基因转录调控

顺式作用原件:

DNA序列,位于基因序列的上游或下游,不编码蛋白,仅提供作用位点

「启动子,增强子,调控序列」

反式作用原件:

调控基因表达的蛋白质分子

「GTF,TF,activators」


染色体与转录

核小体中的组蛋白的N尾巴可被共价修饰(乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化)

> H3K9A,即第九位赖氨酸乙酰化,消除原先赖氨酸所带的 + 电荷,导致带 - 电荷的DNA链与组蛋白无法紧密联系,使两者的结合松散,暴露DNA元件,TF乘机与之结合

> 染色质重塑因子 Swi/Snf以ATP依赖的方式将核小体从启动子路径上清除

> 组蛋白修饰可募集其他activator,co-activator

「去甲基化+乙酰化=激活」

「甲基化+去乙酰化=抑制」

转录完成后,染色体重新聚集(去乙酰化酶复合物HDAC,染色质重塑因子)


转录因子:

N-「DNA结合模块」-二聚化模块-「激活/阻遏模块」-调节模块-C

其中「DNA结合模块」与「激活/阻遏模块」是必须存在的

DBD(DNA结合结构域)常见结构:

>锌指结构  >螺旋-转角-螺旋结构  >亮氨酸拉链

• GTF:广泛转录因子

• activator/repressor:序列专一性转录因子

• co-activator:无序列专一性,由activators招募


RNA Pol II的基础转录因子

TFIID:结合TBP(TATA-box结合蛋白)与TAFs(TBP相关蛋白),结合核心启动子,激活蛋白,作为转录起始前复合物组装的第一步「TFIID不仅可以结合核心启动子元件,也可以识别乙酰化组蛋白,H3K4me3」

TFIIA:体外提高TBP与DNA的亲和力

TFIIB:结合TBP与BRE

RNA Pol II:两个大亚基和八个小亚基。最大亚基的羧基端结构域CTD由7个氨基酸重复单位

TFIIF:两个亚基,结合RNA Pol II,在转录起始与延伸中起作用

TFIIE:两个肽链,介导TFIIH组装入PIC时必须

TFIIH:具有解旋酶和磷酸化酶活性,在起始转录时磷酸化CTD的Ser5

转录起始前复合物PIC:DNA>TFIID>「TFIIA」>TFIIB>TFIIF/RNA Pol II>TFIIE>TFIIH 「TFIIA可在任意步骤中加入」

Enhancer

激活promoter,仅在空间距离较近时,增强转录(例如蛋白桥,嵌套连锁)

>PIC需借由co-activator与enhancer在空间上接近,促进转录

「以染色体为模板的转录受到染色体本身的抑制」

>多数activators不能结合核小体中的DNA序列

>GTF(例如TBP)不能结合核小体DNA

>activator + Pol II + GTFs只起始裸露DNA转录,位于染色质中未被暴露的DNA不与其作用

>延伸Pol II在遇到的第一个核小体处驻留

「以上情况需要co-activators」


Co-activator

无序列专一性,由activators招募

可分为:

> 染色质co-activator:

• 组蛋白乙酰化转移酶GCN5「组蛋白乙酰化,移走组蛋白尾巴」

• Swi/snf使染色质重塑「以ATP依赖方式调控染色质结构,允许TF结合,Pol II组装」

> mediator:与Pol II和很多其他因子相互作用的多亚基蛋白复合物,将enhancer与promotor拉近,激活转录


真核生物转录循环

PIC形成后,与enhancer结合的复合物以及各种激活因子,co-activators,mediator结合相连接,使激活转录。

TFIIH介导DNA解旋,并磷酸化RNA Pol II的CTD的第5个Ser位点,标志着转录起始。

PAF(Pol II相关蛋白)募集SET1,使H3K4me3,标记附近转录基因,招募或稳定TFIID

转录开始后,5' capping酶为转录产物5'端加帽,TFIIE和TFIIF先后解离,延伸因子P-TEFb加入,并磷酸化RNA Pol II的CTD的第2个Ser位点,作为延伸的标志。

CTD的第2个Ser位点的磷酸化募集SET2,使H3K36me,募集Rpd3S去乙酰化酶复合物,确保转录起始的保真性。

延伸过程中,剪接体对转录产物进行splicing剪接加工。

转录终止阶段,聚腺苷酸化因子与延伸复合物结合,延伸至多聚腺苷酸化信号序列切断mRNA,并进行3'端加工。

结束转录后,RNA Pol II释放,去磷酸化,进入下一轮循环。


共转录事件

>Pol II CTD磷酸化

• TFIIH-Ser5:转录早期标志

• P-TEFb-Ser2:转录延伸标志

>共转录RNA加工

• Ser5-P:5'加帽,启动子逃逸

• Ser2-P:剪接,3'末端加尾

>共转录染色质修饰

• 组蛋白乙酰化:打开染色质结构,促转录起始与延伸

• H3K4me3:标记最近转录的基因,招募或稳定TFIID

• H3K36me:招募Rpd3S去乙酰化酶复合物来确保转录起始的保真性;标记外显子以便高效剪接

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