第二十章转录的起始
真核生物细胞的转录分为3类，每一类由不同的RNA聚合酶转录：
?RNA聚合酶Ⅰ转录rRNA
?RNA聚合酶Ⅱ转录mRNA
?RNA聚合酶Ⅲ转录tRNA和其它小RNA
起始需要辅助因子(Accessory factor)，但以后就不需要了。相对(vis-à-via) 辅助因子的平衡职责在所有真核生物的RNA聚合酶是相似的。这些因子本身不是酶而是协助负责识别启动子。这和细菌的RNA聚合酶的方式(Modus operandi )相对应，在辅助因子的帮助下，其中一个基本的酶识别启动子。
RNA聚合酶Ⅰ和Ⅱ的启动子(Promoter)位于转录起点上游(大多数)，但RNA聚合酶Ⅲ的一些启动子位于转录起点下游。每一个启动子包含特有的几组短的保守序列，可以被适当种类的因子识别。RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ，每一个识别一套相对有限的启动子，而且依靠少量的辅助因子。
RNA聚合酶Ⅱ利用的启动子在序列上显示出更多的变化，并且是结构中的模序(Modular)。被转录因子识别的短序列元件位于起始位点上游。这些顺式作用位点(cis-acting site)通常伸展的区域大于200bp。这些被识别的元件和因子中的一些是很普遍的：它们经常在不同的启动子中发现而且是必要的应用。其它的是特异性的：它们确定特定种类的基因而且它们用于调控这些元件在个别启动子的不同组合中出现。
联合RNA聚合酶的因子的数目很大。我们将它们分成三类群。我们在这一章考虑前两类，在下一章考虑第三类：
?通用因子(General factor)是在所有启动子的RNA合成的起始结构所必须的。它们加入RNA聚合酶在起始位点周围形成复合体，而且它们决定起始的位置。这些通用的因子和RNA聚合酶组成基本转录机构(Basal transcription apparatus)。
?上游因子(Upstream factor)是DNA结合蛋白，它们识别位于起始位点上游的特异性短共有元件。这些因子的活性不被调控，它们是无所不在的，而且作用于在DNA上含有合适结合位点的启动子。它们增加起始的效率，而且是在充分水平上的启动子起作用所必须的。所有表达所需要的一套精确的因子是任何特定启动子的特性。
?可诱导因子(Inducible factor)作为上游因子以同样的通用方法起作用，但具有调节作用。它们在特定的时间或特定的组织被激活或合成，因此负责时间和空间上转录模式的调控。它们结合的序列称为应答元件(Response element)。
只含有一个被通用的和上游因子识别的元件的启动子可以在任何类型的细胞中转录。这些启动子可能负责细胞内必须表达的基因表达(有时称为持家基因，Housekeeping genes)。没有元件/因子组合是必不可少成分的启动子，暗示了由RNA聚合酶Ⅱ发起的起始可能有许多不同的方法。其普遍的特征是上游或可诱导转录因子结合的序列元件位于起始位点的上游。与DNA结合的因子与一个复合体结构相联合，在复合体中蛋白质与蛋白质的相互作用很重要。上游和可诱导因子通过和基本转录机构的相互作用来起作用，典型的是与一些通用因子。
启动子上的序列成分是根据通常它们必须位于转录起始点的附近和起始所必须的而有效定义的。增强子(Enhancer)是涉及起始的另一种类型的位点。它的确认是通过刺激起始的序列，但距离起始位点相当远。增强子元件经常是组织特异性(Tissue-specific)或瞬时调控的靶点。图20.1列出启动子和增强子的普遍性质。增强子成分类似于由不同模序元件构成的启动子。然而，元件被组织成紧密相邻的排列。增强子元件像启动子的元件一
样起作用，但增强子不需要靠近起始位点。然而，蛋白质与增强子元件的结合和蛋白质与启动子元件的结合相互影响。启动子与增强子的距离是有效地，而不包含机制的基本的差异。这种观点是根据一些类型的元件在启动子和增强子中都能找到的事实形成的。
图20.1 一个典型的RNA聚合酶II基因在其转录起始位点的上游有一个启动子，启动子中含有一些10bp 以内能与转录因子结合的短序列，它们分散起来约有200bp以上长度。增强子也含有能与转录因子结合的序列，只是这些序列排列的更紧密，而且可能距离转录起始位点几个kb。为使启动子处和增强子处的
转录因子互相作用，DNA可能会形成盘绕或重排。
转录起始所需的任何蛋白，但不是RNA聚合酶的部分，被定义为转录因子(Transcription factor)。许多转录因子通过与顺式作用位点识别来发挥作用，这些顺式作用位点被归类为构成启动子或增强子的部分。然而，与DNA的结合不是转录因子作用的唯一方法。一个因子可以和另一个因子识别，或可以和RNA聚合酶识别，或在几种其它蛋白质存在时组装成起始复合体。转录机构成员身份的最后鉴定是功能上的：一个蛋白质必须是在一个特定启动子或一套启动子上转录所需的。真核生物与原核生物的mRNA在转录中的一个重要区别，是真核生物的启动子包含许多与一个多样性的顺式作用元件相结合的因子。这种启动子定义为包含所有这些结合位点的区域，也就是它可以以正常效率和正确地调控来支持转录。所以真核生物mRNA定义的启动子的主要特征，是转录因子结位点的位置。RNA聚合酶本身结合在起始位点周围，但不直接与启动子的远端上游区域相接触。比较而言，第九章所讨论的细菌的启动子，是根据与起始位点紧密连接的RNA聚合酶结合位点被广泛定义。其它附近的序列调控启动子，但通常认为与启动子有区别。
调控真核生物转录的普遍方法是正调控(Positive regulation)：转录因子在组织特异性调控下提供，来激活一个启动子或含有一个共有靶序列的一套启动子。通过特异性阻遏一个靶启动子的调控不很普遍。
真核生物的转录单位通常包含一个基因，而且终止作用发生在超过编码区域的末端。我们想要定义终止的机制，但它缺少应用于原核生物系统的调控重要性RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ终止在限定反应中的分离的序列，但是RNA聚合酶Ⅱ终止的机制并不清楚。但是，产生mRNA的3′末端的重要活性不是终止活性本身，而是初级转录物的切断反应的结果(见第22章)。
20.1 真核生物RNA 聚合酶由许多亚基组成
三种真核RNA 聚合酶在核内有不同的位置，与它们的职责相对应。
最明显的活性是RNA 聚合酶Ⅰ，它存在于核仁，内负责转录编码rRNA 的基因。它负责大多数细胞内RNA 的合成。
另一个主要的酶是RNA 聚合酶Ⅱ，位于核质内(细胞核的一部分，不包括核仁)。它代表了大多数的持久细胞活性，负责合成核不均一RNA(hnRNA)，即mRNA 的前体。
RNA 聚合酶Ⅲ是一个次要的酶活性。这个核质内的酶合成tRNA 和小RNA 。
上述几种真核生物RNA 聚合酶之间的主要区别是根据它们对二环八肽鹅膏蕈碱(ɑ-Amanitin)的反应划分的。同一起源的分散进化的动物、植物和昆虫的细胞中，RNA 聚合酶Ⅱ的活性在低浓度的ɑ-鹅膏蕈碱下，被很快抑制。 RNA 聚合酶Ⅰ不被抑制。RNA 聚合酶Ⅲ对于鹅膏蕈碱的反应在不同生物中不同；在动物细胞中，在高水平下被抑制，但在酵母和昆虫中不被抑制。
所有真核生物的RNA 聚合酶都是大蛋白质，以500kD 或更大的聚合物呈现。典型的有8-14个亚基。纯化酶可以进行模板依赖型RNA 转录，但不能在启动子有选择的开始。真核RNA 聚合酶Ⅱ的整体结构可用图20.2所列酿酒酵母的酶来代表。三个最大的亚基与细菌RNA 聚合酶的亚基同源；两个最大的亚基可能携带催化位点。剩下的亚基中的三个是所有RNA 聚合酶都具有的，即它们也是RNA 聚合酶Ⅰ和RNA 聚合酶Ⅲ的成分。
图20.2 真核生物(酵母)的RNA 聚合酶II 的亚
单位数目超过10个。 图20.3 启动子边界确定的方法是：从启动子上游端做渐进性的缺失，如果某个缺失发生时
RNA 尚能合成，但紧接着的缺失导致RNA 不
能被合成，则两个缺失之间的区域即为启动子
边界。
RNA 聚合酶Ⅱ中的最大的亚基具有C-末端结构域(Carboxy-terminal domain ，CTD)，它由一个7氨基酸的保守序列的多重复组成。这一序列在RNA 聚合酶Ⅱ中是独一无二
的。在酵母中有约26个重复，在哺乳动物中有约50个重复。重复数很重要，因为缺失或切除(典型的)超过一半的重复将会致死(在酵母中)。CTD可以在丝氨酸或羟丁氨酸残基高度磷酸化；这与起始反应有关(见后)。
线粒体和叶绿体的RNA聚合酶的活性很小，与细菌RNA聚合酶相似而不像其它的核RNA聚合酶。当然，细胞器基因组很小，其聚合酶只需转录相对很少的基因，转录的调控也非常简单(如果存在)。所以，这些酶与噬菌体的酶相类似，噬菌体的酶有一个单一固定的用途，而且不需要具有反映更为复杂环境的能力。
20.2 启动子元件通过突变和足纹法确定
启动子是根据在适宜的测试系统中起始转录的能力来定义的。在确定启动子功能序列时，我们还需分析与之结合的蛋白质。所用的几个类型的系统是：
?卵母细胞系统(Oocyte system)：该方法是依靠注射一个合适的DNA模板到爪蟾(X. leavis)卵细胞的细胞核，来建立翻译。RNA转录物可以被找出和分析。该方法的局限性在于系统的条件受卵细胞内的条件限制。它可以用来分析DNA序列的特性，但不能分析与DNA正常结合的因子。
?转染系统(Transfection system)：将外源DNA导入转染的细胞并使之表达(此程序已在第十七章讨论过)。由于转录是由负责表达细胞自己基因组的同一机构完成的，因此此系统是真正的体内系统。然而，它又和自然情况不同，因为由基因组成的模板通常不被宿主细胞转录。使用不同的宿主细胞，可提高该系统的价值。用两个(或更多)DNA共转染允许分析两个因子间的相互作用。
?转基因系统(Transgenic system)：将一个基因加到动物的生殖细胞。使转基因在动物的部分或全部组织表达。该系统和转染系统有一些相同的局限性：即外源基因常以多拷贝存在，整合的位置也和内源性基因不同。
?体外系统(in vitro system)：采用经典的方法纯化所有成分并且改变条件直到看见忠实的起始。“忠实的”起始定义为从相应的mRNA的5′的位点开始产生RNA。
我们用DNA上的一个在这些系统中可以起始转录的特定片段开始。于是，这个序列的边界构成启动子，启动子可以用在此片段的每一端剪去一定的长度，直到一些点停止活性来确定，如图20.3所示。上游边界可以通过从这一末端渐进性切除直到启动子失去功能来确定。试验下游的边界，需要再结合被剪短的启动子与减去的序列，直到可以转录(否则没有分析的产物)。
需要一些预防措施来避免外来影响。要保证启动子在同一情况下，同样长度的上游序列总是按顺序放置。因为在体外系统终止作用几乎不发生，模板在距离启动子一定距离处剪断(通常约下游500bp)，以保证所有的聚合酶在同一点“逃跑”，产生一致的转录物。
一旦启动子的边界被确定，启动子内的特定碱基的重要性可以通过插入点突变或序列内的重排来确定。作为细菌RNA聚合酶，可以用上或下游突变来研究。这些重排中的一些只影响起始的速度；其它的影响起始发生的位点，可看到转录起始点的变化。为了确保我们处理类似的产物，在每个例子中研究RNA的5′端是必要的。
我们可以应用一些规律来确定一个启动子的序列成分(或DNA上的其它位点)：
在体内和体外位点上的突变阻止发生作用(现在存在的许多技术是诱导在特定碱基对的点突变，基本上启动子上的每一个位置都可以被突变，而且在体内或体外测定突变序列)。
通过结合一个位点发挥作用的蛋白质可以用于足纹法。在能阻止启动子发挥作用和阻止与因子结合的突变间应具有交互作用。当被一个因子识别的位点存在于复合启动子中时，它可能起源于与这个因子结合的一个保守序列。当这个因子插入一个适当拷贝的此元件时，一个新的启动子应该变的敏感。
20.3 RNA 聚合酶Ⅰ有两个分开的 启动子
RNA 聚合酶Ⅰ只转录编码核糖体RNA 的基因，从单一类型的启动子开始。转录物包括大和小rRNA 的序列，它们后来经剪切和加工而释放。转录物有许多拷贝的转录单元，具有选择性非转录间隔，而且成蔟的组织在一起，如第四章所讨论的。这个启动子的结构，和关于转录的活性，如图20.4所示。
图20.4 RNA 聚合酶I 的转录单位有两段起始调
