《生物化學(xué)與分子生物學(xué)》 （二）轉(zhuǎn)錄起始和延伸

在原核生物中，當(dāng)RNA聚合酶的δ亞基發(fā)現(xiàn)其識(shí)別位點(diǎn)時(shí)，全酶就與啟動(dòng)子的-35區(qū)序列結(jié)合形成一個(gè)封閉的啟動(dòng)子復(fù)合物。由于全酶分子較大，其另一端可在到-10區(qū)的序列，在某種作用下，整個(gè)酶分子向-10序列轉(zhuǎn)移并與之牢固結(jié)合，在此處發(fā)生局部DNA12-17r 的解鏈形成全酶和啟動(dòng)子的開放性復(fù)合物。在開放性啟動(dòng)子復(fù)合物中起始位點(diǎn)和延長(zhǎng)位點(diǎn)被相應(yīng)的核苷酸前體充滿，在RNA聚合酶β亞基催化下形成RNA的第一個(gè)磷酸二酸鍵。RNA合成的第一個(gè)核苷酸總有GTP或ATP，以GTP常見，此時(shí)δ因子從全酶解離下來(lái)，靠核心酶在DNA鏈上向下游滑動(dòng)，而脫落的δ因子與另一個(gè)核心酶結(jié)合成全酶反復(fù)利用。

圖17－6　轉(zhuǎn)當(dāng)起始復(fù)合物的模式

真核生物轉(zhuǎn)錄起始十分復(fù)雜，往往需要多種蛋白因子的協(xié)助，已經(jīng)知道，在所有的細(xì)胞中有一類叫做轉(zhuǎn)錄因子的蛋白質(zhì)分子，它們與RNA聚合酶Ⅱ形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物，共同參與轉(zhuǎn)錄起始的過(guò)程。

真核生物基因中，有專門為蛋白質(zhì)編碼的基因，這些基因由RNA聚合酶Ⅱ負(fù)責(zé)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄起始關(guān)鍵性作用。根據(jù)這些轉(zhuǎn)錄因子的作用特點(diǎn)可大致分為二類；第一類為普遍轉(zhuǎn)錄因子它們與RNA聚合酶Ⅱ共同組成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物，轉(zhuǎn)錄才能在正確的位置上開始。普遍轉(zhuǎn)錄因子是由多種蛋白質(zhì)分子組成的，其中包括特異結(jié)合在TATA盒上的蛋白質(zhì)，叫做TATA盒結(jié)合蛋白，還有至成一組復(fù)合物叫做轉(zhuǎn)錄因子ⅡD。TFⅡD再與RNA聚合酶Ⅱ結(jié)合完成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的形成。（圖17-6）

除TFⅡD以外，在細(xì)胞核提取物中還發(fā)現(xiàn)TFⅡA，TFⅡF，TFⅡE，TFⅡH等，它們?cè)谵D(zhuǎn)錄起始復(fù)合物組裝的不同階段起作用，像TFⅡH就有旋轉(zhuǎn)酶活性，它可利用ATP分解產(chǎn)生的能量，介導(dǎo)起始點(diǎn)雙螺旋的打開，使RNA聚合酶得以發(fā)揮作用。從中也不難看出真核細(xì)胞中基因轉(zhuǎn)錄的起始是基因的表達(dá)調(diào)控的關(guān)鍵，這么多蛋白質(zhì)分子之間相互作用，以及這些蛋白質(zhì)分子DNA調(diào)控?zé)o件相結(jié)合，構(gòu)成控制基因轉(zhuǎn)錄開始的復(fù)雜體系。

第二類轉(zhuǎn)錄因子為組織細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子或者叫可誘導(dǎo)性轉(zhuǎn)錄因子，這此TF是在特異的組織細(xì)胞或是受到一些類固醇激素，生長(zhǎng)因子或其它刺激后，開始表達(dá)某些特異蛋白質(zhì)分子時(shí)，才需要的一類轉(zhuǎn)錄因子。

例如：激活劑蛋白-1就是一類可誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄因子，它是由多蛋白質(zhì)成份組成的復(fù)合物，可發(fā)由fos基因和jun基因家庭的蛋白質(zhì)產(chǎn)物組成。當(dāng)某些生長(zhǎng)因子細(xì)胞因子和某些化學(xué)物質(zhì)在細(xì)胞外刺激這些細(xì)胞時(shí)，使細(xì)胞內(nèi)JUN蛋白和FOS蛋白發(fā)生磷酸化，特異地結(jié)合到c-jun基因和c-fos基因的啟動(dòng)子部位，使這些基因轉(zhuǎn)錄并翻譯出相應(yīng)的c-JUN蛋白和c-FOS蛋白，這些蛋白質(zhì)就可組成二聚體的AP-1，AP-1就會(huì)結(jié)合到細(xì)胞核中靶基因的調(diào)控部位，促進(jìn)或激活靶基因的轉(zhuǎn)錄活性，產(chǎn)生出由于細(xì)胞外刺激因素作用下，這些細(xì)胞做出的特異反應(yīng)一表達(dá)出的特異蛋白須分子。有關(guān)詳細(xì)內(nèi)容見信號(hào)轉(zhuǎn)錄一章。

RNA鏈的延長(zhǎng)靠核心酶的催化，在起始復(fù)合物上第一個(gè)GTP的核糖3’-OH上與DNA模板能配對(duì)的第二個(gè)三磷酸核苷起反應(yīng)形成磷酸二酯鍵。聚合進(jìn)去的核苷酸又有核糖3’-OH游離，這樣就可按模板DNA的指引，一個(gè)接一個(gè)地延長(zhǎng)下去。因此RNA鏈的合成方面也是5’--3。由于DNA鏈與合成的RNA鏈具有反平行關(guān)系，所以RNA聚合酶是沿著DNA鏈3’--5’方向移動(dòng)。整個(gè)轉(zhuǎn)錄過(guò)程是由同一個(gè)RNA聚合酶來(lái)完成的一個(gè)連續(xù)下斷的反應(yīng)，轉(zhuǎn)錄本RNA生成后，暫時(shí)與DNA模板鏈形成DNA·RNA雜交體，長(zhǎng)度約為12個(gè)堿基對(duì)，形成一個(gè)轉(zhuǎn)錄泡（圖17-7）。轉(zhuǎn)錄速度大允是每秒鐘30-50個(gè)核苷酸，但并不是以恒定速度進(jìn)行的。在電子顯微鏡下觀察轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象，可以看到同一DNA模板上，有長(zhǎng)短不一的新合成的RNA鏈散開成羽毛狀圖形，這說(shuō)明在同一DNA基因上可以有很鑫的RNA聚合酶在同時(shí)催化轉(zhuǎn)錄，生成相應(yīng)的RNA鏈。而且較長(zhǎng)的RNA鏈上已看到核糖體附著，形成多聚核糖體。說(shuō)明某些情況下，轉(zhuǎn)錄過(guò)程未完全終止，即已開始進(jìn)行翻譯。

圖17-7　Diagrammatic representation of DNA transcription by E.coli RNApolymerase.The polymerase unwinds a stretch of DNA about 17base pairs in lengthforming a transcriptional bubble thatprogresses along thd DNA.The DNA has tounwind ahead of the polymerase and rewind behind it .The newly formed RNA formsa RNA-DNA double helix about 12 bae pairs long.

轉(zhuǎn)錄的延長(zhǎng)階段，原核生物與真核生物之間沒(méi)有太大差別。