6.3.1 6.3.1 真核生物的真核生物的RNARNA聚合酶聚合酶6.3.2 6.3.2 真核生物真核生物RNApolRNApol的启的启 动子动子6.3.3 6.3.3 真核生物转录的起始真核生物转录的起始6.3.4 6.3.4 转转 录录 延延 伸伸 6.3.5 6.3.5 转录的终止转录的终止6.3 真核生物的转录1单林娜 制作6.3.1 真核生物的RNApol Eukaryotic RNA polymerase 一、 三种RNApoll在真核生物中已发现了RNA polⅠ、Ⅱ、 Ⅲ、线粒体RNA pol和叶绿体RNA pol等， 它们专一性地转录不同的基因l根据对 α - 鹅膏蕈碱的敏感性不同而分类 ：RNApolⅠ 最不敏感 （动、植、昆 ）RNApol Ⅱ 最敏感 RNApol Ⅲ 不同种类的敏感性不同 2单林娜 制作鹅膏蕈和鹅膏蕈碱3单林娜 制作4单林娜 制作二、位置和转录产物l RNApolⅠ 核仁 活性所占比例最大， 转录rRNA（7.8S、18S、 28S） l RNApolⅡ 核质 主要负责 hnRNA、 snRNA 的转录 • hnRNA（mRNA 前体，核不均一RNA heterogeneous nuclear RNA） • snRNA（核内小分子 RNA ， small nuclear RNA)5单林娜 制作lRNApol Ⅲ 核质 负责 tRNA、5S rRNA、Alu序列和部分 snRNA l目前粒体和叶绿体内发现少数 RNApol（活性较低）6单林娜 制作RNA RNA PolPol位置位置产产产产 物物相相对对对对活活 性性%%对对对对α-α-鹅鹅鹅鹅膏膏 蕈敏感蕈敏感PolⅠ 核仁28S,18S,7.8 S rRNAs50～70不敏感PolⅡ核 质质hnRNA, mRNA, 某些SnRNA20～40 高度敏感PolⅢ核 质质tRNA, 5SrRNA, 某些 SnRNAs～10中等敏感 片段特异 ,表6-2 真核生物的三种RNA聚合酶的特 点7单林娜 制作• RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都由多个亚基组成。
有些亚基是三种酶所共有• mRNA是各种RNA中寿命最短、最不稳定的，需经常重新合成因此RNA聚合酶Ⅱ是三种酶中最活跃的3、亚基组成：8单林娜 制作A side view of RNA polymerase Ⅱ9单林娜 制作An end view of RNA polymerase Ⅱ10单林娜 制作Clamp rudder11单林娜 制作• B220～240Kda—与模板结合，与链的起始，延伸有关 ，相当于原核 RNA Pol的β′亚基C端含有羧基末 端功能区大亚基 B140～150Kda—与DNA、底物和新生的RNA结合，相当于原核RNA Pol βB43.5—酶的连接，相当于原核RNA的α亚基 RNAPolⅡ ABC 27KDa 磷酸化蛋 白， 1类—三种RNA Pol共有，如 ABC 27.5KDa 与DNA 结合有关ABC 23KDa B 12.6小亚基 2类—Pol Ⅱ特有 B 23B 13.5B 103类—在某些条件下可除去的亚基 B 23 参与酶的基 本结构B 17.5 细胞器的RNA Pol—和噬菌体的RNA相似,因有单一固定的功能,分 子量较小表6-3 真核生物聚合酶的成分及功能12单林娜 制作4、 RNApolⅡ亚基组成：分子量分子量500KDa,500KDa,含两个大亚基和含两个大亚基和 7 7~ ~12 12 个个 小亚基小亚基l l大亚基中有大亚基中有 C C 末端结构域末端结构域 ( (carboxycarboxy terminal domain terminal domain，，CTD)CTD)l lCTDCTD中含一保守氨基酸序列的多个重复中含一保守氨基酸序列的多个重复üü