《转录因子调控机制》课件.ppt

*************************************第五部分：转录因子在基因表达中的作用1启动子识别与激活转录因子与基因启动子区结合，招募基本转录机器2远距离调控通过增强子与沉默子的作用，实现长距离基因表达调控3染色质修饰与重塑改变染色质结构，使基因对转录机器可接近4转录网络形成多个转录因子协同作用，形成复杂的基因调控网络转录因子在基因表达的每个阶段都发挥着关键作用，从启动子识别到转录延伸再到终止，都有特定转录因子的参与。这种全程参与确保了基因表达的精确调控，使细胞能够产生正确数量的RNA和蛋白质。转录因子通常不是独立作用，而是形成复杂的调控网络，协同调控基因表达。这种网络包含正反馈和负反馈环路，确保基因表达的稳定性和可塑性，使细胞能够在维持身份的同时响应环境变化。转录起始过程启动子识别通用转录因子TFIID（包含TBP）识别并结合TATA盒或其他启动子元件，标记转录起始位点。特异性转录因子结合近端启动子元件，增强启动子活性。转录前起始复合物形成TFIIB结合TBP，形成结合平台招募RNA聚合酶II。随后TFIIE、TFIIF和TFIIH依次结合，形成完整的转录前起始复合物（PIC）。DNA解链TFIIH中的解旋酶活性打开转录起始位点附近的DNA双链，形成长约10-12bp的转录气泡，暴露模板链供RNA聚合酶识别。转录起始RNA聚合酶II催化第一个核糖核苷酸与第二个核苷酸形成磷酸二酯键，开始RNA链合成。TFIIH磷酸化RNA聚合酶II的C末端结构域，促进从起始向延伸的转换。增强子与沉默子增强子特征增强子是位于远离启动子的DNA调控元件，可以显著增强基因转录。增强子可能位于目标基因上游、下游甚至内含子中，距离可从几千碱基到上百万碱基不等。增强子区域通常含有多个转录因子结合位点，形成调控模块。染色质环化增强子通过染色质环化与启动子区域物理接触，形成调控环路。这种环化依赖于CTCF、cohesin和mediator等蛋白质介导的染色质高级结构形成。3C、4C和Hi-C等技术已证实这种远距离相互作用在基因调控中的普遍性。沉默子功能沉默子是抑制基因表达的远端调控元件，通常通过招募转录抑制因子和辅抑制复合物发挥作用。沉默子可能导致抑制性染色质修饰（如H3K27me3和H3K9me3）和染色质紧缩，形成不利于转录的环境。染色质重塑组蛋白修饰转录因子招募组蛋白修饰酶，如组蛋白乙酰基转移酶（HATs）、组蛋白甲基转移酶（HMTs）和组蛋白去修饰酶。乙酰化（如H3K27ac）通常与基因激活相关，而特定的甲基化修饰（如H3K4me3）标记活性启动子，其他修饰（如H3K27me3和H3K9me3）则与基因沉默相关。ATP依赖性染色质重塑转录因子招募ATP依赖性染色质重塑复合物，如SWI/SNF、ISWI、CHD和INO80家族。这些复合物利用ATP水解能量改变核小体位置、组成和结构，使DNA序列对转录机器和调控因子更加可及。SWI/SNF复合物组分突变在多种癌症中常见，反映其在基因调控中的重要性。先锋转录因子特殊类别的转录因子称为先锋因子（如FOXA和PU.1），能够识别和结合致密染色质中的靶位点，招募染色质修饰酶和重塑因子，开放染色质结构，为其他转录因子的结合创造条件。这些因子在细胞重编程和分化中起关键作用，能够改变细胞命运决定。转录延伸与终止1启动子逃逸RNA聚合酶II克服启动子区暂停，进入产能延伸阶段。这一过程受P-TEFb（正性转录延伸因子b）调控，P-TEFb通过磷酸化RNA聚合酶IICTD和负性延伸因子，解除转录暂停。2转录延伸RNA聚合酶II以约25-50核苷酸/秒的速率沿模板链移动，催化RNA链延伸。延伸过程中，染色质持续重塑，使DNA保持可及性。转录因子TFIIS帮助RNA聚合酶II克服延伸障碍，恢复被阻断的转录。3RNA加工转录延伸同时进行RNA加工，包括5端加帽、剪接和3端加尾。RNA聚合酶IICTD作为平台，招募RNA加工因子。转录因子如SR蛋白影响剪接位点选择，调控可变剪接。4转录终止聚合酶转录过多聚腺苷酸信号后，Xrn2核酸酶降解新生RNA的暴露5端，追赶并解离聚合酶，终止转录。转录因子可能影响终止效率，如TTF-1（转录终止因子1）促进RNA聚合酶I转录终止。转录网络转录网络是转录因子、靶基因和调控元素形成的复杂调控系统，包含多种网络基序如反馈环、前馈环和级联。反馈环路中，转录因子调控自身表达（如MyoD正反馈）或调控上游因子表达（如p53-MDM2负反馈）。前馈环路中，一个因子直接和间接（通过另一个因子）调控同一目标