1、四、真核生物的基因转录及其调控,4. 真核生物的通用转录因子（general transcription factors） （2）I类因子（class I factors） Polymerase I 转录所需的通用转录因子 I类预起始复合物 RNA聚合酶I 2种通用转录因子（I类因子） SL1 UBF（上游结合因子，upstream-binding factor）,四、真核生物的基因转录及其调控,4. 真核生物的通用转录因子 （2）I类因子（class I factors） SL1 由TBP（TATA box结合蛋白）与3种TAFs（TAFIs，TBP相联因子）组成的复杂蛋白质 SL1并不直接
2、与启动子结合，但它能加强UBF与启动子的结合，促进预起始复合物的形成 SL1还是rRNA基因转录的物种特异性的决定因素之一,Species-specific transcription of rRNA genes,四、真核生物的基因转录及其调控,4. 真核生物的通用转录因子 （2）I类因子（class I factors） UBF 由2条多肽构成（97 kD和94 kD），而97 kD的多肽即具UBF的活性 能与I类启动子的核心元件及UCE（上游控制元件）的位点结合，再与SL1一起，促进转录,Model for rRNA transcription initiation,四、真核生物的基因转录
3、及其调控,4. 真核生物的通用转录因子（general transcription factors） （3）III类因子（class III factors） Polymerase III 转录所需的通用转录因子 III类因子有TFIIIA、TFIIIB、TFIIIC TFIIIB和TFIIIC是所有在基因内部有III类启动子的基因的转录所需的5S rRNA基因的转录还需要TFIIIA,四、真核生物的基因转录及其调控,4. 真核生物的通用转录因子（general transcription factors） （3）III类因子（class III factors） TFIIIA 一类含“锌指”
4、（zinc finger）的DNA结合蛋白的成员 锌指是4个氨基酸与1个Zn离子结合，再加上其他的氨基酸，构成手指状 在TFIIIA中， 4个氨基酸是cys-cys-his-his，一连9个锌指 锌指能使蛋白质与DNA紧密结合,Zinc fingers,四、真核生物的基因转录及其调控,4. 真核生物的通用转录因子 （3）III类因子（class III factors） TFIIIB和TFIIIC 两者是一起共同起作用的 TFIIIC结合到基因内部的启动子中（如果是5S rRNA基因，则先有TFIIIA结合到启动子区），再帮助TFIIIB结合到启动子上游区（转录起始位点上游），而TFIIIB则
5、帮助Pol III结合在起始位点周围 转录开始后，TFIIIC（或TFIIIA和C）被除去，而TFIIIB留在原位，可促进另一轮的转录,Assembly of the preinitiation complex on a classical polymerase III promoter and start of transcription,四、真核生物的基因转录及其调控,4. 真核生物的通用转录因子（general transcription factors） （3）III类因子（class III factors） 具外部启动子的基因的转录因子 TFIIIB含有TBP（TATA box结合
6、蛋白）及一些TAFIIIs，可结合到启动子的TATA box，从而促进转录 可能还需要其他一些通用转录因子,四、真核生物的基因转录及其调控,4. 真核生物的通用转录因子（general transcription factors） （4） TBP在3类转录因子中的作用 与TATA box结合 组织预起始复合物（特别是对于没有TATA box 的启动子），促进转录,The role of TBP for preinitiation complexes on TATA-less promoters,四、真核生物的基因转录及其调控,5. 真核生物的转录激活子（transcription activa
7、tors） （1）激活子的基本结构 一般有2个功能域（functional domain） DNA结合域（DNA-binding domain） 转录激活域（transcription-activating domain） 许多激活子还有二聚体化域（dimerization domain）,四、真核生物的基因转录及其调控,5. 真核生物的转录激活子（transcription activators） （1）激活子的基本结构 DNA结合域的结构 锌指（zinc fingers） 不少激活子（如Sp1）都有该结构，锌指结构一般连续出现多次 由1个-螺旋与1反向平行的层片构成， -螺旋上的2个AA和
8、层片上的2个AA与1个Zn离子结合 “指”上（-螺旋上）的某些AA就决定了其与DNA结合的特异性,Zinc fingers,Zinc fingers,Interaction of zinc fingers with DNA,四、真核生物的基因转录及其调控,5. 真核生物的转录激活子 (transcription activators) （1）激活子的基本结构 DNA结合域的结构 GAL4 蛋白质（the GAL4 protein） 酵母中的一种激活子 DNA结合域与锌指相似，但含有6个半胱氨酸和2个锌离子 有一个与DNA进行识别的区域（-螺旋），决定其与DNA结合的特异性,The GAL4-D
