转录终止及其基因调控你

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1、转录终止及其基因调控生物技术1211徐义英[摘要]转录时基因表达调控的重要环节，转录的基本过程包括模板识别、转录起始、通过启动子及转录的延伸和终止，对转录起始和延伸水平已了解甚多，但对转录终止尤其是真核生物的转录终止还知之甚少。已知原核生物转录终止有两种模式：依赖于Rho因子和不依赖于Rho因子，原核生物中还发现基因在转录时提前终止的现象如色氨酸操纵子。近年来真核生物中也提出了两种转录终止模式：依赖poly(A)加工信号和依赖Sen1的转录终止。在噬菌体感染实验中还发现了抗终止作用。[关键词]转录终止；抗终止作用；依赖Rho因子的转录终止遗传信息的传递对于生命体起着至关重要的作用，因此这个过

2、程受到严格的调控。遗传信息从DNA传递到RNA是遗传信息传递的第一步，称为转录，分为三个阶段：起始、延伸和终止。转录由RNAP控制催化完成，原核生物中一种RNA聚合酶几乎负责所有的mRNA、rRNA和tRNA的合成，真核生物中mRNA的转录主要由RNAPⅡ催化合成。在转录的三个阶段中，对转录终止的理解最少，但它在转录中也发挥着重要的作用。1.原核生物的转录终止1969年Roberts发现使转录终止的蛋白质Rho因子，此后将原核生物转录终止分为依赖于非依赖Rho因子两种类型。1.1不依赖于Rho因子的终止此类型中，没有其他任何因子参与，核心酶就能终止基因转录，模板DNA上存在终止转录的特殊信号

3、——终止子，又称内在终止子。内在终止子有两个明显的结构特征①终止位点上游一般存在一个富含GC碱基的二重对称区，有这段DNA转录产生的RNA容易形成发夹结构。②在终止位点前面有一段由4-8个A组成的序列，所以转录产物的3’端为寡U，这样的结构特征决定了转录的终止。在新生的RNA中出现发夹结构会导致RNA聚合酶的功能暂停，破坏DNA-RNA杂合链5’端的正常结构。寡U的存在使杂合链的3’端部分出现不稳定的rU.dA区域，两者共同作用使RNA从三元复合物中解离出来。-6-不依赖于Rho因子的终止效率与二重对称序列和寡U的长短有关，随着发夹结构（至少6bp）和寡U序列（至少4个U）长度的增加，终止效

4、率逐步提高。1.2依赖于Rho因子的终止有些终止位点的DNA序列缺乏共性，而且不能形成强的发夹结构，因而不能诱导转录的自发终止。Rho因子是一个由６个相同亚基组成的六聚体，具有NTP酶和解旋酶活性，能水解各种核苷酸三磷酸，它通过催化NTP的水解促使新生的ＲＮＡ链从三元转录复合物中解离出来，从而终止转录。Rho因子的作用机制可用“穷追”模型来解释。RNA合成起始后，Rho因子即附着在新生的RNA链5’端的某个可能有序列或二级结构特异性的位点上，利用ATP水解产生的能量，沿着5’-3’方向转录泡靠近，其运动速度可能比RNA聚合酶移动的速度快些；当RNA聚合酶移动到终止子而暂停时，Rho因子到达R

5、NA的３＇－ＯＨ端追上并取代了暂停在终止位点上的RNA聚合酶，塔索具有的RNA-DNA解螺旋活性使转录产物RNA从模板DNA上释放，随后，转录复合物解体，完成转录过程。1.3原核生物的转录提前终止原核生物中的转录与翻译相偶联，当环境中的Trp浓度很低时，缺乏Trp-tRNA,4区被转录完成时，核糖体还滞留在前导肽区（1区），导致2-3区配对，不能形成3-4区配对的终止子结构，RNA聚合酶继续转录色氨酸合成相关结构基因。反之，核糖体顺利通过前导肽区，在4区被转录时，前导链已完成翻译，1-2,3-4区可以分别配对，而形成终止子结构，转录提前终止。2.真核生物的转录终止真核生物的转录终止机制目前了

6、解尚不多，且3种RNA聚合酶转录终止方式不完全相同。2.1POLI转录终止依赖于特定序列POLI催化的转录终止类似于原核生物的两种模式综合，有18nt的终止子，可被辅助因子识别。2.2POLⅡ和Ⅲ的转录终止有依赖于poly(A)或依赖于Sen1的2种模式POLⅡ和Ⅲ-6-的转录终止，在序列上可能有与原核生物不依赖于Rho因子的终止子相似，即有特定序列，形成特征结构。目前的研究表明，POLⅡ转录终止有依赖于poly（A）和依赖Sen1的两种模式。2.2.1依赖于poly（A）的转录终止绝大部分mRNA的转录终止与其3’端加尾（特定位点剪切和聚腺苷酸化）象偶联。这个过程可以分为两个步骤：首先，随

7、着转录的进行，POLⅡ的CTD磷酸化发生变化，当poly（A）加工信号（酵母中富含A和富含U的相邻序列，高等生物为5’-AAUAAA-3’特征序列）转录后，POLⅡ复合物相关因子变构，并可能随之招募新的因子共同参与，使转录暂停，初级转录物在poly（A）加工信号下游被剪切；然后，上游产物在poly（A）聚合酶作用下加上聚腺苷酸，下游产物在5’-RNA外切酶作用下降解，转录随即终止。2.2.2依赖Sen1复合物