生物大分子相互作用

徐文弟2010.9.29

分子生物学研究的重要领域 遗传中心法则 基因表达调控 细胞信号转导

关于中心法则

单个基因

单个细胞Genome (cell’s repertoire of DNA)

Transcriptome (cell’s repertoire of RNA transcripts)

Proteome (cell’s repertoire of proteins)

中心法则

组学

关于基因表达调控

真核基因表达调控Eukaryotic Gene Expression and Regulation

PKU 2008

Regulation of Gene ExpressionChromatinepigenetic control

Protein degradation RNA silencing

一般而言的基因表达调控范畴

基因转录调节基本要素(一)RNA聚合酶 (RNA Polymerase)

(二)特异DNA序列 (cis-acting elements)(三)调节蛋白 (trans-acting factors)Gene expression regulation at the level of DNA (transcriptional regulation)

--highly sequence-dependent --varied regulation for different genes

cis-acting elements: promoters/regulatory sequences of genes

trans-acting factors: proteins and RNAs that bind cis-elements andpromote or repress gene expression

顺式作用元件：是决定真核基因转录活性的关键因素之一上游 下游

转录起始点

增强子

exon1

intron1

intron n

exon n

沉默子增强子 GC盒

启动子

TATA盒

CAAT盒

反式作用因子和顺式作用蛋白： 是真核基因的转录调节蛋白 在真核细胞核中，有许多蛋白质能够帮助RNA聚 合 酶 转 录 RNA 。 这 类 蛋 白 质 统 称 转 录 因 子 ( transcription factors , TF ) 或 转 录 调 节 蛋 白 (transcription regulatory protein)。 以反式作用方式调节基因转录的转录因子称为反 式作用因子(trans-acting factor),以顺式作用 方式调节基因转录的转录因子称为顺式作用蛋白 (cis-acting protein) 。

真核基因的调节蛋白反式作用因子 (trans-acting factor)能直接或间接与顺式作用元件相互作用，进而调控基因转录的一类调节蛋白，统称为反式作用因子。

按其功能不同，常有以下三类：基本转录因子 :识别promoter元件

转录调节因子:识别enhancer或silencer共调节因子：不能进行DNA-蛋白质相互作用

增强子 增强子 活化蛋白 活化蛋白

DNA 中介子 通用转录因子 转录方向

TF IIA

TF IID TATA盒

RNA聚合酶II

(1)基本转录因子 (general transcription factor)能够直接或间接与启动子核心序列TATA盒特异结合、 并启动转录的一类调节蛋白。

holoenzymeTAF: TBP associated factorsTFⅡF polⅡ

TBP: TATA-box binding protein

TAF TAFTFⅡA

TAF

TFⅡH TFⅡB

TFII: pol II associated TFDNA

TBP

TATA

RNA聚合酶Ⅱ在转录因子帮助下，形成的转录起始复合物

(2)

转录调节因子

(transcription factor, TF)

这类调节蛋白能识别并结合转录起始点的上游序列和远 端的增强子元件，通过DNA-蛋白质相互作用而调节转录活性。 决定不同基因

的时间、空间特异性表达.转录激活因子(transcriptional activator) 转录阻遏因子(transcriptional repressor)

(3)共调节因子 (transcriptional regulator/ co-factor)首先与转录因子发生蛋白-蛋白相互作用，进而影响它 们的分子构象，以调节转录活性,本身无DNA结合活性。 如果与转录激活因子有协同作用——共激活因子； 与转录阻遏因子有协同作用——共阻遏因子。

常见转录因子的结构域 (domain)TF

DNA结合域 (DNA binding domain)Basic AA (K/R) rich, positively charged 酸性激活域 (D/E-rich) 谷氨酰胺(Q)富含域 脯氨酸(P)富含域

转录激活域(trans-activation domain)

蛋白质-蛋白质结合域(dimerization,cofactors)