真核生物转录机理与调控课件.ppt
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- 关 键 词:
- 生物 转录 机理 调控 课件
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1、Molecular Biology Chaper 4Content4.1 Eukaryotic RNA polymerases4.2 Eukaryotic Promoters4.3 General Transcription Factors and Initiation4.4 Specific Transcription Factors and Transcriptional Regulation4.5 Structures of specific transcription factors4.6 ExperimentsTranscription in Eukaryotes: Mechanis
2、m and RegulationProkaryoteEukaryoteTranscription in prokaryotesTranscription in Eukaryotes: Mechanism and RegulationEukaryotic RNA polymerase II and transcription factorsSpecific transcription factorGeneral transcription factorsGeneral transcription factorsTranscription in Eukaryotes: Mechanism and
3、Regulation表表 4.1 表表 4.1 核仁核仁核基质核基质核基质核基质4.1 Eukaryotic RNA polymerasesLocations of RNA polymeraseNucleolus ( RNA polymerase I )Nucleoplasm ( RNA polymerase II and III )RNA polymerase IrRNAprecursorProcessing5.8SrRNA18SrRNA28SrRNARNA polymerase IRNA polymerase IIRNA polymerase IIRNAprecursorProcessin
4、gsnRNAsTranslationProteinmRNAHoloenzyme: Core enzyme (, & ) + Subunit RNA pol II: Core subunits (1, 2 & 3) + Subunits 4-12RNA polymerase IIRpb1、Rpb2和和 Rpb3称为称为核心亚基核心亚基RNA polymerase II蟹钳蟹钳RNA polymerase IIIRNA polymerase IIIRNAprecursorProcessing5SrRNA4.5StRNAU6snRNATranscription in EukaryotesTransc
5、ripition of rRNA geneTranscripition of tRNA and 5S rRNA geneTranscripition of mRNA and snRNA genes RNA Pol I RNA Pol IIRNA Pol IIImRNAThree types of RNA polymerase and its transcript in Eukaryotes4.2 Eukayotic Promoters4.2 Eukayotic PromotersProkaryoticpromoterEukaryoticpromoter4.2 Eukaryotic Promot
6、ersTATA框框起始子起始子TFIIB识别元件识别元件上游启动子上游启动子元件元件下游启动子下游启动子元件元件“I would like to have TATA box and Initiator as my promoter. What would you like?”“Well, I prefer BRE and DPE.”Eukaryotic promoterTATAAA-10 boxTATAATTATA boxTATA boxSpecialized genes +Housekeeping genes Genes of development TATA框最常出现在特殊的基因里框最常出
7、现在特殊的基因里G CGAT DPE: Downstream Promoter ElementPyPyAN PyPyTA驱动基础转录驱动基础转录 Initiator / 起始子起始子drive basic transcriptionCGCCCGCCGGGGGGCCACCA BRE: TFIIB Recognition Element原核生物原核生物 RNA聚合酶聚合酶前起始复合体前起始复合体真核生物真核生物 RNApolymerase II:“I need help fromother proteins.”4.3 General Transcription Factors and Initia
8、tion4.3.1 TFIIDTBP: TATA-Binding ProteinShow 3D structure of TBPTBP与与TATA框结合的图片框结合的图片TAFIIs: TBP-Associated Factors IITAFIIs: 1) Binding to DPE or Inr结合到核心启动子元结合到核心启动子元件上而不是结合到件上而不是结合到TATA框上去促进转录。框上去促进转录。TAFIIs: 2) Binding to Activator与特异转录因与特异转录因子结合以增强子结合以增强或抑制转录或抑制转录4.3.2 Other TFIIsTFIID(TBP)结合)结
