基因的转录和调节.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,基因信息的传递及其调控,武汉大学医学院病毒所,细胞的生物学性状是由其遗传物质携带的遗传信息所决定，,绝大多数生物的遗传物质是,DNA,，少数噬菌体和病毒的是,RNA,。,基因，,gene,是细胞内遗传物质的最小功能单位，是负载有特定遗传信息的,DNA,片段，其结构一般包括,DNA,编码序列、非编码调节序列和内含子。,基因的功能是为生物活性物质编码，其产物为各种,RNA,和蛋白质。蛋白质是生命活动的执行者，基因能通过转录和翻译，由,DNA,决定蛋白质一级结构，从而决定蛋白质的功能。同时基因还能通过复制将遗传信息代代相传。,1958,年，,Crick,提出分子生物学的,“,中心法则,”,，,central dogma,，,阐明了从,DNA,到蛋白质的遗传信息流动方向和过程。最初的中心法则认为,遗传信息包含在,DNA,的碱基顺序中，通过,DNA,的复制使其代代相传；,DNA,遗传信息通过转录传递给,mRNA,，再通过翻译传递给蛋白质，生物的性状由蛋白质决定,遗传信息的传递可以由,DNA,到,DNA,，,DNA,到,RNA,，,RNA,到蛋白质，但遗传信息一旦进入蛋白质就不能再传出。,分子生物学的中心法则,这些观点涵盖了大多数生物遗传信息贮存和表达的基本规律。,1970,年，,Temin,发现了逆转录现象和逆转录酶，,表明少数,RNA,也是遗传信息的携带者，,并阐明了生物界中另外一种遗传信息的流动方向，从而使,“,中心法则,”,更加完善,而最近,“,朊病毒，,prion,”,概念的提出，,表明蛋白质也可能是遗传信息的载体，,这一观点对中心法则提出了挑战。,就单个生物体而言，其所有细胞都具有同样的基因，,然而不同组织细胞的基因表达情况不同，有些基因被启动进行表达，有些基因被抑制不表达或少表达。,即使在同一类型细胞的不同发育阶段，基因表达情况也有不同。,基因表达调控遵循一般的规则，即一个体系在需要时被打开，不需要时就被关闭或抑制。,这种基因“开”和“关”的控制是通过对基因信息传递过程的多个环节来实现的。,第一节基因转录和转录后加工,基因转录是,RNA,合成的主要方式和基因信息表达的重要环节，是遗传信息从,DNA,向,RNA,传递的过程。,转录生成的,RNA,是初级转录产物,primary transcripts,，,必须经过不同方式的加工和修饰才具有生物活性。,以,DNA,为模板合成,RNA,的过程称为转录,transcription,，即把,DNA,的碱基序列转抄成,RNA,。,在这个过程有很多因素参与其中，包括,1.DNA,模板,template,2.RNA,聚合酶,RNA polymerase,3.,三磷酸核糖核苷,NTP,4.,一些与转录相关的蛋白因子,转录将基因信息从,DNA,传递到蛋白质,(,一,),转录是基因信息从,DNA,传递到蛋白质的重要环节,DNA,碱基排列顺序决定了编码蛋白质的氨基酸序列，是蛋白质合成的原始模板。,mRNA,是蛋白质合成的直接模板，其他几种,RNA,是参与翻译过程的重要因子。通过基因转录遗传信息从细胞核转运到细胞质，从功能上衔接了,DNA,和蛋白质这两种生物大分子。基因转录具有以下特点：,1,合成,RNA,的底物是,5,-,三磷酸核苷，包括,ATP,、,GTP,、,CTP,和,UTP,。,2,在,RNA,聚合酶作用下一个,NTP,的,3-OH,和另一个,NTP,的,5,-P,反应，形成磷酸酯键。,3,RNA,碱基顺序由模板,DNA,碱基顺序决定，依靠,NTP,与,DNA,碱基配对的亲和力被选择。,4,在被转录的双链,DNA,分子的任何一个特定区域都是以单链为模板。,5,RNA,合成的方向是,5,一,3,，生成的,RNA,链与模板链反向平行，游离的,NTP,只能连接到,RNA,链的,3-OH,端。