控序列，核心启动子和与之相距70bp 处的上游
控制元件。上游元件结合因子(UBF1)先与后者
结合，再与前者结合，接着SL1就能通过聚合
酶与核心启动子结合。发生在两个部位的结合
因子之间相互作用的详细情况尚不清楚。 图20.5 缺失分析显示(非洲爪蟾)：5S RNA 基因的启动子位于基因内部，转录起始位点与启动子有固定的距离(大约55bp)。
该启动子在人类细胞中进行了深入研究。在人类细胞中，它由两个位于起始位点上有的分开启动子成分构成。核心启动子(Core promoter)位于起始位点周围，从-45延伸到+20，它本身就足以起始转录。但是，其效率可被位于-180到-107的上游控制元件(Upstream control element ，UCE)显著提高。与一般启动子相比，这两个区域都有不寻常的组成，富含G ·C 碱基对，而且它们约有85%是一致的。
RNA 聚合酶Ⅰ需要两个辅助因子。UBF1是一个单链多肽，它与核心启动子上富含G ·C 的元件即UCE 结合。SL1因子本身对于启动子没有特异性，但一旦UBF1结合，SL1就可以协同结合到此覆盖的DNA 延伸区域。两个因子都结合后， RNA 聚合酶Ⅰ就与核心启动子结合起始转录。我们设想与核心启动子结合的因子可能直接与RNA 聚合酶
Ⅰ相互作用，但我还不清楚为何在UCE结合同样的因子会刺激核心区域的转录(后来发现远距离增强子的作用是在RNA聚合酶Ⅱ启动子起始的显著特征，已被很详细的研究)。
SL1由4种蛋白质组成。其中一个称为TBP，它也是RNA聚合酶Ⅱ和RNA聚合酶Ⅲ起始所需的因子。我们很快要在介绍其它聚合酶时讨论它在起始中的作用。TBP不直接与富含G·C的DNA序列结合，所以与DNA的结合可能是SL1中其它成分负责的。TBP可能与RNA聚合酶相互作用，与其一个通用亚基或一个在聚合酶中保守的特性相互作用。
SL1的行为类似细菌的σ因子。作为一个独立的复合蛋白，它不与启动子特异性地结合，但可以与和启动子特异结合的其它成分相结合。可能其主要功能是使RNA聚合酶正确的定位在起始位点。RNA聚合酶Ⅱ和RNA聚合酶Ⅲ也类似，但这种功能是由TBP和其它蛋白组合成的因子提供的。所以三种聚合酶起始的一个普遍特色是依赖一个“定位”因子(Positioning factor)，该因子由TBP和与不同启动子特异性有关的蛋白质构成。
20.4 RNA聚合酶Ⅲ利用上游和下游启动子
RNA聚合酶Ⅲ与启动子的识别能说明转录因子和聚合酶的显著相关作用。该启动子分成两大类，由不同因子采用不同方式识别。5S和tRNA基因的启动子是内部(Internal)启动子，它们位于起位点下游(Downstream)。snRNA(核小RNA)基因的启动子与其它启动子相似，位于起始位点上游(Upstream)。在这两种情况中，启动子的功能元件都是由可被转录因子识别的序列组成，但它反过来指导RNA聚合酶结合。
5S RNA启动子在非洲爪蟾(https://www.doczj.com/doc/274937639.html,evis)中发现之前，人们都试图寻在起始位点上游寻找启动子序列。但缺失试验表明，即使将起始位点上游的所有序列都缺失，转录仍能起始。
当继续缺失进入基因内，直至到达+55碱基之前，都能继续合成与正常5S RNA大小非常相似的产物。图20.5表明RNA产物的前面部分与质粒DNA相对应；第二部分代表保持正常的5S RNA的片段。但当缺失延伸过+55时，转录不能再进行。所以启动子位于下游+55的位置，但引起RNA聚合酶Ⅲ起始转录具有一定固定的距离。
当缺失从另一端进入基因，只要前+80bp保持完整则转录不受影响。但缺失进入此区域，则转录停止。这确定了此启动子的下游边界位置大约在+80。
所以5S RNA转录物的启动子位于基因+55和+80之间。包含此区域的片段可从距起始位点约55bp的下游引发后随DNA起始转录(野生型起始位点是唯一的；当该点缺失时，转录将在距启动子55bp的最近嘌呤碱基位置起始)。
RNA聚合酶Ⅲ的三种类型启动子的结构总结如图20.6。包括两种类型的内部启动子，每个都含有两个分开的结构，其中两个短序列元件被一个多变的序列分开。类型I由boxA序列和一个隔开的boxC序列组成，类型II由boxA和一个隔开的boxB序列组成。类型II启动子上的A盒和B盒之间的距离可以变化很大，但两盒不能过近，太近会失去其功能。我们将在稍后讨论其上游类型的组织结构。
图20.7总结了在内部启动子的反应阶段。有三个辅助因子参与。TFⅢA是一类有趣的锌指结构蛋白成员之一，我们将在后面讨论这类蛋白。TFⅢB由TBP和其它两种蛋白组成。TFⅢC是一个大的蛋白质复合体(大于500kD)，在大小上与RNA聚合酶相似，至少包含5个亚基。
我们还不完全清楚发生在聚合酶Ⅲ启动子的所有相互作用，但其原则很情楚。在类型II启动子(图的右边)，TFⅢC识别boxB，但结合在一个更大的区域包括boaA和
boxB。在类型I启动子(图的左边)，TFⅢA结合一个包括boxC的序列，而且该结合是TF ⅢC结合所需要的。在这两个情况中，TFⅢC的结合又引发TFⅢB与起始位点周围的一个序列结合。
图20.6 RNA聚合酶III两种启动子的情况是：可能在起始位点下游有一个序列分隔启动子，如BoxA—BoxB，BoxA—BoxC，被分隔的启动子序列也可能在起始位点上游，如Oct—PSE—TATA(PSE: 近端序列元件，提高转录效率)。图20.7 RNA聚合酶III通过内部启动子起始转录过程中，包含着TFIIIA、TFIIIC、TFIIIB以及聚合酶的依次组装(TFIIIB含TBP是真正的转录因子，A、C可被高盐除掉，是装配因子)。
定义这些因子作用的主要特征是，TFⅢA和TFⅢC可以从启动子移去(在体外高盐浓度下)而不影响起始反应，但TFⅢB仍然与转录起始点附近的序列结合，并足以保证RNA聚合酶Ⅲ与起始位点结合。因此，TFⅢB是RNA聚合酶Ⅲ所需要的真正的起始因子(Initiation factor)。TFⅢA和TFⅢC是装配因子(Assembly factor)，其作用是帮助TFⅢB 结合在正确的位置。这解释了下游启动子如何能引起RNA聚合酶结合在起始位点较远的上游。
所以TFⅢB的功能是作为“定位因子”，负责RNA聚合酶的正确定位。类似聚合酶Ⅰ启动子的SL1。SL1类似σ因子，自身缺少结合DNA的能力，但与其它蛋白质联合时可以结合DNA。回顾TFⅢB也包括同样的蛋白质——TBP，它存在于SL1中，是TFⅢB 的亚基，TFⅢB直接与RNA聚合酶Ⅲ相互作用。
虽然转录这些基因的能力是由内部启动子赋予的，但是该区域内紧邻起始位点上游的变化可影响转录效率。
RNA聚合酶Ⅲ的第III类启动子，其上游元件具有更重要的作用。图20.6所示的例子，有三个上游元件。这些元件也在由RNA聚合酶Ⅱ转录的snRNA基因的启动子中发现(部分snRNA基因由RNA聚合酶Ⅱ转录，而其它由RNA聚合酶Ⅲ转录)。上游元件在RNA聚合酶Ⅱ和RNA聚合酶Ⅲ的启动子中以相似的方式起作用。TATA元件可能决定聚合酶类型的特异性。
RNA聚合酶Ⅲ在上游启动子的起始可在紧靠起始位点上游的一段短区域内发生，而且该区域只包含TATA元件。然而，如果具有PSE(Proximal sequence element)和OCT元
件，转录的效率会大大提高。这些元件的结合因子能够互相协调作用(PSE元件可能是RNA聚合酶Ⅱ所用启动子中必不可少的，而且能刺激RNA聚合酶Ⅲ所用的启动子，其名字代表最接近的序列元件)。
TATA元件是极其重要的，被一个包含TBP的因子识别。TBP实际上识别DNA上的序列。TBP与一些对RNA聚合酶Ⅲ型的启动子具有特异性其它蛋白质结合，这可能是RNA聚合酶Ⅲ能被特异性地招募(Recruit)到其启动子上的原因。TBP及其相关蛋白质的功能是将RNA聚合酶Ⅲ正确定位在起始位点。
RNA聚合酶Ⅲ启动子的辅助因子功能有一个基本的统一特征。这些因子在RNA聚合酶之前先与启动子结合。它们形成前起始复合体(Preinitiation complex)指导RNA聚合酶结合。RNA聚合酶Ⅲ识别启动子的置换模型(Alternative mode)强调了辅助因子对促进起始的重要性。RNA聚合酶Ⅲ本身似乎不具有对任何DNA特异序列大的内在亲和力，它与结合在起始位点上游的相邻因子结合。对于类型I和类型II的内部启动子，装配因子保证TFⅢB(它包括TBP)准确结合在起始位点上游，来提供位置信息。对于上游启动子，转录因子直接识别上游位点形成前起始复合体(包括TBP)，此复合体被RNA聚合酶Ⅲ所识别。若不考虑启动子序列的位置，辅助因子结合起始位点附近是为了能直接结合RNA 聚合酶Ⅲ。
20.5 RNA聚合酶Ⅱ和通用因子组成基本转录机构
RNA聚合酶Ⅱ自身不能起始转录，需要依靠辅因子协助。此酶和这些因子组成转录任何启动子所需的基本转录机构(Basal transcription apparatus)。我们开始时曾讨论到启动子的组织结构，因而定义了“通用”启动子(General promoter)，它是RNA聚合酶Ⅱ可以起始转录的最短的序列，而且用此可以分析这个酶的亚基和识别启动子所需的转录因子。
通用启动子基本上可在任何细胞中表达，无组织特异性。RNA聚合酶Ⅱ在这种启动子起始所需的有关与DNA结合和起始转录的辅助蛋白定义为通用转录因子(General transcription factors)。通用转录因子又称为TFⅡX，X表示辅助因子的种类。通用启动子功能效率很低；实现正常水平的功能需要增加上游因子。上游的和可诱导的因子不是有条理地正式描述，但都有相应的非正式的名字，它们反映了被鉴定的历史。
我们预侧，与RNA聚合酶和通用转录因子结合的序列成分在大多数或所有启动子中是保守的。如同细菌启动子的情况一样，RNA聚合酶Ⅱ启动子接近起始位点序列的同源性要比短序列明显不同。这些与序列对应元件的突变会影响启动子功能。
在起始位点几乎没有同源性序列，但具有mRNA的第一个碱基是A且其两侧都是嘧啶的倾向(这个描述对细菌启动子的CAT起始序列也是正确的)。这个区域称为起始子(Initiator，Inr)，可写成通用形式Py2CAPy5。这个起始子位于-3到+5之间。只包含Inr的启动子是能被RNA聚合酶Ⅱ识别的最简单的可能形式。
大多数启动子具有一个称为TATA盒(TATA box) 的序列，通常位于起始位点上游约25bp处。它组成唯一的上游启动子元件，此元件距起始位点有相对固定的位置。它可以在所有真核生物中找到。这个8bp的保守序列完全由A*T碱基对组成(在两个位置定位可以变化)，只在很少情况中出现G*C对。TATA盒倾向于被富含G*C对的序列环绕，可能是TATA盒起作用的一个因子。TATA盒与细菌启动子中的-10序列几乎一致；它的位置在-25区而不是-10区，事实上，这可能是一个例外。
对TATA 盒进行单碱基替换引起强下降突变(Down mutation)。有些突变颠倒了一个A *T 对的定向，表明单独的碱基成分对其作用是不充分的。所以TATA 盒构成一个因子，q 其表现复合我们对细菌启动子的定义：一个位于起始位点上游、转录所必需的短小简单序列。少数不包含TATA 盒的启动子称为缺少TATA 盒启动子(TATA-less promoter)。
包含TATA 盒的启动子中，其复合体形成的第一步是TF ⅡD 因子结合到TATA 序列上游的延伸区域。TF ⅡD 包含两类成分。识别TATA 的能力盒是由TATA 结合蛋白(TATA-binding protein ，TBP)赋予的，它是一个约30kD 的小蛋白。另外一个亚基称为TBP-相关因子(TBP-associated factor ，TAFs)。一些TAFs 和TBP 具有计量关系；其它的存在量较少。TF ⅡD 包含不同TAFs 可以识别不同的启动子。有些(化学计量)的TAFs 是组织特异性的。总TF ⅡD 的分子量典型情况下约800kD ，包含TBP 和11个TAFs ，分子量的变化从30-250kD 。TF ⅡD 中的TAFs 以TAF Ⅱ00的形式命名，“00”给出亚基的分子量。TAF Ⅱs 不仅限于存在TF ⅡD 中，有些TAF Ⅱs 也在其他蛋白质复合体中发现，其作用是在转录之前修饰染色体的结构(见第21章)。