9、合TATAbox TFIIA 和和TFIIB结合结合BRE RNA Pol II-TFIIF is recruited TFIIE and TFIIH bind upstream of Pol II to form the pre-initiation complex Promoter melting using energy from ATP hydrolysis by TFIIH ) Promoter escapes after the phosphorylation of the CTD tail4.3.3 General Transcription factors for RNA Po
10、lymerase I and IIIRNA聚合酶聚合酶 I 和和III的通用转录因子的通用转录因子(1)General TFs of RNA polymerase ISL1结合到核心元件上并帮助召集结合到核心元件上并帮助召集RNA聚合酶聚合酶I到启动子位置。到启动子位置。UBF结合到上游启动子元件帮助结合到上游启动子元件帮助SL1结合到核心元件上。结合到核心元件上。I类启动子类启动子核心元件核心元件上游启动子元件上游启动子元件RNA Pol I promotersInitiation of pol genes transcriptionUBFUBFSL1POL NOTE: UBF-upstre
11、am binding factor SL1-selectivity factor 5S rRNA promotertRNA promoter(2) RNA polymerase III 的通用转录因子的通用转录因子Three types of pol III promotersInitiation of transcription of tRNA promoterGeneral TFs of RNA polymerase IIIInitiation of transcription of 5SRNA promoterEukaryotic tRNA promoterEukaryotic 5S r
12、RNA promoterA boxB boxTATA box+1-30 -23A boxC boxTATA box+1-30 -23Promoters (启动子启动子) of RNA pol. IIITFC TF BTFA TF C TFBTF C+1内启动子内启动子A box+50+65C box+81+995s rRNA geneTF BPol TFAPol promoter & transcription initiation内启动子内启动子A boxB boxtRNA geneD-loopTC-loop+1TFCTFBPol 4.4 Specific Transcription Fac
13、tors and Transcriptional Regulation特异转录因子与转录调控特异转录因子与转录调控Specific transcription factor真核生物采用真核生物采用特异转录因子特异转录因子的蛋白质来改的蛋白质来改变转录速率变转录速率Specific transcription factors特异性转录因子特异性转录因子Specific transcription factors: Eukaryotic factors that change the rate of transcription of target genes.特异性特异性转录因子转录因子:改变目:
14、改变目标基因转录速率的的真核标基因转录速率的的真核生物因子。生物因子。 Factors(因子)(因子) Proteins(蛋白质)(蛋白质)Elements(元件)(元件) DNA segments(DNA区段)区段)Q What are the two types of specific transcription factors? How can they affect initiation of transcription?特异转录因子分哪两种类型?特异转录因子分哪两种类型?它们是如何影响转录起始的?它们是如何影响转录起始的?Specific transcription factorGe
15、neral transcription factorsGeneral transcription factorsSpecific Transcription Factors and Transcriptional Regulation特异转录因子与转录调控4.4.1 Activators / 激活蛋白激活蛋白4.4.2 Repressors / 阻遏蛋白阻遏蛋白Specific transcription factors that enhance the rate of transcription are called activators.l Help recruit the pre-ini
16、tiation complex.l Help organize the subunits of the pre-initiation complex, and maintain cohesion of the complex.l Attract enzymes to loosen DNA from proteins, freeing important regions like the promoter.4.4.1 Activators / 激活蛋白激活蛋白(1 1)概念)概念 (2 2)调控机理)调控机理 Help recruit the pre-initiation complexHelp
17、 organize the subunits of the pre-initiation complexAttract enzymes to loosen DNASpecific transcription factors that prevent the transcription of a gene are called repressors.能阻碍基因转录的特异转录因子称为阻遏蛋白。能阻碍基因转录的特异转录因子称为阻遏蛋白。l Blocking the activity of activators.l Blocking access of the pre-initiation compl
