第五章
基因表达的调控
基因表达调控可在几个不同水平上进行。
在高度复杂的生物、细胞及其代谢过程中,
基因表达是高度有序的。如在高等生物中,
特定的细胞已分化成高度特化的细胞,人类
眼睛的细胞只能合成眼色特有的蛋白,其决
不可能合成肝细胞中特有的解毒酶,各种特
定细胞能阻遏不同类别基因的表达。
基因表达的调控对生物是极端重要的 。
1,真核生物:各种不同类型的细胞能阻遏不同类型基因的表
达 。
2,细菌具有阻遏基因表达的能力 。
在进化中, 细胞具备了一套机制, 它能抑制那些并非必须的
酶的基因和激活那些在某一时间内明显必须的酶的基因 。 达到
这一目的的二个条件,
( 1) 必须具备关闭或打开每种特定基因的方法; ( 2) 对应该
激活一种特定基因或一组基因的特定环境具备正确识别的能力
。
第一节 基本的调控路线
乳糖操纵子的调控
一、原核生物的操纵子学说 ——乳糖操纵子
□ 乳糖代谢中的酶和基因
( 1)透性酶 permease:能使乳糖进入细胞( Y)
( 2) β半乳糖苷酶 β- galactosidase:水解乳糖为葡萄糖和半
乳糖( Z)
( 3)转乙酰基酶 transacetylase( A)
三种酶的基因转录成一条 mRNA,称多
顺反子的 mRNA( polycistronic)。
Repressor
gene
Promoter Operator Β-galactosidase
gene
Permease
gene
Transacetylase
gene
Regulatory
region
Structure gene
I P O lacZ lacY lacA
Lac operon
1961年法国科学家 Jacob和 Monod发现大肠杆菌在含
有乳糖的培养基中会合成大量的 β-半乳糖苷酶,使乳
糖水解,在没有乳糖的环境中不产生 β-半乳糖苷酶。
从而提出了乳糖操纵子学说来解释 β-半乳糖苷酶基因
表达调控的问题
The structural genes of the loc operon are transcribed into a single
polycistronic mRNA,which is traslated simulated simultaneously by several
ribosmes into the three enzmes encoded by the operon,
□ 乳糖操纵子
The components
of the wild-type
lac operon and
the response in
the absence and
the presence of
lactose,
1,操纵基因 ( Operator,简称 O), 起到基因开关的作用 。
2,启动基因 ( Promoter,简称 P), 是 RNA聚合酶结合的部
位, 能起动 ZYA基因的表达, POZYA在 DNA上几个相邻接的
基因共同组成一个功能单位称操纵子 (operon)。
3,调节基因 ( I基因 ), 能编码产生一种阻遏蛋白, 该蛋白
能识别和结合到操纵基因上, 并能阻止 RNA聚合酶启动的转
录, 使乳糖操纵子处于关闭状态, 一般情况下, 阻遏蛋白总
是结合在操纵基因 O区 。 使操纵子关闭 。
如何开启操纵子表达?
当环境中存在乳糖及其类似物时 ( 称为诱导物 ), 它们能与
阻遏物分子结合, 改变阻遏蛋白的构型, 使其不能再与操纵
基因 O区结合 。 这时, 操纵基因便开启, 结合到启动子上的
RNA聚合酶能顺利启动 ZYA基因的表达, 合成相应的三种酶
。
二, 其它基因
I基因, 编码阻遏蛋白, 能阻断 ZYA基因的表达 。
O操纵基因 operator,是 DNA上与阻遏物结合的特异性位置 。 阻
遏物一旦结合到 O基因上, 就能阻制由 RNA聚合酶催化的转录
起动 。
启动基因 promoter
* 操纵子 operon,是几个基因协同表达的遗传功能单位 。 由启
动基因, 操纵基因和转录成一条 mRNA分子的几个相邻接的基
因组成的功能单位 。 POZYA。
三, 乳糖操纵子阻遏物具有两种识别功能
1,能识别操纵子上特定的操纵基因的序列;
2,能识别乳糖或乳糖类似物, 当阻遏物与乳糖或类似物结合时
,阻遏物分子的构型将发生变化, 从而使阻遏物失去了对操纵
基因的亲和作用 。 阻遏物将从 DNA上脱落下来 。
对 Lac系统的阻遏作用的解除称为诱导, 能使阻遏物失活并
导致 Lac基因表达的乳糖类似物称为诱导物 。
β半乳糖苷酶
(β- galactosidase)水
解乳糖为葡萄糖和半
乳糖
The catabolic
conversion of
the
disaccharide
lactose into its
monosaccharid
e units,
galactose and
glucose
导致 Lac基因表达的乳糖类似物诱导物 异丙基硫代半乳糖苷
( IPTG)
The gratuitous inducer
isopropylthiogalactoside
第二节 乳糖系统的发现 ——负
调控
50年代 Jacob和 Monod对 E.coli乳糖
代谢中的酶进行详细的遗传分析,
这是基因表达调控研究的第一个重
大突破 。
一, 共同调控的基因
在染色上 Z,Y,A三个基因是紧密连接的 。 这一
组连续的基因产生的 mRNA是一个多顺反子 mRNA分
子 。 多顺反子的 mRNA的转录和它的转译是以同一方
向进行的 。
极性突变 ( polar mutation), 不但能影响突变位
点上的那个基因, 而且会降底或消除下游更远一些基
因的表达 。 如 Lac多顺反子中 Z基因的无义突变会降底
Y,A基因的表达 。
二, I 基因
控制 Lac酶的可诱导性的区域 。
I+ 的细胞只能在有一种诱导物存在时才能
正常合成 Lac酶;
I- 的细胞不管诱导物存在与否都能合成
Lac酶, 这种突变体称为组成型突变体 (
constitutive mutant) 。
I- 的细胞不管诱导物存在与否都能合成 Lac酶,这种突变
体称为组成型突变体( constitutive mutant)
三, 阻遏物
1,E.coli的 F’因子带有 Lac区 。 可以作互补试验,反式时, I+对 I—为
显性 。 试验结果,
单倍体和杂合性二倍体中 β半乳糖苷酶和透性酶的合成
菌株 基因型 β半乳糖苷酶 透性酶
非诱导 诱导 非诱导 诱导
1
2
3
4
5
6
I+Z+Y+
I—Z+Y+
I+Z—Y+ / FI—Z+Y+
I—Z—Y+ / FI+Z+Y—
I—Z—Y+ / FI—Z+Y+
△ ( I Z Y) / FI—Z+Y+
– + – +
+ + + +
– + – +
– + – +
+ + + +
+ + + +
2,Iocob发现另一种突变体 IS
能抑制乳糖或其类似物对 Lac酶的诱导作
用 。 这是因为 IS突变改变了阻遏物上特异性结
合位点, 从而破坏了与诱导物的结合, 即使
有 IPTG诱导物存在 。 IS产生的阻遏物分子仍
能抑制 Lac酶的合成 。
IS反式时对 I+和 I—都为显性 。
IS突变改变了阻遏物上特异性结合位点, 破坏了与诱导物的
结合, 即使有 IPTG诱导物存在 。 IS产生的阻遏物分子仍能
抑制 Lac酶的合成 。
The response of the lac operon in the presence of lactose
in a cell bearing the Is mutation,15-7
基因型 诱导 β -半 透性酶
N o n e - -
I
+
Z
+
Y
+
IP T G + +
N o n e - -
I
S
Z
+
Y
+
IP T G - -
N o n e - -
I
S
Z
+
Y
+
/ F I
+
IP T G - -
N o n e - -
I
S
Z
+
Y
+
/ F I
—
IP T G - -
野生型和 I的不同等位基因的菌株中 Lac酶的合成
四, 操纵基因和操纵子
1,阻遏物怎样阻断 Lac酶的合成?
