于-10 区，全酶结合 DNA 后覆盖的区域是-40～+20。开始合成 RNA 后，RNA 聚合酶是沿着信息链的 5′→3′方向移 动，只能以信息链的互补链为模板合成 RNA。 （2） 启动子决定转录效率 在 E.coli 启动子中，在-35 和-10 的两个序列称为一致性序列（consensus sequences）。 两个序列中各碱基的出现频率为：-35：T82G78A65C54A95；-10：T80A95T45A60T96。一般说来， 强启动子的序列与上述序列最接近，弱启动子（基因表达较少量的 mRNA）则与上述序列相 差较大，这种调控作用与σ因子的作用有关。识别 E.coli 启动子中一致性序列的σ因子主要 是σ70 亚单位。启动子序列与上述序列越接近，σ70 与之结合的能力越强
2、0因子 因子与RNA聚合群紧密结合，转录启动后，大约合成至8个核苷酸时，。因子解离， 游离的σ因子本身并不直接结合特定的DNA。不同的因子可以竞争结合RNA聚合酯。环境 变化可诱导产生特定的σ因子，从而打开一套特定的基因。 3、阻遏蛋白(repressor) 阻遏蛋白是一类在转录水平对基因表达产生负调控作用的蛋白质。阻遏蛋白在 定的条件下与D结合，在Ecoi中，主要有诱导()和阻渴( epr -ssion)两种类 在这两种类型中 阻遏蛋白都可以与特定的信号分子结合而发生变构，在不同构象时 阻遏蛋白或者与DNA结合，或者与DNM解离。 4、正调控蛋白 与负调控相反，当调控蛋白结合于特异DA序列后促进基因的转录，这种基因表达调控 的方式称为正谓控。ECOi中的一些弱启动子，本身结合NA聚合的作用很弱，对于这些 启动子来说，正调控作用是很重要的 )CAP蛋白（分解代谢物基因活化蛋白catabolite gene activator protein) 这种蛋白可将葡萄糖饥饿信号传递给许多操纵子，使细菌在缺乏葡萄糖的环境中可以利 用其他碳源。CAP结合DNA由cAMP控制。 2)ntC蛋白(P92) 5、倒位蛋白(inve 一种位点特 (site-specific recombination enzyme).(P92 6、RNA聚合酶抑制物 在氨基酸缺乏时，游离核糖体与空载的tRNA增加，在ATP的存在下，使RNA聚合酶 构象改变，活性降低，rRNA和tRNA合成诚少或停止。富含氨基酸时则相反。 7、衰减子 细胞中的mRNA转录和蛋白质翻译合成是偶联在一起的。这一特点使细菌的一些操织 子中的特殊序列可以在转录过程中控制转录水平。这些特殊的序列称为衰减子(attenuator) 又称弱化子。位于上些操纵子中第一个结构基因之前，是一段能减弱转录作用的顺序。如色 氨酸操纵子中的衰减子位于L基因中。 (一)转录的调控机制 乳糖操纵子调控的机制 (pg4-95 在含有葡萄糖和半乳糖的培养基中，Eco和某些肠道菌优先利用葡萄糖生长，当葡萄 糖耗尽后，细菌暂时停止生长，开始合成与半乳糖利用有关的酶，然后细胞又恢复生长，这 就是细胞二度生长现象。这种分解代谢产物阻過有时也称为葡萄糖效应。 在简萄糖不存在、乳糖存在时，CAP发挥正调控作用，阻遏蛋白由于诱导剂的存在而 失去负调控作用，基因被打开，启动转录。其他几种情况，基因都处于关闭状态。乳糖操纵 子的实际应用 lacZ基因作为转录和翻译融合体中的报告基因得到广泛应用，从细菌到果蝇甚至人类 细胞。该基因的产物一B-半乳糖苷酶可以将X-gl分解产生显示出蓝色的反应，利用这一 特性可在基因克隆中进行蓝白菌落筛选。含有重组DWA的菌落为无色，而含非重组DWA的菌 惊为蓝色。 二、翻译水平的调 (一)SD序列对翻译的影响 1、SD序列(SD sequence)的顺序及位置对翻译的影响 SD序列，在mRNA的翻译起始信号(AUG)前的核糖体结合部位，它是与核糖
