哺乳动物转录因子DNA结合谱

基因差异表达是生物发育和对刺激作出应答的分子基础,转录因子在这种基因差异表达中发挥着重要的调控作用。因此,要弄清楚转录因子调控基因差异表达的机理,就必须鉴定出它们全部的靶基因并构建其操纵的转录调控网络。对基因组DNA的序列特异性结合是转录因子调控基因转录的关键环节,因此,要鉴定转录因子的靶基因,就必须从它们与DNA相互作用的分子水平,鉴定它们能够识别并结合的全部DNA序列,即转录因子DNA结合谱。近年来随着DNA微阵列芯片和高通量DNA测序技术的产生和快速发展,出现了建立转录因子体内及体外DNA结合谱的一系列革命性的新技术,对该领域的研究带来重大影响。这些新技术主要包括建立转录因子体内DNA结合谱的染色质免疫沉淀-芯片技术(ChIP-chip)和染色质免疫沉淀-测序技术(ChIP-Seq),以及建立转录因子体外DNA结合谱的双链DNA微阵列芯片技术(dsDNA microarray)、指数富集配体系统进化-系列分析基因表达技术(SELEX-SAGE)、结合-n-测序技术(Bind-n-Seq)、多重大规模并行SELEX技术(MMP-SELEX)、凝胶迁移实验-测序技术(EMSA-Seq)和高通量测序-荧光配体互作图谱分析技术(HiTS-FLIP)。文章将对这些新技术做一综述。     

甲基CpG结合蛋白对基因转录的调控

甲基CpG结合蛋白（MeCPs)有5个成员（MeCP1、MeCP2、ＭBD1、ＭＢＤ３和ＭＢＤ４）,通过特异结合于甲基化ＣpG位点（mCpG)而抑制基因表达,目前研究较清楚的是ＭeCP1、ＭeCP2和ＭＢＤ１。ＭeCP１可与至少１２个对称的mCpG结合,ＭeCP2和ＭＢＤ１均与单一的mCpG位点结合。ＭeCP1和ＭeCP2可干扰非甲基化敏感的转录因子Ｓp1与启动子区的结合,也可与组蛋白脱乙酰酶（ＨＤＡＣ）形成复合物,影响局部组蛋白乙酰化状态,ＨＤＡＣ抑制剂ＴＳＡ可解除ＭＢＤ１对报告基因的抑制,提示ＭＢＤ１对基因的抑制与脱乙酰化有关。     

基因转录后调控在DNA损伤反应中的重要功能

DNA损伤发生时,细胞会激活一系列复杂的信号网络来调控细胞周期检查,完成DNA损伤修复或当损伤超过修复能力时诱导凋亡,这一信号网络被称为DNA损伤反应(DNA damage response,DDR)。以往DDR信号网络的研究主要集中于基因转录调控和蛋白共价修饰对功能分子的稳定性和活性调控。近年来,mRNA稳定性调控和mRNA翻译调控等基因转录后调控机制在DDR中的重要作用引起研究者越来越多的关注。研究证明:多种microRNAs和RNA结合蛋白(RNA-binding proteins,RBPs)在转录后水平调控诸多重要功能蛋白的表达,在DDR信号网络中起着不可或缺的作用。文章针对DDR反应中转录后调控的研究进展以及参与其中的microRNAs和RBPs进行阐述和讨论。     

白细胞介素2受体α链基因转录起始点和5'调控区结合蛋白的初步研究

 借助于5'和3'末端删切后重建的IL-2R a链基因调控区次级克隆,在体外合成有放射性同位素参入的反意义RNA探针与总RNA进行液相杂交,结果表明TPA或PHA分别活化的T细胞在IL-2R a链表达过程中都在不同程度上有选择地利用了调控区内分别为-58(5')和+1(3')位两个转录起始点中3'转录起始点。热休克使PHA活化细胞更明显地利用+1位点。PHA诱导Jurkat细胞表达IL-2RamRNA斑点杂交证实,Jurkat细胞在活化16小时表达IL-2Ra基本达到高峰,至24小时已明显下降。根据这一规律提取PHA诱导活化15小时的Jurkat细胞S100和NE,进行有关结合蛋白的研究,初步结果显示磷酸纤维素柱的KCI洗脱组分中存在着DNA结合蛋白,有关结合蛋白性质的研究正在进行中。     