,6,在,RNA,的合成中不需要引物。,DNA,双链的不对称转录,(,二,)DNA,链是基因转录的模板,DNA,双链上有转录的启动部位和终止部位，两者之间的核苷酸序列是遗传信息的储存区域，在转录时起模板作用。在基因组全长,DNA,链中只有部分,DNA,片段能发生转录，这种能转录出,RNA,的,DNA,区域称为,结构基因，,structural gene,。,DNA,链这种选择性转录也称为,不对称转录，,asymmetric transcription,，,它有两方面含义：,在,DNA,分子双链上，总是只有一股链用作模板指引转录，另一股链不转录。能指引转录生成,RNA,的,DNA,单链称为,模板链，,template strain,，,有时也称为,有意义链，,sense strain,或,Watson,链；,相对于模板链不指引转录的另外一股,DNA,单链称为,编码链，,coding strain,，,又称为,反义链，,antisense strain,或,Qick,链。,模板链并非总是在同一单链上。在,DNA,双链某一区段，以其中一单链为模板，而在另一区段，又反过来以其相对应单链为模板。,(,三,)RNA,聚合酶是基因转录的关键酶,基因转录过程本质也是一个以核糖核苷酸为底物的多步酶促反应过程，这些反应需要有转录酶催化，,转录酶，,transcriptase,即,RNA,聚合酶，,又称,DNA,依赖的,RNA,聚合酶，,DNA dependent RNA polymerase,。该酶分布于原核细胞的胞液和真核细胞的胞核，分别催化转录的进行。,原核生物细胞的,RNA,聚合酶只有一种类型，能催化各类,RNA,包括,mRNA,、,rRNA,、,tRNA,的生物合成。目前研究得比较清楚的是大肠杆菌的,RNA,聚合酶，它在执行不同的,生理功能时分别以全酶，,holoenzyme,和核心酶，,core enzyme,两种不同的状态存在。,全酶由四种,5,个亚基组成,2,，核心酶由全酶的,2,四个亚基组成。,亚基又称,因子，,它本身并没有催化活性，其作用是识别,DNA,模板上的启动子，辨认转录起始位点。,亚基,结合到核心酶上后可能引起酶构型的变化，改变了核心酶与,DNA,结合的特性。核心酶的作用是使已开始合成的,RNA,链延伸，,亚基,可以单独与,DNA,结合，它参与,RNA,聚合酶与,DNA,模板反应，也可能与核心酶和,亚基结合以及转录的终止有关。,亚基,具有与,亚基结合的位点，参与特定的基因表达，与酶和,DNA,上启动区域的反应有关。试管内的转录试验证实，,单纯的核心酶就能催化,NTP,按模板的指引合成,RNA,，但合成的,RNA,没有固定的起始位点。,由此可见，活细胞在转录开始需要全酶，但在转录延长阶段，,亚基从全酶上脱落，仅剩下核心酶维持转录进行。,A,大肠杆菌,RNA,聚合酶全酶,B,酝酒酵母,RNA,聚合酶全酶,真核生物细胞有三种类型的,RNA,聚合酶，分别称为,RNA,聚合酶,、,、,。它们专一性地转录不同的基因而合成各不相同的产物。,RNA,聚合酶,的转录产物是,45S-rRNA,，经剪接修饰生成除,5S-rRNA,外的各种,rRNA,RNA,聚合酶,的转录产物是,mRNA,的前体,hnRNA,RNA,聚合酶,的转录产物是一些小分子量,RNA,，如,5S-rRNA,、,tRNA,、,snRNA,等,真核细胞,RNA,聚合酶结构比较复杂，往往由多个亚基组成，如图为酿酒酵母,RNA,聚合酶,，由,12,个亚基组成。,(,四,)DNA,模板上启动子是控制转录的关键部位,基因转录的第一步就是,RNA,聚合酶结合到模板,DNA,分子上，结合的部位称为启动子，,promoter,，,它是结构基因上游的调控序列，是控制转录的关键部位，该区域含有较多的,AT,配对。