2、σ因子 σ因子与 RNA 聚合酶紧密结合，转录启动后，大约合成至 8 个核苷酸时，σ因子解离， 游离的σ因子本身并不直接结合特定的 DNA。不同的σ因子可以竞争结合 RNA 聚合酶。环境 变化可诱导产生特定的σ因子，从而打开一套特定的基因。 3、阻遏蛋白（repressor） 阻遏蛋白是一类在转录水平对基因表达产生负调控作用的蛋白质。阻遏蛋白在一 定的条件下与 DNA 结合。在 E.coli 中，主要有诱导（induction）和阻遏（repression）两种类 型。在这两种类型中，阻遏蛋白都可以与特定的信号分子结合而发生变构，在不同构象时， 阻遏蛋白或者与 DNA 结合，或者与 DNA 解离。 4、正调控蛋白 与负调控相反，当调控蛋白结合于特异 DNA 序列后促进基因的转录，这种基因表达调控 的方式称为正调控。E.coli 中的一些弱启动子，本身结合 RNA 聚合酶的作用很弱，对于这些 启动子来说，正调控作用是很重要的。 1） CAP 蛋白（分解代谢物基因活化蛋白 catabolite gene activator protein）： 这种蛋白可将葡萄糖饥饿信号传递给许多操纵子，使细菌在缺乏葡萄糖的环境中可以利 用其他碳源。CAP 结合 DNA 由 cAMP 控制。 2）ntrC 蛋白 （P92） 5、倒位蛋白（inversion protein） 是一种位点特异性的重组酶（site-specific recombination enzyme）。（P92） 6、RNA 聚合酶抑制物 在氨基酸缺乏时，游离核糖体与空载的 tRNA 增加，在 ATP 的存在下，使 RNA 聚合酶 构象改变，活性降低，rRNA 和 tRNA 合成减少或停止。富含氨基酸时则相反。 7、衰减子 细胞中的 mRNA 转录和蛋白质翻译合成是偶联在一起的。这一特点使细菌的一些操纵 子中的特殊序列可以在转录过程中控制转录水平。这些特殊的序列称为衰减子（attenuator）。 又称弱化子。位于上些操纵子中第一个结构基因之前，是一段能减弱转录作用的顺序。如色 氨酸操纵子中的衰减子位于 L 基因中。 （二）转录的调控机制 乳糖操纵子调控的机制 （P94-95） 在含有葡萄糖和半乳糖的培养基中，E.coli 和某些肠道菌优先利用葡萄糖生长，当葡萄 糖耗尽后，细菌暂时停止生长，开始合成与半乳糖利用有关的酶，然后细胞又恢复生长，这 就是细胞二度生长现象。这种分解代谢产物阻遏有时也称为葡萄糖效应。 在葡萄糖不存在、乳糖存在时，CAP 发挥正调控作用，阻遏蛋白由于诱导剂的存在而 失去负调控作用，基因被打开，启动转录。其他几种情况，基因都处于关闭状态。乳糖操纵 子的实际应用 lacZ 基因作为转录和翻译融合体中的报告基因得到广泛应用，从细菌到果蝇甚至人类 细胞。该基因的产物—β-半乳糖苷酶可以将 X-gal 分解产生显示出蓝色的反应，利用这一 特性可在基因克隆中进行蓝白菌落筛选。含有重组 DNA 的菌落为无色，而含非重组 DNA 的菌 落为蓝色。 二、翻译水平的调控 （一）SD 序列对翻译的影响 1、 SD 序列（SD sequence）的顺序及位置对翻译的影响 SD 序列，在 mRNA 的翻译起始信号（AUG）前的核糖体结合部位，它是与核糖
