4. DNA拓扑结构变化
天然双链DNA的构象大多是负性超螺旋。当基因活跃转录时,RNA聚合酶转录方向前方DNA的构象是正性超螺旋,其后面的DNA为负性超螺旋。正性超螺旋会拆散核小体,有利于RNA聚合酶向前移动转录;而负性超螺旋则有利于核小体的再形成。
5. DNA碱基修饰变化
真核DNA中的胞嘧啶约有5%被甲基化为5-甲基胞嘧啶(5-methylcytidine,m5C),而活跃转录的DNA段落中胞嘧啶甲基化程度常较低。这种甲基化最常发生在某些基因5’侧区的CpG序列中,实验表明这段序列甲基化可使其后的基因不能转录,甲基化可能阻碍转录因子与DNA特定部位的结合从而影响转录。如果用基因打靶的方法除去主要的DNA甲基化酶,小鼠的胚胎就不能正常发育而死亡,可见DNA的甲基化对基因表达调控是重要的。
由此可见,染色质中的基因转录前先要有一个被激活的过程,但目前对激活机制还缺乏认识。
(三)真核基因表达以正性调控为主
真核RNA聚合酶对启动子的亲和力很低,基本上不依靠自身来起始转录,需要依赖多种激活蛋白的协同作用。真核基因调控中虽然也发现有负性调控元件,但其存在并不普遍;真核基因转录表达的调控蛋白也有起阻遏和激活作用或兼有两种作用者,但总的是以激活蛋白的作用为主。即多数真核基因在没有调控蛋白作用时是不转录的,需要表达时就要有激活的蛋白质来促进转录。换言之:真核基因表达以正性调控为主导。
三、真核基因转录水平的调控
真核细胞的三种RNA聚合酶(Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ)中,只有RNA聚合酶Ⅱ能转录生成mRNA,以下主要讨论RNA聚合酶Ⅱ的转录调控。
(一)顺式作用元件(cisacting elements)
真核基因的顺式调控元件是基因周围能与特异转录因子结合而影响转录的DNA序列。其中主要是起正性调控作用的顺式作用元件,包括启动子(promoter)、增强子(enhancer);近年又发现起负性调控作用的元件棗沉寂子(silencer)。
1.启动子
与原核启动子的含义相同,是指RNA聚合酶结合并起动转录的DNA序列。但真核同启动子间不像原核那样有明显共同一致的序列,而且单靠RNA聚合酶难以结合DNA而起动转录,而是需要多种蛋白质因子的相互协调作用,不同蛋白质因子又能与不同DNA序列相互作用,不同基因转录起始及其调控所需的蛋白因子也不完全相同,因而不同启动子序列也很不相同,要比原核更复杂、序列也更长。真核启动子一般包括转录起始点及其上游约100-200bp序列,包含有若干具有独立功能的DNA序列元件,每个元件约长7-30bp。