G-box和G-box结合蛋白在植物基因诱导表达中的转录调控作用

文章就G-box与其它顺式作用元件的组合调控作用,以及G-box结合蛋白通过二聚体化、磷酸化、亚细胞定位等调控方式在植物基因诱导表达中的调控作用作了评述。     

乳腺癌耐药蛋白基因的转录调控机制

乳腺癌耐药蛋白(Breast cancer resistance protein, BCRP), 又名ABCG2, 是ATP结合盒(ATP-binding cas-sette, ABC)转运蛋白超家族成员之一, 在肿瘤多药耐药中具有十分重要的作用。BCRP基因启动子区无TATA盒, 含CAAT盒、AP1位点、AP2位点以及CpG岛下游的多个Sp-1位点。近年来的研究发现, 转录因子孕激素受体(PR)、雌激素受体(ER)、核因子-κB (NF-κB)、缺氧诱导因子(HIF)、Nrf2、芳香烃受体(AhR)、过氧化物酶体增殖活化受体(PPAR)和KLF5等可与BCRP启动子或增强子区的特定反应元件结合进而激活BCRP的转录。促炎细胞因子、生长因子、同源盒基因MSX2、Sonic hedgehog信号通路、Notch信号通路和RAR/RXR信号通路等均参与了BCRP的转录调控。此外, 启动子甲基化和组蛋白乙酰化在BCRP转录调控尤其是药物诱导BCRP表达中发挥重要作用。文章综述了这一研究领域的进展, 着重讨论了转录因子及表观遗传学在BCRP转录调控中的作用。     

蛋白质－DNA相互作用与真核基因转录

结合最近几年对真核转录调节因子和ＤＮＡ的结构与机能研究,概述了蛋白质－蛋白质及蛋白质－ＤＮＡ相互作用方式以及介导相互作用的分子结构基础,论述了转录因子之间,转录因子与ＤＮＡ之间相互作用过程中的同与拮抗作用,发生机制及其在真核基因转录调节中的遍性和重要意义。     

拟核结合蛋白与细菌基因的表达调控

拟核结合蛋白是细菌遗传物质组织和基因表达调控的关键. 细菌基因组压缩为致密的拟核必需有拟核结合蛋白的支撑. 拟核结合蛋白、DNA超螺旋和大分子簇在拟核的结构形成中起到重要作用,其中拟核结合蛋白最重要.拟核结合蛋白还影响细菌DNA的复制、重组、转录和修复等多个重要生理过程.作为全局调控因子,拟核结合蛋白是调控细菌适应环境变化所需基因表达的关键. 本文总结拟核结合蛋白的结构、功能和调控,特别是其在致病与非致病分枝杆菌中的差别,为寻找新药物靶标提供线索.     

线粒体DNA基因表达的转录及其调控

该文介绍线粒体的基因结构、转录顺式作用元件和反式作用因子(RNA聚合酶、mtTFAM、mtTFBM和mtTERF)在线粒体DNA转录的起始、延伸和终止过程中的作用;核基因编码的因子和激素对线粒体DNA转录的调控;线粒体DNA转录调控的研究进展和有待解决的一些问题。     

Whirly转录因子研究进展

Whirly蛋白是广泛存在于植物细胞内的一种转录因子。它既能与单链DNA结合,也能与RNA结合,无论在细胞核还是在质体内都有着广泛而复杂的生物学功能。本文概述了Whirly蛋白的结构、种类、分布及其作用机制,并重点讨论了其在细胞核及质体内的功能,最后对Whirly蛋白研究中需要解决的问题做了展望。     

