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1、DNA与蛋白质相互作用的结构特征Sect 7 Stcural CaacerissfIteration betenDNA andrtei反式作用因子必须与顺式作用元件相结合，才能发挥其调节基因表达的作用。反式作用因子至少含有三个功能域,即D结合功能域，转录活性功能域和其它转录因子结合功能域。反式作用因子的D结合功能域具有一些带共性的结构特征，如同源结构域、碱性亮氨酸拉链模体、锌指模体等。1. 螺旋-转角螺旋模体（Heli-Turn-Helix（H)Motf）.1原核生物H模体(Pokaryotc HTH otif）色氨酸阻遏因子和分解产物基因激活蛋白（CA)均为同二聚体,分子结构中含HTH模体,
2、该模体由两段-螺旋和一段转角构成（但需要另外伸出的第三个-螺旋才能稳定)，第二个-螺旋负责识别DN大沟序列,故称为识别螺旋（图13）。图103T模体的分子结构Fi 103oleulaStruture of HTH Motif1. 真核生物HH模体（Eryoti HTH Mti）1.2 同源异型结构域(meodoman)同源异型结构域的氨基酸残基序列与原核细胞类似,由三段-螺旋,环绕一个疏水核心折叠而成。所不同的是识别螺旋较长,在DNA大沟中的定向有所不同,其典型的结合位点是TAA盒（图10)。图104 同源异型结构域的分子结构Fi104 Mlecular Strucu oHomeodomain
3、1.2.2 MB HTH模体(MYB HTHMotif)为HH模体的变体，其结构类似于同源结构域,但其-转角由5个残基构成，识别螺旋与DA有较长的接触面（图105)。图15 H模体的分子结构Fi 105MoecularStrcte of MYHT Moif1.2.3侧翼HTH模体(Wingd HTH Motif)侧翼HT模体是HH变体，由11个保守的氨基酸残基构成/识别螺旋,另外两个翼状环结构与相邻的DNA骨架和小沟相互作用。典型的例子是肝细胞核因子3（H-3）(图16）。图106 侧翼模体的分子结构g 106 Molca trutur ofWingd HTMoti124 分解产物基因激活蛋白
4、样结构域(CAP-like Domain）真核生物多种转录激活因子均具有此DA结合结构域,但与CA不同，该结构域是以单体形式与DNA大沟结合，其结合靠水介导。典型的例子如转录因子.的ETS结构域(图07）。图7转录因子U的ETS结构域Fi 107 E ain iTrascriti fctor PU.11.25 PU结构域(POU Doain)该结构域由15162个氨基酸残基组成,有两个独立的球状结构域：POUS和OH。PO位于的PH的-端,含多个-螺旋。两个球状结构域分别位于DNA双螺旋两侧大沟内，识别5AGCAAAT-3八聚碱基序列。其中,OS结合5端ATC序列,而POUH结合端AAAT序列
5、。典型的例子包括it-1，Oct-1、2、4等（图108)。图108 OT-1和IT-1中的PO结构域Fi 18 PU Domi inCT1 and PIT-11.2.6 成对结构域（aiedomain）由两个球形亚结构域组成,与两个同源异型结构域相似，但不同于POU,仅-端的亚结构域为DN大沟的识别螺旋。该结构域见于Pax蛋白(pre bx protei)(图109)。2碱性亮氨酸拉链模体（asic LecneZierMotif）21碱性区/亮氨酸拉链（aic eion/cine Zppr, bZIP）该模体的-末端重复序列形成左手卷曲螺旋，每间隔个残基出现一个亮氨酸，故称之为亮氨酸拉链。模
6、体的N-末端富含碱性氨基酸残基（碱性区),与DNA的大沟特异性结合。常见的反式作用因子有：RB、Jun、Fos、CN4等，它们通常以同二聚体或异二聚体的形式与DNA结合（图10)。图1 碱性区/亮氨酸拉链模体的分子结构Fi110Moleclar Structreof bIP Motf.2 碱性区/螺旋-环螺旋亮氨酸拉链(Bas Region/Helix-LooHelxLeuinepper, bLH）该模体由60个保守的氨基酸残基构成,N-末端为1个残基组成的碱性区，紧随两个-螺旋（中间为环区）。N-末端碱性区至第一个-螺旋段为NA特异序列结合域。常见的反式作用因子有：Myc，Max,12，E4
7、7，yoD-1(图11)。图11碱性区螺旋-环螺旋/亮氨酸拉链模体的分子结构Fg11 Mocula Struturf bHH Moif3 锌指模体(Zinc Finge Mtf）31 C22型锌指（C2pe Zinc Finger）由约0个氨基酸残基组成,序列特征为：y-X2-5CysHs-X2-5His。由2个残基构成的-螺旋，靠Z2与相对的-折叠结构相连。其连续存在的锌指模体识别螺旋位于DNA的大沟（图11114）。图12 C2H2型锌指模型ig 12odelf CH2 Te Zinc Finger图113 小鼠if26中的C2H型锌指模体Fig 113 C22 pe fZc igr ot
