简要说明原核生物、真核生物启动子(promoter)的结构和功能,并解释什么叫共有序列(consensus sequence)
参考答案:
启动子是在基因转录过程中,具有识别并结合RNA聚合酶的那段DNA序列,与基因转录的启动有关。 (1)原核生物的基因启动子区均位于基因转录起始点的上游,其启动子可以分为两部分,上游部分是CAP-cAMP结合位点,下游部分是RNA聚合酶进入位点,每个位点又可以分为两部分。CAP-cAMP结合位点包括了位点Ⅰ和位点Ⅱ,RNA聚合酶进入位点包括结合位点和识别位点。 RNA聚合酶的结合位点,又称为Pribnow框,存在于起始转录的上游10bp左右的一段核苷酸序列中,大多包含TATAAT序列,又称为-10序列,是RNA聚合酶的牢固结合位点。它与RNA聚合酶形成开放性启动子复合物,从而使RNA聚合酶定向,使之按顺流方向移动而行使其转录功能。 RNA聚合酶识别位点,又称为Sextama框,存在于起始转录的上游35bp左右的一段核苷酸序列中,大多包含TTGACA序列,又称为-35序列,是RNA聚合酶的识别位点。这一序列的核苷酸结构在很大程度上决定了启动子的强度。Pribnow框和Sextama框之间的碱基序列并不重要,而这两段序列间的距离却十分重要。 CAP-cAMP结合位点有两个,一个是在-70到-50(位点Ⅰ),另一个是在-50到-40(位点Ⅱ)。位点Ⅰ包含一个反向重复序列,位点Ⅱ是一个很弱的结合位点,但当cAMP-CAP复合物结合于位点Ⅰ时,位点Ⅱ结合cAMP-CAP复合物的能力便显著提高。一旦位点Ⅱ被占据,RNA聚合酶就很快与-35序列结合,然后再与-10序列结合,并开动转录。 (2)真核生物有三种RNA聚合酶,每一种都有自己的启动子类型。RNA聚合酶Ⅰ只转录rRNA,只有一种启动子类型;RNA聚合酶Ⅱ负责蛋白质基因和部分snRNA基因的转录,其启动子结构最为复杂;RNA聚合酶Ⅲ负责转录tRNA和5S rRNA,其启动子位于转录的DNA序列之内,称为下游启动子。 RNA聚合酶Ⅱ的启动子结构是多部位结构,主要有四个部位: 帽子位点:即转录起始位点,其碱基大多为A,两侧各有若干个嘧啶核苷酸。 TATA框:又称Hogness或Goldberg-Hogness box,其一致序列为TATAATAAT,基本上由AT碱基对组成,其两侧倾向于富含GC碱基对。TATA框一般位于-25附近,其结构和功能类似于原核生物的Pribnow框,TATA框决定了转录起始点的选择。 CAAT框:其一致序列为GGCTCAATCT,一般位于-75附近,它可能控制着转录起始的频率。 增强子:又称远上游序列,一般都在-100以上,能以组织特异性的方式来增强基因的表达,位置不固定。 RNA聚合酶Ⅲ的下游启动子,位于转录区内,在转录起始点下游50bp之后。 RNA聚合酶Ⅰ的启动子,可分为两部分:-40到+5称为近启动子,其功能决定转录起始的精确位置;-165到-40称为远启动子,其功能是影响转录的频率。 所谓共有序列,是指一种理想化的序列,其中的每一个核苷酸在一系列可比较的实际序列中最常出现(保守),并按一定位置排列。