根据 ERF 转录因子的结构特征可以将其分为四个亚类
根据ERF 转录因子的结构特征可以将其分为四个亚类。第I 亚类：AP2/ERF
结合域由59 个保守的氨基酸组成，位于蛋白的中部，转录调控域位于蛋白N 端；
第II 亚类：AP2/ERF 结合域由58 个保守的氨基酸组成，位于蛋白的N 端，蛋白
的C 末端存在一个EAR 基序；第III 亚类：AP2/ERF 结合域也由58 个氨基酸组成，其N 和C 两端各有一个酸性激活域，蛋白C 末端还有一个MAPK 作用位点。第IV 类：AP2/ERF 结合域同样由58 个保守的氨基酸组成，位于蛋白的N 端，
转录调控域位于C 端，此外N 末端还具有一个保守的MCGGAI(I/L)元件
[68]
ERFs类转录因子可以受到多种胁迫的诱导表达,同时参与不同胁迫信号转导
途径的交叉应答,所以它在非生物胁迫中有十分重要的调控作用
番前的?STE/JF/基因可以提高番莉根系发育过程中的耐盐性,还
可以在转基因植株中表现较高的相对含水量和较低的丙二酸含量及电解质外渗,同时
可以积累游离脯氨酸和可溶性糖含量,此外还调节抗逆相关基因、P5CS、DREB3】、
的激活表达(Lu et al.,2011)。Gao等(Gao et al.,2008)将番燕基因转入水稻,
经过干旱和高盐处理后,同对照相比转基因植株的抗旱以及耐盐能力增强,并积累了
脯氨酸含量,降低了叶片的水分流失。另外,基因不仅可以影响含有GCC-box
或DRE/CRT顺式元件的Z//>5、Wcor413L OsPrx和等胁迫相关的功能基因表
达,还影响Os-CDP欠7、OsCDPKlS和OsCDP欠/9等调节基因的表达。
ERF类基因WXPl和WXP2可以使叶蜡积累并提高拟南芥的抗旱性(Zhang
etal.,2007)。
己有许多研宄表明胁迫相关基因可以受外源的诱导表达,也有-?些基因虽然
ABA对其表达无影响,但是确可以受到干早和低温等的诱导,这就又涉及到ABA依
赖和ABA非依赖的非生物胁迫的信号转导途径,Zhu等(Zhu ct al.,2010)通过EMSA试
验证明RAP2.6可以与CE丨顺式元件结合,进而可以调控AtABI4等ABA相关基因的特异表达。ABA处理后转基因植株出现超敏感反应,但是使」基因功能丧失却无超
敏感反应出现。说明拟南芥鞋因通过ABA依赖的信号途径参与植株抗逆境胁
20迫响应。
真核生物中的某些表达调控往往是由多个转录因子在相关蛋白质的协同作
用下完成的，这种调控方式既提高了调控的效率又增加了调控的灵活性。ERF
转录因子在植物中也存在协同作用的蛋白，共同调控下游基因表达来更好的适应
环境变化。
一方面，ERF蛋白自身可以在植物响应各种不利环境和病菌侵害时充当
转录因子的作用；另一方面，一些ERF蛋白能够整合不同的植物激素信号途径.
