真核生物基因转录的主要顺式作用元件

二、真核生物基因转录的主要顺式作用元件

真核生物的基因转录调控过程是由蛋白质反式作用因子与特定的DNA序列相互作用实现的，这些特定的DNA序列就是顺式作用元件，其中最重要的就是基因的启动子和增强子。

启动子（promoter）：真核基因的基本转录单位包括基因转录起始点及其5′上游启动子元件到转录终止处的全部DNA序列。真核基因启动子是基因表达时与启动相关的顺式作用元件，通常位于基因的转录起始位点上游，包括富含AT的TATA盒（TATA box）和数量不等的上游启动子元件（upstream promoter elements，UPE）。上游启动子元件包括GC盒和CCAAT盒等，一般位于TATA盒上游100～200bp之间，其功能是调节转录的起始频率和提高转录效率，启动子的转录效率因细胞而异。

GC盒的保守序列使CCGCCC常以多拷贝形式存在于－90bp处。对GC盒的保守序列进行突变，可使启动子活性下降。GC盒的功能与序列的方向无关，但它没有位置独立性（po－sition－independent），即GC盒与TATA盒的相对位置非常重要，如果将GC盒向TATA盒反方向移动数十个碱基，GC盒则丧失刺激转录的功能。在脊椎动物DNA中，GC盒呈特征性非随机分布，常被称为CpG岛（CpG island）或CG岛。利用识别序列为CCGG的HpaⅡ等对CG敏感的限制性内切酶可以检测CpG岛的存在。如果在克隆的DNA片段中发现CpG岛，提示这个片段中可能含有转录起始区。

CCAAT盒的保守序列是GGCCAATCT，一般位于上游－75bp左右。其作用也是控制转录效率，其功能与方向无关。CCAAT盒必须与CCAAT结合转录因子（CCAAT－binding transcription factor，CTF）和CCAAT／增强结合蛋白（CCAAT／enhancer binding protein，C／EBP）结合后才能发挥作用。虽然名为CCAAT盒，但CCAAT的5′端还有GG，并且前两个G的重要性并不亚于CCAAT部分。如果缺失这两个GG，则兔子的β^－珠蛋白基因的CCAAT盒变为TTCCAATCT，其转录效率只有原来的12％，该盒中其他碱基的缺失也导致转录效率的急剧下降。这就表明CCAAT盒可能控制着转录起始的频率。除CCAAT盒外，真核生物的启动子还有许多其他类型的上游启动子成分，它们可能同样控制着转录起始的频率。

增强子（enhancer）：是启动子的基因转录效率显著提高的一类顺式作用元件，一般都在－100bp以上，由多个独立核苷酸序列组成。与启动子元件不同的是增强子的作用通常不具有方向性，可以在转录起始位点的5′端或3′端，或相距启动子很远的位置，但无论离基因和启动子的距离远近均可起活性作用，可使同源或异源性启动子的转录水平提高近千倍。

许多细胞的基因增强子只能在特定的组织或细胞中起作用，即具有组织细胞的特异性，可能在特异性的细胞或组织内存在着增强子的某种调节蛋白。例如兔免疫球蛋白基因的转录区域内存在着一个增强子序列，这一增强子只有在B淋巴细胞中才是活跃的，免疫球蛋白才能表达。许多来源于病毒的增强子具有广泛的宿主范围，尽管在不同类型的细胞中可表现出显著差异，但在多种组织中都具有一定的活性。SV40的早期基因增强子在多种哺乳动物的多种细胞中都有活性，因此这一增强子在真核细胞的基因表达中得到广泛应用。来自于Rous肉瘤病毒基因长末端重复序列（long terminal repeat，LTR）和人类巨细胞病毒（cytomegalo－virus，CMV）的增强子也广泛应用于基因工程中。

沉默子（silencer）：也叫静息子，与增强子相似的一类顺式作用元件，具有位置不固定和作用不具方向性等特点，有抑制某段基因转录的作用。有些情况下同一个DNA顺式作用元件既有增强子的功能又具沉默子的作用。例如甲状腺激素反应元件，当甲状腺激素不存在时，甲状腺激素受体与此反应元件结合，表现出沉默子的作用；当甲状腺激素与其受体结合，此元件就行使增强子的功能。