基因表达转录水平调控-转录激活

素，它们在类固醇受
体家族中有30%-57%的
相关性，反应了各种
激素的特异性。
类固醇受体的DNA结
合域也是一类锌指，但 是它只含有Cys而没有His 残 基。 在 与DNA 结 合过 程中，它所发挥的功能 仅 仅是 识 别DNA 序 列以 及提供DNA结合空间。
类固醇的应答元件是含有两个半位点的回文结构
来实现的，如da基因和Ac-J基因。Ac-S基因和da基因
是bHLH型基因，抑制基因emc编码一个缺乏碱性区 的HLH蛋白。当emc功能缺失时，da蛋白和Ac-S蛋白 形成二聚体激活相应靶基因的转录，但emc蛋白的 产生导致形成不能结合DNA的异源二聚体，所以在 适当细胞内产生emc蛋白是抑制Ac-S/da功能所必需 的。
mRNA的翻译。
在真核生物中基因表达常在转录起始时受到调控
。对于大多数基因来说这是主要调控点，它包挎启 动子中染色质的结构改变，同时，基本转录复合体 也结合到启动子上。组织特异性基因表达调控也是 在转录过程中进行的，那么生物体通过什么样的调 控方式进行呢？转录因子的参与或许可能很好的解 释这些调控机制。
4、螺旋-环-螺旋
螺旋-环-螺旋蛋白质有一个由40-50个氨基酸残基
组成的序列，含有两个两性α-螺旋。每一个α-螺旋 由15-16个氨基酸残基组成，两个α-螺旋被环隔开。 两个螺旋形成两个面，一面代表着疏水氨基酸，另 一个面代表着带电氨基酸。这组蛋白质通过两个螺 旋相应表面的疏水残基的相互作用，可以形成同源 二聚体和异源二聚体。
变化。
金属硫蛋白（MT）基因提供了单一基因受多种
不同机制调控的例子。
金属硫蛋白保护细胞免受过多的金属损伤，它能
与重金属结合，并将其排出体外。此基因仅表达基 础水平，可被金属离子（如镉例子）或糖皮质激素 （GR）诱导出很高的水平。
正如前面所说，激活剂具有DNA结合域和转录激
活域，不同的转录因子其DNA结合域也是有所差别 的，因此可以根据DNA结合域将激活剂进行分型。 这些分型包括：锌指基序、类固醇受体、螺旋-转角螺旋、螺旋-环-螺旋以及亮氨酸拉链结构。
同源域负责DNA的结
合，在蛋白质之间交换
同源域的实验表明，
DNA识别 特异性取决于
同源盒。同源域的C端与
原核生物阻抑物的螺旋转角-螺旋结构有相关性
。其结合DNA方 式如右
图。
另一组包含同源域的蛋白质是一系列Hox蛋白，
它们以相当低的序列特异性结合DNA。Hox蛋白与 DNA结合时是作为异源二聚体以其偶合体结合DNA . 同源域蛋白可以是转录激活剂或阻抑物，这些因 子本质是依赖于其他结构域的，其本身仅负责结合 DNA.