ET乙烯、ABA脱落酸、JA茉莉酸、SA水杨酸、病害、干旱、高盐、低温以及机械伤害等外界因子都可以诱导ERF类转录因子的表达，即使是同源性较高的ERF应对不同的胁迫环境也会
表现出不同的诱导表达模式。在植物应答逆境的过程中，ET、JA、SA和ABA等
植物激素对植物的生长发育和逆境应答具有重要的调节作用
MeJA等统称为茉莉素。茉莉素广泛参与植物的多种生理功能，可调控许多基因
的表达，诱导产生多种蛋白，特别是植物防御和胁迫相关蛋白
SA是调控
植物抗病过程的重要物质，可以促进病害侵染部位细胞的死亡、诱导产生系统抗
性、调控抗病相关基因的表达，提高植物抗病性
[90,91]
。ABA是调节植物生长发育
和逆境应答的重要激素，它不仅在植物种子休眠、叶片衰老脱落及非生物胁迫应
答中发挥重要作用，还可以调控植物中ET和糖信号途径的传导，从而影响植物
的抗病过程。植物经受逆境胁迫的过程中，细胞中ABA迅速积累，积累的ABA
再诱导大量抗逆相关基因的表达，从而提高植物对不良环境的耐受性，在植物生
长发育过程中发挥重要的作用
[92]
。在病害防御反应中，JA和ET常协同作用，激
活一系列防御反应基因的表达。ERF转录因子ORA59在JA和ET信号交叉途径中发
挥重要的调控作用，激活JA和ET信号途径中共同的响应基因PDF1.2的表达
[86]
。
外源ET和JA都能够迅速诱导AtERF1表达，而且两者之间存在协同促进作用，转
录组分析表明AtERF1在体内能够调控那些应答ET和JA的基因的表达，表明
AtERF1是ET和JA信号途径中的下游成分
[93]
。小麦TaERF3在白粉病菌侵染早期通
过SA信号途径激活防御基因表达，而在镰刀菌和纹枯病菌侵染晚期通过ET/JA信
号途径激活防御基因表达
。Pti4是ET和JA信号传导途径交叉处的重要组分，同
时也发现过量表达Pti4既能激活拟南芥中JA和ET调控基因PR3、PR4、PDF1.2和
Thi2.1的表达，又能够激活SA调控基因PR1和PR2的表达，说明Pti4也可能是SA
和ET信号传导途径交叉处的重要组分
。以往研究表明依赖于SA的信号传导途
径与依赖于ET/JA的信号传导途径间常存在拮抗作用
。此外，植物防卫反应信
号传导途径和非生物胁迫应答信号传导途径之间并不是完全独立和分开的，而是
彼此间存在一定的相互关系
。例如AtERF7在ABA信号转导途径中起负调控作
用，同时又可以被JA、ET所诱导表达
。拟南芥AtERF1-5不仅受ET诱导，并且
还受多种非生物胁迫的诱导，如伤害、低温、高盐和干旱
高盐、伤害、SA、
ET和MeJA能迅速诱导烟草Tsil基因的表达，而干旱和ABA处理对其表达则没有
什么影响。将Tsil在烟草中超表达既能诱导PR基因的表达，提高转基因烟草的抗
病性，又能够提高对高盐的耐受能力
综上表明ERF转录因子广泛参与植物的生物及非生物胁迫应答，与植物中的
多个信号传导途径密切相关，可以把这些信号途径偶联起来，但ERF转录因子是ET作为气体植物激素，可以调控
植物的发育及适应性应答，包括对病害、低温、干早、盐碱、伤害等生物及非生
物胁迫的应答
。在ET信号传导途径中，ET分子首先启动EIN3转录因子，该蛋
白能直接特异地结合ERF1上游的PERE（previously identified ethylene-response element）元件从而启动该基因的表达，ERF1以级联放大的方式转录激活下游基
因，从而在ET信号转导和应答反应中发挥重要调控作用
[16]
。JA及其衍生物，如如何协调不同应答信号途径的机理仍不是很清楚，需要进一步的研究。
植物在遭受水淹的条件下阻碍了气体的交换，损害了植物的
光合作用和呼吸作用。为了适应水淹逆境，植物会大量合成ET，因此一些ERF