TF ⅡD 是无所不在的，但不是独一无二的。另一个复合体包含TRF 因子(与TBP 相关)，它和它自己的一套相关因子(nTAFs)结合，可能在神经元细胞作为TF ⅡD 的代替物特异地起作用(在果蝇)，可能在特异的启动子。
图20.8 RNA 聚合酶在所有启动子上都由一个含
TBP 的因子定位。 图20.9 示TBP 从小沟一面包绕DNA 的情形(分子鞍)。TBP 有两个相关的结构域(二者有40%
完全相同，分别用深蓝和浅蓝色表示)。变化性
较大的N 端用绿色表示，DNA 两条链分别用
深灰和浅灰色表示。
TBP 的作用方式是作为一个通用因子与不同的TAFs 结合，使它在每一类启动子中都能使用。酵母的遗传行为和动物转录提取物的生化分析表明，TBP 是RNA 聚合酶Ⅲ所有起始所必需的。所以TF ⅢB 和SL1都被认为是一个由TBP 介导的特定类群的蛋白质，
TAFs的这个亚基已在TAFⅡD中发现。TBP是“定位因子”的关键成分，以不同的机制与各种类型的启动子结合。在RNA聚合酶Ⅱ的启动子中，定位的关键特征是根据TATA 盒距离起始位点的固定距离。
TBP识别启动子的方法在每一种情况中都不同(图20.8)。TFⅢB结合邻近的TFⅢC，同时SL1结合UBF1。TFⅡD仅负责RNA聚合酶Ⅱ识别启动子。在含有TATA元件的启动子上，TBP特异性地与DNA结合，可能与结合在DNA的其它蛋白质连接。不管它进入起始复合体的方法如何，它有一个共同的目标就是与RNA聚合酶相互作用。
TBP单体分子本身并非对所有启动子有效，但它是各启动子必须持续利用的特异因子需要的特定成分。TBP必须具有与各种因子和/或RNA聚合酶特异相互作用的能力。
TBP有非凡的能力与DNA小沟结合(目前所知的所有DNA结合蛋白都是结合在大沟)。TBP的晶体结构提示了它与DNA结合的具体模型(图20.9)，它围绕在DNA的一面，形成一个围绕双螺旋的“马鞍(Saddle)”。实际上，TBP的内面与DNA结合，较大的外面可以与其它蛋白质接触。与DNA结合的位点由种类间的保守序列组成，而不同的N-末端尾暴露在外与其它的蛋白质相互作用。
TBP的结合可能与核小体的存在矛盾。因为通过把富含A*T序列向内的小沟放在一起，核小体将优先形成，它们能阻止TBP的结合。这也许能解释为什么核小体的存在能阻止转录起始。
TBP以不寻常的方式与DNA结合，它不仅位于小沟上，而且将DNA弯曲了约～80°，如图20.10所示。TATA盒向大沟弯曲，拓宽了小沟。这个扭曲仅限于TATA核的8bp，在序列的每一端，小沟的通常宽度是大约5?，但在序列中央小沟宽于9?。这是一个畸形的结构，但不能分开DNA的双链，因为碱基对仍保留着。
图20.10 从-40到起始位点的TBP-DNA结合物晶体结构，可以看到TATA盒处的弯曲拓宽了供TBP结合的小沟。图20.11 RNA聚合酶II与各种转录因子按顺序结合，在启动子处形成一个起始复合体。
这个结构与其功能有一定联系。通过改变TATA盒任一端的DNA空间，允许转录因子和RNA聚合酶形成一个比线性DNA可能距离更紧密的结合。TATA盒的弯曲相当于DNA的一圈展开了1/3，通过正向扭转而平衡。我们还不知道这如何与链分开的起始有关。
TBP在小沟里的结合，与结合在大沟的其它蛋白质一起形成该区域高密度的蛋白质-DNA接触。在体外实验中，纯化的TBP结合在DNA上可以保护TATA盒的一个螺旋，约在-37到-25区；但在起始反应中结合有TFⅡD的复合体通常保护-45到-10的区，也可延伸到起始点外的更远的上游处。TBP是唯一能与DNA特异性结合的通用转录因子。
在自由的TFⅡD蛋白质复合体中，因子TAFⅡ230与TBP结合，它占据了DNA结合面的凹面。事实上，结合位点的结构位于TAFⅡ230的N-末端区，模仿了DNA小沟的表面。这个分子拟态(Mimicry)允许TAFⅡ230控制TBP结合DNA的能力，TAFⅡ230的N-末端区必须从TBP的DNA结合面转移，以使TFⅡD与DNA结合。
一些TAFs类似组蛋白；尤其是TAFⅡ42和TAFⅡ62似乎是组蛋白H3和H4的类似物；它形成一个杂二聚体，利用与组蛋白相同的基序(组蛋白折叠)发生相互作用。它们与其它TAFs一起，可能形成类似组蛋白的具体结构基础，将其包含在TFⅡD与DNA的非特异性的相互作用中。
起始需要转录因子按一定顺序形成一个结合有RNA聚合酶的复合体。随着结合在DNA上的蛋白质复合体的规模增加，一系列事件才能随后进行。根据被复合体保护的每个DNA区域的足纹(Footprinting)分析结果，总结出图20.11所示模式。因为每个TFⅡ因子结合着复合体，覆盖的DNA序列长度逐渐增长，最后RNA聚合酶也加入其中。
当TFⅡD与TATA盒结合时，启动子处的起始便开始。当TFⅡA加入复合体时，TFⅡD能保护延伸到更远的上游区域。TFⅡA通过解除由TAFⅡ230引起的抑制，可以激活TBP。
TFⅡB的添加物给起始点附近的模板链区域提供了部分保护作用，从-10到+10，这就表明TFⅡB结合在TATA盒的下游，似乎与DNA联系很松，不对称的指向两股DNA 连。图20.12展示的晶体结构证实了这一模型。TFⅡB结合在TBP附近，沿着DNA的一面延长接触。它也许提供一个能被RNA聚合酶轮流识别的表面(在原始生物中，TFⅡB 实际上制造了与启动子序列特异性接触)。
TFⅡF由两个亚基组成。大亚基(RAP74)具有依赖ATP的DNA螺旋酶(Helicase)活性，可能参与DNA双链的溶解。小亚基(RAP38)与原核生物的σ因子在与核心酶接触的部分具有同源性，与RNA聚合酶Ⅱ紧密结合。TFⅡF的功能是将RNA聚合酶Ⅱ带到辅助转录复合体而且提供其结合的方法。TBP和TAFs的复合体可能与RNA聚合酶的CTD 尾巴相互作用，当TFⅡF/聚合酶加入复合体时。与TFⅡB的相互作用可能也是重要的。
RNA聚合酶的结合延伸了下游的保护位点，在模板链到+15处，在非模板链到+20处。当在上游边界处发现额外的保护作用时，酶延长了复合体的整个长度。
起始反应就像第一个磷酸键的形成所定义的，在这个阶段发生。更多一些通用因子，TFⅡB E和TFⅡH是启动子清除(Promoter clearance)所需要的，使RNA聚合酶能沿DNA链移动。
TFⅡE的结合使下游的保护边界延伸到DNA双螺旋的另一个圈，到+30。两个其它因子，TFⅡH和TFⅡJ在TFⅡE之后加入复合体。它们并不改变复合体与DNA之间的作用模式。TFⅡH有多种酶活性，包括ATP酶、螺旋酶和可使RNA聚合酶Ⅱ的CTD尾磷酸化的激酶活性；它还涉及DNA的损伤修复(见下一节)。
大多数TF Ⅱ因子在RNA 聚合酶Ⅱ离开启动子前就释放。图20.13提供了一种模型，在这个模型中尾巴的磷酸化需要将RNA 聚合酶Ⅱ从转录因子上释放，引起进入转录延伸阶段。TF ⅡH 是一个特别的因子，它在延伸中也发挥作用。
图20.12 TFIIB-TBP-DNA 复合物的三级结构，
可以看到TFIIB 与DNA 发生弯曲的部分结合。
DNA 两条链用绿、黄色表示，TBP 为蓝色，
TFIIB 为紫色。 图20.13 由TFIIH 的激酶活性催化的CTD 磷酸化可能是释放聚合酶、起始转录所必需的。
CTD 可能协调转录与RNA 的行程。加帽酶(Capping enzyme ，鸟苷酸转移酶)将G 残基加到新合成的mRNA 的5′端，与磷酸化的CTD 结合：对保证mRNA 一被合成就被修饰5′末端也许很重要。一些拼接因子(Splicing factor)结合在CTD 上，作为分裂/多聚腺苷酸机构的组成成分，表明它也许是联系转录其它过程的关键步骤。
起始的大体过程与细菌的RNA 聚合酶的催化相似。RNA 聚合酶的结合形成一个封闭复合体(Closed complex)，当DNA 链分开时，此复合体转换成开放型复合体(Open complex)。在细菌反应中，开放型复合体的形成完成了DNA 必要结构的改变；真核生物反应的区别是在这个阶段后需要模板链的进一步展开。
在线性模板上，ATP 水解，TF ⅡE 和TF ⅡH 的解旋酶的活性是聚合酶移动所必需的。这种需要在超螺旋模板中被忽略，表明TF ⅡE 和TF ⅡH 与DNA 展开区的延伸有关，允许聚合酶开始移动。
在无TATA 盒的启动子会发生什么呢？同样的通用转录因子，包括TF ⅡD 是必须的。起始子提供了位置元件；TF ⅡD 通过一个或多个TAFs 与起始子直接识别，并与之结合。在这些启动子中TBP 的功能更像位于RNA 聚合酶Ⅰ的启动子中的或RNA 聚合酶Ⅲ的内部启动子中的TBP 所起的作用。
许多通用因子由复合亚基组成，因此包含在基本转录机构中的多肽的总数是很大的。可能约20个多肽，总的分子量为500kD。注意，RNA聚合酶本身就有约10个亚基，其总分子量为500kD，起始包括了相当大的复合体的组装。
RNA聚合酶Ⅱ起始复合体的装配提供了与原核生物转录的一个有意义的对比。因为细菌RNA聚合酶通过内在的能力与DNA紧密地结合；σ因子是起始所需的但不是延伸所需的，尽管最后被释放了，但在与DNA结合前，它成为了酶的一部分。但是RNA聚合酶只有在分开的转录因子结合后，才能与启动子结合。这些因子的作用与原核生物的σ因子相似——允许基本的聚合酶在启动子序列上特异地识别DNA，但更独立。实际上这些因子主要负责启动子的特异识别。转录复合体的装配使我们想起了核糖体亚基的组装，在这个过程中，核糖体蛋白必须与rRNA结合(或复合体中的其它蛋白质)；因此在复合体的组装过程中，蛋白质-蛋白质的相互作用是很重要的。
起始位点附近的序列组成了一个“核心”启动子，在这里基本转录机构被组装。当TATA存在时，它决定了起始位点的固定位置，它的缺失引起起始位点变得不稳定，尽管总体上转录的减少相对较小。实际上，一些缺少TATA盒的启动子缺少唯一的起始位点，而是起始出现在起始位点簇的任何一个。TATA盒与RNA聚合酶直线排列(通过与TFⅡD和其它因子的相互作用)以使它在适当的位置起始。这就解释了为什么起始位点的定位是固定的。TBP与TATA的结合是启动子识别的早期特征，但是两个大的TAFs(TAF250和TAF150)在起始位点附近与DNA接触并影响反应效率。
尽管在体外实验中，组装仅能发生在核心启动子处，但在体内这一反应对转录是不够的，必须与其它因子相互作用识别更多的上游元件。这些因子在不同的装配阶段与基本转录机构相互作用。
20.6 转录与修复的关系
当DNA受损伤时，在被转录的基因中其模板链优先被修复。怎样能证明修复机构中优先修复DNA模板链呢？在细菌和真核生物中，RNA聚合酶与激活修复之间有一直接联系。
在被转录的基因优先修复的形成中，首先观察到了这一基本现象，然后发现只有DNA模板链才是修复的对象——非模板链和大批量的DNA以同样的速度被修复。在细菌中，修复的活性是由uvr-切除修复系统(Excision-repair system)提供的(见第十四章)。基因mfd的突变废除优先修复，它的产物提供了RNA聚合酶和uvr酶之间的联系。
图20.14所示为转录与修复耦联模型。当RNA聚合酶碰到模板链上的DNA损伤时，它被困住，因为它不能利用受损序列作为模板指导互补的碱基配对，这就解释了模板链影响的特异性(非模板链的损伤不阻碍RNA聚合酶的前进)。
Mfd蛋白有两个作用。首先，它使RNA聚合酶的三元复合体从DNA上脱离下来；第二，它引起UvrABC酶结合到受损的DNA上,随后通过切除修复机制DNA修复。DNA 被修复后，下一个RNA聚合酶经过此基因可以产生正常的转录物。
虽然依赖于不同的成分，在真核生物中也利用一个类似的机制。在UV-诱导的损伤后，被转录基因的模板链被优先修复。通用转录因子TFⅡH可能与此有关。TFⅡH以不同的形式被发现，由和其它亚基结合的一个核心组成。
图20.15表示参与转录的基本因子由一个核心(5个亚基)连接其它具有激酶活性的亚基组成，这个复合体也包括一个修复亚基。使RNA聚合酶的CTD磷酸化的这个激酶催
化亚基属于参与细胞周期调控的一个激酶成员(见第二十七章)。这种关系可能影响细胞周期的转录应答阶段。
图20-14 大肠杆菌种当DNA 损伤导致RNA 聚
合酶受阻停顿时，Mfd 识别阻滞的聚合酶，指