Jacob推测有一操纵基因, 靠近它所调控的一串基因 。
*在操纵基因中发生突变时, 即使有活性阻遏物存在,
Lac酶照常合成, 这种突变称为操纵基因组成型突变 OC
(constitutive) 。
2,Lac操纵子的表达是在 Lac阻遏物的负调控下进行的 。 在没有
诱导物时, Lac阻遏物通常抑制 Lac酶的产生 。
*在操纵基因中发生突变时,即使有活性阻遏物存在,Lac
酶照常合成。这种突变称为操纵基因组成型突变 OC(
constitutive)。
15-6 b
β -半 透性酶
基因型
N o n e IP T G N o n e IP T G
O
+
Z
+
Y
+
- + - +
O
+
Z
+
Y
+
/ F O
+
Z
—
Y
+
- + ― +
O
C
Z
+
Y
+
+ + + +
O
+
Z
+
Y
—
/ F O
C
Z
+
Y
+
+ + + +
O
+
Z
+
Y
+
/ F O
C
Z
—
Y
+
- + + +
O
+
Z
—
Y
+
/ F O
C
Z
+
Y
—
+ + ― +
I
S
O
+
Z
+
Y
+
/ F I
+
O
C
Z
+
Y
+
+ + + +
单倍体和杂合二倍体操纵基因突变体 Lac酶的合成情况
五, 阻遏物和操纵基因的鉴定
1,Lac阻遏物是具有两种识别位点的蛋白, 一个位点识别诱
导物分子, 另一位点识别 Lac操纵基因的 DNA序列 。
阻遏物与诱导物结合, 改变了阻遏蛋白的构型, 从而改变了对
操纵基因的亲合力 。
2,Gilbert用 DNA酶处理已结合有阻遏物的 DNA分子, 结果
得到了没有被 DNase降解的 DNA短片段 ——操纵基因区 。 操纵
基因发生单个碱基的变化就会使阻遏物无法识别 。
5,T G G A A T T G T G A G C G G A T A A C A A T T 3,
3,A C C T T AA C A C T C G C C T A T T G T T A A 5,*
A T G T T A C T
T A C A A T G A
Lac操纵基因的序列和 8个 OC突变体
Oc mutations
六, Lac系统中各种突变的综合分析
1,Z,Y基因的突变为 Lac—表型, 在二倍体试验中 Z—,Y—
为隐性, 只要有一个 Z+和 Y+就能满足 Lac+表型要求 。
2,使阻遏物失去功能的 I基因突变为 I—,不论是否有诱导物
,I—菌株都能正常合成 Lac酶, 所以称为组成型突变 。 在二倍体
试验中, I—为隐性, 因为只需要有一个 I+基因就能满足二个操
纵基因结合阻遏物的要求, 如无诱导物, lac表达受阻 。
问:如果有诱导物, 结果怎样?
无活性
阻遏物
I+ P+ O+ Z+ Y+
P+ O+ Z+ Y+ I _
R
在二倍体试验中, I—为隐性, 因为只需要有一个 I+基因就
能满足二个操纵基因结合阻遏物的要求, 如无诱导物, lac
表达受阻 。
活性阻遏物
3,另一种不同的 I基因突变型是一种诱导无效的突变
型, 称超阻遏突变型 IS。
IS产生的阻遏物上与诱导物结合的位点发生
了变化, 使诱导物不能与阻遏物相结合 。 IS的
细胞表型为 Lac–,因为 IS产生的阻遏物总是结
合到操纵基因上, 即使有诱导物存在也无法结
合到这种阻遏物上 。 IS对 I+,I—都为显性 。
RS
P+ O+ Z+ Y+ I S
I+ P+ O+ Z+ Y+
I
诱导物不能与阻遏物相结合
R I 在一个二倍细胞中, RS阻遏物能结合到两者的操纵基因上,
即使有诱导物, IS / I+二倍体也
为 Lac—。
4,操纵基因突变使阻遏物无法识别, 为顺式
显性, 对同一染色体上直接与其相邻接的那些
基因呈显性 。
如一个 Oc和 O+位于同一细胞中, 那么阻遏物只能
识别 O+,并抑制与 O+相邻接的 ZY基因表达, 但阻遏
物不会识别 Oc,即使无诱导物, 与 Oc相邻接的 Z,Y
基因也能表达 。 Oc的含义说明其总是激活状态,
总是 Lac+表型, 为组成型表达 。
I+ P+ O+ Z+ Y+
I+ P+ OC Z+ Y+
R
阻遏物不能识别 Oc
表 达 受 阻
即使无诱导物也能表达 操纵基因突变使阻遏物无
法识别,为顺式显性,Oc
和的含义说明其总是激活
状态,总是 Lac+ 表型,为
组成型表达。
5,启动基因突变 ( P— )使 RNA聚合酶无法识
别, 从而阻断转录起动, P—为顺式显性 (Cis-
dominant)。
6,负调控,凡是某一细胞成分的存在使某种
细胞功能不能实现, 而这一成分的消失或失活
使这一功能得以实现 。
正调控,凡是某一细胞成分的存在使某种
细胞功能能够实现, 而这一成分的消失或失活
使这一功能不能实现 。
第三节 Lac操纵子
的分解物阻遏
_______正调控
1,细胞具有优先吸收和利用葡萄糖的特异性酶, 如
果同时存在乳糖和葡萄糖, 只有葡萄糖利用完后才会
有 β-半乳糖苷酶的诱导合成 。
2,葡萄糖的某些分解物能抑制 Lac操纵子的激活, 称
为分解物阻遏作用 ( catabolite repression) 。 当葡萄糖
浓度很高时, 细胞内环 AMP的浓度较低;随葡萄糖消
耗, 环 AMP浓度增加; Lac操纵子的激活需要高浓度
的 cAMP。
3,不能将 AMP转化为环 AMP的突变体不能被乳糖诱导产生 β-
半乳糖苷酶 。 另一种突变体虽然能产生 cAMP,但不能激活 Lac
