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基因表達調控研究進展

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基因表達調控研究進展

發布日期:2019-09-25 作者: 點擊:

      不同細胞具有不同的表型,這是由於在這些細胞中基因的差異表達所導致的。因此,一定存在一些基因表達調控機製,去控製管理不同細胞各自所必需的轉錄及轉錄後方式。基因表達調控這一領域的研究正是迅速地揭示基因表達的機製。不過18岁末成禁止观看也必須要同時意識到,基因表達調控的無限的複雜性。

      正常的細胞進行正常的基因表達,而轉錄是基因表達最基礎的一級。當該轉錄調控出現異常時則很可能會出現不同的疾病。所以,基因表達調控研究應用廣泛於多種與人相關的疾病研究。近年來,其研究的方向主要集中於細胞通路的研究,並應用於發現疾病的發病或維持機製,從而最終選取適當的檢測或治療方法。

      基因表達調控包括轉錄調控與轉錄後調控。主要是在於基因通過多種方法,使DNA結構、轉錄、翻譯時空發生改變,但不改變DNA本身的序列,最終影響其表達效率。這些方法主要包括DNA甲基化、組蛋白修飾、非編碼RNA分子作用以及多種蛋白質結合修飾。其中,以最後一點尤為重要。

      一、基因表達調控研究的進展

      1 轉錄起始的控製

      1.1 RNA聚合酶

      轉錄其實是基因轉錄的關鍵控製點,而關鍵的作用酶正是RNA聚合酶。RNA聚合酶是一類大分子蛋白質,是一個由8-14個亞基組成的複合物,其分子質量在500kDa以上。在哺乳動物的細胞中,轉錄通過三種RNA聚合酶中的一種得以實現,而每一種RNA聚合酶都具有不同的特征

      (1)RNA聚合酶I轉錄rRNA,位於核仁,主要負責50~70%的RNA聚合酶活性;

      (2)RNA聚合酶II合成核外RNA,位於核漿,主要負責20~40%的RNA聚合酶活性;

      (3)RNA聚合酶III合成tRNA、5S RNA以及小核RNA,位於核漿,主要負責10%的RNA聚合酶活性。

     1.2 基本轉錄因子(GTFs,General transcription factors)的裝配

      RNA聚合酶II主要負責哺乳動物的基因差異表達,這完全依賴於轉錄因子控製轉錄起始。RNA聚合酶II與輔助的轉錄因子的複合物就是18岁末成禁止观看常說的基礎轉錄裝置或GTFs。這些獨立的部件GTFs聚集在近端啟動子區域,提供了一個招集RNA聚合酶II的平台。隨後,RNA聚合酶II就可以在一個精確的轉錄起始位點起始轉錄。

      哺乳動物的啟動子序列包含一段核心的保守的啟動子。它可以產生足夠的轉錄起始信號。在人類中,這段序列位於轉錄起始位點-45~-20bp的位置。而這段序列出現最多的情況是位於轉錄起始位點上遊約25bp處的TATA box。TATA box被GC豐富的序列所圍繞,並可以被TATA-結合蛋白(TBP)所識別。TBP屬於GTF的一種,但也是唯一一種可以序列特異性結合DNA的GTF。TBP使得GTF的裝配在TATA box上開始,並隨後招集其他相關蛋白進行裝配。在裝配的過程中,RNA聚合酶II也會結合其中而開始轉錄,也可能會受增強子或沉默子等元件的影響,結合上其他蛋白從而調控整個轉錄過程。


圖1  哺乳動物轉錄起始GTFs的裝配

 

      1.3 非結構性GTFs的功能

      在基礎轉錄裝置中,大部分裝配的因子隻被證實具有結構性的角色。但是,其中仍有部分因子已被證實具有酶的功能,作用於轉錄的起始,如TFIIE。

      值得注意的是,對於不同的啟動子,GTFs的裝配以及轉錄的起始的RNA聚合酶是不同的。而且,很多的基因現在已經被證實具有無TATA的啟動子。這些基因看來是依賴於上遊的TFs起始轉錄的,如Sp1、ETS模體、富含嘧啶的起始模體。

      2 轉錄調控起始的調節

      對於任何一段候選基因片段來說,都需要一段核心啟動子序列的存在以及基礎轉錄裝置的裝配。但是,轉錄的水平實現與這樣的一段啟動子是最低限度的要求,而調控轉錄速率則需要其他上遊因子。早期的一些構想暗示了,轉錄隻有當候選基因被激活“打開”(TFs與啟動子相互作用後的結果)之後才會發生。而現在,成年短视频破解APP已經基本清楚了解到,除非轉錄速率被增強子增強或被沉默子“關閉”,否則基因會在其核心啟動子作用下保持最低的速率持續表達。

      3 增強子及其調控機製

      很多增強子以及與它們相關的蛋白已被證實。而且向日葵视频APP下载ioses現在已經清楚地了解到,一小部分增強子在大部分啟動子中都很常見。如CCAAT box、GC box。這些元件對增加轉錄速率是十分重要的。但是,很多其他的模體也同樣被證實對外來的刺激有反應,比且可以改變基因表達的速率,如“反應元件”。這些模體通常定位於較GC box和CCAAT box更遠的上遊端,但他們以同樣的方式發揮著對轉錄速率的影響作用。

      一開始,增強子都被認為是通過與RNA聚合酶II進行物理的相互作用而發揮其功能的。但是現在,人們已經相信它們的影響是直接的,這涉及到中介因子(將信號從激活因子傳到轉錄蛋白)。通過一係列實驗(如突變CTD,使得遞質不能再與之結合,進而導致激活的蛋白的功能喪失),已經證實了這些遞質作為中介因子而存在。

      在一些早期的啟動子結構及其功能的總結中,上遊因子和反應元件局限於一些明確定義的基因區域,並按照明確定義的模式定向表達基因。然而,最近的一些研究表明,沉默子和增強子可定位於轉錄起始位點的5’或者3’端、內含子、外顯子等,甚至是轉錄的RNA本身。直觀地說,大部分的上遊元件必須依賴於核小體的縮聚、DNA莖環結構以及蛋白質的柔性,而使得它們能與中介因子或者是順式元件相互作用,進而最終改變轉錄起始及基因表達的頻率。

      二、基因表達調控研究的展望

      從啟動子結構、功能的特性及共性的相關知識中,成版人app网站直播可以知道在體內基因的表達是可被操作並最終受調控的。這提供給成版人app网站下载一個強大的工具的基礎。

      但到目前為止,仍存在許多仍未解決的問題。例如,在細胞有絲分裂的時候轉錄調控的明確機製如何?次生代謝的染色質結構及表觀遺傳代碼是如何影響轉錄調控的?在一些特別的細胞(如ESC)中轉錄調控的共激活機製是怎麽樣的?

      但先忽略這些未知因素,對於了解這些元件,更進一步的研究應更趨向於提供有價值的信息。通過結合實際的研究,向日葵视频APP下载ioses在癌症及其他人類疾病的治療中可更好地利用基於基因的療法,也可以更好更全麵地了解生物化學及生物分子學。


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