TyrTyr－－SerSer－－ProPro－－ThrThr－－SerSer－－ProPro－－ SerSerC C 端重复七肽端重复七肽üü不同生物中重复数目不一不同生物中重复数目不一 样（酶活样（酶活 性）性）13单林娜 制作l CTD中的 Ser(丝)和 Thr（苏）可被高度磷酸化磷酸化的 RNApol Ⅱ被称为ⅡA非磷酸化的 RNApol Ⅱ称为ⅡBl CTD参与转录 → ⅡB → ⅡA → 使 RNApol 易于离开启动子进入延伸过程（10倍） 14单林娜 制作RNA polymerase surrounds DNA15单林娜 制作6.3.2 真核生物RNApol的启动子 Promoters for Eukaryotic RNApol三种 RNApol → 三种转录方式 三种启动子 → 三类基因，Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类• RNApol Ⅱ的启动子——Ⅱ型启动子• RNA polⅠ的启动子——Ⅰ型启动子• RNApol Ⅲ的启动子——Ⅲ型启动子16单林娜 制作一、RNApolⅡ的启动子• 即Ⅱ型启动子，序列多样，涉及众 多编码蛋白质基因表达的控制。
• 结构最复杂 • 位于转录起始点的上游, 由多个短 序列元件组成• 通用型启动子（无组织特异性）17单林娜 制作（1）帽子位点（cap site）：转录起始位点，碱基大多为A，两侧为若干个嘧啶核苷酸• 两侧为富含G·C的序列18单林娜 制作（2）TATA框（Hogness 框或 Goldberg-Hogness 框）1位于－30处 一致序列为T82A97T93A85A63（T37）A83A50（ T37） 定位转录起始点的功能（类似原核的 Pribnow框） TATA是绝大多数真核基因的正确表达所必 需的 19单林娜 制作20单林娜 制作（3） CAAT框（CAAT box）• 位于－75bp处• 一致序列为GGC/TCAATCT• 前两个 G 的作用十分重要(转录效率 )• • 增强启动子的效率、频率，不影响增强启动子的效率、频率，不影响 启动子的特异性（距转录起始点的距启动子的特异性（距转录起始点的距 离、正反方向影响都不大）离、正反方向影响都不大） ☻以上三个保守序列在绝大多数启 动子中都存在21单林娜 制作（4）增强子（enhancer）:指增加 同它连锁的基因转录频率的DNA序 列。
又称远上游序列（far upstream sequence）• 在－100以上• SV40的两个正向重复（DR）研究得最 清楚－107~ － 178 、－179 ~－250 各 72bp22单林娜 制作该增强子的特点如下：♪ 对依赖于TATA框的转录的增强效应 高于不依赖的情况♪ 距离效应: 离72bp越近的容易起始转 录♪ 转录方向离开72bp的起始序列优先转录♪ 细胞类型的选择：不同类型中作用有差异表明其作用具有细胞或组织特异性（调 节蛋白） 23单林娜 制作（5） GC框 （GC box） • 位于－90附近，较常见的成分• 核心序列为GGGCGG• 可有多个拷贝，也可以正反两方向排列24单林娜 制作（6）其他元件• 八聚核苷酸元件（octamer element OCT元件） 一致序列为 ATTTGCAT • B元件 一致序列为GGGACTTTCC• ATF元件 一致序列为GTGACGT• 还有一些位于起始点下游的相关元 件25单林娜 制作（7） 不同元件的组合情况l 不同元件的数目、位置、和排列方向均有差异，例如：SV40的早期启动子中 有6个GC框l Ⅱ型启动子这些元件的不同组合以及其序列的变化，构成了数目十分庞大的各种 启动子。
