啓動子

生物學

心氣虛,則脈細;肺氣虛,則皮寒;肝氣虛,則氣少;腎氣虛,則泄利前後;脾氣虛,則飲食不入。
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1 拼音

qǐ dòng zǐ

2 英文參考

promoter

3 註解

啓動子是DNA模板上專一地與RNA聚合酶結合並決定轉錄從何處起始的部位,也決定基因轉錄效率。生物中有許多啓動子,如大腸桿菌約有2000個啓動子。各啓動子的效率可不相同,大腸桿菌的強啓動子每2秒鐘啓動一次轉錄,而弱啓動子每10分鐘才啓動一次,從百多個大腸桿菌啓動子結構分析,得知兩個強啓動子同源序列的中心在轉錄起始部位(基因編碼鏈上第一個核苷酸) 5'側約10和35個核苷酸處,弱啓動子序列中往往有多處核苷酸置換。許多原核生物都含有這兩個重要的啓動子區:

真核生物啓動子部位與原核生物不同,而且啓動轉錄的活性,除需啓動子外,還需某些外加序列。

啓動子遺傳學中是指一段能使基因進行轉錄的去氧核糖核酸(DNA)序列。啓動子可以被RNA聚合酶辨認,並開始轉錄。在核糖核酸(RNA)合成中,啓動子可以和決定轉錄的開始的轉錄因子產成相互作用,繼而控制細胞開始生產哪一種蛋白質

完全的啓動子稱爲規範序列。

4 啓動子元件

啓動子代表一些重要的元件可以與其他調節區域(如增強子沉默子、邊界元件或絕緣子)合作一致,以主導基因轉錄的水平。由於啓動子一般都是在基因的上游,啓動子所在的位置或是轉錄起始點會由+1開始編號。上游的位置所以都是由+1逆數的負數,例如-100就是位置100的上游鹼基對。以下是各種啓動子

核心啓動子是引發轉錄的必要部份及轉錄起始點,位置約爲-35。且是RNA聚合酶的結合位點及一般轉錄因子結合位點。 近端啓動子基因的近端序列上游,包括一些基本的調控元件,位置約爲-250,且是特定轉錄因子結合位點。 遠處啓動子基因的遠處序列上游,包括一些額外的調控元件,影響力較近端啓動子弱。它是在上游更遠的位置(但不是位置性的增強子或調控區域),是特定轉錄因子結合位點

啓動子規範序列的用途一般都是有問題的,且可引致對啓動子序列的誤解。在規範序列中,轉錄因子結合位點在特定細胞情況下有一個單獨的序列會與蛋白質牢固地結合。但是自然選擇會偏向較低能量的結合,作爲一種調節轉錄輸出。這種最普遍的序列稱爲野生型序列。這縱然不是最有利的序列,最近證據顯示多種基因(包括原癌基因)都有G四股結構作爲潛在調控信號。

在演化生物學的一個主要問題是修補啓動子序列在演化過程中的重要性,例如人類血統從黑猩猩分開後的改變。某些演化生物學家建議啓動子的演化或調節區域可能比序列編碼更重要。

5 啓動子序列

5.1 原核生物啓動子

原核生物中,啓動子包含兩個短序列位於從轉錄起結點起計的-10及-35上游位置。位於-10的序列稱爲普里布諾框或-10元件,及通常包含6個核苷TATAAT。普里布諾框在開始轉錄是絕對必要的。其他位於-35的序列通常包含6個核苷TTGACA。它的出現可以幫助非常高的轉錄率。一些啓動子含有所謂的“延伸-10元件”(同源序列5'-TGNTATAAT-3'),從這些元件開始,-35元件在轉錄時顯得不重要。上述的啓動子結構只有以原核生物RNA聚合酶的σ-70形式來辨認。原核生物RNA聚合酶複合物連同其他σ因子可以辨認不同的核心啓動子序列。

以下是核苷出現的概率

序列核苷
-10序列TATAAT
77%76%60%61%56%82%
-35序列TTGACA
69%79%61%56%54%54%

5.2 真核生物啓動子

真核生物啓動子是極端的分化及很難表現其特徵。它們一般處於基因的上游及有着遠離轉錄起始點的調控元件。轉錄複合物可以引起去氧核糖核酸(DNA)向自己屈曲,以容許放置調控序列。很多真核生物啓動子,但不是全部,都包含一個TATA盒(序列TATAAA)會與TATA結合蛋白結合,以協助形成RNA聚合酶轉錄複合物。[1]TATA盒一般會處於非常接近轉錄起始點(通常於50個鹼基對以內)。

真核生物啓動子調控序列一般與轉錄因子結合,當中涉及形成轉錄複合物。一個例子是E盒(序列CACGTG),它會與鹼性-螺旋-環-螺旋(bHLH)的轉錄因子結合。

6 結合

啓動子序列(P)與σ因子RNA聚合酶複合物(R)的結合涉及兩個步驟:

7 啓動子功能變異有關的疾病

以下是從人類孟德爾遺傳學(OMIM)證實與啓動子故障有關,不論是因啓動子序列直接突變或是轉錄因子轉錄共激發因子的突變。而多種癌症都沒有列下是因爲從染色體易位產生嵌合基因

哮喘β地中海貧血 魯賓斯坦泰比綜合症

要留意的是在病原學上大部份的疾病都是異質的,而在分子層面上一種疾病往往是指多種疾病,縱然它們的病徵及治療方法一致。疾病對治療有不同的反應,是因背後分子源頭的差異,這會是藥物遺傳學的範疇。

8 參考

Smale ST, Kadonaga JT (2003). "The RNA polymerase II core promoter". Annu Rev Biochem 72: 449-479. PMID 12651739.

Levine M, Tjian R (2003). "Transcription regulation and animal diversity". Nature 424 (6945): 147-151. PMID 12853946.

Hobbs, K.; Negri, J.; Klinnert, M.; Rosenwasser, L.J.; and Borish, L. (1998). "Interleukin-10 and transforming growth factor-beta promoter polymorphisms in allergies and asthma". Am J Respir Crit Care Med 158 (6): 1958-1962. PMID 9847292.

Burchard, E.G.; Silverman, E.K.; Rosenwasser, L.J.; Borish, L.; Yandava, C.; Pillari, A.; Weiss, S.T.; Hasday, J.; Lilly, C.M.; Ford, J.G.; and Drazen, J.M. (1999). "Association between a sequence variant in the IL-4 gene promoter and FEV(1) in asthma". Am J Respir Crit Care Med 160 (3): 919-922 id = PMID 10471619.

Kulozik, A.E.; Bellan-Koch, A.; Bail, S.; Kohne, E.; and Kleihauer, E. (1991). "Thalassemia intermedia: moderate reduction of beta globin gene transcriptional activity by a novel mutation of the proximal CACCC promoter element". Blood 77 (9): 2054-2058 id = PMID 2018842.

Petrij F, Giles RH, Dauwerse HG, Saris JJ, Hennekam RC, Masuno M, Tommerup N, van Ommen GJ, Goodman RH, Peters DJ, et al. (1995). "Rubinstein-Taybi syndrome caused by mutations in the transcriptional co-activator CBP". Nature 376 (6538): 348-351. PMID 7630403.

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