导修复受伤的模板链。 图20.15 TFIIH 的核心部位在起始阶段可以结合一个激酶，在遇到受损DNA 时可以结合一个修复复合体。
另一个复合体由此核心和一大群蛋白质结合构成，这些蛋白质都由修复基因编码。其中包括识别DNA 损伤和核酸内切酶的亚基。这就提供了一种功能，当RNA 聚合酶在受损伤的DNA 处被困住时，模板链能被优先修复。在酵母的复合体中发现了同源的蛋白质(它们通常由rad 突变来确定，rad 突变在DNA 修复时是有缺陷的)和人的复合体中(通过突变确定，由于缺乏DNA 损伤的修复能力，这些突变能引起疾病)。
激酶复合体和修复复合体能互相结合，也能从核心TF ⅡH 上互相分离。这暗示了一个模型，在这个模型中，TF ⅡH 的第一种形式是起始所必需的，但可能被其它形式代替(也许在遭遇到DNA 损伤时作出应答)。在延伸早期TF ⅡH 从RNA 聚合酶上脱离下来(转录约50bp 后)；它在DNA 的损伤位点的再结合需要另外的匹配成分，像Rad26，与非模板链不同，它是模板链优先修复所必需的。
修复功能可能需要RNA 聚合酶的修饰或降解。当酶在UV 损伤位点停止前进时，RNA 聚合酶的大亚基被降解。降解作用很普遍，是由蛋白酶操纵的(见第8章)。这个过程在患着色性干皮病(Cockayne ′s)综合征的病人细胞中是缺失(修复紊乱)。CAS 和CSB 两个基因中的任何一个突变都能引起着色性干皮病综合征。它们两个的产物似乎是TF ⅡH 的一部分或与TF ⅡH 相结合。我们还不明白转录/修复机构和RNA 聚合酶降解之间的联系，一旦RNA 聚合酶停止前进，RAN 聚合酶的移走就是必须的。
20.7 RNA 聚合酶Ⅱ的启动子有短的序列元件
RNA聚合酶Ⅱ的启动子包括两种区域。起始位点本身通过起始子和/或紧邻的TATA 盒来确定。在与通用转录因子的结合中，RNA聚合酶Ⅱ形成一起始复合体(Initiation complex)，围绕着起始位点，就像我们刚描述的。启动子识别的效率和特异性依赖于远上游的短序列，它被上游或可诱导的因子识别。识别的这些序列和因子本身可能是共同的，在许多不同的启动子中都能找到，或者它们也许是特异地在有限时间或空间内转录是特定的。通常这些序列在起始位点上游100bp处，但有时会更远。在这些位点与因子的结合可能影响任何一个时期起始复合体的形成。
图20.16总结了一个典型启动子的分析。在β-珠蛋白(β-globin)起始位点上游100bp 处，每一位置几乎都能诱导单个碱基替换。引人注意的结果是大多数突变不影响启动子起始转录的能力。下降突变(Down mutation)出现在三个位置，相对于三个短的不连续的元件，上游两个元件对转录的作用比紧靠起始位点的元件要大。上升突变(Up mutation)只出现在一个元件中。我们得出结论，集中在-30、-75、-90三个短序列构成了启动子。每一种都对应一个共同类型的启动子元件的一致序列。
图20.16 通过对β-珠蛋白启动子上游区域的渗透诱变分析，确认了三个起始转录所需要的短序列区(其中心位置在-35，-75，-90)。这些序列与TATA盒、CAAT盒分别对应。
通过突变所引起的转录减少而测得，TATA盒(集中在-30)是启动子最小的成分。但是尽管当TATA盒突变，起始不受阻止，但是起始位点和它通常的精确位置不同。于是证实TATA盒对核心启动子的定位有决定性作用。
在-75bp处的序列是，这一名字来自于它的一致序列，是第一个被描述的共同元件之一。它经常仅位于-80bp处，但能在离起始位点相当不同的地方发挥作用。CAAT盒正反方向排列均能起作用，突变的敏感暗示CAAT盒在决定启动子的效率方面发挥着重要作用。但似乎对启动子的特异性没有直接作用，它的存在加强了启动子的强度。
在-90bp处的GC盒包含GGGCGG序列。在启动子中经常以多拷贝存在，它们以正反两种方向排列，也是相对常见的启动子成分。
启动子按着匹配原则进行组织。多种不同的元件能促进启动子发挥作用。但任何一个对所有启动子来说都不是重要的。
图20.17给出了一些例子。在这些启动子中发现了四种类型的元件：TATA、GC 盒、CAAT盒、和八聚体(8bp元件)。在任何一个启动子中发现的这些元件在数目上和位置排列方向不同。所有的启动子中没有一个元件是共同的。启动子组织的迷惑之一是启
动子如何传送定向信息(转录只沿下游方向进行)。但是GC和CAAT盒好像在两个方向上都能发挥作用(尽管它们的序列并不是对称的)。
或多或少、无所不在的因子，被认为是任何启动子都可利用的因子，这些启动子有它们能识别的元件的一个拷贝。这个共同的可利用性将上游因子和可诱导的因子区分开。上游元件包括CAAT盒、GC盒和八聚体。为了作用上的有效性，所有的启动子可能需要一个或多个这些元件。
GC盒被SP1因子识别。这种相互作用解释了能被放置在单个因子上的需求。靠得最近的GC盒通常在起始位点上游40-70处，但在每一个启动子中，GC盒前后的情况是不一样的。在胸苷激酶启动子中，GC盒靠近GAAT盒和TATA盒，但在SV40的启动子中，一个纵列的GC盒的重复序位于TATA盒的上游。SP1由单个亚基组成，分子量为105kD，与DNA的一条链约20bp相接触，结合位点包括至少一个6bp的GC盒。在SV40的启动子中，在-70和-110之间结合着多重GC盒，以致于整个区域受SP1保护。在胸苷激酶的启动子中，SP1可能和一个因子相互作用，这个因子一头结合着CAAT 盒，另一头结合着TATA盒。
通过足纹法来阐明其性质的因子和因子结合的序列一般比通过比较启动子而证明的一致序列要长。它们通常覆盖DAN约～20bp，而一致序列小于10bp。假如给定因子的大小和每个覆盖的DNA长度，我们认为可能不同的蛋白质一起覆盖这个起始位点上游区域，元件也属于这一区域。
构成功能性启动子的元件多样性和相对于起始位点的位置变化表明，这些因子能以多种方式通过蛋白质-蛋白质相互作用而彼此相互作用。这显示了似乎在元件之间没有潜在关系的束缚。启动子的标准组件的性质可通过实验解释，在实验中不同启动子的相同区域被交换。比如，将胸苷激酶和β-珠蛋白启动子的相应元件互相交换，形成的杂交启动子的功能没有变化。这就暗示了这些元件的主要作用是将它们结合的因子带到起始复合体附近，在这里蛋白质因子间的相互作用决定了起始反应的效率。
基本元件和更多的上游元件有不同的功能。我们已经看到基本元件(TATA盒和起始子)主要决定起始位点的位置，但只能以低水平激发转录起始。它们证明了通用转录因子装配形成基本复合体影响其位置，这些远上游序列元件，如GC盒或CAAT盒，影响起始效率。很可能通过直接和通用转录因子作用来强化装配成一个起始复合体的效率。
起始如何能通过一段比RNA聚合酶能直接接触长度更长的DNA的位置而受影响呢？起始包括一个相互作用的等级，在此，结合在上游元件处的因子和通用因子相互作用，这些通用因子相间和RNA聚合酶直接作用。这有助于解释元件可能被安排的灵活性和它们能被解散，散开所遍布的距离；由此减轻了我们的责任，认为和这些元件结合的因子必须和RNA聚合酶直接相互作用。
启动子元件最普遍的用途是通过一个相应的转录因子(或通用因子家族中的一员)来识别特定的一致序列。但是，一些元件能被多种因子识别。比如说，CAAT盒能和CTF家族中的因子相互作用，因子CP1和CP2，因子C/EBP和ACF。不同启动子中的CAAT盒被不同的因子识别。识别的具体细节不是如此重要。
八聚体序列为例，说明一个元件能被多种因子识别。一个无处不在的转录因子，Oct-1结合在八聚体上激活组蛋白H2B(也可能是其它的)基因。Oct-1是非淋巴细胞中唯一的八聚体结合因子。但在淋巴细胞(Lymphoid cell)内，一个不同的因子，Oct-2结合在八聚体上，可促进免疫球蛋白κ轻链基因的转录。因此Oct-2是组织特异性激活子(Activator)，而Oct-1是无处不在的。
普遍表达的H2B基因和特异性淋巴细胞免疫球蛋白基因中相同八聚体的用途是矛盾的。为什么无所不在的Oct-1不能激活非淋巴组织中的免疫球蛋白基因？前后序列肯定很重要：Oct-2可能与结合在启动子处的其它蛋白质的相互作用中是必须的。这些结果意味着我们不能预言是否一个基因将被激活，通过一个特定因子仅基于启动子中特定元件的存在。
也有些例子，特定的蛋白质识别多种序列。最好的例子是C/EBP蛋白质，它与CAAT盒结合，但也和另一个不同的序列元件结合。
与体外转录比较而言，相关因子使用一个易受影响的DNA分子模板。在体内，它被组成核小体，这表明RNA聚合酶对它的识别是受不同限制的。这可能影响转录因子和DNA间，转录因子之间，转录因子和RNA聚合酶之间相互作用的几何学关系。为了研究在自然环境下有活性的转录复合体的形成，我们真正需要的是含有聚集成染色质的DNA模板，而不是游离原DNA。
图20.17 真核RNA聚合酶II启动子包含着
TATA盒、CAAT盒、GC盒以及其他序列元件
之间的不同组合。
图20.18 一个转录复合体参与对海胆睾丸中
H2B蛋白基因启动子中几个序列的识别。在胚
胎中CAAT盒替换因子与启动子结合，阻止
CAAT结合蛋白的结合，因此不能形成有活性
的转录复合体。
真核生物中转录的抑制通常在影响染色质结构的水平完成。调控蛋白相对来说比较少，这些调控蛋白和阻止转录的细菌的反式作用阻遏蛋白功能类似，但有些例子是已知的。一个例子是球状阻遏蛋白Dr1/DRAP1，它是一个杂二聚体，与TPB结合，阻止它和基本转录机构的其它成分相互作用。酵母中编码阻遏蛋白的基因无义突变的致死性，表明了相互作用的重要性。
在更多的特异性例子中，CAAT序列是调控的靶序列。在组蛋白H2B基因的启动子有这个元件的两个拷贝，只在海胆(Sea urchin)的精子发生过程中被表达。CAAT结合因子能被提取，从睾丸(Testis)组织和胚性组织中，但前者只能结合CAAT。在胚性组织中，另一蛋白称为CAAT替换蛋白(CAAT-displacement protein，CDP)，与CAAT盒结合，阻止转录因子识别CAAT。
图20.18 解释了基因表达的结果，在睾丸中转录因子在TATA盒、CAAT盒和八聚体序列处与起动子结合。在胚性组织中，CAAT结合因子的排除阻止了转录复合体被组装。很明显这和细菌阻遏蛋白在阻止RNA聚合酶在启动子上的起始效果是类似。这些结果表明，结合于已知启动子元件上的蛋白质的功能不能仅凭假定推测。它可能是一个激活子，一个阻遏蛋白，甚至和基因转录无关。
20.8增强子包含帮助起始的双向元件
我们本来以为启动子是负责结合RNA聚合酶的孤立的区域。但是真核生物的启动子不一定是独立发挥作用的。至少在一些例子中，由于增强子(Enhancer)的存在大大提高了启动子的活性，它包括另一组元件，但位于距离那些被认为是启动子本身组成部分的不同距离处。
增强子与启动子的不同概念反映了两种性质。增强子相对于启动子来说，位置不固定，但能有显著的变化。而且能在正反两方向发挥作用。DNA操作表明一个增强子能刺激任何一个位于它附近的启动子。
处与操作上的目的，它有时是有用的，在把启动子界定为一个序列或DNA序列，它们必须是一个处在起始位点相对固定的位置。通过这一定义，TATA盒和其它上游元件就被包括了，而增强子不被包括在内。但这是操作中的分类而不是死板的分类。
在酵母中发现了类似于增强子的元件，称为上游激活子序列(Upstream activator sequence，UAS)，它们能在正反两个方向上发挥作用，在启动子上游的不同距离处，但不能在下游发挥作用。它们有调节作用：在有些例子中，UAS被调控蛋白结合，这些调控蛋白能激活下游的基因。
病毒SV40中的增强子是能被定性的。它前后有两个72bp的重复序列。前后纵列排列于转录单位的起始点上游200bp处。这些72bp的重复序列位于拥有一个特异染色质结构的区域。此处存在核酸酶超敏感位点(Hypersensitive site)的证明了一个区域，在这个区域DNA 比平常更多地暴露在外。每个72bp的重复序列包含一个增强子的拷贝。
调控元件的密度显示了增强子和一个典型的启动子之间的差别。图20.19总结了SV40增强子对突变损伤的敏感性，我们看到直接影响其功能的位点的更多比例是图20.16中以同样方法分析的启动子的例子。蛋白质结合位点的浓度有一相应程度的提高。这些位点是启动子中共同的元件，比如AP1和八聚体。