酶, 因为它还缺少由 crp 基因产生的 CAP 蛋白 ( Catabolic
activator protein) 。
Lac操纵子的激活需要 CAP和 cAMP形成的复合体,
葡萄糖
ATP cAMP
CAP- cAMP
crp 基因 CAP 复合体
突变
对 Lac操纵子
激活是必需的
Lac操纵子的分解物阻遏调控
当 CAP- cAMP形成复合体时,Lac操纵子可由乳糖诱导表达,
假如葡萄糖存在抑制 cAMP,Lac操纵子就不能正常表达。
当 CAP- cAMP形成复合体时, Lac操纵子可由
乳糖诱导表达, 假如葡萄糖存在抑制了 cAMP或
由于 crp基因突变阻断了 CAP的形成, Lac操纵子
就不能正常表达 。
结论,Lac操纵子的表达需要 CAP- cAMP复合
体, 是一种 正调控 ( 凡是某一细胞成分的存在
使某种细胞功能能够实现, 而这一成分的消失
或失活使这一功能不能实现 ) 。
第四节
真核生物基因表达调控
1960年 Jacob 和 Monod发现 E.coli的操纵
子是人们认识基因表达调控的第一步 。 在
真核细胞中也有在乳糖操纵子中发现的某
些调控因子, 但真核细胞具有更为复杂的
基因调控系统 。
在多细胞的真核生物中,基因表达的分
化调节是细胞分化和行使功能的核心,
其 中心问题是:一个有机体是怎样在一
类细胞中表达一组基因,而在另一类细
胞中又怎样表达不同的一组基因? 在细
胞水平上,这种调节作用不能单靠消除
无用的信息就能达到的。相反,往往要
涉及到激活基因组的特定部位,并且遏
制其他基因的表达。
激活和遏制特定部位的基因需要有
机体提供精细的平衡作用, 在错误
的时间, 错误的细胞类型中表达一
种基因, 即使基因本身是正常基因,
但表达量不正常都可导致另样的表
型或死亡 。
为什么在真核生物中的基因调控要比原
核中来得复杂?
1,真核细胞比原核细胞具有较多的遗
传信息, 它们的 DNA与组蛋白和其他蛋
白组成染色质 。 这些染色质的结构打开
后 ( 去凝结 ) 会利于转录, 凝结后又不
利于转录, 这在基因表达中是重要的因
子 。
2,在真核细胞中, 转录在时间和
空间上与转译是分开的;转录发生
在核中, 转译发生在胞质中, 因此,
mRNA必须从核中运送到细胞质中
才能进行蛋白质的合成 。
3.在运送出细胞质之前, 真核基因的
转录本要进行加工并切割 。
4.真核生物的 mRNA的半衰期要比原
核的长, 假如在原核中关闭转录, 其
mRNA会在几分钟内衰退, 转译就会停
止 。 真核不会 。
5.大多数真核生物是具有分化
类型的多细胞的有机体, 这些不同
类型的细胞虽然它们都会有完整的
基因组, 但会特异性地利用不同的
重叠基因制造不同的蛋白 。
由于上述原因,
真核生物基因表
达会受到许多不
同方式的调控,
如图 。 包括 ( 1)
转录; ( 2) pre-
mRNA的加工和
切割, 即转录后
调控; ( 3) 运
送至细胞质;
( 4) 转译 ( 5)
转译后修饰 。
一, 调控元件
真核基因的内部结构包括几种不同的控制
转录的调控元件,主要的元件有:启动子和增强
子 ( enhancer) 。 这些调控元件可邻接, 位于
之中或远离该基因, 它们可以与许多类蛋白相
互作用从而起到调节这些元件活性的作用, 这
些蛋白称为转录因子 。 下面将用通用的模型说
明这些元件和因子在真核基因表达调控中的功
能 。
1,启动子
细菌启动子含有顺式作用核苷酸序列,是 RNA聚合酶
结合的识别位点。因此它含有启动转录所必要的区域并紧
挨它可调节的基因。
真核启动子是由 RNA聚合酶 II(将基因转录为 mRNA)
识别的,它常含有一些短的典型的 DNA序列,其位于基因 5’
上游 100bp区间内。启动子的核心区有位于转录起始位点上
游 25-30bp的 TATA框,在 8 bp的共有序列中仅有 T-A对,两
侧有富含 G-C的区域。
采用突变研究已证明了 TATA框具有极重要作
用,TATA框的突变会严重降低转录效率, 两
侧序列的突变不会影响基因表达 。 这种降低
转录的现象是由于它失去了与反式作用转录
因子结合的能力, 这些转录因子具有激活转
录的功能 。
?珠蛋白基因 启动子点突变效应
(CAAT)
启动子核心区的上游邻近还有几个
对转录作用有重要意义的元件, 如
CAAT 框, 它 的 保 守 序 列 为 CAAT 或
CCAAT,常位于 -70至 -80位 。 跟 TATA框
一样, 在 CAAT框中突变也会严重减弱
转录, 而两侧序列影响很小;另外还有
一个元件为 GC 框, 它的保守序列为
GGGCGG,通常位于 -110,,以多拷贝
存在, 它的重要性也用突变得到证实 。
2,增强子
除了启动子区以外,大多数真核基
因的转录受到另一种 顺式作用 DNA
序列即增强子 的影响。象启动子一
样,这些序列能与反式作用调控蛋
白相互作用,它能明显地增强转录
起始的效率,
增强子与启动子在某些特征上具有区别,
1.增强子的位置无法固定, 它可以位于基因的上游,
下 游或中间 。
2.增强子常常对相当远距离的靶基因行使作用, 有
时多达 50 kp。
3.增强子的方向可反向, 对它的作用不会有大的影
响 。
4.假如一个增强子在基因组移动到另一位置, 或者
某一不相关基因插入到一增强子附近, 那么该插入
基因的转录受到正向调控 。
当增强子远离启动子或转录起始位点时,
它们是怎样调控转录作用的?
