Sigma54依赖性转录起始

作为细菌RNA聚合酶(RNAP)的组成型辅助因子,sigma70和sigma54分别参与了原核细胞不同类型基因的转录起始调控。sigma70负责管家基因的自发转录起始;而sigma54负责应激信号相关的基因转录起始。sigma54与RNAP形成复合物后,会通过空间阻滞的方式阻碍DNA进入RNAP中,抑制基因转录起始。当细胞环境变化后,特定应激信号会通过细菌增强子结合蛋白(bEBP)诱发sigma54的构象发生变化,解除sigma54对RNAP的抑制,启动sigma54依赖的基因转录。最近的结构生物学研究揭示了sigma54依赖性转录起始的若干复合物结构,包括全酶、封闭式复合物、2个中间状态复合物及开放式复合物。通过分析这些转录起始复合物的结构,本文阐述了转录起始过程中复合物的结构变化。描述并分析了sigma54和bEBP在转录起始过程中所发挥的功能。本文有助于了解转录起始分子水平的变化,为深入理解sigma54和bEBP促进转录起始的分子机制提供了参考。     

RNA聚合酶Ⅱ启动子近端暂停/释放的动态调控及生理作用研究进展

基因表达的精确时空调控对生物体的发育和生存至关重要。在多数后生动物中,RNA聚合酶Ⅱ（RNA polymeraseⅡ,RNAPⅡ）在发育和应激反应相关基因的启动子近端区域暂停,一旦受到环境或发育信号的刺激,RNAPⅡ从启动子近端向基因体（gene body）释放,进行有效延伸。RNAPⅡ在基因转录起始位点下游近端区域的暂停/释放是基因转录过程的必要环节,也是基因表达调控的关键步骤,与基因表达时空调控及多种人类疾病密切相关。综述了参与RNAPⅡ启动子近端暂停的维持和释放的调控机制的研究进展,重点探讨了其在机体发育的重要调控作用及其与其他基因调控机制的联系,并展望了RNAPⅡ启动子近端暂停与释放研究中的潜在问题和未来研究方向,以期为进一步解析RNAPⅡ启动子近端暂停与释放的调控机制及其在发育中的作用提供线索。     

Elongator复合物:一种新的参与转录延伸的组蛋白乙酰转移酶

由6个亚基组成的Elongator复合物是RNA聚合酶Ⅱ（RNA polymeraseⅡ．RNAPⅡ）全酶的一个重要组成部分,它可以与高度磷酸化的RNAPⅡ相结合,其Elp3亚基具有组蛋白乙酰转移酶（histone acetyltransferase,HAT）活性,在以染色质为模板的转录延伸中发挥重要作用。Elongator是目前发现的第一个参与转录延伸的HAT复合物。     

细菌RNA聚合酶亚单位研究进展

细菌的转录过程是一个由多种分子共同调控的复杂过程,其中RNA聚合酶(RNA polymerase,RNAP)是催化转录合成RNA的重要酶.作为RNAP中一个独立的亚单位,σ因子(sigma factor)在转录起始过程中起着至关重要的作用.最近的研究表明σ因子参与了转录起始的各个过程,包括启动子的定位、启动子的解链、起始RNA合成、脱离启动子等过程.由于其在细菌转录过程中的重要作用,σ因子正在成为抗菌药物研究的新靶点.本文对σ因子的结构、分类、功能以及以它为中心的调控网络的研究进行综述.     