基因转录调控——转录激活
在高等真核生物中，各种细胞的表型的差异很大
程度上取决于那些有RNA聚合酶Ⅱ转录的可编码蛋 白质的基因表达上的不同。原则上，这些基因的表 达可以在任何一段上被调控。我们至少可以将它们 分为5个调控位点，这一系列的过程如下所示： 基因结构的激活 细胞转运 转录起始 转录加工 向
一、转录因子
转录因子：一群能与基因5`端上游特定序列专一
性结合，从而保证目的基因以特定的强度在特定的 时间与空间表达的质蛋白分子。主要包挎三类： 基本转录因子：和RNA聚合酶一起结合于起始点 和TATA盒 激活剂：是特异性识别短共有序列元件的转录因 子，他们通过增加基本转录复合体结合于启动子的
效率而起作用，因此增加转录频率，是启动子充
大多数HLH蛋白在HLH基序附近有一个强碱性的，
对DNA结合非常重要的区域。一段由15个氨基酸组 成的序列中约有6个保守残基，含有这类区域的蛋白 质称为b HLH蛋白。 b HLH蛋白包括广谱表达的蛋白 质和组织特异性的b HLH蛋白。
HLH蛋白在与DNA结合 时候，是通过HLH蛋白质 之间形成二聚体的方式结
1.锌指基序
锌指包含约由23个氨基酸残基组成的环，它伸出
锌结合位点，而锌结合位点由2个半胱氨酸和2个组 氨酸组成。锌指蛋白通常含有多个锌指，典型“锌 指蛋白”含有一连串锌指。
锌指蛋白中，每一个
锌指形成两个螺旋，N端
形成β折叠，C端形成α螺 旋 。 在 与 DNA 结 合 过
程 中 ， 三 个 α- 螺 旋 正 好
3、同源域
同源域是一个DNA结合域，它由60个氨基酸组成
，形成3个α-螺旋。其中，C端的α-螺旋有17个氨基 酸，负责结合DNA大沟，N端臂插入DNA小沟中。该 结构存在许多甚至所有真核生物蛋白质中，其名称 最早来源于在果蝇中所发现的同源异型基因座。在 生物体内，同源域存在于与发育调节有关的许多基 因中。
与 DNA 一 个 大 沟 结 合 ，
每 一 个 α- 螺 旋 中 ， 都 有
两 个 特 异 性 序 列 与 DNA
结合。
锌指存在于辅助RNA聚合酶Ⅱ和Ⅲ的转录因子中
因此，当蛋白质含有多个锌指，至少我们可以将它 作为转录因子去研究其作用。 当蛋白质仅含有单个锌指时，锌指可能参与RNA 的结合而不与DNA结合，或它与任何核酸结合活性 均无关。如原型锌指蛋白TFⅡA，它既结合5S rRNA基 因又结合其产物5S rRNA。
可以与DNA结合行驶
相应功能。
尽管蛋白质组分组成不同，但是机制是相同的，
一个和基本转录复合体直接接触的激活剂有一个转 录激活域，它与DNA结合域共价连接，但激活剂通 过辅激活剂作用时，它们的连接方法包挎蛋白质亚 基间的非共价结合。
1.基本转录复合物激活
基本转录因子促进基本转录复合体的装配，而转
录激活域是通过与基本转录因子的蛋白质之间的相 互作用而发挥其功能的。典型的例子如TFⅡD、TFⅡB 和TFⅡA,所有这些因子参与基本转录复合体装配的早 起阶段。如图：
5、亮氨酸拉链结构
在生物化学的研究中，发现某些DNA结合蛋白
的一级结构C末端区段，亮氨酸总是有规律地每隔7 个氨基酸就出现一次。蛋白质α-螺旋每绕一圈为3.6 个氨基酸残基。这种一级结构形成α-螺旋时，亮氨 酸必与螺旋轴平行而在外侧同一线上排布，每绕两 圈出现一次，而且，亮氨酸R-基因上的分支侧链也 露于螺旋之外成规律地相间，形成拉链式的结构。
2、类固醇受体பைடு நூலகம்
类固醇激素是在一系列神经内分泌的刺激下合成 的，它主要影响生长、组织发育和动物世界的躯体 稳态。类固醇激素发挥作用的中介就是类固醇受体 。类固醇受体蛋白质的中心部分是DNA结合域，它 在各种固醇受体都有较强的相关性。
受体的N端显示了最
低的保守性，他们包
含转录激活的其他区
域。C端结构域结合激
