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您现在的位置: 医学全在线 > 理论教学 > 基础学科 > 生物化学与分子生物学 > 正文:转录作用
    

转录作用

 (一)识别

  转录是从DNA分子的特定部位开始的,这个部位也是RNA聚合酶全酶结合的部信这就是启动子。为什么RNA聚合酶能够仅在启动子处结合呢?显然启动子处的核苷酸序列具有特殊性,为了方便,人们将在DNA上开始转录的第一个碱基定为+1,沿转录方向顺流而下的核苷酸序列均用正值表示;逆流而上的核苷酸序列均用负值表示。

  对原核行物的100多个启动子的序列进行了比较后发现;在RNA转录起始点上游大约-10bp和-35bp处有两个保守的序列,在-10bp附近,有一组5’-TATAATpu的序列,这是Pribnow首先发现的称为Pribnow框,RNA聚合酶就结合在互部位上。-35bp附近,有一组5’-TTGACG-的序列;已被证实与转录起始的辨认有关,是RNA聚合酶中的δ亚基识别并结合的位置。-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。

  由于RNA聚合酶分子很大,大约能覆盖70bp的DNA序列,因此酶分子上的一个适合部位就能占据从-35到-10序列区域(图17-4)。

图17-4 Structure of the prokaryotic promoter region.

  真核生物的启动子有其特殊性,真核生物有三种RNA聚合酶,每一咱都有自己的启动子类型。以RNA聚合酶Ⅱ的启动子结构为例,人们比较了上百个真核生物RNA聚合酶Ⅱ的启动子核苷酸序列伯发现;在-25区有TATA框,又称为Hogness框或Goldberg-Hogness框。其一致序列为T28A97A93A85A63T37A83A50T37,基本上都由A,T碱基所组成,离体转录实验表明,TATA框决定了转录起点的选择,天然缺少TATA框的基本可以从一个以上的位点开始转录。在-75区有CAAT框,其一致的序列为GGTCAATCT。有实验表明CAAT框与转录起始频率有关,例如缺失GG,子的β珠蛋白基因转录效率只有原来的12%(图17-5)。

图17-5 Eukaryotic gene promoter sequences

  除启动子外,真核生物转录起始点上游处还有一个称为增强子的序列,它能极大地增强启动子的活性,它的位置往往不固定,可存在于启动子上游或下游,对启动子来说它们正向排列和反向排列均有效,对异源的基因也起到增强作用,但许多实验证实它仍可能具有组织特异性,例如免疫球蛋白基因的增强子只有在B淋巴细胞内活性最高,胰岛素基因和胰凝乳蛋白酶基因的增哟子也都有很高的组织的特异性。医学在线www.med126.com

  (二)转录起始和延伸

  在原核生物中,当RNA聚合酶的δ亚基发现其识别位点时,全酶就与启动子的-35区序列结合形成一个封闭的启动子复合物。由于全酶分子较大,其另一端可在到-10区的序列,在某种作用下,整个酶分子向-10序列转移并与之牢固结合,在此处发生局部DNA12-17r 的解链形成全酶和启动子的开放性复合物。在开放性启动子复合物中起始位点和延长位点被相应的核苷酸前体充满,在RNA聚合酶β亚基催化下形成RNA的第一个磷酸二酸键。RNA合成的第一个核苷酸总有GTP或ATP,以GTP常见,此时δ因子从全酶解离下来,靠核心酶在DNA链上向下游滑动,而脱落的δ因子与另一个核心酶结合成全酶反复利用。

图17-6 转当起始复合物的模式

  真核生物转录起始十分复杂,往往需要多种蛋白因子的协助,已经知道,在所有的细胞中有一类叫做转录因子的蛋白质分子,它们与RNA聚合酶Ⅱ形成转录起始复合物,共同参与转录起始的过程。

  真核生物基因中,有专门为蛋白质编码的基因,这些基因由RNA聚合酶Ⅱ负责进行转录起始关键性作用。根据这些转录因子的作用特点可大致分为二类;第一类为普遍转录因子它们与RNA聚合酶Ⅱ共同组成转录起始复合物,转录才能在正确的位置上开始。普遍转录因子是由多种蛋白质分子组成的,其中包括特异结合在TATA盒上的蛋白质,叫做TATA盒结合蛋白,还有至成一组复合物叫做转录因子ⅡD。TFⅡD再与RNA聚合酶Ⅱ结合完成转录起始复合物的形成。(图17-6)

  除TFⅡD以外,在细胞核提取物中还发现TFⅡA,TFⅡF,TFⅡE,TFⅡH等,它们在转录起始复合物组装的不同阶段起作用,像TFⅡH就有旋转酶活性,它可利用ATP分解产生的能量,介导起始点双螺旋的打开,使RNA聚合酶得以发挥作用。从中也不难看出真核细胞中基因转录的起始是基因的表达调控的关键,这么多蛋白质分子之间相互作用,以及这些蛋白质分子DNA调控无件相结合,构成控制基因转录开始的复杂体系。

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