对多种原核生物基因转录起始区的分析发现，如果以开始转录生成,RNA 5,端第一个脱氧核苷酸的位置为,1,，以负数表示上游的碱基序数，那么不同基因的启动子之间存在着保守序列或一致性序列。,碱基序列分析结果表明，启动子,-10,区的保守序列为,TATAAT,，该区由,Pribnow,首先发现，称为,Pribnow,盒。,Pribnow,盒能决定转录的方向，在,Pribnow,盒区,DNA,双螺旋解开与,RNA,聚合酶形成复合物。,35,区位于,Pribnow,盒的上游，是启动子中另外一个重要区域，,该区域也存在着类似于,Pribnow,盒的共同序列,TTGACAT,。,目前认为,-35,区是,RNA,聚合酶对转录起始的辨认位点。,RNA,聚合酶与,-35,区辨认结合后，能向下游移动，达到,-10,区的,Pribnow,盒，在该区,RNA,聚合酶能和解开的,DNA,双链形成稳定的,酶,-DNA,开放启动子复合物，,就可以开始转录。,不同启动子碱基序列的比较分析,RNA,聚合酶和启动子形成酶,-DNA,复合物,转录过程可分为三个阶段,(,一,),包含,RNA,聚合酶的转录起始复合物形成标志转录开始,RNA,合成起始首先由,RNA,聚合酶的,因子辨认,DNA,链的转录起始点，介导核心酶与,DNA,链接触。,被辨认的,DNA,位点是启动子,-35,区的,TTGACAT,序列，在此区段酶,-DNA,松散结合并向下游的,-10,区移动，在,-10,区形成稳定的酶,DNA,复合物，进入了转录的起始点。,RNA,聚合酶与,DNA,模板的结合能使该部位的,DNA,双螺旋解开，,形成局部的单链区，并构成了,转录起始复合物,RNA,聚合酶全酶、,DNA,链和新链前两个核苷酸。,该复合物一旦形成,RNA,聚合酶就开始合成,RNA,。转录起始不需要引物，,RNA,聚合酶能直接把两个与模板配对的相邻核苷酸通过形成磷酸二酯键连接起来。由于,RNA,聚合酶常选择,DNA,链上胸腺嘧啶开始转录，因此在形成的新,RNA,链的第一个核苷酸常是,ATP,或,GTP,。,当转录复合物形成第一个磷酸二酯键后，,因子即从复合物上脱落下来，反复用于转录起始过程。核心酶继续结合于,DNA,模板上并沿,DNA,链前移，进入延长阶段。,(,二,),转录空泡是转录延伸阶段的主要形式,因子从起始转录复合物上脱落下来后，能引起核心酶,和,亚基的构象发生改变。在起始区,DNA,有特殊的碱基序列，酶和模板的结合具有高度的特异性，并能形成稳定的转录复合物。,离开起始区后，随着碱基序列和核心酶构象改变，酶和模板的结合比较松散，有利于核心酶迅速向前移动。,当核心酶沿着模板向前移动时，结合下一个能与模板配对的核苷酸，进行一次酶促连接反应。,转录延长的每一次化学反应都可以使,RNA,链增加一个核苷酸，而且,RNA,产物中没有,T,，当遇到模板中,A,时，转录产物相应加,U,。由于,RNA,聚合酶比较大，能覆盖转录区中解开的,DNA,双链以及新合成,RNA,链和,DNA,链形成的杂化双链，构成,RNA,聚合酶,-DNA-RNA,的转录复合物，,这是转录延伸阶段的主要形式，也称为转录空泡，,transcription complex,。,转录过程中只有,RNA,聚合酶覆盖区域,DNA,才解开双链，形成松散结构，,而当,RNA,聚合酶前移时，原来位置,DNA,单链重新形成双链螺旋，这和复制过程的复制叉不同。,新合成的,RNA,链,3,端依附在转录空泡上用于同下一个核苷酸的连接，其,5,端由于,DNA,双链重新结合而离开模板伸展在空泡之外，形成电镜下观察到的羽毛状转录图形。,基因的转录过程,(,三,),原核生物的转录终止有两种不同方式,当核心酶沿模板,3,一,5,方向移行至,DNA,链的终止部位时，识别模板上特殊结构后便停顿下来不再移动，同时转录产物,RNA,链从转录复合物上释放出来，即转录终止。