增强子经常显示功能上的多样性。SV40的增强子能被分成两半，它们单独不能像增强子一样发挥作用，但能一起构成一个有效的增强子，即使当它们被之间的植入序列分开时。使左边元件失活的突变能通过复制增强子上的其它区域来补偿。尽管这些区域在序列上不同，但它们好像发挥类似的功能，因为一个激活的增强子能和足够数量的野生型功能域结合而不管它们的类型如何。增强子中的这种丰余(Redundancy)是很普遍的。结果是，在一个增强子失活之前，需要很多突变来消除一个或更多的元件。在SV40的增强子，没有一种突变能降低其活性超过10倍。
细胞的增强子有类似的性质。一个增强子能对离它最近的启动子起作用。但增强子也许位于启动子的上游或下游。可能依赖特异性识别的序列在启动子上或在增强子上。一个启动可能受特异性的调节，附近的增强子可进来增强启动的效率；或者一个启动子可能缺少特异性调节，但只有当附近的增强子被特异地激活，启动才能被激活。免疫球蛋白基因提供了这样一个例子，免疫球蛋白(Immunoglobulin)基因将增强子带进了转录单
位。免疫球蛋白的增强子似乎只能在B淋巴细胞中有活性。在B淋巴细胞中，免疫球蛋白被表达，这些增强子提供了调控网络的一部分，基因表达就受调控网络的控制。
重建实验可将增强子序列从DNA中撤除，然后又在其它任何地方被插入，这个表明只要增强子出现在DNA分子的任何地方，正常的转录就能进行。如果一个β-珠蛋白基因被置于一个含有增强子的DNA分子中，它在体内的转录被增加超过200倍，甚至当增强子离起始位点上游或下游有几kb的距离，在正反两个方向。我们目前必须发现增强子不能工作的距离。
图20.19 一个增强子由若干结构基序构成。柱状图表示出所有能使增强子功能降低到小于野生型75%的突变影响。蛋白质结合位点在柱状图下部列出。
能被定位与启动子两侧任何距离处的增强子如何刺激启动子的启动？当启动子首先被发现时，曾考虑到它们作为与启动子相当不同的元件发挥作用的几个可能性：增强子能改变模板的所有结构——比如，影响超螺旋的密度；它可能负责将模板定位于细胞内的一个特定位置——比如，将它和核基质相连；增强子可能提供一个入口：在这里RNA聚合酶(或其它主要蛋白)与染色质相联系。
现在我们提出一种看法：增强子的功能包括了与基本转录机构相互作用和由上游启动的元件保证的种类的相互作用。增强子是一种模序(Modular)，像启动子一样。一些元件既能在增强子中找到，又能在启动子中找到。在启动子中发现的一些个别的元件和增强子在不同的方向共同享有在多变的距离处发挥功能的能力。因此增强子和启动子之间的区别是模糊的：增强子可能被看成是包含有启动子的元件。它们紧密地结合在一起组成一复合体，拥有离起始位点不断增加的距离处发挥作用的能力。
如果增强子代表匹配启动子元件能力的情况，它可能被看作是在更远位置上的启动子的一部分，增强子的重要作用可能增强启动子附近的转录因子的浓度(附近在这里是一相对概念)。图20.20中揭示的两种试验表明这种例子。
一端有增强子而另一端是启动子的DNA 片段不能被有效的转录，但当它们通过一个蛋白质桥被连起来时，增强子能刺激从启动子处的转录。由于结构上的效应，像超螺旋的改变，不能通过这样的桥传递，这就说明，重要性只是将增强子和启动子靠得更近。
细菌的增强子提供调控因子NtrC的结合位点，它通过σ因子识别启动子。RNA聚合酶利用这个启动子，调控因子和RNA聚合酶相互作用。当增强子被放置在DNA的一个螺旋上时，这个DNA螺旋与一个包含启动子的螺旋相连接；起时效率和当启动子和增强子处于同一个螺旋分子上时的起始一样。但是当启动子和增强子位于分开的螺旋上时，没有起始。这再一次说明主要特点结合在于增强子上的蛋白质的定位提高了与结合在启动子处的蛋白质接触的机会。
如果增强子上的蛋白质直接和结合在与增强子有几kb远时起始位点附近的蛋白质相互作用，DNA的结构必须足够螺旋以允许增强子和启动子靠得很近。这就需要DNA间隔序列外突形成一个大的”突环(Loop)”结构。这个突环能在细菌增强子中直接被观察到。增强子的一般性质还不清楚。我们不知道多少比例的细胞启动子需要一个增强子来达到它们通常的表达水平。我们也不知道增强子如何频繁地为调控提供靶序列。一些增强子只在其它们的基因发挥功能的组织中被激活，但其它的能在所有细胞中被激活。
图20.20 一个增强子可通过将蛋白质带到启动子附近行使其功能。增强子在长线形DNA的相反末端不起作用，但当DNA在蛋白质桥作用下连接成环状时却能有效地发挥作用。增强子和启动子在两个分开的DNA环上时不起作用，但两环连接时却发生作用。图20.21 一个转录因子中，行使DNA结合以及转录激活功能可能是两个独立的结构域。GAL4：依赖半乳糖的激活蛋白。
增强子和启动子之间的一个区别，可能是增强子在结合因子间显示出更强的协同性。一个装配在增强子处的复合体，可回答干扰素IFN(Interferon)γ相应的组装以形成一个功能性结构称为“增强体(Enhancesome)”。非组蛋白HMGI(Y)的几何作用使DNA弯曲成一个结构，这个结构结合着几个转录因子(NF-kb、IRF、ATF-Jun)。与启动子的匹配结构相对照，这些成分都是必须的，以此来形成在增强子上有活性的结构。这些成分本身不直接和RNA聚合酶结合但它们形成一个共激活体(Coactivator)表面。这个共激活体和RNA聚合酶Ⅱ结合，招引RNA聚合酶Ⅱ形成基础转录因子的前起始复合体(Pre-initiation complex)，基础转录因子在启动子处组装，以后我们将更具体地讨论共激活体的功能。
20.9独立的结构域结合DNA并激活转录
转录因子和其它调控蛋白需要两种能力：
?它们能识别位于增强子、启动子的特异靶序列或其它影响特定基因的调控元件。?DNA结合之后，转录因子或正调控蛋白通过与转录机构的其它成分结合来行使功能。
我们能够描述负责这些活性转录因子结构域(Domain)的性质吗？通常因子具有分开的结构域，分别结合DNA和激活转录。每个结构域作为一个分开的模序(Module)作用，
分子生物学试题及答案 一、名词解释 1．cDNA与cccDNA：cDNA是由mRNA通过反转录酶合成的双链DNA；cccDNA是游离于染色体之外的质粒双链闭合环形DNA。 2．标准折叠单位：蛋白质二级结构单元α－螺旋与β－折叠通过各种连接多肽可以组成特殊几何排列的结构块，此种确定的折叠类型通常称为超二级结构。几乎所有的三级结构都可以用这些折叠类型，乃至他们的组合型来予以描述，因此又将其称为标准折叠单位。 3．CAP：环腺苷酸（cAMP）受体蛋白CRP（cAMP receptor protein ），cAMP与CRP结合后所形成的复合物称激活蛋白CAP（cAMP activated protein ） 4．回文序列：DNA片段上的一段所具有的反向互补序列，常是限制性酶切位点。 5．micRNA：互补干扰RNA或称反义RNA，与mRNA序列互补，可抑制mRNA的翻译。 6．核酶：具有催化活性的RNA，在RNA的剪接加工过程中起到自我催化的作用。 7．模体：蛋白质分子空间结构中存在着某些立体形状和拓扑结构颇为类似的局部区域 8．信号肽：在蛋白质合成过程中N端有15~36个氨基酸残基的肽段，引导蛋白质的跨膜。 9．弱化子：在操纵区与结构基因之间的一段可以终止转录作用的核苷酸序列。 10．魔斑：当细菌生长过程中，遇到氨基酸全面缺乏时，细菌将会产生一个应急反应，停止全部基因的表达。产生这一应急反应的信号是鸟苷四磷酸(ppGpp)和鸟苷五磷酸（pppGpp）。PpGpp与pppGpp的作用不只是一个或几个操纵子，而是影响一大批，所以称他们是超级调控子或称为魔斑。 11．上游启动子元件：是指对启动子的活性起到一种调节作用的DNA序列，-10区的TATA、-35区的TGACA 及增强子，弱化子等。 12．DNA探针：是带有标记的一段已知序列DNA，用以检测未知序列、筛选目的基因等方面广泛应用。13．SD序列：是核糖体与mRNA结合序列，对翻译起到调控作用。 14．单克隆抗体：只针对单一抗原决定簇起作用的抗体。 15．考斯质粒：是经过人工构建的一种外源DNA载体，保留噬菌体两端的COS区，与质粒连接构成。16．蓝-白斑筛选：含LacZ基因（编码β半乳糖苷酶）该酶能分解生色底物X-gal(5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-半乳糖苷)产生蓝色，从而使菌株变蓝。当外源DNA插入后，LacZ基因不能表达，菌株呈白色，以此来筛选重组细菌。称之为蓝-白斑筛选。 17．顺式作用元件：在DNA中一段特殊的碱基序列，对基因的表达起到调控作用的基因元件。18．Klenow酶：DNA聚合酶I大片段，只是从DNA聚合酶I全酶中去除了5’→3’外切酶活性 19．锚定PCR：用于扩增已知一端序列的目的DNA。在未知序列一端加上一段多聚dG的尾巴，然后分别用多聚dC和已知的序列作为引物进行PCR扩增。 20．融合蛋白：真核蛋白的基因与外源基因连接，同时表达翻译出的原基因蛋白与外源蛋白结合在一起所组成的蛋白质。 二、填空 1． DNA的物理图谱是DNA分子的（限制性内切酶酶解）片段的排列顺序。 2． RNA酶的剪切分为（自体催化）、（异体催化）两种类型。 3．原核生物中有三种起始因子分别是（IF-1）、（IF-2）和（IF-3）。 4．蛋白质的跨膜需要（信号肽）的引导，蛋白伴侣的作用是（辅助肽链折叠成天然构象的蛋白质）。5．启动子中的元件通常可以分为两种：（核心启动子元件）和（上游启动子元件）。 6．分子生物学的研究内容主要包含（结构分子生物学）、（基因表达与调控）、（DNA重组技术）三部分。7．证明DNA是遗传物质的两个关键性实验是（肺炎球菌感染小鼠）、（ T2噬菌体感染大肠杆菌）这两个实验中主要的论点证据是：（生物体吸收的外源DNA改变了其遗传潜能）。 8．hnRNA与mRNA之间的差别主要有两点：（hnRNA在转变为mRNA的过程中经过剪接，）、 （mRNA的5′末端被加上一个m7pGppp帽子，在mRNA3′末端多了一个多聚腺苷酸(polyA)尾巴）。 9．蛋白质多亚基形式的优点是（亚基对DNA的利用来说是一种经济的方法）、（可以减少蛋白质合成过程中随机的错误对蛋白质活性的影响）、（活性能够非常有效和迅速地被打开和被关闭）。 10．蛋白质折叠机制首先成核理论的主要内容包括（成核）、（结构充实）、（最后重排）。 11．半乳糖对细菌有双重作用；一方面（可以作为碳源供细胞生长）；另一方面（它又是细胞壁的成分）。所以需要一个不依赖于cAMP—CRP的启动子S2进行本底水平的永久型合成；同时需要一个依赖于cAMP—CRP的启动子S1对高水平合成进行调节。有G时转录从（ S2）开始，无G时转录从（ S1）开