增强子可以被转录因子结合, 改变
染色质的构型 ( 通过 DNA弯曲或环化 ),
这样就可能使远距离的增强子和启动子
变得邻近, 从而组成有活性的转录复合体, 在
这样一种新的构型中, 转录活性就会高于基础水平,
从而增加了 RNA合成的总体效率 。
二, 转录因子
已鉴定 许多蛋白质对转录起始是必需的, 但
并不是 RNA聚合酶分子的一部分, 这些蛋白质
称为转录因子 。 它们能控制基因在何处, 何时,
以何种程度表达 。 这些蛋白是摸式的调节物,
常含有两个功能域,
1,DNA结合结构域, 能结合到 DNA序列上, 包
括启动子和增强子的调控区;
2,反式激活结构域 ( trans-activating domain),
其通过蛋白与蛋白之间相互作用激活转录,
由蛋白质因子参与的转录调控作用主要
是正向调控 。 在讨论这些因子怎样调节基因
表达之前, 我们先来了解它们是怎样结合到
核酸上的 。
转录因子的结构模式,
真核生物因子的 DNA结合结构域有多种形
式, 它们具有不同的三维结构 。 有三种主要
的结构模式,
( 1) 螺旋 -转角 -螺旋结构
( helix-turn-helix,HTH)
最早发现于原核生物激活蛋白和阻遏蛋
白, X光衍射分析表明, 在许多真核生物
DNA结合蛋白有 HTH结构, 这类蛋白有两
个邻近的 α螺旋, 其间由多个氨基酸组成的
转角分开, 这种结构使其能与 DNA结合 。
转录因子中的螺旋 -转角 -螺旋结构 (a)以及与 DNA的相互作用 (b)
羧基端 α螺旋为识别螺旋,其氨基酸残基直接与靶 DNA大沟的残
基专一性结合,另一 α螺旋中的氨基酸和 DNA中的磷酸戊糖骨架
发生非特异性结合。
( 2) 锌指结构 ( Zine fingers)
锌指结构是真核生物转录因子主
要结构家族中的一种,它们从许多方
面参与基因调控。该结构由一小群氨
基酸与一个锌原子结合,在蛋白质中
形成相对独立的一种结构域。
辛指结构的蛋白质,含有一串重复间
隔的 2个半胱氨酸 ( Cys) 和 2个组氨酸
( His), 这些间隔的半胱胺酸和组氨酸
残基与锌原子共价结合, 因此把氨基酸折
叠成环 ( 形如指 ) 。 每个指大约由 23个氨
基酸, 在半胱氨酸和组氨酸之间的环由
12-14个氨基酸, 每个环之间由 7-8个氨基
酸连接 。 环中的氨基酸能与特定的 DNA
序列结合, 在一个锌指转录因子中常有 2-
13个指组成 。
半胱胺酸和组氨酸残基与锌原子共价结合的锌指结构。 锌
指能与 DNA双螺旋的大沟结合并且环绕着 DNA,在大沟中,
锌指能与 DNA的一组碱基结合并形成氢键,
( 3) 亮氨酸拉链结构 ( leucine zipper)
为转录因子与 DNA结合区的一种结构模式 。 最早见
于大鼠肝脏的一种蛋白, 在肽链羧基端一段 35个氨
基酸残基中, 由 4个亮氨酸残基被 7个氨基酸隔开,
富含亮氨酸的区域形成一个螺旋, 每个螺旋有一个
亮氨酸残基突出, 这样使亮氨酸排成一排, 位于螺
旋的同一方向 。 这类蛋白质常以二聚体形式与 DNA
靶位点结合, 两个分子相应的 α螺旋之间靠亮氨酸残
基的疏水作用形成拉链式结构 。 该结构能结合到
DNA的磷酸残基和特定的碱基上, 该二聚体形如一
把剪刀 。
亮氨酸拉链结构。 (a) 由于在二条多肽链中每隔一个 α螺旋
有一个亮氨酸残基,从而形成二聚体,(b)与 DNA相互作用
转录复合体的组装
由 RNA聚合酶 II转录的真核基因为 II型基因,
可作为 mRNA合成启动的模型。该模型的中心
是 促进模板与 RNA聚合酶 II结合的各种反式作
用蛋白因子,这些转录因子称为 TFIIA,TFIIB
等 。
TFIID是多亚基蛋白复合体,其中一个蛋白能
直接与启动子的 TATA框 DNA序列结合,称为
TATA结合蛋白( TATA-binding protein,简称
TBP)。
真核转录复合
体的组装
TBP结合到
TATA框,使 DNA
弯曲。在启动转
录前,一组转录
因子( TFIIB等)
和 RNA聚合酶 II结
合上去。 TFIIH表
现为解缧旋酶活
性,在转录过程
中打开双缧旋
一些转录因
子共同结合
到增强子上,
然后再结合
到转录复合
体上,会极
大地提高转
录的水平
第五节 类古
醇激素对基因调
控的作用
激素对基因的
调控作用可用
( 图 ) 表示:激
素穿过细胞膜进
入细胞与激素受
体蛋白结合, 然
后, 受体和激素
的复合体转运到
核中, 从而激活
基因转录 。
受体都有三个功能域,
? 可变的 N端功能域, 对每个受体是特定的;
? 短的高度保守的能与 DNA结合的中心功能域;
? 与激素结合的 C端功能域 。
与 DNA结合的中心功能域包括 2个锌指结构, 激
素受体中的锌指结构与特定的 DNA序列相结合,
该序列称为 激素应答元件 ( hormone-responsive
element,HRE) 。
HRE与启动子和增强子具有某些共性:它们
有一些短的共有序列, HRE常位于转录起始点
上游几百个 bp,而且可以有多个拷贝;它们也
经常位于启动子或增强子序列中 。
尽管激素受体结合到 HRE对激活特定基因
是必须的,但其自身并不足以引发激活。受体
与 HRE结合可改变 HRE和邻近区间染色质的结
构,促进其它转录因子的相互作用,改变 HRE
和邻近区间染色质的结构会有利于转录因子和
RNA聚合酶 Ⅱ 结合到别的位置包括启动子上,
从而引发转录。
基因表达的调控
基因表达调控可在几个不同水平上进行。
在高度复杂的生物、细胞及其代谢过程中,
基因表达是高度有序的。如在高等生物中,
特定的细胞已分化成高度特化的细胞,人类
眼睛的细胞只能合成眼色特有的蛋白,其决
不可能合成肝细胞中特有的解毒酶,各种特
定细胞能阻遏不同类别基因的表达。
基因表达的调控对生物是极端重要的 。
1,真核生物:各种不同类型的细胞能阻遏不同类型基因的表
达 。
2,细菌具有阻遏基因表达的能力 。
在进化中, 细胞具备了一套机制, 它能抑制那些并非必须的
酶的基因和激活那些在某一时间内明显必须的酶的基因 。 达到
这一目的的二个条件,
( 1) 必须具备关闭或打开每种特定基因的方法; ( 2) 对应该
激活一种特定基因或一组基因的特定环境具备正确识别的能力
。
第一节 基本的调控路线
乳糖操纵子的调控
一、原核生物的操纵子学说 ——乳糖操纵子
□ 乳糖代谢中的酶和基因
( 1)透性酶 permease:能使乳糖进入细胞( Y)
( 2) β半乳糖苷酶 β- galactosidase:水解乳糖为葡萄糖和半
乳糖( Z)
( 3)转乙酰基酶 transacetylase( A)
三种酶的基因转录成一条 mRNA,称多
顺反子的 mRNA( polycistronic)。