原核细胞和真核细胞转录终止机制和方式并不相同，这里主要探讨原核生物的转录终止。原核生物的转录终止分为,两大类，依赖,因子,Rho,factor,的转录终止和不依赖,因子的转录终止。,1,依赖,因子的转录终止,因子是由,6,个相同亚基组成的六聚体蛋白，它具有两大生物活性：解螺旋酶活性；依赖,RNA,的,ATP,酶活性。,一般认为，,因子能对含有,Poly C,的,RNA,有较强的亲和力，转录终止阶段新合成,RNA,链出现富集的,Poly C,序列，,因子与其结合后能向,RNA,聚合酶方向移动，移动需要的能量来自于,ATP,酶水解,ATP,提供。,p,因子接触,RNA,聚合酶后，二者的构象发生改变，并利用其解螺旋酶活性拆离,DNA-RNA,杂化双链,从而使转录产物从转录复合物中完全释放出来，转录终止。,因子参与转录终止过程,2,非依赖,因子的转录终止,此种转录终止不需要蛋白因子参与，而是利用新合成的,RNA,链自身的某些特殊结构来终止转录。在,DNA,模板链接近转录终止的区域内有较密集的,A T,配对区和自身互补序列，这样使转录产物,RNA,的,3,端常有若干个连续的,U,序列和自身互补序列形成的,茎环，,stemloop,结构或发夹结构，,hairpin structure,。,这两种结构是阻止转录继续进行的关键，其原因可能在于，,发夹结构形成可能改变了,RNA,聚合酶构象，导致了酶,-,模板结合方式的改变，,RNA,聚合酶则不再向下移动，,同时连续的,U,序列也能促进,RNA,聚合酶从模板上脱落下来。,RNA,的发夹结构与转录终止,真核细胞转录终止方式与原核细胞不同，而是与转录后的修饰密切相关。目前发现，,在模板链读码框架的,3,端之后，常有一组共同序列,AATAAA,，再下游还有相当多的,GT,序列，这些序列称为转录终止的修饰点。,当转录越过修饰点后，,mRNA,在修饰点处被切断，随即加入,polyA,尾巴和,5,帽子结构，并被释放出来。越过修饰点后,RNA,虽然能继续转录，但很快被降解。,三、初级转录产物需经过转录后加工才具有活性,绝大多数原核生物转录和翻译是同步进行的，在转录生成,mRNA,的同时，核蛋白体即附着在,mRNA,上并以其为模板进行蛋白质的合成，因此原核细胞的,RNA,并无特殊的转录后加工过程。,真核生物转录和翻译在时间和空间上是分开的，刚转录出来的,RNA,是分子很大的前体，需经转录后的加工过程才能转变成成熟的,RNA,。,(,一,),hnRNA,进行首尾修饰和内含子剪接后转变为成熟的,mRNA,真核细胞,mRNA,前体称为,不均一核,RNA,，,hnRNA,，,它在细胞核内合成，必需经过一系列加工修饰过程才能转变为成熟,mRNA,，主要加工修饰包括以下几个方面,1,5-,末端加上“帽子”结构,在鸟苷酸转移酶催化下，在真核生物,hnRNA,的,5-,末端加上一分子鸟苷酸残基。然后对该残基进行甲基化修饰，使其成为,7,甲基鸟苷酸，该结构称为“帽子”。其功能是,增加,mRNA,稳定性，保护,mRNA,免遭,5,-,核酸外切酶的攻击而被降解。与蛋白质生物合成起始有关。,它是,mRNA,作为翻译起始的必要的结构，可以帮助核蛋白体识别翻译起始部位。原核生物,mRNA,没有“帽子”结构。,2,在,3-,末端加上尾结构,大多数真核,mRNA,都有,3,端多聚,A,尾巴，多聚,A,尾巴大约为,200bp,，它不是由,DNA,编码的，而是转录后在核内加上去的。,在多聚腺苷酸聚合酶的催化下，以,ATP,为底物，在,hnRNA,的,3,末端加上一段多聚腺苷酸，,Poly A,，该结构称为“尾”。,目前认为，,polyA,尾巴可能与,mRNA,从细胞核转送到细胞质有关。还有人认为这种结构对真核,mRNA,的翻译效率具有某种作用，并能稳定,mRNA,结构，保持一定的生物半衰期。