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1、真核生物的RNA轉(zhuǎn)錄第1頁，共45頁。第2頁，共45頁。按其對按其對-鵝膏蕈堿敏感性而分為三種；鵝膏蕈堿敏感性而分為三種；均由均由10101212個大小不同的亞基所組成，結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，其功能個大小不同的亞基所組成，結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，其功能也不同。也不同。真核生物真核生物RNARNA聚合酶聚合酶 類型類型 轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物rRNA:18s,5.8s,28shnRNA,snRNAtRNA,5srRNA 對鵝膏蕈堿對鵝膏蕈堿 的反應(yīng)的反應(yīng) 不敏感不敏感 高度敏感高度敏感 中度敏感中度敏感 定定 位位核核仁仁核基質(zhì)核基質(zhì)核基質(zhì)核基質(zhì) 第3頁，共45頁。第4頁，共45頁。某些常用的轉(zhuǎn)錄抑制劑某些常用的轉(zhuǎn)錄抑

2、制劑抑制劑抑制劑靶酶靶酶抑制作用抑制作用利福霉素利福霉素細菌的全酶細菌的全酶與與亞基結(jié)合，阻亞基結(jié)合，阻止起始止起始鏈霉溶菌素鏈霉溶菌素細菌的核心酶細菌的核心酶與與亞基結(jié)合，阻亞基結(jié)合，阻止延長止延長放線菌素放線菌素D真核真核RNA聚合酶聚合酶與與DNA結(jié)合，并阻結(jié)合，并阻止延長止延長-鵝膏蕈堿鵝膏蕈堿真核真核RNA聚合酶聚合酶與與RNA聚合酶聚合酶結(jié)結(jié)合合第5頁，共45頁。真核生物的啟動子真核生物的啟動子l類型類型I I基因的啟動子基因的啟動子l類型類型II II基因的啟動子基因的啟動子l類型類型IIIIII基因的啟動子基因的啟動子第6頁，共45頁。類型類型I I基因的啟動子基因的啟動子lR

3、NA pol I轉(zhuǎn)錄生成轉(zhuǎn)錄生成18S、5.8S、28S rRNAl不不同同真真核核生生物物的的rRNA轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄錄起起始始位位點點鄰鄰近近的的序序列列是是完完全全不同的，因此，不同的，因此，RNA pol I啟動子區(qū)域有較大的差異啟動子區(qū)域有較大的差異lrRNA基因具有顯著的種屬特異性基因具有顯著的種屬特異性l不同種屬的不同種屬的rRNA調(diào)控區(qū)具有某些共同的特征調(diào)控區(qū)具有某些共同的特征第7頁，共45頁。rRNA基因重復(fù)單位基因重復(fù)單位l拷貝區(qū)拷貝區(qū)l外間區(qū)（外間區(qū)（ETS）l內(nèi)間區(qū)（內(nèi)間區(qū)（ITS）l非轉(zhuǎn)錄區(qū)（非轉(zhuǎn)錄區(qū)（NTS）.第8頁，共45頁。類型類型I I基因的啟動子基因的啟動子：上游控制

4、元件上游控制元件(UCE)(UCE)和核心啟動子和核心啟動子NTSETS ITS1 ITS218S 5.8S 28SNTSETS ITS1 ITS218S 5.8S 28S-180 -107 -45 +1上游控制元件上游控制元件增強轉(zhuǎn)錄效率增強轉(zhuǎn)錄效率核心啟動子核心啟動子起始轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄第9頁，共45頁。核心序列（核心啟動子）核心序列（核心啟動子）l人的人的rRNA的核心序列在的核心序列在-45+20l小鼠的小鼠的rRNA的核心序列在的核心序列在-45+9l缺缺失失、替替代代、突突變變都都會會消消除除或或強強烈烈降降低低rRNA轉(zhuǎn)錄能力轉(zhuǎn)錄能力l決定轉(zhuǎn)錄起始的精確位置決定轉(zhuǎn)錄起始的精確位置第1

