原核生物转录起始
一、RNA聚合酶能直接启动RNA链的合
成 RNA聚合酶由多个亚基组成
原核生物的RNA聚合酶
ຫໍສະໝຸດ 二、RNA聚合酶结合到DNA的启动子上起动转录
• 转录是不连续、分区段进行的。
• 每一转录区段可视为一个转录单位，称为操纵子 (operon) 。操纵子包括若干个结构基因及其上游 (upstream) 的调控序列。调控序列中的启动子是 RNA聚合酶全酶结合到模板 DNA的部位，也是控 制转录的关键部位。
3.转录因子
能直接、间接辨认和结合转录上游区段 DNA的蛋 白质，现已发现数百种，统称为反式作用因子
(trans-acting factors)。
反式作用因子中，直接或间接结合 RNA 聚合酶的
，则称为转录因子(transcriptional factors, TF)。
真核生物RNA-pol不与DNA分子直接结合，
真核基因调控的特点：
• • • • • 真核基因内含有多种RNA聚合酶 处于转录激活状态的染色质结构发生明显变化 在真核基因表达调控中以正性调节占主导 在真核细胞中转录与翻译分隔进行 转录后修饰、加工更为复杂
ⅡE
ⅡH
TBP POL-TAF Ⅱ TFⅡFTATA ⅡB ⅡA
CTD- P
PIC组装完成，TFⅡH使CTD磷酸化
真核生物酶的特点
• 真核生物RNA聚合酶的结构比原核生物复杂，所 有真核生物的RNA聚合酶都有两个不同的大亚基 和十几个小亚基. • RNA聚合酶Ⅱ由十二个亚基组成，其最大 的亚基 称为RBP1 • RNA聚合酶Ⅱ最大亚基的羧基末端由一段为TyrSer-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser的重复序列片段，称为羧 基末端结构域。它对于维持细胞的活性是必须的 。
RNA转录起始 A
A A A
tRNATyr
lac recA
Ara BAD
共有序列
N16
TACTGT
TATAAT
N6
A
五种E.coli启动序列的共有序列

RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合:
受保护的DNA片段：40-60碱基对。
三、转录起始过程：
1. RNA聚合酶全酶 (2)与模板结合，形成闭 合 转 录 复 合 体 (closed transcription complex) ；
而需依靠众多的转录因子，形成转录起始复合物 (pre-initiation complex, PIC) 。
EBP TFⅡ PolⅡ TAF TAF F TAF TFⅡ H TFⅡ TBP TFⅡ TBP A B
TATA
DNA
当合成一段含有60～70个核苷酸 的RNA时，TFⅡE和TFⅡH释放， RNA聚合酶Ⅱ进入转录延长期。
综上，原核生物与真核生物转录起始调 控的差异主要有：
1. 原核生物聚合酶仅有一种，有多个亚基。 真核生物有三种DNA依赖性RNA聚合酶，有两个不同的 大亚基和十几个不同的小亚基。 2. 原核生物RNA聚合酶可直接结合DNA模板，而真核生物 RNA聚合酶需与辅助因子结合后才结合模板。 3.转录起始需注意的问题
2. DNA 双 链 局 部 解 开 ， 形 成 开 放 转 录 复 合 体 (open transcription complex) ； 3. 在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形 成转录起始复合物：
5-pppG -OH + NTP 5-pppGpN - OH 3 + ppi
转录起始复合物:
调控序列
5 3
结构基因
3 5
启动序列
-35 区
是RNA聚合酶结合并启动转录 的特异DNA序列。
N17 N16 N17 N16 TTAACT TATGAT TATGTT TATAAT
-10 区
trp
TTGACA TTTACA TTTACA TTGATA CTGACG TTGACA
N7 N7 N6 N7
1.转录起始前的上游区段具有启动子核心序列 不同物种、不同细胞或不同的基因， 转录起始点上游可以有不同的DNA序列， 但这些序列都可统称为顺式作用元件(cisacting element)。 顺式作用元件包括启动子、启动子上 游元件等近端调控元件和增强子等远隔序 列。
• 起始点上游多数游共同的TATA序列，称为 TATA盒。通常认为这就是启动子的核心序 列。 • 启动子上游元件是位于TATA盒上游的DNA序 列，多在转录起始点约-40~-100nt的位置 ，比较常见的是GC盒和CAAT盒。 • 增强子是能够结合特意基因调节蛋白，促 进邻近或远隔特定基因表达的DNA序列。
顺式作用元件
结构基因
-GCGC---CAAT---TATA
转录起始
增强子
TATA盒 CAAT盒 GC盒
真核生物启动子保守序列
2.真核生物有三种DNA依赖性RNA聚合酶
由RNA-Pol Ⅱ催化转录的PIC
TBP TAF TATA ⅡB ⅡA
TFⅡD-ⅡA-ⅡB-DNA复合物 POL-Ⅱ
TFⅡF ⅡH ⅡE
RNApol (2) - DNA - pppGpN- OH 3
E.coli的转录起始和延长
第一个磷酸二酯键生成后，σ亚 基即从转录起始复合物上脱落，核心 酶连同四磷酸二核苷酸，继续结合于
DNA模板上，酶沿DNA链前移，进入
延长阶段。
真核生物的转录起始
一、转录起始需要启动子 、RNA聚合酶和 转录因子的参与
• 原核生物 • 1 .RNA聚合酶要结合到DNA模板 上 2. DNA双链局部打开，使其中一 条链作为转录模板 真核生物 1.转录起始前的上游区段具有启 动子核心序列 2.RNA-pol不能直接结合模板 3.RNA聚合酶Ⅱ启动转录时需要 转录因子才能形成转录复合体 。
4.原核基因转录调节特点：
• σ因子决定RNA聚合酶识别特异性 • 操纵调控模式在原核基因转录起始的调节中具有普遍性 • 原核操纵子受到阻遏蛋白的负性调节