体16 S IRNA3'末端序列互补的核苷酸序列。一般与核糖体结合强的SD序列翻译效率较 不同的$D序列有一定的差异，因而翻译起始效率不一样。SD序列与起始密码子之间的 距离，也是影响mRNA翻译效率的重要因素之一。另外，某些蛋白质与SD序列的结合也 会影响mRNA与核糖体的结合，从而影响蛋白质的翻译。 2、mRNA二级结构隐蔽SD序列的作用 在某些mRNA分子中，核糖体结合位点在一个一级结构（茅环）中，使核糖体无法结 合，只有打破茎环结构 )mRNA的定 ,核糖体才能结合。 细菌RNA通常是不稳定的。mRNA的峰解速度是翻译调控的另一个重要机制。蛋白 质合成速率的快速改变，不仅是因为mRNA不断合成以及mRNA合成与蛋白质翻译偶联， 更重要的是，许多细南mRNA降解很快，E.coli的许多mRNA在3℃时的平均寿命大约头 min,很快被酶解 细 的生理状态和环境因素都会影响mRNA的降解速度 另外 一级结构利 次级结构对mRNA的稳定性也有很大的影响，一般在其5'端和3'端的发夹结构可保护其 不被外切酶迅速水解。mRNA的5'端与核糖体结合，可明显提高其稳定性。 不同操纵子转录出的mRNA分子的平均寿命是不同的，有些mRNA编码的蛋白质是持 续存在的，mRNA也较稳定.如：RNae识别一种特殊的发夹结构，将其裂解，使RNA能够 被其它NA酶降解。而这种发夹结构可能是其它RNA酶所不能破坏的。如果这种发夹结构 被保护，mRNA的寿命就延长了 (三)翻译产物对翻译的调控(P99-100)】 有些mRNA编码的蛋白质，本身就在蛋白质翻译过程中发挥作用的因子。这些因子可 对自身的翻译产生调控作用。 1、核糖体蛋白 在细菌中，每个核糖体含有约50种不同的蛋白质，必须以同样的速率合成，而且， 成这些蛋白质的速率是与细胞增殖相适应的。生长条件的改变，可以导致所有核糖体组分的 迅速增加或降低，翻译水平调控在这些协调控制中起着关键作用。 2、翻译终止因子RF2调节自身的翻译 RF2识别终止密码UGA和UAA.RF1识别终止密码UAG和LUAA (四)小分子RNA的调控作用 主要有两种类型 1、调整基因表达产物的类型 2、低水平表达基因的控制 第二节真核生物基因表达的调控 真核生物比原核生物基因表达的调控复杂得多。单细胞真核生物，如酵母基因表达的调 控和原核生物表达的调控基本相同，主要通过及时调整酶系统基因的表达来适应环境变化。 而多细胞真核生物的机体只有少数基因的表达调控与外界环境变化直接有关，绝大多数的基 因表与牛物体的发有、分化等牛命现象切相连。直核细胞是有核的细胞，其转最主要在 核内，翻译则在细胞质中有规律地进行，而翻译产物的分布、定位及功能活性调节也都是可 控制的环节。真核生物基因表达的调控可以发生DA水平、转录水平、转录后水平、翻译水 平和翻译后水平。 真核生物mRNA结构的特点
体 16S rRNA 3＇末端序列互补的核苷酸序列。一般与核糖体结合强的 SD 序列翻译效率较 高。 不同的 SD 序列有一定的差异，因而翻译起始效率不一样。SD 序列与起始密码子之间的 距离，也是影响 mRNA 翻译效率的重要因素之一。另外，某些蛋白质与 SD 序列的结合也 会影响 mRNA 与核糖体的结合，从而影响蛋白质的翻译。 2、 mRNA 二级结构隐蔽 SD 序列的作用 在某些 mRNA 分子中，核糖体结合位点在一个二级结构（茎环）中，使核糖体无法结 合，只有打破茎环结构，核糖体才能结合。 （二）mRNA 的稳定性 细菌 mRNA 通常是不稳定的。mRNA 的降解速度是翻译调控的另一个重要机制。