5、0頁，共45頁。上游控制元件（上游控制元件（UCE）l-150-107l缺缺失失、置置換換、插插入入等等破破壞壞這這一一區(qū)區(qū)段段序序列列，可造成可造成rRNA轉(zhuǎn)錄下降轉(zhuǎn)錄下降100倍。倍。第11頁，共45頁。類型類型II基因的啟動子基因的啟動子（一）轉(zhuǎn)錄起始位點（一）轉(zhuǎn)錄起始位點（Inr)（二）基本啟動子（二）基本啟動子（三）轉(zhuǎn)錄起點上游元件（三）轉(zhuǎn)錄起點上游元件（四）轉(zhuǎn)錄起點下游元件（四）轉(zhuǎn)錄起點下游元件核心啟動子啟動子近端序列元件（PSE)第12頁，共45頁。轉(zhuǎn)錄起始點轉(zhuǎn)錄起始點帽子位點（帽子位點（Cap site）lPyPyANT/APyPy（Py=嘧啶嘧啶C或或T）l是轉(zhuǎn)錄的起始位點（

6、是轉(zhuǎn)錄的起始位點（Inr）第13頁，共45頁。基本啟動子基本啟動子TATA box（Hogness box）lTATAAAA，兩側(cè)富含，兩側(cè)富含GCl位于位于-26-34，-30左右左右l決定轉(zhuǎn)錄起始的選擇。決定轉(zhuǎn)錄起始的選擇。第14頁，共45頁。TATA boxl有有的的真真核核基基因因中中沒沒有有TATA box，如如腺腺病病毒毒DNA結(jié)合蛋白基因（結(jié)合蛋白基因（27kd）lTATA box的的缺缺失失使使轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄錄不不能能選選擇擇特特定定的的起起始始位位點點，因因而而形形成成幾幾種種不不同同的的5端端的的mRNA。如如海海膽膽H2A基因基因lTATA box突變會使轉(zhuǎn)錄頻率大大下降突變會使

7、轉(zhuǎn)錄頻率大大下降第15頁，共45頁。TATA突變突變基因基因TATA序列序列TATA突變突變轉(zhuǎn)錄效率轉(zhuǎn)錄效率伴清蛋白伴清蛋白TATATAGA大大下降大大下降兔珠蛋白兔珠蛋白ATAAAAATGTAA下降下降80%人人-珠蛋白珠蛋白ATAAAAATGAAA或或ATAC/GAA地中海貧血地中海貧血第16頁，共45頁。第17頁，共45頁。1、CAAT boxlGGC/TCAATCTl位于位于-75，-70-80l開開頭頭兩兩個個G的的重重要要性性等等于于CAAT部部分分，非非常保守常保守l可可能能是是真真核核生生物物RNA pol II的的結(jié)結(jié)合合部部位位，決定轉(zhuǎn)錄起始的頻率決定轉(zhuǎn)錄起始的頻率第18頁

8、，共45頁。CAAT boxl缺失、突變會導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄活性大大下降缺失、突變會導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄活性大大下降l兔兔-珠珠 蛋蛋 白白 啟啟 動動 子子 CAAT缺缺 失失、GGCCAATCT變變成成TTCCAATCT，則則轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄活性只剩錄活性只剩12%lCCAAT變變?yōu)闉門CAAT，則則轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄錄活活性性只只剩剩下下25%第19頁，共45頁。2、GC boxlGGGCGGl位于位于-80-110lGC區(qū)與區(qū)與sp1等轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，可提等轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，可提高轉(zhuǎn)錄起始的頻率高轉(zhuǎn)錄起始的頻率第20頁，共45頁。類型類型II II基因的啟動子基因的啟動子DNADNA序列在轉(zhuǎn)錄起始點的序列在轉(zhuǎn)錄起始點的55端區(qū)端區(qū)(上