9、NA complex,四、真核生物的基因转录及其调控,5. 真核生物的转录激活子（transcription activators） （1）激活子的基本结构 DNA结合域的结构 核受体（the nuclear receptors） 与甾体激素相互作用，组成激素-受体复合物，起激活子的作用 核受体的DNA结合域含有2个锌离子，每一个锌离子分别与4个半胱氨酸结合，参与形成一指状结构 其中一“指”（氨基末端的“指” ）上有专门用于识别DNA特异序列的-螺旋,Association between the glucocorticoid（糖皮质素）receptor DNA-binding domain
10、and its DNA target,四、真核生物的基因转录及其调控,5. 真核生物的转录激活子（transcription activators） （1）激活子的基本结构 DNA结合域的结构 同源异形域（homeodomains） 在很多激活子中都存在，由基因中的同源异形框（homeobox）编码，而同源异形框一般是基因中的一个外显子，约180 nt，编码60AA，十分保守 同源异形框最初在果蝇的发育调节基因中发现，这些基因的突变称为同源异形突变（homeotic mutation），会引起躯体结构的重大改变 含同源异形框的基因又称为同源异形基因（homeotic genes, homeob
11、ox-containing genes）,Homeotic mutation,四、真核生物的基因转录及其调控,5. 真核生物的转录激活子（transcription activators） （1）激活子的基本结构 DNA结合域的结构 同源异形域（homeodomains） 每个同源异形域含3个-螺旋，第二、第三个形成一种“螺旋-转折-螺旋”（helix-turn-helix）结构，而第三个螺旋起到识别DNA特异序列的作用 另外，同源异形域的氨基末端也插入到DNA的小沟中,The homeodomain- DNA complex,四、真核生物的基因转录及其调控,5. 真核生物的转录激活子（tra
12、nscription activators） （1）激活子的基本结构 DNA结合域的结构 bZIP和bHLH域（the bZIP and bHLH domains） 又称碱性域（the basic domain），能与DNA结合及形成二聚体 b表示碱性区；ZIP表示亮氨酸拉链（leucine zipper）；HLH表示“螺旋-环-螺旋”（helix-loop-helix）,四、真核生物的基因转录及其调控,5. 真核生物的转录激活子（transcription activators） （1）激活子的基本结构 DNA结合域的结构 bZIP 每个单体构成亮氨酸拉链的一半：在一条-螺旋中，每7个AA就
13、有1个leucine，因而leucine都在螺旋的一面 2个单体相互作用，就可构成一条“拉链” 与DNA结合的部分是“拉链”下的碱性区，它们必须在bZIP形成二聚体后，才能与DNA特异识别、结合,The leucine zipper,The bZIP motif of GCN4 bound to its DNA target,四、真核生物的基因转录及其调控,5. 真核生物的转录激活子（transcription activators） （1）激活子的基本结构 DNA结合域的结构 bHLH 与DNA的复合体结构和bZIP-DNA复合体相似helix-loop-helix为二聚体化域 较长的螺旋有
14、碱性区，能与DNA特异结合,The complex between the bHLH domain of MyoD and its DNA target,四、真核生物的基因转录及其调控,5. 真核生物的转录激活子（transcription activators） （1）激活子的基本结构 转录激活域的种类 转录激活域似乎无特定且明显的结构，但可分3类 酸性域（acidic domains）：富含酸性氨基酸，如酵母GAL4的激活域 富含谷氨酰胺域（glutamine-rich domains）：富含谷氨酰胺，如Sp1中的2个激活域 富含脯氨酸域（proline-rich domains）：富含脯
15、氨酸，如CTF中的激活域,四、真核生物的基因转录及其调控,5. 真核生物的转录激活子（transcription activators） （2）激活子的功能 促进通用转录因子结合到启动子上 促进TFIID结合到启动子（预起始复合物） 促进TFIIB结合到预起始复合物 促进TFIIF/Pol II、TFIIE结合到预起始复合物,Model for activator- enhanced assembly of a preinitiation complex,四、真核生物的基因转录及其调控,5. 真核生物的转录激活子（transcription activators） （2）激活子的功能 促进RN
16、A聚合酶II的全酶（holoenzyme）结合到启动子，形成完整的预起始复合物 至少在一些基因中，激活子通过促进整个全酶结合到启动子区域而激活转录,Two models for recruitment of yeast preinitiation complex components,Activation by interaction between activators,四、真核生物的基因转录及其调控,5. 真核生物的转录激活子（transcription activators） （3）增强子的远距离作用 激活子是使增强子能远距离作用的原因 4种可能性（第三、四种可能性较符合实际情况） Coiling (change in topology) Sliding Looping Facilitated tracking (looping and tracking),Four hypotheses of enhancer action,Hypothetical interaction between general transcription factors and an activator bound to different DNA molecules,Results of the catenane experiment,Figure 12.29,
