分子生物学 - 图文(4)

?DNA甲基化能关闭某些基因的活性； ?去甲基化能诱导基因的重新活化。

?DNA甲基化作用可能引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性以及DNA与蛋白质相互作用方式的改变，从而控制着基因的表达。

DNA的甲基化主要是胞嘧啶C5的甲基化。

?DNA甲基化主要形成5-甲基胞嘧啶（5-mC）和少量的N6-甲基腺嘌呤（N6-mA）及7-甲基鸟嘌呤（7-mG）。 ?在真核生物中，5-甲基胞嘧啶主要出现在CpG序列。 ?CpG二核苷酸通常成串出现在DNA上，CpG岛。

5-甲基胞嘧啶在DNA上并不是随机分布的，基因的5? 端和3‘ 端往往富含甲基化位点，而启动区DNA分子上的甲基化密度与基因转录受抑制的程度密切相关。

对于弱启动子来说，稀少的甲基化就能使其完全失去转录活性。当这一类启动子被增强时（带有增强子），即使不去甲基化也可以恢复其转录活性。 若进一步提高甲基化密度，即使增强后的启动子仍无转录活性。 DNA甲基化抑制基因转录的机理

DNA甲基化导致某些区域DNA构象变化，从而影响了蛋白质与DNA的相互作用，抑制了转录因子与启动区DNA的结合效率。 因此，启动子附近的CpG位点的去甲基化对基因转录状态尤为重要 。

生物体内有两类甲基化的酶：一类为在甲基化的母链指导下使对应部位发生甲基化的甲基转移酶；另一类不需要母链指导的甲基转移酶。 （2）组蛋白的修饰

组蛋白的修饰包括乙酰、磷酸化、甲基化等，修饰使蛋白质分子的表面电荷发生改变，影响它们与DNA的结合能力。 如果组蛋白发生修饰，其与DNA的结合由紧变松，使DNA与RNA聚合酶或调节因子等相互作用。 因此可以将组蛋白看成是真核基因调节的负调控因子，即基因转录的抑制物。 组蛋白的乙酰化

?组蛋白的乙酰化和基因表达的状态相关。

?核心组蛋白发生乙酰化，产生类似旋转酶的活性，松解核心颗粒，并影响其与DNA的结合。 ?去乙酰化和基因活性的阻遏有关。

?组蛋白H4的去乙酰化是雌性哺乳动物一条X染色体失活的原因之一。

?细胞中存在组蛋白乙酰转移酶（HAT）和组蛋白脱乙酰酶（HDAC）来调控基因的表达。

1、顺式作用元件(cis-acting elements)

真核基因的顺式调控元件是 基因周围能与特异转录因子结合而影响转录的DNA序列。 正调控作用的顺式作用元件

?启动子

?增强子：不能启动基因的转录，但却有增强启动子转录的作用。

负调控作用的顺式作用元件

?沉默子 ：能与调控蛋白结合而阻断转录起始复合物的形成和活化，使已有的表达活性受到抑制的DNA 序列。

沉默子(silencer)

最早在酵母中发现，以后在T淋巴细胞的T抗原受体基因的转录和重排中证实这种负调控顺式元件的存在。 沉默子的作用 可不受序列方向的影响，也能远距离发挥作用，并可对异源基因的表达起作用。

同一DNA序列，有时表现增强子的活性，有时又表现沉默子的活性，这取决于与之结合的蛋白质的性质。 2、 反式作用因子

反式作用因子一般以基因调控元件为靶位点，直接或间接地结合在基因调控区上。它们能识别启动子及其近侧元件和增强子等顺式作用元件中的特异性序列，对基因表达的调控有结合或阻遏作用。