8、ifs 68 in Mus mscls图114 爪蟾A中的C2H2型锌指模体Fig1142H Tp of Znc igeroti TA i eopus aev3.2C型核受体(C4-tye Nucla Rceptor)C4型核受体锌指由780个氨基酸残基构成,其中包含两个串联的锌指模体变体；两个模体之一为识别螺旋，另一个模体则是不规则的环。C4型核受体锌指结构中含8个保守的Cys，每4个y与配位结合，其特征为ys4双环Zn2+螺旋DNA结合模体。核受体超家族的成员，如G、R等,具有C4型核受体锌指模体。它们通常以同二聚体的形式与DNA相结合，两个亚基的-识别螺旋分别与两个DNA大沟相结合,两个
9、DA结合半位点之间间隔4b(图1151)。图5 糖皮质激素受体中的C4型锌指模体Fg 15C-ype of Zinc FigerMoifs in Glucocotcoid Rcepto图16 雌激素受体中的4型锌指模体g 6C4ype of Zinc Finge tifs inEstrogen Receptr核受体超家族的另一些成员,如T，VDR、RR等，也具有C型核受体锌指模体,但其DNA结合结构域是不对称异二聚体,与DNA的两个无间隔的半位点结合(图17）。图117 R和THR中的C4型锌指模体ig 17 C4-ty of Zi Fer Motis i RR and THR锌指模体超家族的
10、成员总结如表6。表6 锌指模体超家族Tabl6 Zi FgeMotifpefamily. 双核锌簇模体（Binuclear Znlust Moti)此双核锌簇模体家族成员至少包括4种酵母转录因子（如GAL,PA1）,含有2个氨基酸残基构成的DNA结合结构域，序列特征为:Cs-X2-Cys-X6-Cy-X-ys-Cy6-Cs。6个保守的Cs残基与2个Zn+以配位键结合形成两个核簇，以同二聚体形式与DA相结合（图118)。图118 GAL4中的双核锌簇模体Bcer ZincCluter Moi in GAL5.“溴”结构域（rodomain）在许多（100种)转录因子或转录共激活/共阻遏因子中存在
11、的螺旋束样的结构域,称为“溴”结构域。“溴”结构域可特异性识别组蛋白的乙酰化赖氨酸残基,故具有“溴”结构域的蛋白质/酶通常与组蛋白的乙酰化-去乙酰化修饰作用相关(图1912）。图119“溴”结构域中的一致性序列i 19 The Consenus Sences ofBromodomain第八节 原核基因的转录调控Scto 8 ransiptiol Regulatin of ProkaryticGenes1.基本概念（asi Cocp).1 RN聚合酶对转录起始的调控（egulatin of rascrioal niiaio yRNA Pym）N聚合酶对转录起始的调节,就是指NA聚合酶与启动子元件
12、相互作用的调节。各启动子的碱基序列不同,与RA聚合酶的亲和力各异,故启动子存在强弱之分。基因的最大转录速率依赖于启动子的碱基序列。1.2调节蛋白对转录起始的调控(Rguatin f TracriptioalIniiation by Regulating Proins)至少有三种不同的调节蛋白通过作用于NAP而参与转录起始的调节。121 特异性因子(SpeifFactor）特异性因子通过改变NA聚合酶与一种或多种启动子结合的特异性来调节转录的起始。例如,原核细胞中RNA聚合酶中的亚基。在. coli中，至少存在7种不同的亚基。它们分别与不同的启动子识别并结合，启动特异的基因转录。7亚基与典型的启
13、动子识别并结合；30亚基与热休克应答相关基因的启动子识别并结合；54亚基与氮代谢相关基因的启动子识别并结合（图22123)。图12 大肠杆菌中因子对基因表达的调控ig 122 Regulaion o en xpresson ySigma Factos inE.coli图12 在不同细菌中因子的数目不同Fig 123 The Numbof Sima Factos aris Damaticaly aon aeria.2 阻遏因子（Repressr)阻遏因子与其特异的操作子元件()识别、结合并阻断转录过程,如Lc阻遏因子。12.3 激活因子（ctivao)激活因子与其特异的DA元件识别、结合并启动转录过程,如CAP。13 操纵子是转录调控的一般模式（Opr i aGenral Modlof Trascriptinl Regulaio）在原核生物中,功能相关的若干结构基因成串排列，由同一调控序列调控，这种基因的组织形式称为操纵子（open）。操纵子的调控序列通常由操作子（opera,O)、启动子（pomtr，P）和阻遏基因（）等组成（图24）。图4 乳糖操纵子的组织结构Fig14 rganizaon trctur o