蛋白 质合成速率的快速改变，不仅是因为 mRNA 不断合成以及 mRNA 合成与蛋白质翻译偶联， 更重要的是，许多细菌 mRNA 降解很快，E.coli 的许多 mRNA 在 370 C 时的平均寿命大约为 2min，很快被酶解。 细菌的生理状态和环境因素都会影响 mRNA 的降解速度。另外，mRNA 的一级结构和 次级结构对 mRNA 的稳定性也有很大的影响，一般在其 5＇端和 3＇端的发夹结构可保护其 不被外切酶迅速水解。mRNA 的 5＇端与核糖体结合，可明显提高其稳定性。 不同操纵子转录出的 mRNA 分子的平均寿命是不同的，有些 mRNA 编码的蛋白质是持 续存在的,mRNA 也较稳定.如:RNaseⅢ识别一种特殊的发夹结构，将其裂解，使 RNA 能够 被其它 RNA 酶降解。而这种发夹结构可能是其它 RNA 酶所不能破坏的。如果这种发夹结构 被保护，mRNA 的寿命就延长了。 （三）翻译产物对翻译的调控（P99-100） 有些 mRNA 编码的蛋白质，本身就在蛋白质翻译过程中发挥作用的因子。这些因子可 对自身的翻译产生调控作用。 1、核糖体蛋白 在细菌中，每个核糖体含有约 50 种不同的蛋白质，必须以同样的速率合成，而且，合 成这些蛋白质的速率是与细胞增殖相适应的。生长条件的改变，可以导致所有核糖体组分的 迅速增加或降低，翻译水平调控在这些协调控制中起着关键作用。 2、翻译终止因子 RF2 调节自身的翻译 RF2 识别终止密码 UGA 和 UAA,RF1 识别终止密码 UAG 和 UAA。 （四）小分子 RNA 的调控作用 主要有两种类型： 1、调整基因表达产物的类型 2、低水平表达基因的控制 第二节 真核生物基因表达的调控 真核生物比原核生物基因表达的调控复杂得多。单细胞真核生物，如酵母基因表达的调 控和原核生物表达的调控基本相同，主要通过及时调整酶系统基因的表达来适应环境变化。 而多细胞真核生物的机体只有少数基因的表达调控与外界环境变化直接有关，绝大多数的基 因表达与生物体的发育、分化等生命现象密切相连。真核细胞是有核的细胞，其转录主要在 核内，翻译则在细胞质中有规律地进行，而翻译产物的分布、定位及功能活性调节也都是可 控制的环节。真核生物基因表达的调控可以发生 DNA 水平、转录水平、转录后水平、翻译水 平和翻译后水平。 真核生物 mRNA 结构的特点
(1)5'末端有帽子结构 (2)3'端绝大多数均带有多聚腺苷酸尾巴，其长度为20~30个腺苷酸 (3)分子中可能有修饰碱基，主要有甲基化， (4)分子中有编码区与非编码区。 一、DNA水平的谓控 真核生物基因表达在DNA水平的调控主要通过一列几种方式： 1、染色质的丢 些低等生物（如线虫等）的细胞发有过程中发现染色质丢失现象及高等动物红细胞 在发有成熟过程中也有染色质的丢失，都是一些不可逆的调控。 2、基因扩增(gene amplification) 细胞在发有分化或环培改变时，对某种基因产物的需要量剧增，而单纯靠调节其表认 活性不足以满足需 ,只有增加这种基因的拷贝数（即基因的扩增或基因放大）来满足需 要。这是调控基因表达活性的一种有效方式。 3、基因重排(gene rearrangement) 基因重排是指基因片段改变原来存在顺序，通过调整有关基因片段的衔接顺序，再重挂 成为一个完整的转录单位。基因重推是DNA水平调控的重要方式之一。 4、DNA甲基化 在真核生物基因表达调控中，甲基化起者重要作用 一般认为，DNA甲基化与基因的 表达呈反比关系。甲基化程度高，基因的表达则降低。去甲基化，又可使基因的表达增加。 