18、ex to the promoter.l Recruiting enzymes that tighten DNA around proteins.4.4.2 Repressors / 阻遏蛋白阻遏蛋白(1 1)概念)概念 (2 2)调控机理)调控机理 Blocking the activity of activatorsBlocking access of the pre-initiation complex to the promoter.Recruiting enzymes that tighten DNA around proteins顺式作用元件(顺式作用元件(cis-acting e
19、lement)l指与结构基因表达调控相关、能够被基因调控指与结构基因表达调控相关、能够被基因调控蛋白特异性识别和结合的特异蛋白特异性识别和结合的特异DNA序列。包括启序列。包括启动子、上游启动子元件、增强子动子、上游启动子元件、增强子 等。等。l指能直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元指能直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件核心序列上参与调控靶基因转录效率的蛋白质。件核心序列上参与调控靶基因转录效率的蛋白质。 反式作用因子反式作用因子(trans-acting factor)4.4.3 Enhancers and Silencers增强子和沉默子增强子和沉默子顺式作用元件顺式作用元件能与
20、特异性转录因子结合,以决能与特异性转录因子结合,以决定转录的起始位点、转录效率及定转录的起始位点、转录效率及转录的时空特异性转录的时空特异性 Enhancers and SilencersTranscriptionis activatedEnhancerTranscriptionis repressedSilencerRepressorActivatorl增强子是一类正调控顺式作用元件,能够从转录增强子是一类正调控顺式作用元件,能够从转录起始点的上游或下游数千个碱基处来激活转录,起始点的上游或下游数千个碱基处来激活转录,使和它连锁的基因转录频率明显增加的使和它连锁的基因转录频率明显增加的DNA
21、序列。序列。 (1)增强子()增强子(Enhancers )Transcriptionis activatedEnhancerActivatorDNA looping / DNA成环Sea Urchin Endo 16 gene(海胆Endo 16 基因)A red sea urchin红海胆红海胆海胆海胆Endo 16基因的多增强子调控基因的多增强子调控模式模式(2)沉默子()沉默子(Silencers )l能够同反式因子结合从而阻断增强子及反式激活能够同反式因子结合从而阻断增强子及反式激活因子的作用,并最终抑制该基因的转录活性因子的作用,并最终抑制该基因的转录活性 。Transcripti
22、onis repressedSilencerRepressorQuestions Q1 What kinds of DNA-binding motifs do eukaryotic proteins have? 真真核生物核生物具有什么样的具有什么样的DNA结合基序结合基序?Q2 How did we know products of various RNA polymerases? 我们是如何知晓不同我们是如何知晓不同RNA聚合酶的产物的?聚合酶的产物的?Q3 Are protein modules exchange-able? 蛋白质模块可以互换吗?蛋白质模块可以互换吗??Prokaryo
23、ticEukaryotic4.5 特异转录因子的结构特异转录因子的结构大沟大沟A TG C小沟小沟A TG C大沟大沟 VS 小沟小沟转录因子的结构转录因子的结构DNA结合结构域结合结构域转录活化结构域转录活化结构域4.5.1 DNA-Binding Motifs in Prokaryotes 原核生物原核生物DNA结合基序结合基序RecognitionhelixThe helix-turn-helix(HTH) motifHelix-turn-helix: A common DNA-binding motif in prokaryotic proteins. Consists of two
24、-helices connected by a short peptide turn.螺旋螺旋-转角转角-螺旋螺旋:原核原核生物中常见的生物中常见的DNA结合结合基序。由两个基序。由两个-螺旋通螺旋通过一个肽转角连接在一过一个肽转角连接在一起。起。) )例子:例子: lac阻遏蛋白阻遏蛋白Show 3D structure of the lac repressor例子:例子: Trp 阻遏蛋白阻遏蛋白TrpTrp repressorDNAE. coliOperator例子:例子: Trp 阻遏蛋白阻遏蛋白Show 3D structure of the trp repressor4.5.1 D
25、NA-Binding Motifs in eukaryote真核生物真核生物DNA结合基序结合基序(1) The homeodomain 同源异型域同源异型域(2) Zinc finger motif 锌指基序锌指基序(3) Leucine zipper 亮氨酸拉链亮氨酸拉链(4)HLH motif 螺旋螺旋-环环-螺旋基序螺旋基序?Eukaryotic(1) The homeodomain / 同源异型域同源异型域Similar to HTHof prokaryotesHomeodomain: DNA-binding domain found in many eukaryotic prote
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