26单林娜 制作真核生物启动子示意图27单林娜 制作顺式作用元件(cis-actingelement) ：是指与结构基因串联的特定DNA序列，是 转录因子的结合位点，它们通过与转录因子结合 而调控基因转录的精确起始和转录效率 •顺式作用元 件在分子遗传学领域，相对同一 染色体或DNA分子而言为“顺式”（cis）；对不同 染色体或DNA分子而言为“反式”（trans） •顺式作用元件存在于基因旁侧序列中能影响基 因表达的序列 •顺式作用元件本身不编码任何蛋白质,仅仅提 供一个作用位点，要与反式作用因子相互作用而 起作用 •按功能特性，真核基因顺式作用元件分为启动 子、增强子及沉默子和可诱导元件等 • 28单林娜 制作RNApolⅡ的启动子小结☻不同启动子中每种元件与转录起始 点的距离不同☻不同启动子中的相应元件互相交换, 形成的杂交启动子功能没有变化☻各种元件将相应的蛋白因子结合到 启动子上，组成起始复合物，蛋白因 子间的相互作用决定了转录的起始29单林娜 制作二、RNA polⅠ启动子• 即Ⅰ型启动子，由2部分保守序列组成 ：–核心启动子（core promoter）或核心元 件（core element），位于-45到+20，负责转 录的起始。
–上游控制元件（upstream control element , UCE），从-180延伸到-107，可增加 核心元件的转录起始的效率30单林娜 制作三、RNApol Ⅲ启动子（1） 分为二类，每种识别方式不同a、 下游启动子（内部启动子 ）位于转录起始点的下游5SRNA 和 tRNA基因可分为两类 b、 上游启动子snRNA 31单林娜 制作（2）内部启动子的发现最早发现于非洲爪蟾的5S rRNA基因试验设置：★ 非洲爪蟾的卵母细胞提取液作为体 外转录体系，进行缺失试验★ 以不同长度的5S rRNA基因为模板进 行转录 结果：─缺失＋55以前和缺失＋80以后的序 列都能正常转录─缺失＋55到＋80序列不能转录32单林娜 制作结论：★ 5S rRNA基因的启动子位于 基因内部★ 该启动子可使RNApolⅢ在其 上游的55bp处起始转录33单林娜 制作（3）内部启动子分为两类l 均含两个短序列元件，中间由其他序列隔开l 第一类：含A框和C框（5S rRNA基因）l 第二类：含A框和B框(tRNA基因、VARNA基因)l 分别被3种转录因子所识别：üTFIIIA—一种锌指蛋白üTFIII B—含TBP和另2种蛋白üTFIII C—大的蛋白质复合物 l 间隔序列长短差异很大l 内部启动子起被RNApolⅢ识别的作用34单林娜 制作图6-23 真核RNAPol Ⅲ的基因内启动子 和基因外启动子基因内启动子基因内启动子基因外启动子起始位点35单林娜 制作6.3.3 真核生物转录的起始Transcription Initiation of Eukaryotic♫ 三种RNApol均没有对启动子特异序列 的识别 能力♫ 转录 起始过程需要很多的辅助因子( 转录 因子)参与, 并且按一定顺序与DNA 形成复合物，协助RNApol定位于转录 起 始点。
36单林娜 制作一、RNA聚合酶Ⅱ催化的转录起 始• • RNARNA聚合酶聚合酶ⅡⅡ催化各种催化各种前体前体 mRNAmRNA的合成的合成• • 需要多种需要多种TFTF参与：参与：TFⅡA-JTFⅡA-J37单林娜 制作表6-5 人类Ⅱ型启动子的转录因子因子分子量KD功 能 RNA PolⅡ≥10依赖模板合成RNATFⅡA12,19,35稳定TFⅡD和DNA的结合，激活 TBP亚基TFⅡB33结合模板链(-10～+10), 起始 PolⅡ结合，和TFⅡE/F相互作用TFⅡD(TBP,30)TBP亚基识别TATA,将聚合酶组 入复合体中,TAFs识别特殊启动 子TFⅡE34 (β) 57 (α结合在PolⅡ的前部，使复合体的 保护区延伸到下游38单林娜 制作续表因子分子量 KD功能TFⅡF 38, 74大亚基具解旋酶活性（RAP74）, 小亚基和PolⅡ结合，介导其加入 复合体TFⅡH62,89具激酶活性，可以磷酸化PolⅡC端 的CTD，使PolⅡ逸出，延伸TFⅡI120识别Inr，起始TFⅡF/D结合。