Repressor
gene
Promoter Operator Β-galactosidase
gene
Permease
gene
Transacetylase
gene
Regulatory
region
Structure gene
I P O lacZ lacY lacA
Lac operon
1961年法国科学家 Jacob和 Monod发现大肠杆菌在含
有乳糖的培养基中会合成大量的 β-半乳糖苷酶,使乳
糖水解,在没有乳糖的环境中不产生 β-半乳糖苷酶。
从而提出了乳糖操纵子学说来解释 β-半乳糖苷酶基因
表达调控的问题
The structural genes of the loc operon are transcribed into a single
polycistronic mRNA,which is traslated simulated simultaneously by several
ribosmes into the three enzmes encoded by the operon,
□ 乳糖操纵子
The components
of the wild-type
lac operon and
the response in
the absence and
the presence of
lactose,
1,操纵基因 ( Operator,简称 O), 起到基因开关的作用 。
2,启动基因 ( Promoter,简称 P), 是 RNA聚合酶结合的部
位, 能起动 ZYA基因的表达, POZYA在 DNA上几个相邻接的
基因共同组成一个功能单位称操纵子 (operon)。
3,调节基因 ( I基因 ), 能编码产生一种阻遏蛋白, 该蛋白
能识别和结合到操纵基因上, 并能阻止 RNA聚合酶启动的转
录, 使乳糖操纵子处于关闭状态, 一般情况下, 阻遏蛋白总
是结合在操纵基因 O区 。 使操纵子关闭 。
如何开启操纵子表达?
当环境中存在乳糖及其类似物时 ( 称为诱导物 ), 它们能与
阻遏物分子结合, 改变阻遏蛋白的构型, 使其不能再与操纵
基因 O区结合 。 这时, 操纵基因便开启, 结合到启动子上的
RNA聚合酶能顺利启动 ZYA基因的表达, 合成相应的三种酶
。
二, 其它基因
I基因, 编码阻遏蛋白, 能阻断 ZYA基因的表达 。
O操纵基因 operator,是 DNA上与阻遏物结合的特异性位置 。 阻
遏物一旦结合到 O基因上, 就能阻制由 RNA聚合酶催化的转录
起动 。
启动基因 promoter
* 操纵子 operon,是几个基因协同表达的遗传功能单位 。 由启
动基因, 操纵基因和转录成一条 mRNA分子的几个相邻接的基
因组成的功能单位 。 POZYA。
三, 乳糖操纵子阻遏物具有两种识别功能
1,能识别操纵子上特定的操纵基因的序列;
2,能识别乳糖或乳糖类似物, 当阻遏物与乳糖或类似物结合时
,阻遏物分子的构型将发生变化, 从而使阻遏物失去了对操纵
基因的亲和作用 。 阻遏物将从 DNA上脱落下来 。
对 Lac系统的阻遏作用的解除称为诱导, 能使阻遏物失活并
导致 Lac基因表达的乳糖类似物称为诱导物 。
β半乳糖苷酶
(β- galactosidase)水
解乳糖为葡萄糖和半
乳糖
The catabolic
conversion of
the
disaccharide
lactose into its
monosaccharid
e units,
galactose and
glucose
导致 Lac基因表达的乳糖类似物诱导物 异丙基硫代半乳糖苷
( IPTG)
The gratuitous inducer
isopropylthiogalactoside
第二节 乳糖系统的发现 ——负
调控
50年代 Jacob和 Monod对 E.coli乳糖
代谢中的酶进行详细的遗传分析,
这是基因表达调控研究的第一个重
大突破 。
一, 共同调控的基因
在染色上 Z,Y,A三个基因是紧密连接的 。 这一
组连续的基因产生的 mRNA是一个多顺反子 mRNA分
子 。 多顺反子的 mRNA的转录和它的转译是以同一方
向进行的 。
极性突变 ( polar mutation), 不但能影响突变位
点上的那个基因, 而且会降底或消除下游更远一些基
因的表达 。 如 Lac多顺反子中 Z基因的无义突变会降底
Y,A基因的表达 。
二, I 基因
控制 Lac酶的可诱导性的区域 。
I+ 的细胞只能在有一种诱导物存在时才能
正常合成 Lac酶;
I- 的细胞不管诱导物存在与否都能合成
Lac酶, 这种突变体称为组成型突变体 (
constitutive mutant) 。
I- 的细胞不管诱导物存在与否都能合成 Lac酶,这种突变
体称为组成型突变体( constitutive mutant)
三, 阻遏物
1,E.coli的 F’因子带有 Lac区 。 可以作互补试验,反式时, I+对 I—为
显性 。 试验结果,
单倍体和杂合性二倍体中 β半乳糖苷酶和透性酶的合成
菌株 基因型 β半乳糖苷酶 透性酶
非诱导 诱导 非诱导 诱导
1
2
3
4
5
6
I+Z+Y+
I—Z+Y+
I+Z—Y+ / FI—Z+Y+
I—Z—Y+ / FI+Z+Y—
I—Z—Y+ / FI—Z+Y+
△ ( I Z Y) / FI—Z+Y+
– + – +
+ + + +
– + – +
– + – +
+ + + +
+ + + +
2,Iocob发现另一种突变体 IS
能抑制乳糖或其类似物对 Lac酶的诱导作
用 。 这是因为 IS突变改变了阻遏物上特异性结
合位点, 从而破坏了与诱导物的结合, 即使
有 IPTG诱导物存在 。 IS产生的阻遏物分子仍
能抑制 Lac酶的合成 。
IS反式时对 I+和 I—都为显性 。
IS突变改变了阻遏物上特异性结合位点, 破坏了与诱导物的
结合, 即使有 IPTG诱导物存在 。 IS产生的阻遏物分子仍能
抑制 Lac酶的合成 。
The response of the lac operon in the presence of lactose
in a cell bearing the Is mutation,15-7
基因型 诱导 β -半 透性酶
N o n e - -
I
+
Z
+
Y
+
IP T G + +
N o n e - -
I
S
Z
+
Y
+
IP T G - -
N o n e - -
I
S
Z
+
Y
+
/ F I
+
IP T G - -
N o n e - -
I
S
Z
+
Y
+
/ F I
—
IP T G - -
野生型和 I的不同等位基因的菌株中 Lac酶的合成
四, 操纵基因和操纵子
1,阻遏物怎样阻断 Lac酶的合成?