基因还可以在提高植物的耐水淹性方面发挥重要作用。将耐淹水稻品种中的
SUB1A基因在不耐淹水稻品种中超表达，增强了植物的耐淹性，说明SUB1A是水稻耐水淹的主要相关基因
。而最新的研究又表明，SUB1A不仅可以提高水稻
耐淹性，还可以提高水稻经历干旱和脱水胁迫后的存活率
13
病性，而将其在水稻中过表达则可以通过调控胁迫响应基因的表达来提高转基因
水稻的抗旱性
。植物在遭受水淹的条件下阻碍了气体的交换，损害了植物的
光合作用和呼吸作用。为了适应水淹逆境，植物会大量合成ET，因此一些ERF
基因还可以在提高植物的耐水淹性方面发挥重要作用。将耐淹水稻品种中的
SUB1A基因在不耐淹水稻品种中超表达，增强了植物的耐淹性，说明SUB1A是水稻耐水淹的主要相关基因
。而最新的研究又表明，SUB1A不仅可以提高水稻
耐淹性，还可以提高水稻经历干旱和脱水胁迫后的存活率
。拟南芥中的HRE1
也主要受水淹和低氧胁迫的诱导，在拟南芥中超表达后提高厌氧基因的表达、发
酵相关酶的活性和低氧条件下乙醇的合成量，从而提高转基因植物的水淹抗性
。从拟南芥中又新分离出一个受低氧、高盐、ABA和紫外辐射诱导的
AtERF71/HRE2，将其在拟南芥中超表达提高了转基因拟南芥对高盐、水淹和紫
外辐射的抗性，同时降低了盐胁迫下活性氧的含量
[。由此可见，ERF转录因子
的转基因应用是提高农作物综合抗逆能力的有效策略。
1.2.5 大豆中的ERF 转录因子
大豆是世界范围内广泛种植的粮食和经济作物，由于它在农业和经济中的重
要地位，使其基因相关的研究逐渐受到重视。但是，大豆中ERF转录因子的研究
相对较少，到目前为止仅有3个ERF基因的功能被鉴定。2002年大豆中的第一个ERF转录因子GmEREBP1被克隆，其编码蛋白可以与GCC-box特异结合。初步的功能分析表明，GmEREBP1在大豆与孢囊线虫的互作中发挥作用
。2007年对
GmEREBP1的功能作了进一步的研究，瞬时表达分析结果表明GmEREBP1为转录
激活子，将其在大豆中超表达可以激活PR1、PR2和PR3的表达并且提高转基因
大豆对孢囊线虫的抗性，将其在拟南芥中超表达获得了同样的效果
。2008年
Zhang等对大豆中ERF转录因子亚家族的基因作了较为全面的电子克隆及生物信
息学分析，结果表明，大豆中有98个包含有完整AP2/ERF结合域的非重复序列，
其中有9个ERF基因同时被多种生物及非生物胁迫所诱导，参与到生物及非生物
胁迫响应信号转导途径中
。随后，Zhang等继续对两个ERF转录因子的功能作
了进一步的功能鉴定。其中，GmERF3为转录激活子，在大豆中可以被高盐、干旱、ABA、SA、JA、ET和TMV所诱导，将其在烟草中过量表达可提高转基因烟14 草对青枯病、赤星病和TMV的抗性，还可提高其抗盐性和抗旱性
[。而GmERF4
为转录抑制子，其蛋白的C末端含有一个EAR抑制元件，可被ET、JA、SA、低温、高盐、干旱和TMV所诱导，将其在烟草中过量表达可提高转基因烟草对高
盐和干旱的抗性，但并没有表现出对细菌病害的抗性
。
采用RT-PCR方法从大豆品种吉林32中分离出两个新的ERF转录因子基因。GmERF6的ORF全长582 bp，编码260个氨基酸，包含一个AP2/ERF结合域，两个
预测的核定位信号和一个EAR抑制元件，预测其在细胞核中起转录抑制作用；GmERF7的ORF全长1179 bp，编码392个氨基酸，包含一个AP2/ERF结合域，两个预测的核定位信号，一个预测的转录激活域和一个MCGGAI(I/L)元件，预测其
在细胞核中起转录激活作用。氨基酸序列比对和进化树分析结果表明：GmERF6
被划分到ERF转录因子亚家族的第II亚类，与大豆中的GmERF4的亲缘关系最近，