RNA聚合酶Ⅱ转录延伸因子

当RNA聚合酶Ⅱ(RNAPⅡ)离开启动子开始转录延伸时,会遇到包括紧密包装形成染色质的核小体在内的多种障碍,细胞内存在多种因子可协助RNAPⅡ克服这些障碍,保证转录的顺利进行。遗传和生化研究已经分离和鉴定了一些在此过程中起作用的延伸因子(elongation factor),现依据作用方式和效果对目前发现的主要延伸因子的研究进展进行了分类综述。     

中介因子复合体在基因转录调控中的作用

近二十年来,人类在不断探索基因转录调控的机制方面取得了长足的进步,其中包括对中介因子复合体(mediator complex)的克隆、鉴定及作用机制的研究。中介因子是由20多种不同蛋白亚基组成的复合体,广泛存在于各种真核生物的细胞中,并且与RNA聚合酶一起构成RNA聚合酶Ⅱ全酶。中介因子复合体可与转录因子和RNA聚合酶Ⅱ相互作用,因而在基因转录过程中发挥着桥梁的作用。中介因子复合体不但能够促进基因转录的激活,有时也能抑制基因转录。本文总结了中介因子复合体的组成、结构及功能方面的研究进展。     

酵母转录因子Gal4研究进展

胁迫应答基因的转录激活是细胞应答胁迫作用的关键步骤。转录激活因子与启动子顺式作用元件结合是胁迫应答基因转录激活的关键环节。进化保守的Gal4是半乳糖代谢相关基因的转录激活因子。酵母Gal4通过其N端的DNA结合结构域识别并结合启动子UAS,通过其C端的激活结构域与转录因子作用,起始RNA聚合酶Ⅱ复合体的组装和转录。该过程不仅受转录调控因子Gal80和Gal3的调节,还与Gal4二聚体的形成有关。概述了酵母半乳糖代谢相关基因转录激活因子Gal4的研究进展。     

TBP与TBP相关因子

真核细胞中,一定数量和种类的TBP相关因子与TBP结合成多蛋白复合物--基本起始因子SL1、TFⅡD、TFⅢB,分别指导三类基因的转录.因此,TBP是一种通用转录因子,而TAFs则具有聚合酶和启动子特异性,起辅助转录激活因子的作用.在转录起始过程中,前者在种属间高度保守的C端独特结构可直接识别TATA元件,或通过TAFs与DNA结合;而后者有的作为TBP结合DNA的媒介,有的作为转录起始复合物组装时其他TAFs与TBP相互作用的桥梁,有的则作为转录激活蛋白与TBP联系的纽带,介导转录激活蛋白对基因转录的激活作用.     

真核细胞基因转录抑制的分子机理

基因转录水平的调控是个复杂的过程,该方面的研究多集中于转录激活的机制上,但转录抑制也在基因表达中起重要作用．研究发现,核小体可抑制RNA聚合酶、转录因子与基因的结合,阻断转录起始．另外,基因转录抑制因子也可特异性地作用于转录过程．依作用机理,这些因子又可分为被动抑制因子和主动抑制因子两种．前者主要通过与激活因子竞争性结合基因的DNA结合位点或消弱激活因子与DNA结合的能力而减慢转录速率;后者通过与基因阻遏元件结合,直接抑制转录的起始．     

Initiator--保守的核心启动子元件

真核生物中蛋白质编码基因的核心启动子元件有4类：传统的TATA盒,上游核心启动子元件BRE,下游启动子元件DPE起始子（initiator,Inr).Initiator元件指的是一段富含嘧啶的序列－PyPyA 1NT/ApyPy,转录起始点位于其中的＋1位。研究表明它被多种转录因子识别和结合,包括TAFⅡ250,TAFⅡ150,TFⅡ－I,YY1和RNA聚合酶Ⅱ等,反映出initiator调控的复杂性。Initiator多存在于人类的管家基础,癌基因,生长因子基因和转录因子基因中,在这些基因的转录起始过程中有发挥着关键作用。     

植物非生物胁迫诱导启动子顺式元件及转录因子研究进展

顺式作用元件(cix-acting element)是与结构基因串联的特定DNA序列,是转录因子的结合位点,它们通过与转录因子结合调控基因转录的精确起始和转录效率,在植物基因表达调控过程中起着重要的作用.非生物胁迫诱导基因的表达受其上游启动子顺式作用元件及转录因子的调控,目前已发现了多种与非生物胁迫相关的顺势作用元件及转录因子,如DRE元件及DREB类转录因子、MYB元件及MYB类转录因子、GT-1元件及GT-1类转录因子等.顺式作用元件及转录因子的研究对研究植物非生物胁迫相关基因的表达调控具有重要意义,综述植物非生物胁迫诱导启动子功能元件及转录因子的研究进展.     