硕士研究生分子生物学复习（JUJU） 一、名词解释 1. 基因（gene）：是指核酸分子中贮存遗传信息的遗传单位，是指贮存有功能的蛋白质多肽链或RNA序列信息及表达这些信息所必需的全部核苷酸序列。 2. 基因组（genome）:是指细胞或生物体中，一套完整单倍体的遗传物质的总和。基 因组的结构主要指不同的基因功能区域在核酸分子中的分布和排列情况，基因组的功能 是储存和表达遗传信息。 3. 基因家族（gene family）:是指核苷酸序列或编码产物的结构具有一定程度同源性的一组基因。同一个家族的基因成员是由同一祖先基因进化而来。 4?假基因（pseudogene）：在多基因家族中，某些成员并不能表达出有功能的产物，这些基因称为假基因，用书表示。假基因与有功能的基因同源，原来也可能是有功能的基因，由于缺失、倒位或点突变等原因失去活性，成为无功能的基因，它们或者不能转录，或者转录后生成无功能的异常多肽。 5. 质粒（plasmid ）:是存在于细菌细胞质中的一类独立于染色体的遗传成分，它是由 环形双链DNA组成的复制子。质粒DNA分子可以持续稳定的处于染色体外的游离状态，但在一定条件下又会可逆的整合到宿主染色体上，随染色体的复制而复制，并通过细胞 分裂传递到后代。 6. 基因超家族（gene superfamily ）:是指一组由多基因家族及单基因组成的更大的基因 家族。它们的结构有程度不等的同源性，可能是由于基因扩增后又经过结构上的轻微改变，因此它们可能都起源于相同的祖先基因。但是它们的功能并不一定相同，这一点正 是与多基因家族的差别。这些基因在进化上也有亲缘关系，但亲缘关系较远。如免疫球蛋白超家族。 7. 卫星DNA（satellite DNA ）为非编码区串联重复序列。通常存在于内含子和间隔DNA 内。重复次数从数次至数百次，甚至几十万次，串联重复单位从最短的2bp起，长短 不等。这类重复顺序组成卫星DNA的基础。可分为三类：大/小/微卫星DNA。8.基因多态性：是指由于等位基因间在特定位点上DNA序列存在差异造成的，一般发生在基因序列中不编码蛋白质的区域和没有重要调节功能的区域。 9. 操纵子（operator）:是阻遏蛋白识别与结合的一小段DNA序列，转录过程存在阻遏调控机制的基因中均含有这样的序列。操纵子紧接在启动子下游，通常与启动子有部分重叠。 10. 顺式作用元件（cis-acting elements ）:是指那些与结构基因表达调控相关、能够被基因调控蛋白特异性识别和结合的DNA序列。原核生物中主要是启动子、阻遏蛋白结合位点、正调控蛋白结合位点、增强子等。真核生物中包括启动子、上游启动子元件、增强子、加尾信号和一些反应元件等。 11. 反式作用因子（trans-acting elements ）:在真核生物中，基因特异性转录因子称为 反式作用因子，这些因子通常是通过与增强子或上游启动元件结合而发挥作用。反式作 用因子通过与通用转录因子及RNA聚合酶相互作用而刺激转录，这些相互作用促进前起始复合物的形成。 12. 增强子（enhancer）:是一种较短的DNA序列，能够被反式作用因子识别与结合。反式作用因子与增强子元件结合后能够调控（通常为增强）临近基因的转录。增强子序列通常是数个形成一簇，位于转录起始点上游-100~-300bp处，但在基因之外或某些内含子中也有增强子序列。 13. 启动子(promoter ):是RNA聚合酶特异性识别和结合的DNA序列。启动子具有
第七章作业 一、名词解释 操纵子 弱化子 二、选择题 1. 在调控乳糖操纵子表达中，乳糖的作用是（） A. 与RNA聚合酶结合诱导结构基因的表达 B. 与RNA聚合酶结合抑制结构基因的表达 C. 与抑制物结合诱导结构基因的表达 D. 与抑制物结合抑制结构基因的表达 2. 关于乳糖操纵子学说描述正确的是（） A．乳糖操纵子学说是典型的负控诱导转录系统 B．cAMP-CRP是一个重要的负调节物 C．乳糖及其类似物可以与阻遏基因的编码产物结合启动结构基因的转录 D．在无葡萄糖存在情况下，cAMP-CRP增加，结构基因转录下降 3. 乳糖、色氨酸等小分子物质在基因表达调控中作用的共同特点是（） A. 与DNA结合 B．与启动子结合 C．与RNA聚合酶结合影响其活性 D．与蛋白质结合影响该蛋白质结合DNA 三．判断题 1. 1953年Watson和Crick提出了操纵子学说。（）2．原核生物基因表达的调控主要发生在转录水平上，真核生物基因表达的调控可以发生在各个水平上，但主要也是在转录水平上。（）
四．简答题 1、下图是乳糖操纵子的调节模式图，图A是在有充足葡萄糖情况下的示意图，图B是在缺乏葡萄糖，但有乳糖的情况下的示意图。简述其调节机制。 答：a,乳糖操纵子的组成：大肠杆菌乳糖操纵子含Z、Y、A三个结构基因，分别编码半乳糖苷酶、透酶和半乳糖苷乙酰转移酶，此外还有一个操纵序列O，一个启动子P和一个调节基因I。 b，阻遏蛋白的负性调节：没有乳糖存在时，I基因编码的阻遏蛋白结合于操纵序列O处，乳糖操纵子处于阻遏状态，不能合成分解乳糖的三种酶；有乳糖存在时，乳糖作为诱导物诱导阻遏蛋白变构，不能结合于操纵序列，乳糖操纵子被诱导开放合成分解乳糖的三种酶 c,CAP的正性调节：在启动子上游有CAP结合位点，当大肠杆菌从以葡萄糖为碳源的环境转变为以乳糖为碳源的环境时，cAMP浓度升高，与CAP结合，使CAP 发生变构，CAP结合于乳糖操纵子启动序列附近的CAP结合位点，激活RNA聚合酶活性，促进结构基因转录，调节蛋白结合于操纵子后促进结构基因的转录，对乳糖操纵子实行正调控，加速合成分解乳糖的三种酶。 d,协调调节：乳糖操纵子中的I基因编码的阻遏蛋白的负调控与CAP的正调控两种机制，互相协调、互相制约。
分子生物学常见名词解释完全版(中英文对照) A Abundance (mRNA 丰度)：指每个细胞中mRNA 分子的数目。 Abundant mRNA(高丰度mRNA)：由少量不同种类mRNA组成，每一种在细胞中出现大量 拷贝。 Acceptor splicing site (受体剪切位点)：内含子右末端和相邻外显子左末端的边界。Acentric fragment(无着丝粒片段)：(由打断产生的)染色体无着丝粒片段缺少中心粒，从而 在细胞分化中被丢失。 Active site(活性位点)：蛋白质上一个底物结合的有限区域。 Allele(等位基因)：在染色体上占据给定位点基因的不同形式。 Allelic exclusion(等位基因排斥)：形容在特殊淋巴细胞中只有一个等位基因来表达编码的 免疫球蛋白质。 Allosteric control(别构调控)：指蛋白质一个位点上的反应能够影响另一个位点活性的能力。Alu-equivalent family(Alu 相当序列基因)：哺乳动物基因组上一组序列，它们与人类Alu 家族相关。 Alu family (Alu家族)：人类基因组中一系列分散的相关序列，每个约300bp长。每个成员 其两端有Alu 切割位点(名字的由来)。 α-Amanitin(鹅膏覃碱)：是来自毒蘑菇Amanita phalloides 二环八肽，能抑制真核RNA聚 合酶，特别是聚合酶II 转录。 Amber codon (琥珀密码子)：核苷酸三联体UAG，引起蛋白质合成终止的三个密码子之一。Amber mutation (琥珀突变)：指代表蛋白质中氨基酸密码子占据的位点上突变成琥珀密码 子的任何DNA 改变。 Amber suppressors (琥珀抑制子)：编码tRNA的基因突变使其反密码子被改变，从而能识 别UAG 密码子和之前的密码子。 Aminoacyl-tRNA (氨酰-tRNA)：是携带氨基酸的转运RNA，共价连接位在氨基酸的NH2 基团和tRNA 终止碱基的3￠或者2￠－OH 基团上。 Aminoacyl-tRNA synthetases (氨酰-tRNA 合成酶)：催化氨基酸与tRNA 3￠或者2￠－OH基团共价连接的酶。 Amphipathic structure(两亲结构)：具有两个表面，一个亲水，一个疏水。脂类是两亲结构，一个蛋白质结构域能够形成两亲螺旋，拥有一个带电的表面和中性表面。 Amplification (扩增)：指产生一个染色体序列额外拷贝，以染色体内或者染色体外DNA形 式簇存在。 Anchorage dependence (贴壁依赖)：指正常的真核细胞需要吸附表面才能在培养基上生长。Aneuploid (非整倍体)：组成与通常的多倍体结构不同，染色体或者染色体片段或成倍丢失。Annealing (退火)：两条互补单链配对形成双螺旋结构。 Anterograde (顺式转运)：蛋白质质从内质网沿着高尔基体向质膜转运。 Antibody (抗体)：由B 淋巴细胞产生的蛋白质(免疫球蛋白质)，它能识别特殊的外源“抗 2 原”，从而引起免疫应答。 Anticoding strand (反编码链)：DNA 双链中作为膜板指导与之互补的RNA 合成的链。Antigen (抗原)：进入基体后能引起抗体(免疫球蛋白质)合成的分子。 Antiparallel (反式平行)：DNA双螺旋以相反的方向组织，因此一条链的5￠端与另一条链的3￠端相连。
分子生物学Ⅱ 专题一细胞通讯与细胞信号转导（一）名词解释 （1）信号分子(signal molecule)：是指在细胞间或细胞内进行信息传递的化学物质。 （2）受体（receptor）：是指细胞中能识别信息分子，并与之特异结合、引起相应生物效应的蛋白质。 （3）蛋白激酶（protein kinase）：是指使蛋白质磷酸化的酶。 （二）简答分析 （1）细胞通讯的方式及每种作用方式的特点。 答： （2）膜受体介导的信息传递途径的基本规律。
答：配体→膜受体→第二信使→效应蛋白→效应。（3）试以肾上腺素、干扰素、胰岛素、心纳素为例，阐述其信息转导过程。 答：①肾上腺素：cAMP-PKA途径； 过程：首先肾上腺素与其受体结合，使G蛋白被激活；然后G蛋白与膜上的腺苷酸环化酶相互作用，后者将ATP转化为cAMP；最后cAMP磷酸化PKA，从而产生一系列生物学效应。 ②胰岛素：受体型TPK途径； 过程：胰岛素与其靶细胞上的受体结合后，可使其受体中的TPK激活，随后通过下游的Ras途径继续传递信号，直至发生相应的生物学效应。 ③干扰素：Jak-STAT途径； 过程：首先干扰素与受体结合导致受体二聚化，然后受体使JAK（细胞内TPK）激活，接着JAK将下游的STAT磷酸化形成二聚体，暴露出入核信号，最后STAT进入核内，调节基因表达，产生生物学效应。 ④心钠素：cGMP-PKG途径； 过程：心钠素与其受体结合，由于该受体属于GC型酶偶联受体，具有鸟苷酸环化酶的的活性，因此结合后可直接将GTP转化为cGMP，进而激活下游的PKG，最终产生一系列的生物学效应。
（4）类固醇激素是如何调控基因表达的？ 答：类固醇激素穿膜后与细胞内（或核内）受体结合，使受体变构形成激素受体活性复合物并进入细胞核中，然后以TF的形式作用于特异的DNA序列，从而调控基因表达。 专题二基因分析的策略 （一）名词解释 （1）分子杂交（molecular hybridization）：是指具有一定同源序列的两条核酸单链（DNA或RNA）在一定条件下，按碱基互补配对原则经退火处理，形成异质双链的过程。（2）核酸分子杂交技术：是指采用杂交的手段（方式），用一已知序列的DNA或RNA片段（探针）来测检样品中未知核苷酸顺序。 （3）探针（Probe）：是指用来检测某特定核苷酸序列的标记DNA或RNA片段。 （4）增色效应：是指DNA变性时260nm紫外吸收值增加的现象。 （5）解链温度（Tm）：是指加热DNA溶液，使其对260nm 紫外光的吸光度达到其最大值一半时的温度，即50%DNA 分子发生变性的温度。 （6）转基因：是指是借助基因工程将确定的外源基因导入
第一章 1 简述孟德尔、摩尔根和沃森等人对分子生物学发展的主要贡献 答：孟德尔的对分子生物学的发展的主要贡献在于他通过豌豆实验，发现了遗传规律、分离规律及自由组合规律；摩尔根的主要贡献在于发现染色体的遗传机制，创立染色体遗传理论，成为现代实验生物学奠基人；沃森和克里克在1953年提出DAN反向双平行双螺旋模型。 2写出DNARNA的英文全称 答：脱氧核糖核酸（DNA, Deoxyribonucleic acid），核糖核酸（RNA, Ribonucleic acid） 3试述“有其父必有其子”的生物学本质 答：其生物学本质是基因遗传。子代的性质由遗传所得的基因决定，而基因由于遗传的作用，其基因的一半来自于父方，一般来自于母方。4早期主要有哪些实验证实DNA是遗传物质？写出这些实验的主要步骤答：一，肺炎双球菌感染实验，1，R型菌落粗糙，菌体无多糖荚膜，无毒，注入小鼠体内后，小鼠不死亡。2，S型菌落光滑，菌体有多糖荚膜，有毒，注入到小鼠体内可以使小鼠患病死亡。3，用加热的方法杀死S型细菌后注入到小鼠体内，小鼠不死亡；二，噬菌体侵染细菌的实验：1，噬菌体侵染细菌的实验过程：吸附→侵入→复制→组装→释放。2，DNA中P的含量多，蛋白质中P的含量少；蛋白质中有S而DNA中没有S，所以用放射性同位素35S标记一部分噬菌体的蛋白质，用放射性同位素32P标记另一部分噬菌体的DNA。用35P标记蛋白质的噬菌体侵染后，细菌体内无放射性，即表明噬菌体的蛋白质没有进入细菌内部；而用32P标记DNA的噬菌体侵染细菌后，细菌体内有放射性，即表明噬菌体的DNA进入了细菌体内。三，烟草TMV的重建实验：1957年，Fraenkel-Conrat等人，将两个不同的TMV株系（S株系和HR株系）的蛋白质和RNA 分别提取出来，然后相互对换，将S株系的蛋白质和HR株系的RNA，或反过来将HR株系的蛋白质和S株系的RNA放在一起，重建形成两种杂种病毒，去感染烟草叶片。 5请定义DNA重组技术和基因工程技术 答：DNA重组技术：目的是将不同的DNA片段（如某个基因或基因的一部分）按照人们的设计定向连接起来，然后在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细胞的新的遗传性状。基因工程技术：是除了包含DNA重组技术外还包括其他可能是生物细胞基因结构得到改造的体系，基因工程是指技术重组DNA技术的产业化设计与应用，包括上游技术和下游技术两大组成部分。上游技术指的是基因重
