基因表达调控转录

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1、基因表达调控—基因的转录调控基因表达调控在在基因工程中的意义基因工程的本质即是将外源基因与载体进行体外拼接后转入宿主细胞，使宿主高效稳定地表达蛋白质产物，因此基因表达调控的分子机制是基因工程原理的指导思想。结构基因或者蛋白编码基因的表达都是需要转录和翻译2个环节，而每个环节都存在不同的基因表达调控的位点。基因表达的时空性其实也是通过对转录和翻译两个环节的调控实现的。其中转录调控是更为关键和主要的调控位点。基因表达调控具有时空双重性：时序调控是指基因表达的先后次序和相对强弱；空间调控是指基因表达的区域和环

2、节。基因表达第一步—转录转录是指以DNA的一条链（编码链或反义链）为模板，在RNA聚合酶（以DNA为模板的RNA聚合酶）的作用下，合成RNA的过程；为更清楚地研究转录，我们人为的将转录分为三个阶段：转录起始转录延伸转录终止Figure9.7Transcriptionhasthreestages,whichinvolvedifferenttypesofinteractionbetweenRNApolymeraseandDNA.TheenzymebindstothepromoterandmeltsDNA,r

3、emainsstationaryduringinitiation,movesalongthetemplatedurignelongation,anddissociatesattermination.转录起始RNA聚合酶结合于启动子（Promoter)序列启动子（Promoter)是一段提供RNA聚合酶定位与结合的靶序列。一般来说，启动子位于基因上游，一般不超过200bp。一旦RNA聚合酶定位并结合于启动子，即可启动转录过程，因此启动子是基因表达调控的重要顺式元件。启动子具有以下几方面的特性：序列特异性：

4、在组成启动子的DNA序列中，一般由20bp是相对保守的，其中更换或增减一个核苷酸就可能导致转录速度发生变化；方向特异性：为一种极性顺式调控元件，即正反两种方向只有一种有功能；位置特异性：启动子一般只能在受调控基因的上游或基因内部前端。甚至在基因上游，启动子和转录起点之间的距离也是相对固定的；种属特异性：原核生物的不同物种、真核生物不同组织、细胞都可能存在不同的启动子。启动子确定的方法：footprinting原核生物转录起始人们对启动子区的序列进行大量突变的结果表明：对于大肠杆菌或者其亲缘关系密切的其它

5、原核细菌而言，最佳的启动子构成为Pribnowbox位于Inr上游-7bp,Sextman位于Pribnowbox上游17bp处Inr7bpPribnowbox17bpSextmanbox原核生物转录起始原核细菌的RNA聚合酶（RNApolymerase)：以DNA为模板的RNA聚合酶。原核细菌种仅由一种聚合酶完成全部RNA的转录；大肠杆菌RNA聚合酶的结构：RNA聚合酶全酶由5个亚基构成，分别为2，，总分子量为480KDa。事实上，RNA聚合酶在转录前和转录过程中均以核心酶（2，）和因

6、子两种分离形式存在于细胞内，并且实验证明RNA聚合酶识别序列的特异性取决于因子。RNA聚合酶中各亚基的功能：识别启动子RNA合成；抑制剂：利福霉素，利迪链霉素’负责与DNA结合增强聚合酶与启动子的专一性结合原核生物转录起始EubacterialRNApolymeraseshavefourtypesofsubunit;a,b,andbhaveratherconstantsizesindifferentbacterialspecies,butsvariesmorewidely.原核生物转录起始在转

7、录以前，核心酶与DNA之间就有亲和力，这种亲和力来自蛋白碱性侧链基团和DNA磷酸根骨架之间的静电引力，无序列特异性，为二者之间的松弛结合。当亚基与松弛结合在DNA任何位点的核心酶结合后，核心酶构象发生了改变：全酶与非特异DNA序列的亲和力下降几万倍，致使全酶从非特异的DNA链上脱落下来，而后亚基与-35相互作用，使聚合酶识别特定的启动子序列，形成封闭的启动子复合物。RNA聚合酶结合到覆盖-35区到-10区上下游在内的约60bp。然后在－１０区内的碱基对打开，产生开放复合物（因为－１０区为ＡＴ富集序列

8、，ＡＴ之间只有２个氢键，因此消耗较低的能量即可打开双螺旋）。形成开放的启动子复合物后，转录就开始了，这时亚基又从全酶与ＤＮＡ和ＲＮＡ的复合物中解离下来，全酶变成核心酶后继续延伸转录。（MarrMTetal,1997,Science,276:1258-1260)RNApolymerasepassesthroughseveralstepspriortoelongation.Aclosedbinarycomplexisconvertedtoan