基因某一特定位点（尤其是靠近5'端调控序列）的去甲基化可使基因的转录活性增加。 5、色质结构对基因表达的调控作用 组蛋白与DNA结合，可保护DNA免受损伤，维持基因组稳定性，抑制基因的表达」 去除组蛋白则基因转录活性增高。这种组蛋白与DA结合与解离是真核基因表达调控的 要机制之一。 二、转录水平的调控 转录水平的调控是真核生物基因表达调控中重要的环节。调控作用主要是通过反式作用 因子、顺式作用元件和RNA聚合酶的相互作用来完成的 。调控作用主要是反式作用因子结 合顺式作用元件后影响转录起始复合物的形成。了解真核生物基因表达在转录水平的调搭 主要是了解反式作用因子的特点以及反式作用因子对转录起始的调控。 (一)转录起始复合物的形成 无论是原核生物还是真核生物，在转录起始复合物形成过程中，RNA聚合酶(RNA DOI】 与启动子的结合都是关键的一步。 真核生物 的RNA pol【、Ⅱ、Ⅲ，识别不同的启动子，需要不同的转录因子((ranscrip factor,TF):TFI、TFⅡ、TF。每一类又依发现先后命名为A、B,如TFA、TFB 等。 直核生物的转录起始复合物的形成过程有三步：①TFⅡD结合TATA盒：②RNA DO1识 别并结合TFⅡD-DNA复合物，形成的是闭合的复合物，DNA双链没有打开，尚不能启动 转录：③其它转录因子与RNA pOl结合，转录起始部位的DNM解链，形成转录起始复合物， 或称开放的复合物(open complex),开始转 在转录调控过程中，反式作用因子的作用主要是促进或抑制FⅡD与TATA盒结合 RNA pol与TFID-DNA复合物结合以及转录起始复合物的形成。 (二)反式作用因子
（1）5′末端有帽子结构 （2）3′端绝大多数均带有多聚腺苷酸尾巴，其长度为 20～30 个腺苷酸。 （3）分子中可能有修饰碱基，主要有甲基化。 （4）分子中有编码区与非编码区。 一、DNA 水平的调控 真核生物基因表达在 DNA 水平的调控主要通过一列几种方式： 1、染色质的丢失 一些低等生物（如线虫等）的细胞发育过程中发现染色质丢失现象及高等动物红细胞 在发育成熟过程中也有染色质的丢失，都是一些不可逆的调控。 2、基因扩增（gene amplification） 细胞在发育分化或环境改变时，对某种基因产物的需要量剧增，而单纯靠调节其表达 活性不足以满足需要，只有增加这种基因的拷贝数（即基因的扩增或基因放大）来满足需 要。这是调控基因表达活性的一种有效方式。 3、基因重排（gene rearrangement） 基因重排是指基因片段改变原来存在顺序，通过调整有关基因片段的衔接顺序，再重排 成为一个完整的转录单位。基因重排是 DNA 水平调控的重要方式之一。 4、DNA 甲基化 在真核生物基因表达调控中，甲基化起着重要作用。一般认为，DNA 甲基化与基因的 表达呈反比关系。甲基化程度高，基因的表达则降低。去甲基化，又可使基因的表达增加。 基因某一特定位点（尤其是靠近 5＇端调控序列）的去甲基化可使基因的转录活性增加。 5、色质结构对基因表达的调控作用 组蛋白与 DNA 结合，可保护 DNA 免受损伤，维持基因组稳定性，抑制基因的表达。 去除组蛋白则基因转录活性增高。这种组蛋白与 DNA 结合与解离是真核基因表达调控的重 要机制之一。 二、转录水平的调控 转录水平的调控是真核生物基因表达调控中重要的环节。调控作用主要是通过反式作用 因子、顺式作用元件和 RNA 聚合酶的相互作用来完成的。调控作用主要是反式作用因子结 合顺式作用元件后影响转录起始复合物的形成。