启动子与增强子

《启动子与增强子》由会员分享，可在线阅读，更多相关《启动子与增强子（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

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。

2、 上游：常把起点前面，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6 bp富含A/T区域TATAAT通常位于一18 位到一9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：位于一35区附近有一 TTGACA序列，是RNA聚合酶中的o因子识别位点。以上这两个位点

3、对于转录起始都是非常重要的。o因子识别一35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一10区。酶分子一旦与一10区结合以后，就 从识别位点上解离下来。此外，一35序列的重要性还在于在很大程度上决定了启动子的强度 。一 10 区和一 35 区的最佳距离 ：在原核生物中，一 35区和一 10区的距离大约是1619bp ,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AATAAT

4、，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

5、 ，胸腺嘧啶分子上的 O4 、 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1、11和III进行转录。类别1( class I)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rRNAo类别I启

6、动子由两部分保守序列组成：核心启动子(core promoter)：位于转录起点附近，从-45至+20；上游控制元件(upstream control element, UCE)：位于-180 至-107；RNA聚合酶I对其转录需要2种因子参与：广UBF1： 条M为97000的多肽链，结合在上述两部分的富含GC区；1 个 TBP,即卩 TATA结合蛋白(TATA-binding protein TBP)； TATA元件。在 RNA 聚合酶III的上游启动子中，只有靠近起点存在TATA元件，就能起始转录。然而PSE和OCT元件 的存在将会增加转录效率。三、增强子及其功能增强子( enhancer

7、 )：能强化转录起始的序列称为增强子或强化子(1) 在SV40的转录单元上存在增强子，它位于转录起始位点上游约200bp处，为两段72bp的重复 序列，它们不是启动子的一部分，但能增强或促进转录的起始，除去这两段序列会大大降低这些基因的 转录水平，若保留其中一段或将其取出插在DNA分子的任何部位，就能保持基因的正常转录；除SV40 外，还在反转录病毒基因、免疫球蛋白基因、胰岛素基因、胰麋蛋白酶基因等许多基因的启动子区中陆 续发现了增强子的存在。增强子很可能通过影响染色质DNA-蛋白质结构或改变超螺旋的密度而改变模 板的整体结构，从而使得RNA聚合酶更容易与模板DNA相结合，起始基因转录。(2)

8、 增强子的作用特点： 增强效应非常明显； 增强子提高同一条DNA链上基因转录效率，可以远距离作用，通常可距离14kb、个别情况下 离开所调控的基因30kb仍能发挥作用，而且在基因的上游或下游都能起作用； 增强子作用与其序列的正反方向无关，将增强子方向倒置依然能起作用； 增强子要有启动子才能发挥作用，没有启动子存在，增强子不能表现活性； 但增强子对启动子没有严格的专一性，同一增强子可以影响不同类型启动子的转录； 增强子必须与特定的蛋白质因子结合后才能发挥增强转录的作用； 增强子一般具有组织或细胞特异性； 大多为重复序列。沉默子 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。目前对这种在基因转录降低或关闭中起作用的序列研究还不多，但从已有例子看 到：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。