05级分子生物学真题 一、选择题 1、激活子的两个功能域，一个是转录激活结构域，另一个是（DNA结合域） 2、转录因子包括通用转录因子和（基因特异转录因子） 3、G-protein激活needs(GTP)as energy. 4、Promoters and(enhancers)are cis-acting elements. 5、噬菌体通过（位点专一重组）整合到宿主中 6、在细菌中，色氨酸操纵子的前导区转录后，（翻译）就开始 7、mRNA的剪切跟(II)类内含子相似 8、UCE是（I）类启动子的识别序列 9、TATA box binding protein在下列哪个启动子里面存在（三类都有） 10、（5S rRNA)是基因内部启动子转录的 11、人体全基因组大小(3200000000bp) 12、与分枝位点周围序列碱基配对的剪接体（U2snRNP） 13、tRNA基因是RNA聚合酶（III）启动的 14、在细菌中，色氨酸操纵子的前导区转录后，（翻译）就开始 15、乳糖操纵子与阻遏蛋白结合的物质是（异构乳糖）。 16、核mRNA的内含子剪接和（II类内含子剪接）的过程相似 17、基因在转录时的特点（启动子上无核小体） 18、RNA干涉又叫（转录后的基因沉默，PTGS） 19、内含子主要存在于（真核生物） 20、snRNA在下列哪种反应中起催化酶的作用（mRNA的剪接） 二、判断题 1、原核生物有三种RNA聚合酶。 2、抗终止转录蛋白的机制是使RNA聚合酶忽略终止子。 3、RNA聚合酶II结合到启动子上时，其亚基的羧基末端域（CTD）是磷酸化的。 4、Operon is a group of contiguous,coordinately controlled genes. 5、RNA聚合酶全酶这个概念只应用于原核生物。 6、聚腺苷酸尾是在mRNA剪接作用前发生的。 7、σ在转录起始复合复合物中使得open到closed状态（closed转变成open） 8、剪接复合体作用的机制：组装、作用、去组装，是一个循环 三、简答题 1、原核生物转录终止的两种方式。 2、组蛋白乙酰化对基因转录的影响。 3、G蛋白在翻译中的作用有哪些？ 4、什么是转座？转座子有哪些类型？ 5、简述增强子的作用机制。 04级分子生物学期末题目 一、选择题（20题） 1、tRNA的5端剪切所需的酶(RNase P） 2、人体全基因组大小(3，200，000，000bp) 3、（5S rRNA)是基因内部启动子转录的 4、线虫反式剪接所占比例(10%-20%) 5、与分枝位点周围序列碱基配对的剪接体（U2snRNP）
分子生物学考研参考 习题
分子生物学考研习题 一、名词解释 1.中心法则（Central Dogma） 2.反向重复序列（IR） 3.DNA链的呼吸作用 4.Cot曲线(Cot1/2) 5.DNA变性，复性 6.DNA的熔解温度(Tm) 7.基因组 8.C-值矛盾 9.基因家族 10.基因簇 11.割裂基因，Intron 内元，Exon 外元 12.卫星DNA 13.半保留复制 14.岗崎片段 15.复制单位replicon 16.复制体replisome 17.先导链，后随链 18.突变（mutation） 19.移码突变(frame-shift mutation) 20.无义突变（nonsense mutation），错义突变（missense mutation)，同义突变（samesense mutation) 21.组成型突变（constitutive mutation) 22.突变热点（Mutation Hotpoint） 23.增变基因（mutator gene ） 24.限制-修饰系统（restriction and modificaion） 25.光裂合酶修复（photo reactivation Repair） 26.切除修复（Excision Repair） 27.重组修复（Recombinative—Repair） 28.SOS修复（SOS Repair） 29.转录(transcription) 30.有义链(sense strand) ，反义链(antisense strand) 31.启动子(promoter) 32.终止子（terminator） 33.核酶（ribozyme）； 34.核内不均一RNA（hnRNA） 35.反式拼接（trans-splicing）
分子生物学 第一章绪论 分子生物学研究内容有哪些方面？ 1、结构分子生物学； 2、基因表达的调节与控制； 3、DNA重组技术及其应用； 4、结构基因组学、功能基因组学、生物信息学、系统生物学 第二章DNA and Chromosome 1、DNA的变性：在某些理化因素作用下，DNA双链解开成两条单链的过程。 2、DNA复性：变性DNA在适当条件下，分开的两条单链分子按照碱基互补原则重新恢复天然的双螺旋构象的现象。 3、Tm(熔链温度)：DNA加热变性时，紫外吸收达到最大值的一半时的温度，即DNA分子内50%的双链结构被解开成单链分子时的温度） 4、退火：热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性，称为退火 5、假基因：基因组中存在的一段与正常基因非常相似但不能表达的DNA序列。以Ψ来表示。 6、C值矛盾或C值悖论:C值的大小与生物的复杂度和进化的地位并不一致，称为C值矛盾或C值悖论(C-Value Paradox)。 7、转座：可移动因子介导的遗传物质的重排现象。 8、转座子：染色体、质粒或噬菌体上可以转移位置的遗传成分 9、DNA二级结构的特点：1）DNA分子是由两条相互平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成；2）DNA分子中的脱氧核苷酸和磷酸交替连接，排在外侧，构成基本骨架，碱基排列在外侧；3）DNA分子表面有大沟和小沟；4）两条链间存在碱基互补，通过氢键连系，且A=T、G ≡ C（碱基互补原则）；5）螺旋的螺距为3.4nm，直径为2nm，相邻两个碱基对之间的垂直距离为0.34nm，每圈螺旋包含10个碱基对；6）碱基平面与螺旋纵轴接近垂直，糖环平面接近平行 10、真核生物基因组结构：编码蛋白质或RNA的编码序列和非编码序列，包括编码区两侧的调控序列和编码序列间的间隔序列。 特点：1）真核基因组结构庞大哺乳类生物大于2X109bp；2）单顺反子（单顺反子：一个基因单独转录，一个基因一条mRNA，翻译成一条多肽链；）3）基因不连续性断裂基因（interrupted gene）、内含子(intron)、外显子(exon)；4）非编码区较多，多于编码序列(9:1) 5）含有大量重复序列 11、Histon(组蛋白)特点：极端保守性、无组织特异性、氨基酸分布的不对称性、可修饰作用、富含Lys的H5 12、核小体组成：由组蛋白和200bp DNA组成 13、转座的机制：转座时发生的插入作用有一个普遍的特征，那就是受体分子中有一段很短的被称为靶序列的DNA会被复制，使插入的转座子位于两个重复的靶序列之间。 复制型转座：整个转座子被复制，所移动和转位的仅为原转座子的拷贝。 非复制型转座：原始转座子作为一个可移动的实体直接被移位。 第三章DNA Replication and repair 1、半保留复制：DNA生物合成时，母链DNA解开为两股单链，各自作为模板(template)按碱
医学分子生物学 名词解释： 结构基因(structural genes)： 可被转录形成 mRNA，并转译成多肽链，构成各种结构蛋白质，催化各种生化反应的酶和激素等。 ORF 开放阅读框架（ open reading frame，ORF ）： 是指DNA链上，由蛋白质合成的起始密码开始，到终止密码为止的一个连续编码。 C值(C-value)： 一种生物体单倍体基因组DNA的总量，用以衡量基因组的大小。 C值矛盾/ C值悖论： C值和生物结构或组成的复杂性不一致的现象。 基因组（genome）： 是指生物体全套遗传信息，包括所有基因和基因间的区域 重叠基因 是指同一段DNA片段能够参与编码两种甚至两种以上的蛋白质分子。 SNP单核苷酸多态性（singl e nucleotid e polymorphism） 是由基因组DNA上的单个碱基的变异引起的DNA序列多态性。是人群中个体差异最具代表性的DNA多态性，相当一部分还直接或间接与个体的表型差异、对疾病的易感性或抵抗能力、对药物的反应性等相关。SNP被认为是一种能稳定遗传的早期突变 蛋白质组(proteomics): 指应用各种技术手段来研究蛋白质组的一门新兴科学，其目的是从整体的角度分析细胞内动态变化的蛋白质组成成份、表达水平与修饰状态，了解蛋白质之间的相互作用与联系，揭示蛋白质功能与细胞生命活动规律. 质谱技术mass spectrometry,MS 样品分子离子化后，根据不同离子间质核比（m/z）的差异来分离并确定分子量 开放阅读框=ORF 基因工程
又称为重组DNA技术，是指将外源基因通过体外重组后导入受体细胞，并使其能在受体细胞内复制和表达的技术。 限制性核酸内切酶(restriction endonuclease, RE) 是一类能识别和切割双链DNA特定核苷酸序列的核酸水解酶。 逆转录酶 依赖RNA的DNA聚合酶，它以RNA为模板、4种dNTP为底物，催化合成DNA，其功能主要有：1)逆转录作用；2)核酸酶H的水解作用；3)依赖DNA的DNA聚合酶作用。 粘性末端 被限制酶切割后突出的部分就是粘性末端（来自360问答） 载体vector 指能携带外源DNA片段导入宿主细胞进行扩增或表达的工具。载体的本质为DNA。多克隆位点 载体上具有多个限制酶的单一切点（即在载体的其他部位无这些酶的相同切点）称为多克隆位点 报告基因（reporter gene）： 是指处于待测基因下游并通过转录和表达水平来反映上游待测基因功能的基因，又称报道基因。 转化 以质粒DNA或以它为载体构建的重组子导入细菌的过程称为转化（transformation） 感受态细胞 细胞膜结构改变、通透性增加并具有摄取外源DNA能力的细胞称谓感受态细胞(competent cell)。 碱裂解法 在NaOH提供的高pH（12.0～12.6）条件下，用强阳离子去垢剂SDS破坏细胞壁，裂解细胞，与NaOH共同使宿主细胞的蛋白质与染色体DNA发生变性，释放出质粒DNA。 核酸变性 变性（denaturation）:在某些理化因素的作用下，维系DNA分子二级结构的氢键和碱基堆积力受到破坏，DNA由双螺旋变成单链过程。 核酸复性
第七章蛋白质的生物合成——翻译 (一)名词解释 1．翻译2．密码子3．密码的简并性4．同义密码子5．变偶假说6．移码突变7．同功受体8．多核糖体 (二)问答题 1．参与蛋白质生物合成体系的组分有哪些?它们具有什么功能? 2．遗传密码是如何破译的? 3．遗传密码有什么特点? 4．简述三种RNA在蛋白质生物合成中的作用。 5．简述核糖体的活性中心的二位点模型及三位点模型的内容。 6．氨基酸在蛋白质合成过程中是怎样被活化的? 7．简述蛋白质生物合成过程。 8．蛋白质合成中如何保证其翻译的正确性? 9．原核细胞和真核细胞在合成蛋白质的起始过程有什么区别。 10．蛋白质合成后的加工修饰有哪些内容? 11．蛋白质的高级结构是怎样形成的? 12．真核细胞与原核细胞核糖体组成有什么不同?如何证明核糖体是蛋白质的合成场所? 13. 已知一种突变的噬菌体蛋白是由于单个核苷酸插入引起的移码突变的，将正常的蛋白质和突变体蛋白质用胰蛋白酶消化后，进行指纹图分析。结果发现只有一个肽段的差异，测得其基酸顺序如下：正常肽段Met-Val-Cys-Val-Arg 突变体肽段Met-Ala-Met-Arg （1）什么核苷酸插入到什么地方导致了氨基酸顺序的改变？ （2）推导出编码正常肽段和突变体肽段的核苷酸序列. 提示：有关氨基酸的简并密码分别为 Val：GUU GUC GUA GUG Arg：CGU CGC CGA CG AGA AGG Cys：UGU UGC Ala：GCU GCC GCA CGC 14. 试列表比较核酸与蛋白质的结构。 15. 试比较原核生物与真核生物的翻译。