9、游區(qū)上游區(qū))-25bp:TATA-25bp:TATA盒（盒（HognessboxHognessbox）,識別起始位點識別起始位點-75bp:CAAT-75bp:CAAT盒盒(CAATCT)(CAATCT)-110bp:GC-110bp:GC盒盒(GGGCGG)(GGGCGG)-75bp-75bp-110bp-110bp第21頁，共45頁。第22頁，共45頁。類型類型III基因的啟動子基因的啟動子（一）基因內(nèi)啟動子（一）基因內(nèi)啟動子（二）基因外啟動子（二）基因外啟動子（三）混合型啟動子（三）混合型啟動子第23頁，共45頁。第24頁，共45頁?；虻?端有終止信號；轉(zhuǎn)錄延長中的核小體移位核心序列（

10、核心啟動子）三、RNA pol III的轉(zhuǎn)錄因子2、基因特異性轉(zhuǎn)錄因子中度敏感rRNA基因具有顯著的種屬特異性與DNA結(jié)合，并阻止延長啟動子近端序列元件（PSE)真核生物RNA聚合酶hnRNA,snRNAPyPyANT/APyPy（Py=嘧啶C或T）與亞基結(jié)合，阻止延長反式作用因子中，直接或間接結(jié)合RNA聚合酶的，則稱為轉(zhuǎn)錄因子(transcriptional factors,TF)，是真核基因轉(zhuǎn)錄所必需的蛋白質(zhì)因子。snRNA、U6和人的7SK RNA（一）基因內(nèi)啟動子（一）基因內(nèi)啟動子l編碼編碼tRNA、5SrRNA、Alu的大多數(shù)基因的大多數(shù)基因l5SrRNA基基因因內(nèi)內(nèi)的的啟啟動動子子

11、位位于于+55+80，兩兩端有端有A box和和C box。ltRNA基基因因內(nèi)內(nèi)啟啟動動子子位位于于+8+72之之間間，其其中中A box位于位于+8+30，B box位于位于+51+72l在真核生物內(nèi)在真核生物內(nèi)A、B、C box是相對保守的是相對保守的l基基因因內(nèi)內(nèi)啟啟動動子子決決定定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄錄的的起起始始與與否否，而而轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄錄起始頻率主要由轉(zhuǎn)錄起始點決定起始頻率主要由轉(zhuǎn)錄起始點決定第25頁，共45頁。（二）（二）基因外啟動子基因外啟動子lsnRNA、U6和人的和人的7SK RNAl位于被轉(zhuǎn)錄序列的上游位于被轉(zhuǎn)錄序列的上游l三種啟動子元件：三種啟動子元件：1、TATA結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)2、近端序列元

12、件（、近端序列元件（PSE）：）：-60bp3、遠端序列元件（、遠端序列元件（DSE）：）：-250bp（增強子）（增強子）第26頁，共45頁。（三）混合型啟動子（三）混合型啟動子l海膽硒代半胱氨酸海膽硒代半胱氨酸t(yī)RNA（ser）sec基因基因l酵母酵母U6基因基因第27頁，共45頁。轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子 能直接、間接辨認和結(jié)合能直接、間接辨認和結(jié)合轉(zhuǎn)錄上游區(qū)段轉(zhuǎn)錄上游區(qū)段DNA（順式作用元件）（順式作用元件）的蛋白質(zhì)，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)數(shù)的蛋白質(zhì)，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)數(shù)的蛋白質(zhì)，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)數(shù)的蛋白質(zhì)，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)數(shù)百種，統(tǒng)稱為百種，統(tǒng)稱為百種，統(tǒng)稱為百種，統(tǒng)稱為反式作用因子反式作用因子(trans-acting fact

13、ors)。反式反式作用因子中，直接或間接結(jié)合作用因子中，直接或間接結(jié)合RNARNA聚聚合酶的，則稱為合酶的，則稱為轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子(transcriptional factors,(transcriptional factors,(transcriptional factors,(transcriptional factors,TF)TF)TF)TF)，是，是，是，是真核基因轉(zhuǎn)錄所必需的真核基因轉(zhuǎn)錄所必需的蛋白質(zhì)因子。蛋白質(zhì)因子。第28頁，共45頁。真核基因的轉(zhuǎn)錄因子真核基因的轉(zhuǎn)錄因子l原核生物原核生物RNA pol不需要其他蛋白質(zhì)因子參不需要其他蛋白質(zhì)因子參與就能起始轉(zhuǎn)錄反應(yīng)