了解真核生物基因表达在转录水平的调控， 主要是了解反式作用因子的特点以及反式作用因子对转录起始的调控。 （一）转录起始复合物的形成 无论是原核生物还是真核生物，在转录起始复合物形成过程中，RNA 聚合酶（RNA pol） 与启动子的结合都是关键的一步。 真核生物的 RNA polⅠ、Ⅱ、Ⅲ，识别不同的启动子，需要不同的转录因子（transcription factor, TF）：TFⅠ、TFⅡ、TFⅢ。每一类又依发现先后命名为 A、B.，如 TFⅢA、TFⅢB 等。 真核生物的转录起始复合物的形成过程有三步：①TFⅡD 结合 TATA 盒；②RNA pol 识 别并结合 TFⅡD-DNA 复合物，形成的是闭合的复合物，DNA 双链没有打开，尚不能启动 转录；③其它转录因子与 RNA pol 结合，转录起始部位的 DNA 解链，形成转录起始复合物， 或称开放的复合物（open complex），开始转录。 在转录调控过程中，反式作用因子的作用主要是促进或抑制 TFⅡD 与 TATA 盒结合、 RNA pol 与 TFⅡD-DNA 复合物结合以及转录起始复合物的形成。 （二）反式作用因子
1、反式作用因子((trans-acting factor) 真核细胞内含有大量的序列特异性的DNA结合蛋白，其中一些蛋白的主要功能是使基 因开放或关闭 简称反式因子，这是 类细胞核内蛋白因子。在结构 含有与Dw 合的结构域，是结合特异的DNA序列所必需 反式作用因子在细胞中的数量很小，大约每3000个核小体中有一个分子，或每个哺究 类细胞中有10个左右。这些蛋白质识别特定的DNA序列（通常8一15个核苷酸），与DNM 结合后，可以促进（正调控）或抑制（负调控）一个邻近基因的转录。在多细胞有机体中， 不同的细胞类型具有不同的反式作用因子群体，引起每 一细胞类型表达不同的成套基因 2、反式作用形 子的主罗 ①一般具有三个功能结构域：DNA识别结合域，转录活性域，结合其它蛋白的结合域。 这些功能风含有几十到几百个氨基酸残基。 ②能识别并结合上游调控区中的顺式作用元件 ③对基因表达有正性和负性调控作用，即激活和阻遇基因的表达。具有正性调节作用的反 子和相 的顺式元件结合后，可能还要通过与RA聚合酶或其它反式因 子与相应的顺式 元件结合后才能产生效应。 3、反式作用因子结构域的模式 (l)DNA结合域(DNA-binding domain) ①锌指结构(zinc finger 指在结合DNA的结 构域中含有较多的半胱氨酸和组氨酸的区域，借肽链的弯曲使2个 Cys和2个Hs或4个Cys与一个锌离子络合成的指状结构 ②同源结构域(homodomain,HD) 指在结合DNA的结构域中的一段保守序列，由60个左右氨基酸组成的螺旋-回折-螺旋 结构 ③点氨酸拉斜结构 在 含DNA结构域中有一段约由3 )个氨基酸组成的核心序列 可形成两性a 螺旋。在螺旋的一侧以带电荷的氨基酸残基为主，具有亲水性，另一侧是排列成行的亮氨酸， 具有疏水性，称为亮氨酸拉链区。两个具有亮氨酸拉链区的反式作用因子以疏水力作用形成 亮氨酸拉链。 ④螺旋-环-螺旋(heiw-lo o-helix.HH)结构 100一200个氨基酸的肽段，具有两个能形成两性ā-螺旋的区域 ⑤碱性a-螺旋(alkaline a-helix) 指DNA结合域具有ā-螺旋结构，并含有高密度的碱性氨基酸，无锌指结构、同源结构域 及亮氨酸拉链结构。 (2)转录活化结构域(transcriptional activation domain) ①酸性a-螺旋结构域(acidic domain) 含有较多的负电荷 能形成亲脂性ā螺旋 ②富含谷氨酰胺结构域(glatamine-rich domain) ③言含脯氨酸结构域(proline-rich domain) (三)转录起始的调控 1、反式作用因子的活性调节 表达式调节、 共价修 ,配体结合、蛋白质间作用 2、反式作用因子与顺式元件的结合 识别并结合上游启动子元件和增强子中的保守序列。 3、式作用因子的作用方式