AP—1在基因转录调控中的研究进展

AP-1是一类二聚体的转录调控因子,其作用范围十分广泛,在基因转录的调控中有重要作用。AP-1对基因转录调控的作用是精细和复杂的：首先,AP-1家族各成员可以通过亮氨酸拉链形成同源或异源二聚体,它们之间的不同比例就包含着不同的调控信息;其次,AP-1可与其他蛋白因子协同作用共同决定AP-1发挥功能的特异性;最后,AP-1序列结合的选择性低,因此,AP-1可以结合在很多基因的不同启动子上对其转录进行调控,因而作用范围十分广泛,AP-1对基因的转录调控也是多层次的：如多因子协同作用,以及细胞间对话均通过信号传导途径来实现。     

三链DNA的形成抑制DNA结合蛋白与启动子的结合

电泳迁移分析方法及DNaseⅠ足迹实验表明21nt脱氧寡核苷酸G3TG2T GT2G5TG2TGT(CP1)与乙肝病毒(HBV)核心启动子(Cp)片段之间三链DNA的形成有较高的特异性及稳定性.凝胶滞留实验显示, 在大鼠肝细胞核提取物体外转录系统中, CP1可特异地抑制DNA结合蛋白与Cp片段的结合, 而不能与Cp结合形成三链DNA的脱氧寡核苷酸CP3(TGTG2TG5T2GTG2TG3)对蛋白与Cp的结合并无抑制作用.这些结果表明, 三链DNA的形成有可能抑制HBV DNA的转录.     

水稻蜡质基因5’端上游顺序中的核蛋白结合区

通过ｗｘ基因转录起始点上游２１２０ｂｐ长的ＤＮＡ序列的测定,用不同的限制性内切酶对此片段进行消化,获得１５个大小不同的ＤＮＡ片段并构建成不同的亚克隆。这些片段经３２Ｐ标记后分别做探针同水稻不同组织来源的核蛋白进行凝胶滞后实验和特异的竞争实验,表明ＨｉｎｆＩａ－２、ＨｉｎｆＩｃ－１、ＨｉｎｆＩｃ－２、ＨｉｎｆＩｄ、ＲｓａＩａ和ＲｓａＩｅ（ＲｓａＩａ片段与ＨｉｎｆＩａ、ＨｉｎｆＩｃ片段重叠）片段能与从未成熟的水稻种子中抽提的核蛋白结合。     

植物MYB蛋白与其靶定DNA结合位点之间的相互作用

MYB转录因子是植物转录因子中最大的家族之一,在植物生长发育和对环境胁迫的应激反应中发挥重要作用。MYB蛋白通过识别和结合特定的DNA序列调控靶基因的表达,进而发挥其多样性的作用。近几十年来,MYB蛋白与其靶定DNA结合位点之间的相互作用研究取得了很大的进展。主要综述了植物MYB蛋白与DNA的结合特性及其DNA结合位点的序列特异性,并对检测蛋白质与DNA之间相互作用的新兴技术做了简要阐述。     

利用序列比较寻找胰岛素基因表达启动区与DNA结合蛋白的结合位点

NDFl、IPFl和HNF4是与胰岛素基因表达有关的DNA结合蛋白,通过比较SWISSPROT蛋白质数据库中人类、小鼠、大鼠这三种核蛋白氨基酸一级序列、模体和结构域,发现其结构十分相似,根据蛋白质结构和功能的关系,推测这些DNA结合蛋白与胰岛素基因结合的核苷酸序列相似;从GenBanl(核酸数据库中获得人类、小鼠、大鼠胰岛素DNA序列,用ClustalW比较三者Promoter区的核苷酸序列,显示有一段核苷酸序列较为相似,同时搜索TRANSFAC基因转录数据库中NDFl、IPFl和NHF4蛋白核苷酸结合位点,发现核酸比对保守的部分序列与TRANSFAC数据库中这三个转录因子的DNA结合位点一致,另外一些核酸保守序列可能为其他未知DNA结合蛋白的结合位点。这种核酸序列比对设计为分子生物学实验寻找和验证胰岛素DNA结合蛋白与核苷酸的结合位点提供了简单而实用的方法。