推测它们可能存在共同的起源；GmERF7被划分到ERF转录因子亚家族的第IV亚
类，与大豆中的GmERF3的亲缘关系最近，推测它们可能存在共同的起源。
2. 分别构建了GmERF6 和GmERF7 的绿色荧光蛋白融合表达载体，利用农杆菌
介导的洋葱表皮细胞遗传转化进行亚细胞定位。证明GmERF6 蛋白和GmERF7
蛋白均定位于细胞核中。
3. 将GmERF6 和GmERF7 在酵母系统中的表达。结果表明，GmERF6 在酵母中
不具有转录激活功能，而GmERF7 具转录激活功能，属于转录激活子。
4. 将GmERF6 和GmERF7 在原核系统中表达，对重组蛋白纯化后进行凝胶阻滞
分析。结果表明，GmERF6 蛋白和GmERF7 蛋白在体外均可以与GCC-box 元件
特异结合。‘
II
5. 在烟草叶片中对GmERF6 和GmERF7 的转录调节活性进行瞬时表达分析。结
果表明，GmERF6 在体内具有转录抑制活性，不仅可以抑制下游目的基因的表达，
还可以抑制其他转录激活子的激活活性；GmERF7 在体内具有转录激活活性，可
以激活下游基因的表达。
6. 利用实时荧光定量PCR 对GmERF6 和GmERF7 基因的组织表达特性和逆境
诱导表达特性进行分析。结果表明，GmERF6 和GmERF7 在各组织中均有表达，
不具有组织特异表达性，但它们在根部表达量明显高于其他组织。GmERF6 和GmERF7 对干旱、高盐、低温、机械伤害、ABA、ET、SA 和MeJA 八种生物及
非生物胁迫处理均存在不同程度的应答响应。
7. 通过PCR分别从大豆吉林32的DNA中扩增得到1986 bp的GmERF6启动子序列（GmERF6P）和1963 bp的GmERF7启动子序列（GmERF7P），并发现它们含有
多种与逆境相关的顺式作用元件。将GmERF6P和GmERF7P在烟草叶片中进行瞬
时表达。结果表明，GmERF6P和GmERF7P具有较弱的启动活性。干旱、高盐、
低温、ET、GA和ABA处理10 h诱导GmERF6P的启动活性不同程度的增强；干旱、高盐、ET和GA处理10 h诱导GmERF7P的启动活性不同程度的增强，但低温和ABA处理10 h降低了GmERF7P的启动活性。将GmERF6P与GmERF6基因共同转化烟草叶片进行瞬时表达后GmERF6P的启动活性被抑制，证明GmERF6基因的
表达存在着反馈抑制作用。
8. 将GmERF6构建到植物表达载体pBI121上转化拟南芥。利用半定量RT-PCR方
法对T
3
代GmERF6转基因拟南芥中的抗逆相关基因的表达情况进行检测。结果表
明，在转基因拟南芥中，AtKin1、AtSOS1、AtPR3、AtRD22、AtERF4、AtERF7
和AtNIMIN1的表达量明显下降，AtPDF1.2和AtPR4的表达量明显上升。干旱胁迫
下GmERF6转因拟南芥种子萌发率显著高于野生型种子萌发率；断水处理18 d后GmERF6转基因拟南芥长势好于野生型拟南芥；GmERF6转基因拟南芥离体的脱
水率低于野生型拟南芥离体的脱水率。以上结果表明，GmERF6提高了转基因拟
南芥的抗旱能力。
9. 将GmERF7构建到植物表达载体pBI121上转化拟南芥和烟草。利用半定量
RT-PCR方法对T
3
代GmERF7转基因拟南芥中的抗逆相关基因的表达情况进行检
测。结果表明，在转基因拟南芥中，AtKin1和AtRD29A的表达量明显升高。高盐胁迫下GmERF7转因拟南芥种子萌发率显著高于野生型种子萌发率。高盐胁迫下
GmERF7转基因烟草长势好于野生型烟草；GmERF7转基因烟草植株在高盐胁迫
下可维持较高的叶绿素含量，降低丙二醛的积累并提高可溶性糖的积累。以上结
果表明，GmERF7提高了转基因拟南芥和烟草的抗盐能力。