甾体激素受体超家族的基因调控机制

甾体激素受体超家族是一类基因反式作用因子,对RNA聚合酶Ⅱ转录的某些蛋白质基因和RNA聚合酶Ⅰ转录的核糖体RNA基因均有正或负的转录调节作用.超家族对RNA polⅡ转录的基因调控的机理包括受体激活,相关蛋白解离,磷酸化,同源/异源二聚化,核转位,与正/负激素应答元件及相应转录蛋白作用,最终激活或抑制特异靶基因的转录.甾体激素对RNA polⅠ转录的基因的调节作用以及超家族中的经典受体和孤儿受体非配合的激活机制是目前研究的热点.     

真核基因表达的调节控制研究

真核基因表达的调控机制研究,主要集中在顺式作用元件和反式作用因子,以及它们相互作用规律上。RNA聚合酶Ⅱ转录的基因上游有两类调控元件,一类在转录起始位点的近端,大约100bp以内,有TATA,CCAAT,GGGCGG等序列,另一类在转录起始位点的远端,几百bp以外,有哺乳动物细胞的增强子和酵母细胞的上游激活序列等。与这些元件相结合的蛋白质因子已发现很多种,其中有些已被分离纯化。它们的分子内存在不同的功能区。真核基因的表达,涉及蛋白质与蛋白质,蛋白质与DNA相互作用等很多复杂反应。     

真核转录因子TFⅡD研究进展

结合转录因子 TFⅡD 结构与功能,论述了 RNA 聚合酶Ⅱ是如何从一个特异基因的转录起始点起动转录的.转录因子 TFⅡD 是一种序列特异的 DNA 结合蛋白因子,它首先与含 TATA 的启动子形成前起始复合物,后者指导 RNA 聚合酶Ⅱ和其它基本转录因子最终组装成转录起始复合物.很多转录激活因子均通过与 TFⅡD 相互作用,控制转录起始复合物的组装或影响其稳定性,调节基因转录.因此,TFⅡD是一种极其重要的基本转录因子.     

TFIID在配子发生和早期胚胎发育过程中的作用

配子发生以及胚胎早期发育过程受严格且有序的基因表达调控。多种转录因子与靶基因结合,激活基因的时空特异性表达,实现受精卵全能性的获得,完成母型基因组转录调控向合子基因组转录调控的转变以及随后胚胎细胞的分化调节。研究表明,TFIID转录因子家族在这些关键阶段起重要作用,在基因转录调节的起始阶段,TFIID转录因子家族成员作为通用转录因子被招募到靶基因的启动子上,与其他转录因子共同形成转录前起始复合物,起始转录。该文总结了TFIID转录因子的结构、作用方式,以及在配子发生和早期胚胎发育中的调控作用。     

中介体复合物——RNA聚合酶Ⅱ转录装置的信息传递者

在真核通用转录装置与基因特异性调控蛋白之间起到桥梁作用是一种保守的多蛋白中介体复合物（mediator complex).中介体复合物是由约20种蛋白组成的复合物,以单独或与RNA聚合酶Ⅱ形成复合物的形式存在,后者被定义为全酶（holoenzyme)。中介体复合物把从增强子等调控区获得的正调控与负调控信息,经过整合和转换再传递到启动子,它直接通过RNA聚合酶Ⅱ行使功能,并在依赖于启动子的转录过程中调节RNA聚合酶Ⅱ的活性,最后在哺乳动物转录系统中发现了一些与酵母中介体复合物极为相似的类似物也能够与转录激活蛋白相互作用,并在转录调节过程中起到重要的作用。     