(三)填空题 1．蛋白质的生物合成是以___________为模板，以___________为原料直接供体，以_________为合成杨所。 2．生物界共有______________个密码子，其中___________个为氨基酸编码，起始密码子为_________；终止密码子为_______、__________、____________。3．原核生物的起始tRNA以___________表示，真核生物的起始tRNA以___________表示，延伸中的甲硫氨酰tRNA以__________表示。 4．植物细胞中蛋白质生物合成可在__________、___________和___________三种细胞器内进行。 5．延长因子T由Tu和Ts两个亚基组成，Tu为对热___________蛋白质，Ts为对热________蛋白质。 6．原核生物中的释放因子有三种，其中RF-1识别终止密码子_____________、____________；RF-2识别__________、____________；真核中的释放因子只有___________一种。 7．氨酰-tRNA合成酶对__________和相应的________有高度的选择性。 8．原核细胞的起始氨基酸是_______，起始氨酰-tRNA是____________。 9．原核细胞核糖体的___________亚基上的__________协助辨认起始密码子。l0．每形成一个肽键要消耗_____________个高能磷酸键，但在合成起始时还需多消耗___________个高能磷酸键。 11．肽基转移酶在蛋白质生物合成中的作用是催化__________形成和_________的水解。 12．肽链合成终止时，___________进人“A”位，识别出_________，同时终止因子使________的催化作用转变为____________。 13．原核生物的核糖体由____________小亚基和____________大亚基组成，真核生物核糖体由_________小亚基和_______________大亚基组成。 14. 蛋白质中可进行磷酸化修饰的氨基酸残基主要为_____________、____________、___________。 (四)选择题 1．蛋白质生物合成的方向是( )。
第一次课 举例说明人的基因组成或结构变化引起的相关疾病 (要求：1特定某个基因名称、定位、大小及组成等基本特征。2基因组成或结构变化的过程、结果和表型)。 疾病：严重复合免疫缺陷病（XL-SCID） 名称：受体γ链(γc)基因突变引起。 定位：编码基因位于Xq12～131 组成：γc基因8个外显子的135种基因突变，其中5个突变热点;最常见的突变类型是单个碱基置换(错义突变和无义突变)，其次为剪接部位突变、缺失和插入突变 结果：该基因编码的产物为白介素（如IL-4，IL-21）。这些白介素和受体涉及了很多T,B细胞的分化和常熟。当基因突变时，无功能蛋白质产物生成，导致白介素信号的广泛缺失，进而引起免疫系统功能的丧失。 第三次课 1、请叙述肝细胞对胰高血糖素或肾上腺素的反应过程。 简洁答案：肾上腺素能受体激活——与Gi偶联——AC活性下降——cAMP活性下降——平滑肌舒张。胰高血糖素能受体——激活Gs、增加AC活性——cAMP——PKA（增加肝糖原分解） 叙述答案：肾上腺素和胰高血糖素中的任何一种激素同肝细胞膜上相应受体结合后激化G 蛋白，G蛋白化a亚基，a亚基激化腺苷酸环化酶(AC)，AC催化小分子信使cAMP的产生，cAMP结合PKA，通过变构调节作用激化PKA，PKA通过磷酸化作用激化或抑制各种效应蛋白，继续传递信号，PKA激活磷酸化酶b激酶，促进糖原的分解代谢，糖原分解成1-磷酸葡萄糖，然后进一步分解为6-磷酸葡萄糖随后进入血液。激活的PKA计入细胞核使cAMP反应元件结合蛋白(CREB）磷酸化。磷酸化的CREB结合于cAMP反应元件（CRE），并与CREB结合蛋白（CBP）结合。与CREB结合后的CBP作用于通用转录因子（包括TFIIB）,促进CFIIB 等通用转录因子与启动子结合激活基因的表达。 2、细胞膜在信号转导的过程中起到怎样的作用？ 答案1：屏障作用，位于细胞膜的某些能特异性地与外源性物质结婚，并诱发细胞产生某些特定的生理生化反应，并最终产生生物学效应的物质。 答案2： 每个细胞在机体内并非孤立地存在，而是不断受到其生活环境中各种理化因素的影响。各种信号，如化学、机械、电刺激信号，一般首先作用于细胞膜，膜上某些特异性蛋白质能选择性地接受某种特定信号，引起细胞膜两侧电位变化或细胞内发生某些功能改变；细胞膜的这种作用称为跨膜信号转导功能。 细胞通过位于胞膜或胞内的受体感受胞外信息分子的刺激，经复杂的细胞内信号转导系统的转换而影响其生物学功能，这一过程称为细胞信号转导，这是细胞对外界刺激做出应答反应的基本生物学方式。其中，水溶性信息分子如肽类激素、生长因子及某些脂溶性信息分子(如前列腺素)等，不能穿过细胞膜，需通过与膜表面的特殊受体相结合才能激活细胞内信息分子，经信号转导的级联反应将细胞外信息传递至胞浆或核内，调节靶细胞功能，这一过程称为跨膜信号转导。其过程包括：①胞外信号被质膜上的特异性受体蛋白识别，受体被活化； ②通过胞内信号转导物(蛋白激酶，第二信使等) 的相互作用传递信号；③信号导致效应物
分子生物学知识点总结 1.蛋白质组(proteome)：proteins expressed by a genome, 即基因组表达的 全套蛋白质。蛋白质组学（Protemics）则是以蛋白质组为研究对象，从整体角度，分析细胞或组织内蛋白质构成的动态变化和活动规律的科学。（相互作用网络PPI） 2.表达蛋白质组学研究的基本流程：蛋白样品的制备及定量-总蛋白的双向凝 胶电泳（染色）-凝胶分析软件分析-胶内酶解（胰肽酶）-质谱分析（肽质量指纹图谱）-数据库搜索鉴定蛋白性质 3.双向凝胶电泳：相互垂直的两个方向上，分别基于蛋白质不同的等电点和分 子量，先经等电聚焦电泳(isoelectric focusing， IEF)，再经变性聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）把复杂的蛋白质成分分离。 4.比较蛋白质组学：通过比较同一个体肿瘤细胞（组织）与正常细胞（组织） 之间蛋白质在表达数量、表达位置和修饰状态上的差异，发现与肿瘤发病或者发展有关的分子标记，用来作为肿瘤诊断的肿瘤相关蛋白。 5.软电离：所谓“软电离”是指样品分子电离时保留整个分子的完整性，不会 形成碎片离子。 6.肿瘤血清蛋白质分析方法（tumor serologic proteome analysis， SERPA）： 是从肿瘤免疫学观点出发建立的一种蛋白质组学和肿瘤免疫学相结合的方法。 SERPA其实验过程如下： ①双向电泳分离肿瘤组织（细胞）总蛋白质； ②转膜； ③建立western blotting蛋白质印迹反应图谱（与患者或正常人血清反应）； ④软件分析确定差异反应的蛋白质斑点； ⑤质谱鉴定和生物信息对肿瘤组织平行胶(replica gel)中相应的差异蛋白 质点进行鉴定，筛选出肿瘤分子标志物； ⑥用ELISA、免疫组化等方法对该分子标志物进行原位验证，或者进一步分 析该蛋白功能，研究其在肿瘤进展中发挥的作用。 7.蛋白质芯片：是将大量蛋白质分子按预先设置的排列固定于一种载体表面， 形成微阵列，根据蛋白质分子间特异性结合的原理，构建微流体生物化学分析系统，以实现对生物分子的准确、快速、大信息量的检测。 8.功能蛋白质组学：是指对蛋白质间、蛋白质与DNA/RNA间的相互作用的研究。 以细胞内与某个功能有关或某种条件下的一群蛋白质为主要研究内容，由此建立细胞内外信号传递的复杂网络。研究方法主要有： ●蛋白质芯片技术 目前常用蛋白质芯片有： 1. SELDI-TOF-MS蛋白质芯片 2. 抗体芯片 3. 靶蛋白质芯片 4. 液相蛋白质芯片 ●噬菌体展示技术 ●酵母双杂交系统 ●免疫共沉淀
：小核RNA，只存在于细胞核或者核质核仁中的一类小分子量的RNA，具有独特功能并且独立存在的实体，约为70-300个核苷酸，可参与真核生物的RNA剪接。 ：即干扰RNA，一类小分子量的RNA，可以高效，特意地阻断体内同源基因的表达，促使同源mRNA降解，诱使细胞表现出特定的基因缺失。 3.核酶：一类具有催化活性的核糖核酸，呈锤头状，参加RNA的剪切和降解。与RNA酶有显 着区别，它是RNA，后者是蛋白质。 4.反义RNA又称调节RNA，是指能与特定mRNA互补结合的RNA片段，即碱基序列正好与有 意义的mRNA互补的RNA分子。 5三链DNA：是在DNA双螺旋结构基础上形成的，由多聚嘧啶核苷酸或者多聚嘌呤核苷酸与 DNA双螺旋形成的。/由于双螺旋的一股轻微折叠后，该股中的碱基可与双螺旋的碱基以 Hoogsteen氢键相连如TAT、CGC、TAA、CGG。 ：即RNAi干扰，siRNA高效特异地阻断体内同源基因表达，促使同源RNA降解，诱使细胞表现出特定基因缺失的表型的现象。 < 7.何谓反义RNA其功能和医学意义如何答：又称为调节RNA，是指能与特定mRNA互补结合 的RNA片段，也即碱基序列与有意义的mRNA互补的RNA分子。功能：a阻断mRNA的翻 译，b抑制DNA复制和mRNA的转录，c选择性的关闭基因。意义：参与基因调控：可用于 基因治疗（病毒、肿瘤）； 8什么叫做核酶如何发挥作用有何应用价值答：即一类具有催化活性的核糖核酸。主要催化 RNA的剪接反应和剪切反应。应用意义：通过设计合成特异性切割病毒以及病毒的RNA的 核酶，对病毒和肿瘤的基因治疗将发挥重要作用。 9.何谓RNAi其作用机理和应用前景如何 答：：即RNAi干扰，siRNA高效特异地阻断体内同源基因表达，促使同源RNA降解，诱使细胞表现出特定基因缺失的表型的现象。作用机理：分为起始阶段和效应阶段。起始阶段Dicer 酶以依赖ATP的方式切割外源性的双链RNA为小分子干扰RNA，清除病毒，阻断转座子表 达；效应阶段小分子干扰RNA结合核酶复合物形成RNA诱导活化的复合物及RISC，然后RISC 结合至mRNA转录本上并切割它，从而发挥作用。应用前景：大通量研究基因功能的工具； 基因敲除中的应用；用于基因治疗；基因表达的调控。 第二章 1移动基因：又叫转位因子（transposable elements）,由于它可以在染色体基因组上移动，甚至可在不同染色体间跃迁，故又称跳跃基因（jumping gene）。 2断裂基因：真核细胞的结构基因，其核苷酸序列中含有与氨基酸编码无关的DNA间隔区段，从而被分割成不连续的若干区域。将这种编码序列不连续，有间隔区段的DNA片断称为断 裂基因 3 RNA剪接：将断裂基因的内含子删除和表达子连接并最终形成成熟mRNA的过程。 ; 4 重叠基因：不同基因的核苷酸序列有时为相邻两个基因共用，将核苷酸彼此重叠的两个基 因称为重叠基因。 5 假基因：在珠蛋白基因簇各片段核苷酸序列分析时发现，除了有正常的功能基因之外，还 有功能失活的特殊序列片段，它不能行使表达功能。该类核苷酸序列中存在的无表达功能的 畸变核苷酸序列片段。 6 卫星DNA：又称随体DNA,不编码蛋白质和转录RNA的小片段高度重复一类小片段DNA序 列，多富含GC碱基在DNA浮力密度实验中会在主峰旁形成些小峰，形似卫星分布而称之。 一般5-10bp短序列，人类为171bp，保护和稳定染色体 7 基因组：表示某物种单倍体的总DNA。对于二倍体高等生物其配子的DNA总和即为一组基 因组不同生物基因组数目不同。