Jacob推测有一操纵基因, 靠近它所调控的一串基因 。
*在操纵基因中发生突变时, 即使有活性阻遏物存在,
Lac酶照常合成, 这种突变称为操纵基因组成型突变 OC
(constitutive) 。
2,Lac操纵子的表达是在 Lac阻遏物的负调控下进行的 。 在没有
诱导物时, Lac阻遏物通常抑制 Lac酶的产生 。
*在操纵基因中发生突变时,即使有活性阻遏物存在,Lac
酶照常合成。这种突变称为操纵基因组成型突变 OC(
constitutive)。
15-6 b
β -半 透性酶
基因型
N o n e IP T G N o n e IP T G
O
+
Z
+
Y
+
- + - +
O
+
Z
+
Y
+
/ F O
+
Z
—
Y
+
- + ― +
O
C
Z
+
Y
+
+ + + +
O
+
Z
+
Y
—
/ F O
C
Z
+
Y
+
+ + + +
O
+
Z
+
Y
+
/ F O
C
Z
—
Y
+
- + + +
O
+
Z
—
Y
+
/ F O
C
Z
+
Y
—
+ + ― +
I
S
O
+
Z
+
Y
+
/ F I
+
O
C
Z
+
Y
+
+ + + +
单倍体和杂合二倍体操纵基因突变体 Lac酶的合成情况
五, 阻遏物和操纵基因的鉴定
1,Lac阻遏物是具有两种识别位点的蛋白, 一个位点识别诱
导物分子, 另一位点识别 Lac操纵基因的 DNA序列 。
阻遏物与诱导物结合, 改变了阻遏蛋白的构型, 从而改变了对
操纵基因的亲合力 。
2,Gilbert用 DNA酶处理已结合有阻遏物的 DNA分子, 结果
得到了没有被 DNase降解的 DNA短片段 ——操纵基因区 。 操纵
基因发生单个碱基的变化就会使阻遏物无法识别 。
5,T G G A A T T G T G A G C G G A T A A C A A T T 3,
3,A C C T T AA C A C T C G C C T A T T G T T A A 5,*
A T G T T A C T
T A C A A T G A
Lac操纵基因的序列和 8个 OC突变体
Oc mutations
六, Lac系统中各种突变的综合分析
1,Z,Y基因的突变为 Lac—表型, 在二倍体试验中 Z—,Y—
为隐性, 只要有一个 Z+和 Y+就能满足 Lac+表型要求 。
2,使阻遏物失去功能的 I基因突变为 I—,不论是否有诱导物
,I—菌株都能正常合成 Lac酶, 所以称为组成型突变 。 在二倍体
试验中, I—为隐性, 因为只需要有一个 I+基因就能满足二个操
纵基因结合阻遏物的要求, 如无诱导物, lac表达受阻 。
问:如果有诱导物, 结果怎样?
无活性
阻遏物
I+ P+ O+ Z+ Y+
P+ O+ Z+ Y+ I _
R
在二倍体试验中, I—为隐性, 因为只需要有一个 I+基因就
能满足二个操纵基因结合阻遏物的要求, 如无诱导物, lac
表达受阻 。
活性阻遏物
3,另一种不同的 I基因突变型是一种诱导无效的突变
型, 称超阻遏突变型 IS。
IS产生的阻遏物上与诱导物结合的位点发生
了变化, 使诱导物不能与阻遏物相结合 。 IS的
细胞表型为 Lac–,因为 IS产生的阻遏物总是结
合到操纵基因上, 即使有诱导物存在也无法结
合到这种阻遏物上 。 IS对 I+,I—都为显性 。
RS
P+ O+ Z+ Y+ I S
I+ P+ O+ Z+ Y+
I
诱导物不能与阻遏物相结合
R I 在一个二倍细胞中, RS阻遏物能结合到两者的操纵基因上,
即使有诱导物, IS / I+二倍体也
为 Lac—。
4,操纵基因突变使阻遏物无法识别, 为顺式
显性, 对同一染色体上直接与其相邻接的那些
基因呈显性 。
如一个 Oc和 O+位于同一细胞中, 那么阻遏物只能
识别 O+,并抑制与 O+相邻接的 ZY基因表达, 但阻遏
物不会识别 Oc,即使无诱导物, 与 Oc相邻接的 Z,Y
基因也能表达 。 Oc的含义说明其总是激活状态,
总是 Lac+表型, 为组成型表达 。
I+ P+ O+ Z+ Y+
I+ P+ OC Z+ Y+
R
阻遏物不能识别 Oc
表 达 受 阻
即使无诱导物也能表达 操纵基因突变使阻遏物无
法识别,为顺式显性,Oc
和的含义说明其总是激活
状态,总是 Lac+ 表型,为
组成型表达。
5,启动基因突变 ( P— )使 RNA聚合酶无法识
别, 从而阻断转录起动, P—为顺式显性 (Cis-
dominant)。
6,负调控,凡是某一细胞成分的存在使某种
细胞功能不能实现, 而这一成分的消失或失活
使这一功能得以实现 。
正调控,凡是某一细胞成分的存在使某种
细胞功能能够实现, 而这一成分的消失或失活
使这一功能不能实现 。
第三节 Lac操纵子
的分解物阻遏
_______正调控
1,细胞具有优先吸收和利用葡萄糖的特异性酶, 如
果同时存在乳糖和葡萄糖, 只有葡萄糖利用完后才会
有 β-半乳糖苷酶的诱导合成 。
2,葡萄糖的某些分解物能抑制 Lac操纵子的激活, 称
为分解物阻遏作用 ( catabolite repression) 。 当葡萄糖
浓度很高时, 细胞内环 AMP的浓度较低;随葡萄糖消
耗, 环 AMP浓度增加; Lac操纵子的激活需要高浓度
的 cAMP。
3,不能将 AMP转化为环 AMP的突变体不能被乳糖诱导产生 β-
半乳糖苷酶 。 另一种突变体虽然能产生 cAMP,但不能激活 Lac