利用转录组数据鉴定和分析小鼠非编码RNA

基因转录表达是一个复杂、精确并具有时空特异性的过程.目前对转录组的研究主要集中在蛋白编码基因上.近几年,一个新的转录组研究工具—大规模并行c DNA测序技术(RNA-seq)为更深入地研究转录组带来了希望.利用RNA-seq数据,鉴定出大量的非编码RNA,特别是lincRNA,并且发现这些非编码RNA是多个生物学过程中重要的调控因子.利用深度测序获得的15个小鼠组织RNA-seq数据探索非编码RNA在小鼠不同组织中的多样性和动态变化.依据自定的标准,在这15个组织中共鉴定出16249个非编码基因(对应21569个非编码RNA).研究这些非编码RNA的多种特征,可以发现与蛋白编码基因相比,非编码RNA通常比较短,外显子个数少,表达量低,组织特异性强.而且,这些非编码RNA有明显的转录起始和转录延伸信号(H3K4me3,H3K27me3,H3K36me3修饰,RNAPⅡ结合位点以及CAGE)的富集.基因集富集分析结果表明,lincRNA与多个生物学过程相关,如免疫反应、肌肉发育和有性生殖等.本研究提供了更加全面的对小鼠非编码RNA的注释信息,为小鼠非编码RNA的功能和进化研究奠定了基础.     

基于核酶技术的人线粒体色氨酸tRNA的高效转录及其活性鉴定

利用T7RNA聚合酶(T7 RNA polymerase,T7 RNAP)的体外转录方法因其简便、高效而在RNA制备中得到广泛应用,但该法由于T7RNAP的启动子跨越转录起始位点而会导致转录产物多出附加序列;如果去掉T7启动子的转录起始位点,则会严重降低T7RNAP的转录活性。本实验很好地消除了以上弊端,将T7RNAP的高效转录系统与核酶高度专一的自剪切技术相结合,成功构建了一种不影响转录效率的体外转录方法,而且转录后核酶能够在设计的特定位点进行自剪切并释放出目的RNA,得到了活性达113.6pmol/μg的人线粒体色氨酸tRNA(HmtRNATrp(UCA))。该方法转录效率高、重复性好,适合RNA的大量精确制备。     

小鼠合子型基因激活（ZGA）的调控

合子型基因的激活是胚胎发育过程中母型基因的合子型基因调控过渡中的关键事件。本文对近年来有关ＺＧＡ的一些研究进展作了综述。在小鼠中,ＺＧＡ的起始是由受精后胚胎发育所经历的时间进程调控。即由所谓的合子钟调控。ＺＧＡ的启动依赖于源自母方的母型物质。ＺＧＡ的过程由两个时段组成,一个是起始于１细胞胚胎期的第一次转录爆发期,称为次要的基因激活期;另一个是起始于２细胞期的主要合子型基因转录期。有关研究还不断深入     

真核生物RNA聚合酶组装及其生物学意义

RNA聚合酶负责RNA生物合成,是维持机体细胞生长和器官发育的重要调控机器.真核生物主要通过3种多亚基RNA聚合酶(RNAPⅠ、RNAPⅡ和RNAPⅢ)进行基因转录.RNA聚合酶Ⅱ由10个核心亚基组成,分子质量约为520 ku.RNA聚合酶结构已经解析,但其组装过程却还不清楚.RNA聚合酶各亚基无法完成体外自我组装,说明细胞内其装配过程需要组装因子帮助.RNA聚合酶组装是一个复杂的生物学过程,近年来组装因子的鉴定和发现使RNA聚合酶组装研究成为热点.在酿酒酵母中发现的组装因子有Rba50、Bud27和GPN蛋白家族等.其中GPN蛋白家族是重要的GTP酶(GTPase)家族,从古细菌到酵母以及高等真核生物中都存在,且高度保守.近期研究发现,Rba50在动植物的同源蛋白(RPAP1和IYO)与细胞分化和发育有关.GPN等组装因子编码基因的突变与细胞发育及恶性肿瘤发生发展密切关联.本文对真核生物RNA聚合酶组装最新进展做出综述,以期为RNA聚合酶组装机制的最终阐明及其与疾病发生的关联研究提供基础.