目前，激活剂激活转录有两种通用模型。
征募模型：认为唯一的效果是提高了RNA聚合酶
与启动子的结合。
诱导模型：认为激活剂了转录复合体的某些改变
，比如说酶构象上的改变，提高了效率。
在激活剂与DNA结合过程中，转录因子的应答元
件可能位于启动子或者增强子中，而且，每个应答 元件能被特异的激活剂所识别。 由单一因子调控多条基因的例子是热激反应，这 种反应是很多原核与真核生物所共有的，它包括基 因表达的多种调控：温度升高会关闭某些基因的转 录，而开启热激基因的转录，从而导致mRNA翻译的
在研究蛋
白质相互作
用时候，可
以利用激活 剂的两个结 构域独立性 的特点进行 研究。
二、结合域与DNA结合
激活剂要发挥激活作用，首先是它能够识别DNA
上的特异序列，如识别启动子（或增强子）元件。 能够引起基因对这种因子产生反应的元件称为“应 答元件”。常见的应答元件有热激应答元件（HSE） 糖皮质激素应答元件（GRE）血清应答元件（SRE)等 。
合DNA的。由bHLH蛋白组
成的二聚体与DNA结合能
力各有所不同。例如，
E47同源二聚体、E47-E12
异源二聚体和MyoD-FA7异
源二聚体都能高效结合DNA；E12同源二聚体虽
然容易形成但与DNA结合能力差，而MyoD的同源二 聚化能力较弱。由此可知二聚化和DNA的结合可能 都是重要的调控点。DNA结合能力不同取决于HLH基 序内部或邻近区域的特性。 在黑腹果蝇中emc基因是建立成体感觉器官正常 立体模式所必需的，此作用是通过几条基因的功能
分起作用所必须的。 辅激活剂：与转录效率有关的另一组因子自身并 不与DNA结合，而是通过连接激活剂和基本转录复 合体。它们通过蛋白质-蛋白质相互作用起来反应。 其他：此外一些调节因子可使染色质结构改变。
激活剂结构：激活剂有着独立的DNA结合域和转
录激活域。两者有着功能的独立性，DNA结合域负 责结合DNA，并将转录激活域带到启动子的邻近区 域；转录激活域则负责激活转录，转录激活域和基 本转录复合体相互作用，这种作用与DNA结合域的 取向和具体定位无关。
或者同向重复结构。
在转录激活过程中，类固醇受体通过与配体的结
合而被激活，激活的类固醇受体的第一个锌指识别 应答元件的半位点序列，而第二个锌指则负责二聚 化，决定亚基之间的距离。最后各个亚基在第二锌 指处形成二聚体，通过形成二聚体的方式而结合 DNA。对DNA的结合调节也是通过不同亚基之间形 成亲和力不同的二聚体进行调节。
TFⅡD可能是激活剂最 普遍的靶标，他可能 和TAF的任何一个相 结合。 TAF主要作用
是提供基本转录复合
体与激活剂的联系，
是高水平转录所必需
的，而它是由激活剂
所刺激。
2、酸性激活剂激活
酵母激活剂GAL4和GCN4的转录激活域有许多负
电荷，因此被称为酸性激活剂。酸性激活剂通过增 强TFⅡB结合到基础起始转录复合体的能力来发挥作 用。体外实验表面GAL4或VP16酸性激活剂的存在， 能刺激TFⅡB结合到腺病毒启动子上的起始复合物上 ，VP16激活剂可以直接和TFⅡB结合。
在每一个拉链蛋白
质中，邻近亮氨酸重复
序列的区域都是高度碱
性的，能组成DNA结合
的一个位点，两个碱性
区对称地形成DNA结合
臂与DNA结合，拉链还
可以用于同源或异源二 聚体的形成。
三、转录激活域与激活
当激活剂由DNA结合域与转录激活域组成时，激
活剂可以直接起作用。 而辅激活剂则须要与 其他蛋白的结合，才
亮氨酸拉链是由伸展的氨基酸组成，每7个氨基
酸中的第7个氨基酸是亮氨酸，亮氨酸是疏水性氨基 酸，排列在螺旋的一侧，所有带电荷的氨基酸残基 排在另一侧。当2个蛋白质分子平行排列时，亮氨酸 之间相互作用形成二聚体，形成“拉链”。在“拉 链”式的蛋白质分子中，亮氨酸以外带电荷的氨基 酸形式同DNA结合。如下图：