14、，而真核生物與就能起始轉(zhuǎn)錄反應(yīng)，而真核生物RNA pol需要一定的蛋白質(zhì)才能起動轉(zhuǎn)錄反應(yīng)。需要一定的蛋白質(zhì)才能起動轉(zhuǎn)錄反應(yīng)。第29頁，共45頁。TF的類型的類型1、通用的轉(zhuǎn)錄因子（普遍性轉(zhuǎn)錄因子）、通用的轉(zhuǎn)錄因子（普遍性轉(zhuǎn)錄因子）l結(jié)合于啟動子核心序列結(jié)合于啟動子核心序列l(wèi)TFIIA、TFIIB、TFIID、TFIIE、TFIIIA、TFIIIB、TFIIIC2、基因特異性轉(zhuǎn)錄因子、基因特異性轉(zhuǎn)錄因子l結(jié)合于上游調(diào)控區(qū)結(jié)合于上游調(diào)控區(qū)UPE和增強子區(qū)和增強子區(qū)lSP1、CTF、Ap-1、Ap-2、Oct-2、CREB第30頁，共45頁。廣泛研究的廣泛研究的TFl識別識別TATA區(qū)的區(qū)的TFII

15、Dl識別識別CAAT區(qū)的區(qū)的CTFl識別識別GC區(qū)的區(qū)的SP1第31頁，共45頁。轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子一、一、RNA pol II的轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)錄因子二、二、RNA pol I的轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)錄因子三、三、RNA pol III的轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)錄因子第32頁，共45頁。參與參與RNA-pol 轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄的TF 轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子亞基和亞基和(或或)分子分子量（量（kDa）功能功能TFDTBP，38結(jié)合結(jié)合TATA盒盒TAF輔助輔助TBP-DNA結(jié)合結(jié)合TFA12，19，35穩(wěn)定穩(wěn)定D-DNA復(fù)合物復(fù)合物TFB33促進促進RNA-pol結(jié)合結(jié)合TFF30，74解螺旋酶解螺旋酶TFE57()，34()ATP

16、aseTFH蛋白激酶，使蛋白激酶，使CTD磷酸化磷酸化第33頁，共45頁。TFIIDlTFIID結(jié)合于結(jié)合于TATA boxlTFIID由由多多種種亞亞基基組組成成，其其中中一一種種亞亞基基稱稱為為TBP（TATA結(jié)結(jié) 合合 蛋蛋 白白，TATA binding protein），是是參參與與各各種種RNA pol起起始始復(fù)復(fù)合合物物裝配的必要組分。裝配的必要組分。lTFIID的的其其余余亞亞基基稱稱為為TBP相相關(guān)關(guān)因因子子（TBP-associated factor，TAF）l定位因子定位因子TBP（相當(dāng)于（相當(dāng)于因子）因子）lSL1（pol I）；TFIID（pol II）；TFIIIB

17、（pol III）第34頁，共45頁。RNA pol I的轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)錄因子l3種轉(zhuǎn)錄因子：種轉(zhuǎn)錄因子：UBF、SL1、TF1CRNA pol III的轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)錄因子lTFIIIA、TFIIIB、TFIIIC、TFIIID、UBF等等第35頁，共45頁。第36頁，共45頁。轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物(pre-initiation complex,PIC)真核生物真核生物RNA-pol不與不與DNA分子直接分子直接結(jié)合，而需依靠眾多的轉(zhuǎn)錄因子。結(jié)合，而需依靠眾多的轉(zhuǎn)錄因子。第37頁，共45頁。第38頁，共45頁。TBP TAF TF II H第39頁，共45頁。ATGAAA或ATAC/