,卵清蛋白基因转录及加工过程,3,hnRNA,链的剪接,真核生物基因往往是断裂基因，即编码一个蛋白质分子的核苷酸序列被多个插人片断，内含子，,intron,所隔开。在转录时，外显子及内含子均转录到,hnRNA,中，,但在细胞核中,hnRNA,首先在核酸内切酶，,endonuclease,作用下剪切掉内含子，然后在连接酶，,1igase,作用下，将外显子，,extron,各部分连接起来，而变为成熟的,mRNA,，这就是剪接作用。,经过剪接作用后,mRNA,成熟并从核内转移至胞质。原核生物结构基因是连续的编码序列，不需要剪接。,(,三,),核酶参与了,rRNA,转录后加工,真核生物,rRNA,前体比原核生物大，哺乳动物的初级转录产物为,45S,，低等真核生物的,rRNA,前体为,38S,。大多数真核生物,45S,rRNA,经剪接后，先形成核蛋白体小亚基的,18S-rRNA,，余下的部分再拼接成,5.8S,及,28S,的,rRNA,。,成熟的,rRNA,在核仁与核蛋白体蛋白质一起装配形成核蛋白体，输出至胞液。,rRNA,的剪接不需要任何蛋白参与即可发生，进行的是自身剪接，,这表明,RNA,分子也有酶的催化活性。这种有酶催化活性的,RNA,分子命名为核酶，,ribozyme,。,1982,年,Cec,等发现四膜虫细胞大核期间,26SrRNA,前体具有自我剪接功能，并于,1986,年证明其内含子,19IVS,具有多种催化功能。,第二节 基因信息表达调控及应用,同一机体所有细胞都具有相同的整套基因组，携带个体生存、发育、活动和繁殖所需要的全部遗传信息。但生物基因组的遗传信息并不是同时全部都表达出来，即使极简单的生物如最简单的病毒，,其基因组所含的全部基因也不是以同样的强度同时表达，这说明基因的表达有着严密的调控系统。,一、基因信息表达受到严密和精确的调控,基因表达就是基因转录和翻译的过程，产生具有特异生物学功能的蛋白质分子，赋予细胞或个体一定的功能或形态表型。,生物的基因表达不是杂乱无章的，而是受着严密、精确调控的，以适应环境、维持生长和发育的需要。不仅生命的遗传信息是生物生存所必需的，而且遗传信息的表达调控也是生命本质所在。,(,一,),基因表达具有时间性和空间性,细胞基因表达具有严格的时间和空间特异性，这是由基因的启动子和增强子与调节蛋白相互作用决定。,基因表达的时间特异性，,temporal specificity,病原体侵入宿主后呈现一定的感染阶段，随感染阶段发展、生长环境变化，有些基因开启，有些基因关闭，按照功能需要，某一特定基因表达严格按照一定的时间顺序发生，这称为基因表达的时间特异性。,阶段特异性，,stage specificity,多细胞生物从受精卵到组织、器官形成的各个不同发育,阶段，都会有不同的基因严格按照自己特定的时间顺序开启或关闭，表现为与分化、发育阶段一致的时间性，也称为阶段特异性。,空间特异性，,spatial specificity,在个体某一发育、生长阶段，同一基因产物在不同的组织器官表达多少是不一样的。一种基因产物在个体的不同组织或器官表达，即在个体的不同空间出现，这就是基因表达的空间特异性。,组织特异性，,tissue specificity,不同组织细胞中不仅表达的基因数量不相同，而且基因表达的强度和种类也各不相同，这就是基因表达的组织特异性，,tissue specificity,。例如肝细胞中涉及编码鸟氨酸循环酶类的基因表达水平高于其他组织细胞，合成的某些酶如精氨酸酶为肝脏所特有。,(,二,),基因表达有组成性表达和可诱导阻遏表达两种方式,基因表达可分成两类,1,组成性表达，,constitutive expression,指不太受环境变动而变化的一类基因表达。其中某些基因表达产物是细胞或生物体整个生命过程中都持续需要而必不可少的，这类基因可称为,管家基因，,housekeeping gene,，,这些基因中不少是在生物个体的组织细胞、甚至在同一物种的细胞中都是持续表达的，可以看成是细胞基本的基因表达。