调节蛋白可通过扩散结合于细胞内的多个靶点，影响不同染色体上等位基因的表达，表现出反式作用。 反式作用因子的分类

基础转录因子：分布在各种细胞中，与核心启动子结合，与RNA聚合酶共同作用； 上游因子：组成型表达，特异结合上游启动子提高基础转录水平；

可诱导因子：特异性DNA结合蛋白，其合成和激活受细胞类型和发育阶段的控制，并对胞外信号进行应答。 转录因子的作用特点

?同一DNA顺式作用元件可被不同的转录因子所识别； ?同一转录因子也可识别不同的DNA顺式作用元件； ?TF与TF之间存在相互作用；

?当TF与TF，TF与DNA结合时，可导致构象改变； ?TF在合成过程中，有较大的可变性和可塑性。

反式作用因子的结构 DNA结合结构域

?识别和结合DNA；

?多由60-100个氨基酸残基组成的几个亚区组成；

转录激活结构域

? 与其它蛋白质相互作用以激活转录；

?常由30-100氨基酸残基组成，这结构域有富含酸性氨基酸、富含谷氨酰胺、富含脯氨酸等不同种类；

连接区 ，即连接上两个结构域的部分。 （1） DNA结合域（DNA binding domain）

?DNA结合域的核心部分是DNA结合基序。

?基序（motif）通常只是一个肽段，它们可以识别双螺旋DNA的碱基顺序，与靶位点特异结合。

典型的DNA结合基序

?与DNA结合的转录因子大多以二聚体形式起作用，其距离正好相当于DNA一个螺距（3.4nm）,两个α螺旋刚好分别嵌入DNA的深沟。 ?具有相同DNA结合域的转录因子有相似的功能，属于同一基因家族成员。

?螺旋-转折-螺旋（Helix-turn-helix，H-T-H） ?锌指结构（zinc finger）

?碱性-亮氨酸拉链（basic - leucine zipper）

?碱性-螺旋-环-螺旋（basic – helix /loop /helix，bHLH）

DNA结合蛋白的共同特性 具有一些与DNA结合的螺旋区

? 每个螺旋区长15 一16 个氨基酸，其中有几个氨基酸残基是保守的。两个螺旋区之间的环使两个螺旋区可以彼此独立地相互作用。

能形成二聚体

? 通过两条螺旋对应位置上的疏水性氨基酸残基之间的相互作用，可以生成同源二聚体或异源二聚体。

有一个共同的基序 。

? 基序由40—50 个氨基酸组成，含有2 个两亲的螺旋，由2 个长度不等的连接区( 环) 相连。

（2）转录激活域（activating domain） 蛋白质－蛋白质相互作用；

激活域是与其它转录因子相互作用的结构成分，可控制转录起始复合物的组装和转录起始，因此具有转录调控功能。 同一家族转录因子的可变区一般就在转录激活域，通过可变区顺序的变异扩大调节的范围。 3、真核生物转录起始复合物的形成

真核RNA聚合酶Ⅱ的激活需要依赖多种转录因子，并与之形成复合体。

?首先是由TFⅡD识别启动子序列并与之结合；

?继而在TFⅡA~F的参与下，RNA聚合酶Ⅱ与TFⅡD、B聚合形成一个功能性的前起始复合体——PIC； ?结合了增强子的转录因子与前起始复合体结合，从而形成稳定的转录起始复合体。

这一组装过程受外部环境信号的条件，许多转录调节蛋白就是针对这些环节起作用的，从而表现出不同的基因转录启动快慢有别。 TFⅡ-D

TFⅡ-D是唯一具有位点特异性DNA结合能力的因子，在转录前起始复合物的组装中发挥关键性指导作用。

以前认为与TATA盒结合的蛋白因子是TFⅡ-D，后来发现TFⅡ-D实际包括两类成分：与TATA盒结合的蛋白是TBP（TATAbox binding protein），是唯一能识别TATA盒并与其结合的转录因子，是三种RNA聚合酶转录时都需要的；其他称为TBP相关因子TAF（TBP-associated factors），至少包括8种能与TBP紧密结合的因子。 真核生物基因转录后加工的多样性

真核生物的基因可以按其转录方式分为两大类：即简单转录单位和复杂转录单位。这两种转录方式虽然最终都产生蛋白质，但它们的转录后加工方式是不同的。 （1）简单转录单位 这类基因只编码产生一个多肽。

第一种简单转录单位，如组蛋白基因，它们没有内含子，因此不存在转录后 加工问题，其mRNA 3‘末端没有多聚（A），但有一个保守的回文序列作为转录终止信号。 第二种简单转 …… 此处隐藏：4273字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……