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1.1 转录调控与激活

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摘要 : 转录是遗传信息从DNA流向RNA的过程。第一步合成原始转录产物(过程包括转录的启动、延伸和终止);第二步转录产物的后加工,主要有mRNA前体的后加工(装上5′端帽子、装上3′端多聚A尾巴、剪接、修饰)、tRNA前体的后加工(修饰、切除5′端和3′端多余核苷酸、3′端不含CCA顺序的tRNA前体需装上CCA顺序)、rRNA前体的后加工(修饰、剪切、剪接)。
转录是遗传信息从DNA流向RNA的过程。第一步合成原始转录产物(过程包括转录的启动、延伸和终止);第二步转录产物的后加工,主要有mRNA前体的后加工(装上5′端帽子、装上3′端多聚A尾巴、剪接、修饰)、tRNA前体的后加工(修饰、切除5′端和3′端多余核苷酸、3′端不含CCA顺序的tRNA前体需装上CCA顺序)、rRNA前体的后加工(修饰、剪切、剪接)。 转录调控是指以DNA为模板合成RNA的调控,所有的细胞都具有大量序列特异的DNA结合蛋白,这些蛋白能准确地识别并结合到特异的DNA序列,在转录水平上起着开关的作用。转录水平调控是真核基因表达调控的重要环节。根据真核基因表达是否受环境影响可分为:发育调控和瞬时调控。其中发育调控是指真核生物为确保自身生长、发育、分化等对基因表达按“预定”和“有序”的程序进行的调控,是不可逆的过程;瞬时调控是指真核生物在内、外环境的刺激下所做出的适应性转录调控,是可逆过程。 1 机制原理 1.1 转录调控与激活 图1 哺乳动物转录调控原理
 
RNA聚合酶II是三大RNA聚合酶之一,存在于基因转录装置的核心位置,编码蛋白质基因的转录受到RNA聚合酶的调控。RNA聚合酶解开DNA双链,沿着一条链移动。在移动过程中,它们一边“解读”DNA链上的核苷,一边合成一条相应的RNA链。由Pol II合成的RNA就是mRNA,它们将合成蛋白质的指令传给核糖体。 过往的研究证实,在许多哺乳动物的多个基因进行转录时,RNAPII往往会在启动子附近的某些特定区域发生停顿。这种停顿往往是发生在RNAPII复合体形成和转录起始之后。而这个转录早期延伸的时期也是许多基因调控手段发生效用的时期,在基因调控方面有着重要意义。 转录延长促进因子b(P-TEFb)是一个帮助RNAPII转录复合物从停顿位点释放的具有激酶活性的重要辅助因子。通常情况下,P-TEFb被束缚于7SK snRNP复合体以中一种非活化状态存在,当其解离出来时才能激活转录。现在已经证实了7SK snRNP复合体的组成元件SRSF2(SR剪接因子)积聚在了基因的启动子上,在转录停顿释放中发挥了直接的作用。通过 SRSF2结合转录起始位点附近的新生RNA,SRSF2以一种RNA依赖性的方式,介导了P-TEFb从7SK snRNP复合体中释放出来,并激活了转录。这些新研究发现揭示了SR蛋白一个意外的功能,在基因激活过程中对启动子近端的新生RNA起作用,这与HIV Tat/TAR激活细胞基因的机制相类似。 具体机制主要有以下几点: (1)特异性因子:改变RNA聚合酶对于特定启动子或一套启动子识别的特异性,使得RNA聚合酶更多或更少地结合到这些启动子上(如原核转录中用到的Σ因子)。 (2)阻遏因子:结合到DNA链上的靠近或覆盖启动子区域的那些非编码序列上,阻碍RNA聚合酶顺利进入此链,故阻碍了基因的表达。 (3)通用转录因子:这些转录因子将RNA聚合酶安放至编码蛋白序列的起始位置,继而释放聚合酶以转录mRNA。 (4)激活因子:增强RNA聚合酶与特定启动子的相互作用,促进基因的表达。激活因子通过增强RNA聚合酶对启动子的吸引而达到此作用,这一机制是通过与RNA聚合酶亚基的相互作用或间接通过改变DNA结构而实现的。 (5)增强子:位于DNA螺旋结构上的一些位点,它们通过与激活因子相结合以将DNA弯曲使特定启动子朝向起始复合物。 1.1 转录调控与激活 图2 启动子与转录因子的分类及相互关系
 
2 调控激活方式 1.1 转录调控与激活 图3哺乳动物转录起始GTFs的装配

1.1 转录调控与激活
图4哺乳动物转录调控激活方式
 
• A factor is tissue-specific because it is synthesized only in a particular type of cell. This is typical of factors that regulate development, such as homeodomain proteins. • The activity of a factor may be directly controlled by modification. H5TF is converted to the active form by phosphorylation. API (a heterodimer between the subunitslunandFos) is converted to the active form by phosphorylating the lun subunit. • A factor is activated or inactivated by binding a ligand. The steroid receptors are prime examples. Ligand binding may influence the localization of the protein (causing transport from cytoplasm to nucleus), as well as determining its ability to bind to DNA. • Availability of a factor may vary; for example, the factor NF-KB (which activates immunoglobulin Kgenes in B lymphocytes) is present in many cell types. It is sequestered in the cytoplasm, however, by the inhibitory protein I-KB. In B lymphocytes, NF-KB is released from I-KB and moves to the nucleus, where it activates transcription. • A dimeric factor may have alternative partners. One partner may cause it to be inactive; synthesis of the active partner may displace the inactive partner. Such situations may be amplified into 652 CHAPTER 25 Activating Transcription networks in which various alternative partners pair with one another, especially among the HLH proteins. • The factor may be cleaved from an inactive precursor. One activator is produced as a protein bound to the nuclear envelope and endoplasmic reticulum. The absence of sterols (such as cholesterol) causes the cytosolic domain to be cleaved; it then translocates to the nucleus and provides the active form of the activator.

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作者:广州赛诚生物 点击:
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