酶, 因为它还缺少由 crp 基因产生的 CAP 蛋白 ( Catabolic
activator protein) 。
Lac操纵子的激活需要 CAP和 cAMP形成的复合体,
葡萄糖
ATP cAMP
CAP- cAMP
crp 基因 CAP 复合体
突变
对 Lac操纵子
激活是必需的
Lac操纵子的分解物阻遏调控
当 CAP- cAMP形成复合体时,Lac操纵子可由乳糖诱导表达,
假如葡萄糖存在抑制 cAMP,Lac操纵子就不能正常表达。
当 CAP- cAMP形成复合体时, Lac操纵子可由
乳糖诱导表达, 假如葡萄糖存在抑制了 cAMP或
由于 crp基因突变阻断了 CAP的形成, Lac操纵子
就不能正常表达 。
结论,Lac操纵子的表达需要 CAP- cAMP复合
体, 是一种 正调控 ( 凡是某一细胞成分的存在
使某种细胞功能能够实现, 而这一成分的消失
或失活使这一功能不能实现 ) 。
第四节
真核生物基因表达调控
1960年 Jacob 和 Monod发现 E.coli的操纵
子是人们认识基因表达调控的第一步 。 在
真核细胞中也有在乳糖操纵子中发现的某
些调控因子, 但真核细胞具有更为复杂的
基因调控系统 。
在多细胞的真核生物中,基因表达的分
化调节是细胞分化和行使功能的核心,
其 中心问题是:一个有机体是怎样在一
类细胞中表达一组基因,而在另一类细
胞中又怎样表达不同的一组基因? 在细
胞水平上,这种调节作用不能单靠消除
无用的信息就能达到的。相反,往往要
涉及到激活基因组的特定部位,并且遏
制其他基因的表达。
激活和遏制特定部位的基因需要有
机体提供精细的平衡作用, 在错误
的时间, 错误的细胞类型中表达一
种基因, 即使基因本身是正常基因,
但表达量不正常都可导致另样的表
型或死亡 。
为什么在真核生物中的基因调控要比原
核中来得复杂?
1,真核细胞比原核细胞具有较多的遗
传信息, 它们的 DNA与组蛋白和其他蛋
白组成染色质 。 这些染色质的结构打开
后 ( 去凝结 ) 会利于转录, 凝结后又不
利于转录, 这在基因表达中是重要的因
子 。
2,在真核细胞中, 转录在时间和
空间上与转译是分开的;转录发生
在核中, 转译发生在胞质中, 因此,
mRNA必须从核中运送到细胞质中
才能进行蛋白质的合成 。
3.在运送出细胞质之前, 真核基因的
转录本要进行加工并切割 。
4.真核生物的 mRNA的半衰期要比原
核的长, 假如在原核中关闭转录, 其
mRNA会在几分钟内衰退, 转译就会停
止 。 真核不会 。
5.大多数真核生物是具有分化
类型的多细胞的有机体, 这些不同
类型的细胞虽然它们都会有完整的
基因组, 但会特异性地利用不同的
重叠基因制造不同的蛋白 。
由于上述原因,
真核生物基因表
达会受到许多不
同方式的调控,
如图 。 包括 ( 1)
转录; ( 2) pre-
mRNA的加工和
切割, 即转录后
调控; ( 3) 运
送至细胞质;
( 4) 转译 ( 5)
转译后修饰 。
一, 调控元件
真核基因的内部结构包括几种不同的控制
转录的调控元件,主要的元件有:启动子和增强
子 ( enhancer) 。 这些调控元件可邻接, 位于
之中或远离该基因, 它们可以与许多类蛋白相
互作用从而起到调节这些元件活性的作用, 这
些蛋白称为转录因子 。 下面将用通用的模型说
明这些元件和因子在真核基因表达调控中的功
能 。
1,启动子
细菌启动子含有顺式作用核苷酸序列,是 RNA聚合酶
结合的识别位点。因此它含有启动转录所必要的区域并紧
挨它可调节的基因。
真核启动子是由 RNA聚合酶 II(将基因转录为 mRNA)
识别的,它常含有一些短的典型的 DNA序列,其位于基因 5’
上游 100bp区间内。启动子的核心区有位于转录起始位点上
游 25-30bp的 TATA框,在 8 bp的共有序列中仅有 T-A对,两
侧有富含 G-C的区域。
采用突变研究已证明了 TATA框具有极重要作
用,TATA框的突变会严重降低转录效率, 两
侧序列的突变不会影响基因表达 。 这种降低
转录的现象是由于它失去了与反式作用转录
因子结合的能力, 这些转录因子具有激活转
录的功能 。
?珠蛋白基因 启动子点突变效应
(CAAT)
启动子核心区的上游邻近还有几个
对转录作用有重要意义的元件, 如
CAAT 框, 它 的 保 守 序 列 为 CAAT 或
CCAAT,常位于 -70至 -80位 。 跟 TATA框
一样, 在 CAAT框中突变也会严重减弱
转录, 而两侧序列影响很小;另外还有
一个元件为 GC 框, 它的保守序列为
GGGCGG,通常位于 -110,,以多拷贝
存在, 它的重要性也用突变得到证实 。
2,增强子
除了启动子区以外,大多数真核基
因的转录受到另一种 顺式作用 DNA
序列即增强子 的影响。象启动子一
样,这些序列能与反式作用调控蛋
白相互作用,它能明显地增强转录
起始的效率,
增强子与启动子在某些特征上具有区别,
1.增强子的位置无法固定, 它可以位于基因的上游,
下 游或中间 。
2.增强子常常对相当远距离的靶基因行使作用, 有
时多达 50 kp。
3.增强子的方向可反向, 对它的作用不会有大的影
响 。
4.假如一个增强子在基因组移动到另一位置, 或者
某一不相关基因插入到一增强子附近, 那么该插入
基因的转录受到正向调控 。
当增强子远离启动子或转录起始位点时,
它们是怎样调控转录作用的?