18、GAAhnRNA,snRNA1、通用的轉(zhuǎn)錄因子（普遍性轉(zhuǎn)錄因子）定位因子TBP（相當(dāng)于因子）上游控制元件(UCE)和核心啟動子輔助TBP-DNA結(jié)合TFIID結(jié)合于TATA box轉(zhuǎn)錄延長中的核小體移位穩(wěn)定D-DNA復(fù)合物核心序列（核心啟動子）亞基和(或)分子量（kDa）結(jié)合于上游調(diào)控區(qū)UPE和增強子區(qū)rRNA:18s,5.模板理論模板理論(piecing theory)一個真核生物基因的轉(zhuǎn)錄需要一個真核生物基因的轉(zhuǎn)錄需要3至至5個轉(zhuǎn)錄個轉(zhuǎn)錄因子。轉(zhuǎn)錄因子之間互相結(jié)合，生成有活性，因子。轉(zhuǎn)錄因子之間互相結(jié)合，生成有活性，有專一性的復(fù)合物，再與有專一性的復(fù)合物，再與RNA聚合酶搭配而有聚合酶搭配

19、而有針對性地結(jié)合、轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的基因。針對性地結(jié)合、轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的基因。第40頁，共45頁。第41頁，共45頁。轉(zhuǎn)錄延長轉(zhuǎn)錄延長真核生物轉(zhuǎn)錄延長過程與原核生物大真核生物轉(zhuǎn)錄延長過程與原核生物大致相似，但因有核膜相隔，沒有轉(zhuǎn)錄與翻致相似，但因有核膜相隔，沒有轉(zhuǎn)錄與翻譯同步的現(xiàn)象。譯同步的現(xiàn)象。RNA-pol前移處處都遇上核小體。前移處處都遇上核小體。轉(zhuǎn)錄延長過程中可以觀察到核小體移位轉(zhuǎn)錄延長過程中可以觀察到核小體移位和解聚現(xiàn)象。和解聚現(xiàn)象。第42頁，共45頁。RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小體核小體核小體核小體轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄錄延延長長中中的的核核小小體體移移位位轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向第4

20、3頁，共45頁。5 5 -AAUAAA-AAUAAA-5 5 -AAUAAA-AAUAAA-核酸酶核酸酶核酸酶核酸酶-GUGUGUG-GUGUGUGRNA-polRNA-polAATAAA GTGTGTGAATAAA GTGTGTG轉(zhuǎn)錄終止的修飾點轉(zhuǎn)錄終止的修飾點轉(zhuǎn)錄終止的修飾點轉(zhuǎn)錄終止的修飾點(加尾識別序列加尾識別序列加尾識別序列加尾識別序列)5 5 5 5 3 3 3 3 3 3 3 3 加尾加尾加尾加尾AAAAAAA 3AAAAAAA 3 mRNA mRNA（三）轉(zhuǎn)錄終止（三）轉(zhuǎn)錄終止transcription termination基因的基因的基因的基因的33端有終止信號；有涉及端有終止信號；有涉及端有終止信號；有涉及端有終止信號；有涉及poly Apoly A加尾信號加尾信號加尾信號加尾信號（AATAAAAATAAA）；）；）；）；第44頁，共45頁。終止：終止：mRNA3 端轉(zhuǎn)錄出端轉(zhuǎn)錄出AAUAAA及富及富GU序列序列后，在后，在AAUAAA后約后約1113b的修飾點的修飾點（processing）被切斷，游離的）被切斷，游離的mRNA戴戴帽、加尾。帽、加尾。螺旋酶使在螺旋酶使在AAUAAA后繼續(xù)轉(zhuǎn)錄出的后繼續(xù)轉(zhuǎn)錄出的RNA脫脫離模板鏈，轉(zhuǎn)錄終止，離模板鏈，轉(zhuǎn)錄終止，RNA pol脫落，該脫落，該RNA被被RNase水解。水解。第45頁，共45頁。