1、反式作用因子（trans-acting factor） 真核细胞内含有大量的序列特异性的 DNA 结合蛋白，其中一些蛋白的主要功能是使基 因开放或关闭，称为反式作用因子，简称反式因子，这是一类细胞核内蛋白因子。在结构上 含有与 DNA 结合的结构域，是结合特异的 DNA 序列所必需的。 反式作用因子在细胞中的数量很小，大约每 3000 个核小体中有一个分子，或每个哺乳 类细胞中有 104 个左右。这些蛋白质识别特定的 DNA 序列（通常 8—15 个核苷酸），与 DNA 结合后，可以促进（正调控）或抑制（负调控）一个邻近基因的转录。在多细胞有机体中， 不同的细胞类型具有不同的反式作用因子群体，引起每一细胞类型表达不同的成套基因。 2、反式作用因子的主要特点 ①一般具有三个功能结构域：DNA 识别结合域，转录活性域，结合其它蛋白的结合域。 这些功能区含有几十到几百个氨基酸残基。 ②能识别并结合上游调控区中的顺式作用元件。 ③对基因表达有正性和负性调控作用，即激活和阻遏基因的表达。具有正性调节作用的反 式因子和相应的顺式元件结合后，可能还要通过与 RNA 聚合酶或其它反式因子与相应的顺式 元件结合后才能产生效应。 3、反式作用因子结构域的模式 （1）DNA 结合域（DNA-binding domain） ①锌指结构（zinc finger motif） 指在结合 DNA 的结构域中含有较多的半胱氨酸和组氨酸的区域，借肽链的弯曲使 2 个 Cys 和 2 个 His 或 4 个 Cys 与一个锌离子络合成的指状结构。 ②同源结构域（homodomain, HD） 指在结合 DNA 的结构域中的一段保守序列，由 60 个左右氨基酸组成的螺旋-回折-螺旋 结构。 ③亮氨酸拉链结构 在结合 DNA 结构域中有一段约由 30 个氨基酸组成的核心序列，可形成两性α- 螺旋。在螺旋的一侧以带电荷的氨基酸残基为主，具有亲水性，另一侧是排列成行的亮氨酸， 具有疏水性，称为亮氨酸拉链区。两个具有亮氨酸拉链区的反式作用因子以疏水力作用形成 亮氨酸拉链。 ④螺旋-环-螺旋（helix-loop-helix, HLH）结构 100～200 个氨基酸的肽段，具有两个能形成两性α-螺旋的区域。 ⑤碱性α-螺旋（alkaline α-helix） 指 DNA 结合域具有α-螺旋结构，并含有高密度的碱性氨基酸，无锌指结构、同源结构域 及亮氨酸拉链结构。 （2）转录活化结构域（transcriptional activation domain） ①酸性α-螺旋结构域（acidic α-helix domain） 含有较多的负电荷，能形成亲脂性α-螺旋。 ②富含谷氨酰胺结构域（glatamine-rich domain） ③富含脯氨酸结构域（proline-rich domain） （三）转录起始的调控 1、反式作用因子的活性调节 表达式调节、共价修饰、配体结合、蛋白质间作用。 2、反式作用因子与顺式元件的结合 识别并结合上游启动子元件和增强子中的保守序列。 3、 式作用因子的作用方式