2.2.7 GmERF6 和GmERF7 序列的生物信息学分析
用在线软件Compute pI/Mwtool，ExPASy (https://www.wendangku.net/doc/7a10675202.html,/tools/pi_tool.html)
预测蛋白的分子量和等电点；由NCBI数据库(https://www.wendangku.net/doc/7a10675202.html,/)进行基
因及蛋白序列的搜索和比对；用在线软件PSORT(http://psort.hgc.jp/)进行转录因子
核定位信号的预测；利用在线软件Smart(http://smart.embl-heidelberg.de/)进行氨基
酸序列特征分析；序列一致性和进化树分析由DNAMAN软件完成；在GmGDB
(https://www.wendangku.net/doc/7a10675202.html,/GmGDB/)数据库中搜索GmERF6和GmERF7的基因组
DNA序列。
ERF转录因子属于植物中特有的AP2/ERF转录因子家族中的ERF亚家族，最
初由Ohme-Takagi和Shinshi在1995年从烟草中分离得到
[62]
。
作为乙烯响应因子，
大部分ERF转录因子都被ET所调控，但也有例外，如拟南芥的ERF71/HRE2在根
中的转录水平就不被ET所调控
[63]
。典型的ERF转录因子主要由DNA结合域、转
录调控结构域和核定位信号区三个功能区域组成。它们表达的蛋白共同含有1个
高度保守的由58或59个氨基酸组成的AP2/ERF结合域，此结合域的特定氨基酸序
列决定了ERF转录因子与顺式作用元件的识别及结合的特异性。
，AP2/ERF结合域的N端部分含有3个反向平行的β-折叠碱性亲水区，对识
别各类顺式作用元件起着关键的作用。该结合域的C端通常含有一个两性的a-螺旋，可能参与同其它转录因子或DNA间的相互作用，提高基因表达调控的效率
和灵活性.
此外，每个AP2/ERF结合域内都含有两个保守元件：YRG元件和
RAYD元件。转录调控结构域分为转录激活域和转录抑制域，它们决定了转录因
子调控功能的差异。
在ERF转录因子中，典型的转录激活域是与DNA结合域
分开的，一般由30-100个氨基酸组成，特征为：富含酸性氨基酸、脯氨酸、谷氨
酰胺和丝氨酸/苏氨酸。
转录抑制子则含有特异的转录抑制域，通过它们干扰其它
转录激活因子的激活能力或直接影响基本转录复合物的形成，从而抑制转录的起
始
。转录因子抑制域的作用方式可能有：1）与启动子的相关位点结合后，阻
止其他转录因子与该启动子结合；2）通过对其他转录因子的抑制作用而阻止转
录；3）通过某种方式改变DNA的高级结构使转录不能进行。Ohta等比较分析ERF 抑制子的氨基酸序列，发现一个保守L/FDLNL/F(X)P序列，该基序中保守氨基酸
若发生突变将使ERF抑制子失去阻抑活性，说明该基序是阻抑作用所必不可少
的，并将其命名为EAR（ERF-associated amphiphilic repressor）基序. 。蛋白质的表达、翻译是在细胞核外进行的，而转录是在核内完成的，因此转录因子在核
外翻译、包装后，需要在核定位信号NLS的介导下定位到细胞核内，识别并结合
相应的顺式作用元件，或者通过寡聚化位点与其它转录因子发生相互作用，在转
录调控区的指导下行使其特定功能。核定位信号区中富含精氨酸和赖氨酸残基，
每个ERF转录因子可含一至数个NLS，它们一般位于AP2/ERF结合域之外，但也有例外
干旱条件下，植物体内的乙烯会大量增
加，如叶片脱水时，乙烯含量迅速增加，并迅速达
到高峰!乙烯会加速叶片的衰老和脱落，进而减
少蒸腾，利于水分平衡的保持!水分胁迫初期乙
烯升高可能是植物响应逆境因子的标志之一，是
一种干旱适应现象!
