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时间:2020-01-12
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1、第三章第二节启动子与增强子教学目标:教学重、难点:教学内容:一、原核生物启动子1启动子:是一段位于结构基因5'端上游区的DNA序列,在转录起始之前被RNA聚合酶结合的DNA部位称为启动子;启动子的结构影响它与RNA聚合酶的亲和力,决定基因表达强度。转录单元:是一段从启动子开始到终止子(terminator)结束的DNA序列,RNA聚合酶从转录起点开始沿着模板前进,直到终止子为止,转录出一条RNA链;在细菌中,一个转录单元可以是一个基因,也可以是几个基因。2转录起点:指与新生RNA链第一个核苷酸相对应DNA链上的碱基,研究证实通常为一个嘌呤。上游:常把起点前面
2、,即5'末端的序列称为(upstream)上游;下游:起点后面即3'末端的序列称为下游(downstream)。在描述碱基的位置时,起点为+1,下游方向依次为+2,+3……,上游方向依次为-1,-2,-3……。3启动子结构:Pribnow框:在起始点上游,几乎在所有启动子都存在一个6bp富含A/T区域TATAAT。通常位于-18位到-9位,称为Pribnow框。该区域是RNA聚合酶牢固结合位点,RNA聚合酶结合后,这一富含A/T的DNA双链解开。Sextama框:位于-35区附近有一TTGACA序列,是RNA聚合酶中的σ因子识别位点。以上这两个位点对于转录起
3、始都是非常重要的。σ因子识别-35区并与之结合。由于RNA聚合酶分子覆盖面积能达到70bp,因此酶分子上的一个合适部位能接触-10区。酶分子一旦与-10区结合以后,就从识别位点上解离下来。此外,-35序列的重要性还在于在很大程度上决定了启动子的强度。。-10区和-35区的最佳距离:在原核生物中,-35区和-10区的距离大约是16~19bp,小于15bp或大于20bp都会降低启动子的活性;保持启动子这两段序列以及它们之间的距离是十分重要的,否则就会改变它所控制的基因表达水平。在细菌中常见两种启动子突变:下降突变:如果把Pribnow其从TATAAT变成AATA
4、AT,就会大大降低其结构基因的转录水平;上升突变::即增加Pribnow区共同序列的同一性。突变后的-10区和-35区越接近共同序列,转录的RNA就越多;越远离共同序列,转录的RNA就越少。例如,在乳糖操纵子的启动子中,将其Pribnow区从TATGTT变成TATATT,就会提高启动子的效率,提高乳糖操纵子基因的转录水4启动子区的识别一般认为,RNA聚合酶并不直接识别碱基对本身,而是通过氢键互补的方式加以识别。在启动子区DNA双螺旋结构中,腺嘌呤分子上的N6、鸟嘌呤分子上的N2、胞嘧啶分子上的N4都是氢键供体,而腺嘌呤分子上的N7、N3,胸腺嘧啶分子上的O4
5、、O2,鸟嘌呤分子上的N7、O6、N3和胞嘧啶分子上的O2都是氢键受体。由于它们分别处于DNA双螺旋的大沟和小沟内,因此都具有特定方位,而酶分子中也有处于特定空间构象的氢键受体与供体,当它们与启动子中对应的分子在一定距离内互补时,就形成氢键,相互结合。这种氢键互补学说较为圆满地解释了启动子功能既受DNA序列的影响,又受其构象影响这一事实。二、真核生物启动子真核生物启动子有三类,分别由RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ进行转录。类别Ⅰ(classⅠ)启动子:只控制rRNA前体基因的转录,转录产物经切割和加工后生成各种成熟rRNA。类别Ⅰ启动子由两部分保守序列组成:核心启动
6、子(corepromoter):位于转录起点附近,从-45至+20;上游控制元件(upstreamcontrolelement,UCE):位于-180至-107;RNA聚合酶Ⅰ对其转录需要2种因子参与:UBF1:一条M为97000的多肽链,结合在上述两部分的富含GC区;1个TBP,即TATA结合蛋白(TATA-bindingprotein,TBP);SL1:一个四聚体蛋白,含有3个不同的转录辅助因子TAFⅠ;在SL1因子介导下RNA聚合酶Ⅰ结合在转录起点上并开始转录。类别Ⅱ(classⅡ)启动子:类别Ⅱ启动子涉及众多编码蛋白质的基因表达的控制。该类启动子包含
7、4类控制元件:+1基本启动子(basalpromoter):序列为中心在-25至-30左右的7bp保守区,TATAAAA/T,称为TATA框或Goldberg-Hogness框。与RNA聚合酶的定位有关,DNA双链在此解开并决定转录的起点位置。失去TATA框,转录将在许多位点上开始。起始子(initiator):转录起点位置处的一保守序列,共有序列为:PyPyANT(A)PyPyPy为嘧啶碱(C或T),N为任意碱基,A为转录的起点。DNA在此解开并起始转录。上游元件(upstreamfactor):普遍存在的上游元件有CAAT框、GC框和八聚体(octame
8、r)框等。CAAT框的共有序列是GCCAATCT,G
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