增强子可以被转录因子结合, 改变
染色质的构型 ( 通过 DNA弯曲或环化 ),
这样就可能使远距离的增强子和启动子
变得邻近, 从而组成有活性的转录复合体, 在
这样一种新的构型中, 转录活性就会高于基础水平,
从而增加了 RNA合成的总体效率 。
二, 转录因子
已鉴定 许多蛋白质对转录起始是必需的, 但
并不是 RNA聚合酶分子的一部分, 这些蛋白质
称为转录因子 。 它们能控制基因在何处, 何时,
以何种程度表达 。 这些蛋白是摸式的调节物,
常含有两个功能域,
1,DNA结合结构域, 能结合到 DNA序列上, 包
括启动子和增强子的调控区;
2,反式激活结构域 ( trans-activating domain),
其通过蛋白与蛋白之间相互作用激活转录,
由蛋白质因子参与的转录调控作用主要
是正向调控 。 在讨论这些因子怎样调节基因
表达之前, 我们先来了解它们是怎样结合到
核酸上的 。
转录因子的结构模式,
真核生物因子的 DNA结合结构域有多种形
式, 它们具有不同的三维结构 。 有三种主要
的结构模式,
( 1) 螺旋 -转角 -螺旋结构
( helix-turn-helix,HTH)
最早发现于原核生物激活蛋白和阻遏蛋
白, X光衍射分析表明, 在许多真核生物
DNA结合蛋白有 HTH结构, 这类蛋白有两
个邻近的 α螺旋, 其间由多个氨基酸组成的
转角分开, 这种结构使其能与 DNA结合 。
转录因子中的螺旋 -转角 -螺旋结构 (a)以及与 DNA的相互作用 (b)
羧基端 α螺旋为识别螺旋,其氨基酸残基直接与靶 DNA大沟的残
基专一性结合,另一 α螺旋中的氨基酸和 DNA中的磷酸戊糖骨架
发生非特异性结合。
( 2) 锌指结构 ( Zine fingers)
锌指结构是真核生物转录因子主
要结构家族中的一种,它们从许多方
面参与基因调控。该结构由一小群氨
基酸与一个锌原子结合,在蛋白质中
形成相对独立的一种结构域。
辛指结构的蛋白质,含有一串重复间
隔的 2个半胱氨酸 ( Cys) 和 2个组氨酸
( His), 这些间隔的半胱胺酸和组氨酸
残基与锌原子共价结合, 因此把氨基酸折
叠成环 ( 形如指 ) 。 每个指大约由 23个氨
基酸, 在半胱氨酸和组氨酸之间的环由
12-14个氨基酸, 每个环之间由 7-8个氨基
酸连接 。 环中的氨基酸能与特定的 DNA
序列结合, 在一个锌指转录因子中常有 2-
13个指组成 。
半胱胺酸和组氨酸残基与锌原子共价结合的锌指结构。 锌
指能与 DNA双螺旋的大沟结合并且环绕着 DNA,在大沟中,
锌指能与 DNA的一组碱基结合并形成氢键,
( 3) 亮氨酸拉链结构 ( leucine zipper)
为转录因子与 DNA结合区的一种结构模式 。 最早见
于大鼠肝脏的一种蛋白, 在肽链羧基端一段 35个氨
基酸残基中, 由 4个亮氨酸残基被 7个氨基酸隔开,
富含亮氨酸的区域形成一个螺旋, 每个螺旋有一个
亮氨酸残基突出, 这样使亮氨酸排成一排, 位于螺
旋的同一方向 。 这类蛋白质常以二聚体形式与 DNA
靶位点结合, 两个分子相应的 α螺旋之间靠亮氨酸残
基的疏水作用形成拉链式结构 。 该结构能结合到
DNA的磷酸残基和特定的碱基上, 该二聚体形如一
把剪刀 。
亮氨酸拉链结构。 (a) 由于在二条多肽链中每隔一个 α螺旋
有一个亮氨酸残基,从而形成二聚体,(b)与 DNA相互作用
转录复合体的组装
由 RNA聚合酶 II转录的真核基因为 II型基因,
可作为 mRNA合成启动的模型。该模型的中心
是 促进模板与 RNA聚合酶 II结合的各种反式作
用蛋白因子,这些转录因子称为 TFIIA,TFIIB
等 。
TFIID是多亚基蛋白复合体,其中一个蛋白能
直接与启动子的 TATA框 DNA序列结合,称为
TATA结合蛋白( TATA-binding protein,简称
TBP)。
真核转录复合
体的组装
TBP结合到
TATA框,使 DNA
弯曲。在启动转
录前,一组转录
因子( TFIIB等)
和 RNA聚合酶 II结
合上去。 TFIIH表
现为解缧旋酶活
性,在转录过程
中打开双缧旋
一些转录因
子共同结合
到增强子上,
然后再结合
到转录复合
体上,会极
大地提高转
录的水平
第五节 类古
醇激素对基因调
控的作用
激素对基因的
调控作用可用
( 图 ) 表示:激
素穿过细胞膜进
入细胞与激素受
体蛋白结合, 然
后, 受体和激素
的复合体转运到
核中, 从而激活
基因转录 。
受体都有三个功能域,
? 可变的 N端功能域, 对每个受体是特定的;
? 短的高度保守的能与 DNA结合的中心功能域;
? 与激素结合的 C端功能域 。
与 DNA结合的中心功能域包括 2个锌指结构, 激
素受体中的锌指结构与特定的 DNA序列相结合,
该序列称为 激素应答元件 ( hormone-responsive
element,HRE) 。
HRE与启动子和增强子具有某些共性:它们
有一些短的共有序列, HRE常位于转录起始点
上游几百个 bp,而且可以有多个拷贝;它们也
经常位于启动子或增强子序列中 。
尽管激素受体结合到 HRE对激活特定基因
是必须的,但其自身并不足以引发激活。受体
与 HRE结合可改变 HRE和邻近区间染色质的结
构,促进其它转录因子的相互作用,改变 HRE
和邻近区间染色质的结构会有利于转录因子和
RNA聚合酶 Ⅱ 结合到别的位置包括启动子上,
从而引发转录。