理论教育 转录激活:三类蛋白的重要角色

转录激活:三类蛋白的重要角色

时间:2023-11-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:具活性的RNA 聚合酶Ⅱ全酶与其一个启动子的成功结合,通常需要三种类型的其他蛋白的作用。尽管是转录需要的,此最小的前起始复合物相对来说对调节不敏感。辅激活物蛋白复合体 多数转录需要额外蛋白复合物的存在。而当不存在此类激素信号时,受体蛋白回复到阻遏物构象状态,从而阻止前起始复合物的形成。在某些情况下,此种阻遏涉及与组蛋白脱乙酰酶和其他的帮助附近染色质恢复到转录非活性状态的蛋白质的相互作用。

转录激活:三类蛋白的重要角色

具活性的RNA 聚合酶Ⅱ全酶与其一个启动子的成功结合,通常需要三种类型的其他蛋白的作用。第一类包括每一种RNA 聚合酶Ⅱ启动子都需要的基础转录因子(Basal transcription factors);第二类包括DNA 结合的反式激活剂(Transactivators),它们能与增强子或UAS 结合促进转录;第三类是一类叫辅激活物的蛋白(Coactivators),它们不与DNA结合,而是间接发挥作用,它们是DNA 结合的反式激活物与RNA 聚合物Ⅱ和基础转录因子组成的复合物之间的通讯所必需的。另外,各种阻遏蛋白都能干扰RNA 聚合酶与DNA结合反式激活剂之间的通讯,导致转录的阻遏。

TATA 结合蛋白 TATA 结合蛋白(TBP)是典型RNA 聚合酶Ⅱ启动子的TATA 框处前起始复合物(Preinitiation complex)装配过程中的第一个结合成分。前起始复合物包括通用转录因子TFIIB、TFIIE、TFIIF、TFIIH、RNA 聚合酶Ⅱ或许还有TFIIA。尽管是转录需要的,此最小的前起始复合物相对来说对调节不敏感。如果启动子在染色质中未暴露的话,根本就不会形成。其调节是反式激活剂和辅激活物带来的。

DNA 结合的反式激活剂 不同的启动子对反式激活物的需求差异很大。已知的为数不多的几种反式激活剂能促进数百个启动子的转录,而其余的反式激活剂仅能对少数启动子有特异作用。许多反式激活剂对信号分子结合敏感,这就保证了在细胞内环境改变时,其有激活或钝化转录的能力。与DNA 结合的反式激活剂相结合的有些增强子距启动子的TATA 框很远,DNA 反式激活剂是如何在一定距离发挥作用的呢?大多数情况下的答案或许是前面提到的其间隔DNA 的出环,结果使各种蛋白复合物能够直接相互作用。染色质中富含的与DNA 非特异结合的某些非组蛋白,可促使DNA 环化。这些高迁移率族蛋白(High mobility group proteins,HMG proteins)(由它们在聚丙烯酰胺凝胶上电泳迁移率而得名)在染色质重塑和转录激活方面起着重要的结构性作用。

辅激活物蛋白复合体 多数转录需要额外蛋白复合物的存在。通过遗传学和生化方法已经确定了一些与RNA 聚合酶II 相互作用的主要调节性蛋白复合物。这些辅激活物复合物是作为DNA 结合反式激活剂与RNA 聚合酶之间的媒介而起作用的。

研究最清楚的辅激活物是转录因子TFIID。 在大多数真核细胞中,TFIID 是一个巨大的复合物,它由TBP 和10 种以上的TBP 相关因子(TBP-associated factors,TAFs)构成。有些TAFs 与组蛋白相似,可能在转录活化过程中核小体置换方面发挥作用。许多结合DNA 的反式激活剂可以通过与一个或更多TAFs作用而促进转录的起始。(www.daowen.com)

在酵母中发现的另一个重要的辅激活物,是一含20 个多肽的蛋白复合物,叫中介因子复合体(Mediator complex)。它与酵母中RNA 聚合酶Ⅱ的羧基末端结构域(Carboxylterminal domain,CTD)紧密结合。从酵母到人的真核生物中,有些中介因子蛋白的同源物已经被鉴定。我们尚不清楚TFIID 与中介因子之间的功能是不同、互补还是有重叠。与TFIID 相同,某些结合DNA 的反式激活物被认为可与中介因子复合物中一个或多个组分相互作用。辅激活复合物在启动子的TATA 框上或其附近起作用。

转录激活的设计安排 我们现在可拼接出在一个典型的RNA 聚合酶II 启动子上发生的转录激活事件的顺序。首先,染色质中的关键的结构重塑过程是分阶段进行的。某些结合DNA 的反式激活物对它们的结合位点有高亲和力,即使是其结合位点位于聚缩的染色质中。一种反式激活物与DNA 的结合,会促进其他反式激活物也与DNA 结合,逐渐替换掉某些核小体。

然后,已结合的反式激活物能与HAT 和/或酶复合物(如SWI/SNF)直接作用,加速附近染色质的重塑。这样,已结合的反式激活物能将进一步染色质重塑所需的母体组分吸引过来,以促进特异基因的转录。通常,已结合的反式激活物通过如TFIID 或中介因子这样的复合物起作用,使RNA 聚合酶Ⅱ与其转录因子的结合稳定,大大促进前起始转录复合物的形成。由于有多种与DNA 结合的反式激活物促进转录,此调节回路的复杂是一个普遍规律,而非例外情况。

可逆的转录激活作用 这种作用尽管很少见,但某些与RNA 聚合酶Ⅱ启动子结合的真核调节蛋白能够作为阻遏物,抑制前起始复合物的形成。某些反式激活物可采取多种构象,使它们或作为转录激活物或作为转录阻遏物。例如,在细胞核内的有些固醇激素受体作为结合DNA 的反式激活物,在固醇激素信号存在时,促进某些基因的转录。而当不存在此类激素信号时,受体蛋白回复到阻遏物构象状态,从而阻止前起始复合物的形成。在某些情况下,此种阻遏涉及与组蛋白脱乙酰酶和其他的帮助附近染色质恢复到转录非活性状态的蛋白质的相互作用。

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