真核和原核的启动子
2012-07-15 19:14阅读：
转录的起始是基因表达的关键阶段，启动子（Promoter） 位于结构基因上游，就是连接在基因5’端上游的DNA序列，其长度从100 bp到200
bp不等，是转录起始时RNA聚合酶识别、结合和启动转录有关的一段特殊DNA顺序，其本身并不被转录。
在启动子与终止子之间是一个转录单位，通常将mRNA开始的一个核苷酸定为o点(即+1)．由此向右常称为下游(downstream)，其核苷酸依次编为正序号；起始点左例称为上游(upstream)．其核苷酸则依次以负号表示．紧接起始点左侧的核昔酸为-1。
真核的启动子间不像原核那样有明显共同一致的序列，而且单靠RNA聚合酶难以结合DNA而起动转录，而是需要多种蛋白质因子的相互协调作用，不同蛋白质因子又能与不同DNA序列相互作用，不同基因转录起始及其调控所需的蛋白因子也不完全相同，因而不同启动子序列也很不相同，要比原核更复杂、序列也更长。真核启动子一般包括转录起始点及其上游约100－200bp序列，包含有若干具有独立功能的DNA序列元件，每个元件约长7－30bp。最常见的哺乳类RNA聚合酶Ⅱ启动子中的元件序列见表1。
表1 哺乳类RNA聚合酶Ⅱ启动子中常见的元件
| 元件名称 |
共同序列 |
结合的蛋白因子
|
| 名称 |
分子量 |
结合DNA长度 |
| TATAbox |
TATAAAA |
TBP |
30,000 |
～10bp |
| GC |
box
| GGGCGG |
SP-1 |
105,000 |
～20bp |
| CAA box |
GGCCAATCT |
CTF/NF1 |
60,000 |
～22bp |
| Octamer |
ATTTGCAT |
Oct-1 |
76,000 |
～10bp |
| |
|
Oct-2 |
53,000 |
～20bp |
| kB |
GGGACTTTCC |
NFkB |
44,000 |
～10bp |
| ATF |
GTGACGT |
AFT |
? |
20bp |
启动子中的元件可以分为两种：
①核心启动子元件
②上游启动子元件(upstream promoter
element，又叫近端启动子元件)：包括通常位于－70bp附近的CAAT盒和GC盒、以及距转录起始点更远的上游元件。这些元件与相应的蛋白因子结合能提高或改变转录效率。不同基因具有不同的上游启动子元件，其位置也不相同，这使得不同的基因表达分别有不同的调控。图2以人金属硫蛋白基因为例子，说明真核基因上游启动子元件的组织情况和各元件相应结合的转录因子。
图 启动子的结构
Fig Structure of Promoter
核心启动子元件（Core Promoter
element)：指RNA聚合酶起始转录所必需的最小的DNA序列，通常由起始点和Pribnow盒/Hogness盒两部份组成。
DNA模板上的转录起始点，一般富含嘧啶碱基，称为起始子（initiator，Inr）。
在结构基因上游的-10/-45区，一般存在一段富含TA的保守序列，在原核生物中称为Pribnow盒，在真核生物中称为Hogness盒或TATA盒。
核心元件单独起作用时只能确定转录起始位点和产生基础水平的转录。
近端启动子元件（Promoter Proximal
Element，PPE）：又叫上游启动子元件(upstream promoter
element，UPE),或称为上游激活序列（upstream activating
sequence，UAS）。是位于结构基因上游-35 ~
-250区的保守序列，包括通常位于－70bp附近的CAAT盒和GC盒、以及距转录起始点更远的上游元件。这些元件与相应的蛋白因子结合能提高或改变转录效率。
不同基因具有不同的上游启动子元件，其位置也不相同，这使得不同的基因表达分别有不同的调控。
存在于原核生物启动子近端元件通常是–35区的保守序列，富含TTGACA序列，故称为GACA盒（图）。存在于真核生物–70区的启动子近端元件保守序列，一般富含GCCAAT或GGGGCGG序列，故称为CCAAT盒或GC盒（图）。
图 原核生物启动子的一致性序列
Fig The Consensus Sequences in Prokaryotic Promoters
图 真核生物基因的启动子控制区
Fig Promoter Region of Eukaryotic Gene