,2,适应性表达,adaptive expression,指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因表达。应环境条件变化基因表达水平增高的现象称为,诱导，,induction,，,这类基因被称为,可诱导的基因，,inducible gene,；,相反，随环境条件变化而基因表达水平降低的现象称为,阻遏，,repression,，,相应的基因被称为,可阻遏的基因,repressible gene,。,改变基因表达的情况以适应环境，在原核生物、单细胞生物中尤其显得突出和重要，因为这些细胞的生存环境经常会有剧烈的变化。,(,三,),基因表达调控是多环节、多步骤的过程,遗传信息传递过程任何环节的改变均会导致基因表达的变化。遗传信息以基因的形式贮存于,DNA,分子中，,基因拷贝数越多，其表达产物也会越多，因此基因组,DNA,的部分扩增可影响基因表达。,在多细胞生物，某一特定类型细胞的选择性扩增可能就是通过这种机制使某种或某些蛋白质分子高表达的结果。,为适应某种特定需要而进行的,DNA,重排，以及,DNA,甲基化等均可在遗传信息水平上影响基因表达。,二、遗传信息表达的调控主要发生在转录水平,尽管基因表达调控可发生在遗传信息传递过程的任何环节，但发生在转录水平，尤其是转录起始水平的调节，对基因表达起着至关重要的作用，即转录起始是基因表达的基本控制点。,(,一,),参与基因转录调节的基本要素及其功能,1,特异,DNA,序列,原核生物大多数基因表达调控是通过操纵子机制实现的。,操纵子,operon,通常由,2,个以上的编码序列,coding sequence,与启动序列,promoter,、操纵序列,operator,以及其他调节序列在基因组中成簇串联组成。,启动序列是,RNA,聚合酶结合并起动转录的特异,DNA,序列，通常在转录起始点上游一,10,及一,35,区域。,操纵序列与启动序列毗邻或接近，其,DNA,序列常与启动序列交错、重叠，它是原核阻遏蛋白的结合位点。当操纵序列结合有阻遏蛋白时会阻碍,RNA,聚合酶与启动序列的结合，或使,RNA,聚合酶不能沿,DNA,向前移动，阻遏转录，介导负性调节。,原核操纵子调节序列中还有一种特异,DNA,序列可结合激活蛋白，此时,RNA,聚合酶活性增强，使转录激活，介导正性调节。,真核基因组结构庞大，参与真核生物基因转录激活调节的,DNA,序列比原核更为复杂。绝大多数真核基因调控机制几乎普遍涉及编码基因两侧的,DNA,序列，也称为,顺式作用元件,cis-acting element,，,即可影响自身基因表达活性的,DNA,序列。根据顺式作用元件在基因中的位置、转录激活作用的性质及发挥作用的方式，可将真核基因的这些功能元件分为,启动子、增强子及沉默子等。,启动子,真核基因启动子与原核操纵子中启动序列同义，是,RNA,聚合酶结合位点周围的一组转录控制组件，一般是,7,20bp,的,DNA,序列，,常包括转录起始点、,TATA,盒,位于转录起始点上游一,25,30bp,，共有序列是,TATAAAA,，是转录因子,TFIID,结合位点、,GC,盒和,CAAT,盒及距转录起始点更远的上游元件。,增强子,enhancer,是远离转录起始点,1,30kb,，决定基因的时间、空间特异性表达，增强启动子转录活性的,DNA,序列。,从功能上讲，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。,当含有增强子的病毒基因组整合人宿主细胞基因组时，能够增强整合区附近宿主某些基因的转录；当增强子随某些染色体段落移位时，也能提高移到的新位置周围基因的转录。使某些癌基因转录表达增强，可能是肿瘤发生的因素之一。