基因表達(dá)調(diào)控轉(zhuǎn)錄

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1、基因表達(dá)調(diào)控—基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控基因表達(dá)調(diào)控在在基因工程中的意義基因工程的本質(zhì)即是將外源基因與載體進(jìn)行體外拼接后轉(zhuǎn)入宿主細(xì)胞，使宿主高效穩(wěn)定地表達(dá)蛋白質(zhì)產(chǎn)物，因此基因表達(dá)調(diào)控的分子機(jī)制是基因工程原理的指導(dǎo)思想。結(jié)構(gòu)基因或者蛋白編碼基因的表達(dá)都是需要轉(zhuǎn)錄和翻譯2個環(huán)節(jié)，而每個環(huán)節(jié)都存在不同的基因表達(dá)調(diào)控的位點?；虮磉_(dá)的時空性其實也是通過對轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個環(huán)節(jié)的調(diào)控實現(xiàn)的。其中轉(zhuǎn)錄調(diào)控是更為關(guān)鍵和主要的調(diào)控位點。基因表達(dá)調(diào)控具有時空雙重性：時序調(diào)控是指基因表達(dá)的先后次序和相對強(qiáng)弱；空間調(diào)控是指基因表達(dá)的區(qū)域和環(huán)

2、節(jié)?；虮磉_(dá)第一步—轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄是指以DNA的一條鏈（編碼鏈或反義鏈）為模板，在RNA聚合酶（以DNA為模板的RNA聚合酶）的作用下，合成RNA的過程；為更清楚地研究轉(zhuǎn)錄，我們?nèi)藶榈膶⑥D(zhuǎn)錄分為三個階段：轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄延伸轉(zhuǎn)錄終止Figure9.7Transcriptionhasthreestages,whichinvolvedifferenttypesofinteractionbetweenRNApolymeraseandDNA.TheenzymebindstothepromoterandmeltsDNA,r

3、emainsstationaryduringinitiation,movesalongthetemplatedurignelongation,anddissociatesattermination.轉(zhuǎn)錄起始RNA聚合酶結(jié)合于啟動子（Promoter)序列啟動子（Promoter)是一段提供RNA聚合酶定位與結(jié)合的靶序列。一般來說，啟動子位于基因上游，一般不超過200bp。一旦RNA聚合酶定位并結(jié)合于啟動子，即可啟動轉(zhuǎn)錄過程，因此啟動子是基因表達(dá)調(diào)控的重要順式元件。啟動子具有以下幾方面的特性：序列特異性：

4、在組成啟動子的DNA序列中，一般由20bp是相對保守的，其中更換或增減一個核苷酸就可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄速度發(fā)生變化；方向特異性：為一種極性順式調(diào)控元件，即正反兩種方向只有一種有功能；位置特異性：啟動子一般只能在受調(diào)控基因的上游或基因內(nèi)部前端。甚至在基因上游，啟動子和轉(zhuǎn)錄起點之間的距離也是相對固定的；種屬特異性：原核生物的不同物種、真核生物不同組織、細(xì)胞都可能存在不同的啟動子。啟動子確定的方法：footprinting原核生物轉(zhuǎn)錄起始人們對啟動子區(qū)的序列進(jìn)行大量突變的結(jié)果表明：對于大腸桿菌或者其親緣關(guān)系密切的其它

5、原核細(xì)菌而言，最佳的啟動子構(gòu)成為Pribnowbox位于Inr上游-7bp,Sextman位于Pribnowbox上游17bp處Inr7bpPribnowbox17bpSextmanbox原核生物轉(zhuǎn)錄起始原核細(xì)菌的RNA聚合酶（RNApolymerase)：以DNA為模板的RNA聚合酶。原核細(xì)菌種僅由一種聚合酶完成全部RNA的轉(zhuǎn)錄；大腸桿菌RNA聚合酶的結(jié)構(gòu)：RNA聚合酶全酶由5個亞基構(gòu)成，分別為?2??，?，總分子量為480KDa。事實上，RNA聚合酶在轉(zhuǎn)錄前和轉(zhuǎn)錄過程中均以核心酶（?2??，）和?因

6、子兩種分離形式存在于細(xì)胞內(nèi)，并且實驗證明RNA聚合酶識別序列的特異性取決于?因子。RNA聚合酶中各亞基的功能：?識別啟動子?RNA合成；抑制劑：利福霉素，利迪鏈霉素?’負(fù)責(zé)與DNA結(jié)合?增強(qiáng)聚合酶與啟動子的專一性結(jié)合原核生物轉(zhuǎn)錄起始EubacterialRNApolymeraseshavefourtypesofsubunit;a,b,andbhaveratherconstantsizesindifferentbacterialspecies,butsvariesmorewidely.原核生物轉(zhuǎn)錄起始在轉(zhuǎn)

7、錄以前，核心酶與DNA之間就有親和力，這種親和力來自蛋白堿性側(cè)鏈基團(tuán)和DNA磷酸根骨架之間的靜電引力，無序列特異性，為二者之間的松弛結(jié)合。當(dāng)?亞基與松弛結(jié)合在DNA任何位點的核心酶結(jié)合后，核心酶構(gòu)象發(fā)生了改變：全酶與非特異DNA序列的親和力下降幾萬倍，致使全酶從非特異的DNA鏈上脫落下來，而后?亞基與-35相互作用，使聚合酶識別特定的啟動子序列，形成封閉的啟動子復(fù)合物。RNA聚合酶結(jié)合到覆蓋-35區(qū)到-10區(qū)上下游在內(nèi)的約60bp。然后在－１０區(qū)內(nèi)的堿基對打開，產(chǎn)生開放復(fù)合物（因為－１０區(qū)為ＡＴ富集序列

8、，ＡＴ之間只有２個氫鍵，因此消耗較低的能量即可打開雙螺旋）。形成開放的啟動子復(fù)合物后，轉(zhuǎn)錄就開始了，這時?亞基又從全酶與ＤＮＡ和ＲＮＡ的復(fù)合物中解離下來，全酶變成核心酶后繼續(xù)延伸轉(zhuǎn)錄。（MarrMTetal,1997,Science,276:1258-1260)RNApolymerasepassesthroughseveralstepspriortoelongation.Aclosedbinarycomplexisconvertedtoan