真核細胞表達的轉錄水平調控

【資料簡介】

幾年來，隨著分子生物學、遺傳學及其新技術的迅速發展，真核生物基因表達(geexprc~ioB)的問題已有了突破性的進展。認為真核細胞基因的表達，受到多層次的調控，諸如轉錄，轉錄后，翻譯、翻譯后等水平。而不同基因的表達受到不同水平的調控，其中zui為主要的就是轉錄水平的調控。

轉錄水平的調控涉及到順式作用元件(cls acting elemeat)、反式作用因子(t rans acting factor)和“基本轉錄單位”等。順式元件是指對基因轉錄有調控作用的DNA序列，反式作用因子是指能直接或間接與DNA調控元件結合而發揮調控作用的蛋白質因子。轉錄單位包括轉錄模板和5近端調控序列。轉錄的起始具有嚴格而精密的調控機制，而轉錄鏈的延伸則沒有嚴格的選擇性和明確的終止信號。

真核細胞的三種RNA聚合酶（Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ）中，只有RNA聚合酶Ⅱ能轉錄生成mRNA，以下主要討論RNA聚合酶Ⅱ的轉錄調控。

1、真核基因轉錄的順式調控

真核基因的順式元件按功能可以分為啟動子(promote r)、增強子(enhancer)以及負調控元件-沉寂子(silencer)。從總體看，啟動子較增強子更靠近轉錄起始點，因此是近端的元件。但在啟動子區本身又有近端的(轉錄起始點和TATA盒等)以及遠端(上游)啟動子之分。

（1）啟動子的結構與功能

啟動子 與原核啟動子的含義相同，是指RNA聚合酶結合并起動轉錄的DNA序列，但真核不同啟動子間不像原核那樣有明顯共同一致的序列，而且單靠RNA聚合酶難以結合DNA而起動轉錄，而是需要多種蛋白質因子的相互協調作用，不同蛋白質因子又能與不同DNA序列相互作用，不同基因轉錄起始及其調控所需的蛋白因子也*相同，因而不同啟動子序列也很不相同，要比原核更復雜、序列也更長。真核啟動子一般包括轉錄起始點及其上游約100-200bp序列，包含有若干具有獨立功能的DNA序列元件，每個元件約長7-30bp。zui常見的哺乳類RNA聚合酶Ⅱ啟動子中的元件序列見表。

啟動子中的元件可以分為兩種

①核心啟動子元件(core promoter element) 指RNA聚合酶起始轉錄所必需的zui小的DNA序列，包括轉錄起始點及其上游-25/-30bp處的TATA盒。核心元件單獨起作用時只能確定轉錄起始位點和產生基礎水平的轉錄。

②上游啟動子元件(upstream promoter elements) 包括通常位于-70bp附近的CAAT盒和GC盒、以及距轉錄起始點更遠的上游元件。這些元件與相應的蛋白因子結合能提高或改變轉錄效率。不同基因具有不同的上游啟動子元件組成，其位置也不相同，就使得不同的基因表達分別有不同的調控。

1）典型的啟動子結構

真核細胞典型啟動子或者啟動子區通常是由轉錄起始點(+1)的5上游100個堿基對以內的一些具有獨立功能的序列所組成，每組約有7～20個bp。其中至少有一個位于轉錄起始點上游-25～-30bp處的“TATA盒”；它是借助于轉錄輔助因子而參與決定RNA聚合酶Ⅱ轉錄起始點的關鍵元件，但它的單獨作用只能產生基礎水平的轉錄。其它的上游啟動子元件 (UPE)包括位于-70bp附近的CCAAT(CAT盒)和富含GC~GGGCGG序列(GC盒)等則調節轉錄起始的頻率，可以提高轉錄效率。

(1)有TATA盒的典型啟動子是上游啟動子和增強子產生誘導性效應所必需的。有時一個基因上有串聯著的兩個TATA盒，它們可分別地或有側重地對不同的誘導物做出應答；在某些情況下也參與組織特異性的選擇。基因在唾液腺和肝臟兩種組織中分別選擇了相距2.8kb、轉錄效率不同的兩個轉錄起始點，以保證唾液中酶的活性遠高于肝臟組織。另一個證據是當用金屬誘導小鼠體內的金屬硫蛋白基因表達時，在大多數細胞中都是通過TATA盒進行誘導，產生出從單一位點起始的轉錄予；然而在睪丸組織中TATA盒盡管存在 卻不接受金屬誘導，而只表現為睪丸特殊形式的多起點基礎水平的表達。