,增强子与其他顺式调控元件一样，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。增强子提高同一条,DNA,链上基因转录效率，可以远距离作用，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。而将启动子方向倒置就不能起作用，可见增强子与启动子是不相同的。,沉默子,silencer,某些基因含有负性调节元件沉默子，当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。,2,调节蛋白,原核生物基因调节蛋白分为三类,特异因子、阻遏蛋白和激活蛋白。,特异因子,决定,RNA,聚合酶对一个或一套启动序列的特异性识别和结合能力。,阻遏蛋白,repressor,可以识别、结合特异,DNA,序列,操纵序列，抑制基因转录，所以阻遏蛋白介导负性调节。,激活蛋白,activator,可结合启动序列邻近的,DNA,序列，提高,RNA,聚合酶与启动序列的结合能力，从而增强,RNA,聚合酶的转录活性。特异因子、阻遏蛋白和激活蛋白等原核调节蛋白都是一些,DNA,结合蛋白。,真核基因调节蛋白又称转录调节因子或转录因子。,绝大多数真核转录调节因子由它的编码基因表达后，通过与特异的顺式作用元件的识别、结合即,DNA,蛋白质相互作用反式激活另一基因的转录，故称,反式作用蛋白或反式作用因子,trans-acting factor,。,能直接结合,DNA,序列的反式作用因子是少数，但不同的反式作用因子间可以相互作用，因而目前认为多数转录因子是通过蛋白质一蛋白质间作用与,DNA,序列联系并影响转录效率的，,转录因子之间或转录因子与,DNA,的结合都会引起构象的变化，从而调节转录。,作为蛋白质的转录因子从功能上分析其结构可包含有不同区域,DNA,结合域，,DNA binding domain,多由,60,100,个氨基酸残基组织的几个亚区组成，不与,DNA,直接结合的转录因子没有,DNA,结合域，但能通过转录激活域直接或间接作用于转录复合体而影响转录效率,转录激活域,activating domain,常由,30,100,个氨基酸残基组成，该结构域包括富含酸性氨基酸、富含谷氨酰胺、富含脯氨酸等不同种类，以酸性结构域最多见,连接区：,即连接上两个结构域的部分。,与,DNA,结合的转录因子大多以二聚体形式起作用，与,DNA,结合的功能域常见有以下几种,螺旋,-,转角,-,螺旋,helix turn helix,，,HTH,及螺旋,-,环,-,螺旋,helix loop helix,，,HLH,这类结构至少有两个,螺旋，其间由短肽段形成的转角或环连接，两个这样的模序结构，,motif,以二聚体形式相连，距离正好相当于,DNA,一个螺距，,3.4 nm,，两个,螺旋刚好分别嵌入,DNA,的深沟,反式作用因子的螺旋转角螺旋结构域与,DNA,的结合,锌指，,zinc finger,每个重复的指状结构约含,23,个氨基酸残基，锌以,4,个配价键与,4,个半胱氨酸、或,2,个半胱氨酸和,2,个组氨酸相结合。整个蛋白质分子可有多个这样的锌指重复单位。每一个单位可以其指部伸人,DNA,双螺旋的深沟，接触,5,个核苷酸。如与,GC,盒结合的转录因子,SPl,中就有连续的,3,个锌指重复结构。,锌指的结构,碱性亮氨酸拉链，,basic leucine zipper,，,bZIP,，,该结构的特点是蛋白质分子的肽链上每隔,6,个氨基酸就有一个亮氨酸残基，结果导致这些亮氨酸残基都在,a,螺旋的同一个方向出现。两个相同结构的两排亮氨酸残基就能以疏水键结合成二聚体，,该二聚体的另一端的肽段富含碱性氨基酸残基，借其正电荷与,DNA,双螺旋链上带负电荷的磷酸基团结合。若不形成二聚体则对,DNA,的亲和结合力明显降低。,