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《毛白杨木质部特意启动子结构与功能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、毛白杨木质部特意启动子结构与功能研究1、相关定义1.1、启动子的概念、结构及分类1.2.1.1启动子的概念启动子是位于结构基因5’端上游区的一段DNA序列,能活化RNA聚合酶,使之与模板DNA准确地结合,确保转录精确而有效地起始,它的序列因生物种类而异。启动子作为基因表达调控的一种重要的顺式元件。它具有如下特征:序列特异性,在启动子的DNA序列中,通常含有几个保守的序列框,序列框中碱基的变化会导致转录启动的滞后和转录速度的减慢;方向性,启动子是一种有方向性的顺式调控元件,在正反两种方向中只有一种具有启动功能;位置特性,启动子只能位于所启动转录基因的上游或基因内的前端;种属特异性,原核生物
2、的不同种和属,真核生物的不同组织都具有不同类型的启动子。但一般来说,亲缘关系越近的两种生物,启动子通用的可能性也越大[27]。4从功能方面分,基因的启动子区基本上由两部分组成:一部分是形成普遍性转录结构所需要的,通常称为核心启动子区,另一部分是决定基因转录特异性和活性的区域。两部分都参与基因转录的调控,但后一部分起主要的控制作用。基因的启动子中含有一系列特异的蛋白质结合位点,通常称这些位点为顺式作用元件,与启动子顺式作用元件相结合的蛋白质通常被称为反式作用因子,DNA上的顺式元件与反式作用因子等多种因素通过相互作用来调控基因的转录,即转录的组合控制[28-30]。1.2.1.2启动子的结
3、构(1)转录起始位点转录起始位点是真核生物RNA聚合酶Ⅱ识别模板链和转录起始的结合位点,如果转录起始位点发生变化或缺失就会影响转录。植物启动子利用其ATG作为起始密码子,ATG的旁侧保守序列为5’TAAACAATGGCT3’。旁侧序列及其与TATA-box的距离可能在光、不同发育阶段、微生物引起的抗病性反应中等条件下受不同因子的诱导和调节[31,32]。转录起始位点的前导序列富含A+T,长度在9~193bp之间。对水稻的ZB8基因研究表明,碱基长度的改变不影响转录的精确起始而是影响到转录的速率,同时-1~+1的转换对于转录的精确起始是非常关键的[30]。高等植物的转录起始位点具有帽子结构
4、。帽是加在mRNA分子的5’端,大多数真核类mRNA的第一个核苷酸是腺嘌呤核苷酸,帽就加在其上。真核生物转录的起始位点不但要具有帽子结构的专一性,而且大多数情况下只有嘌呤残基(以腺嘌呤为主)才能起始转录[33]。(2)TATA-box与其他真核生物一样,植物的启动子区域最具特征的就是位于转录起始位点约-3~-40核苷酸处的TATA-box序列,它是RNA聚合酶II识别的位点,也是一些反式作用因子与DNA相互作用的位点之一,它的缺失将降低启动子活性和导致多个转录起始位点的产生[33]。TATA-box与转录起始点之间的碱基长度是转录精确起始的必需因素,不同基因的TATA-box序列并不完全
5、相同,某些基因甚至缺少TATA-box或具有两个以上的TATA-box。植物启动子保守序列为5’TCACTATATATAG3’,核心序列为TA[T/A]A[T/A],其序列的变化反映出其可受到不同调节因子的作用。TATA-box是绝大多数植物启动子正确表达所必需的,在没有TATA-box的基因表达过程中可能存在着某些替代机制,TATA-box侧翼序列同时控制组织特异性和发育阶段特异性的表达[30]。近年来的研究表明,TATA-box是没有方向性的,上游激活因子序列具有双重作用,既能通过RNA聚合酶Ⅱ增强下游的转录,又能抑制RNA聚合酶和其指导的上游方向的转录[34]。在真核生物中TATA
6、-box的方向并不决定转录的方向,TATA-box的功能依赖于它所在的位置相对于起始位点的位置,碱基置换会使最小启动子失活[35]。因此,TATA-box是依赖于RNA聚合酶转录所必需的,能指导起始的前复合物的形成,决定转录起始位点,并调控上游激活蛋白的行为。(3)CAAT-box5在TATA-box的上游大约50bp处的一段5’CCAAT3’基序,称为CAAT-box,其转录激活因子主要是NF1、CTF1、CTF2、CTF3等多种蛋白。从拟南芥中克隆的NF-Y新成员中大多数具有单一的组织特异性,但AtNF-YC9却呈现组成性表达的特性[36]。CAAT-box对基因转录有较强的激活作用
7、,可从激活两个方向,且作用距离不定,但有些基因无此框,如:禾谷类植物的贮藏蛋白基因中无CAAT-box而被CATC-box所代替。(4)GC-boxGC-box经常在转录起始位点上游-90bp左右处,最近位置的GC-box是在起始位点上游-40~-70bp处,它可以处于TATA-box与CAAT-box之间,也可位于CAAT-box上游,位置因不同基因而异,这种框的保守序列为5’GGGCGG3’,可有多个拷贝,并能以任何方向存在而不