转录调节位点和转录因子数据库介绍_张光亚
１０生物学通报２００５年第４０卷第１１期 ２００３年即Ｗａｔｓｏｎ和Ｃｒｉｃｋ发表ＤＮＡ双螺旋结构５０周年，宣布了人类基因组计划的完成，与此同时，其他许多生物的基因组计划已完成或在进行中，在此过程中产生的大量数据库对科学研究的深远影响是以前任何人未曾预料到的。然而遗憾的是，许多生物学家、化学家和物理学家对这些数据库的使用甚至去何处寻找这些数据库都只有一个比较模糊的概念。 基因转录是遗传信息传递过程中第一个具有高度选择性的环节，近２０年来对基因转录调节的研究一直是基因分子生物学的研究中心和热点，因此亦产生了大量很有价值的数据库资源，对这些数据库的了解将为进一步研究带来极大便利，本文对其中一些数据库进行简要介绍。 １ＤＢＴＳＳ ＤＢＴＳＳ（ＤａｔａＢａｓｅｏｆＴｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｌＳｔａｒｔＳｉｔｅｓ）由东京大学人类基因组中心维护，网址：ｈｔｔｐ：／／ｄｂｔｓｓ．ｈｇｃ．ｊｐ。最初该数据库收集用实验方法得到的人类基因的ＴＳＳ（ＴｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｌＳｔａｒｔＳｉｔｅｓ，转录起始位点）数据。对转录起始位点（ＴＳＳ）的确切了解具有非常重要的意义，可更准确的预测翻译起始位点；可用于搜索决定ＴＳＳ的核苷酸序列，而且可更精确地分析上游调控区域（启动子）。自２００２年发布第一版以来已作了多次更新。目前包含的克隆数为１９０９６４个，含盖了１１２３４个基因，在ＳＮＰ数据库中显示了人类基因中的ＳＮＰ位点，而且现在含包含了鼠等其他生物的相关数据。ＤＢＴＳＳ最新的版本为３．０。 在该最新的版本中，还新增了人和鼠可能同源的启动子，目前可以显示３３２４个基因的启动子，通过本地的比对软件ＬＡＬＩＧＮ可以图的形式显示相似的序列元件。另一个新的功能是可进行与已知转录因子结合位点相似的部位的定位，这些存贮在ＴＲＡＮＳＦＡＣ（ｈｔｔｐ：／／ｔｒａｎｓｆａｃ．ｇｂｆ．ｄｅ／ＴＲＡＮＳＦＡＣ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ）数据库中，免费用于研究，但ＴＲＡＮＳＦＡＣ专业版是商业版本。 ＤＢＴＳＳ对匿名登录的用户是免费的，该网站要求用户在使用前注册，用户注册后即可使用。主页分为２个区域，一个介绍网站的部分信息和用户注册，另一区域为用户操作区，该区约分为１０个部分，可分别进行物种和数据库的选择、ＢＬＡＳＴ、ＳＮＰ以及ＴＦ（转录因子）结合部位搜索等部分。后者的使用可以见网页中的Ｈｅｌｐ部分，里面有比较详细的介绍。ＤＢＴＳＳ还提供了丰富的与其他相关网站的链接，如上文提到的ＴＲＡＮＳＦＡＣ数据库、真核生物启动子数据库（Ｅｕｋａｒｙｏｔ－ｉｃＰｒｏｍｏｔｅｒＤａｔａｂａｓｅ，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｐｄ．ｉｓｂ－ｓｉｂ．ｃｈ／）以及人类和其他生物ｃＤＮＡ全长数据库等。 ２ＪＡＳＰＡＲ ＪＡＳＰＡＲ是有注释的、高质量的多细胞真核生物转录因子结合部位的开放数据库。网址ｈｔｔｐ：／／ｊａｓｐａｒ．ｃｇｂ．ｋｉ．ｓｅ。所有序列均来源于通过实验方法证实能结合转录因子，而且通过严格的筛选，通过筛选后的序列再通过模体（ｍｏｔｉｆ）识别软件ＡＮＮ－Ｓｐｅｃ进行联配。ＡＮＮ－Ｓｐｅｃ利用人工神经网络和吉布斯（Ｇｉｂｂｓ）取样算法寻找特征序列模式。联配后的序列再利用生物学知识进行注释。 目前该数据库收录了１１１个序列模式（ｐｒｏｆｉｌｅｓ），目前仅限于多细胞真核生物。通过主页界面，用户可进行下列操作：１）浏览转录因子（ＴＦ）结合的序列模式；２）通过标识符（ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）和注解（ａｎｎｏｔａｔｉｏｎ）搜索序列模式；３）将用户提交的序列模式与数据库中的进行比较；４）利用选定的转录因子搜索特定的核苷酸序列，用户可到ＣｏｎＳｉｔｅ服务器（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｈｙｌｏｆｏｏｔ．ｏｒｇ／ｃｏｎｓｉｔｅ）进行更复杂的查询。ＪＡＳＰＡＲ数据库所有内容可到主页下载。 与相似领域数据库相比，ＪＡＳＰＡＲ具有很明显优势：１）它是一个非冗余可靠的转录因子结合部位序列模式；２）数据的获取不受限制；３）功能强大且有相关的软件工具使用。ＪＡＳＰＡＲ与ＴＲＡＮＳＦＡＣ（一流的ＴＦ数据库）有较明显的差异，后者收录的数据更广泛，但包含不少冗余信息且序列模式的质量参差不齐，是商业数据库，只有一部分是可以免费使用。用户在使用过程中会发现二者的差异，这主要是由于二者对数据的收集是相互独立的。另外该数据库还提供了相关的链接：如ＭａｔＩｎｓｐｅｃｔｏｒ检测转录因子结合部位，网址ｈｔｔｐ：／／ｔｒａｎｓｆａｃ．ｇｂｆ．ｄｅ／ｐｒｏｇｒａｍｓ／ｍａｔｉｎｓｐｅｃｔｏｒ／；ＴＥＳＳ转录元件搜索系统，网址ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｂｉｌ．ｕｐｅｎｎ．ｅｄｕ／ｔｅｓｓ／。 转录调节位点和转录因子数据库介绍! 张光亚!!方柏山 （华侨大学生物工程与技术系福建泉州３６２０２１） 摘要转录水平的调控是基因表达最重要的调控水平之一，对转录调节位点和转录因子的研究具有重要意义。介绍了ＤＢＴＳＳ、ＪＡＳＰＡＲ、ＰＲＯＤＯＲＩＣ和ＴＲＲＤ等相关数据库及其特征、内容和使用。 关键词转录调节位点转录因子数据库生物信息学 !基金项目：国务院侨办科研基金资助项目（０５ＱＺＲ０６） !!通讯作者
ChIP-Seq技术在转录因子结合位点分析的应用
ChIP-Seq技术在转录因子结合位点分析的应用 摘要：染色质免疫沉淀(Chromatin immunoprecipitaion, ChIP)技术是用来研究细胞 内特定基因组区域特定位点与结合蛋白相互作用的技术。将ChIP与第二代高通量测序技术相结合的染色质免疫沉淀测序(chromatin immunoprecipitation followed by sequencing，ChIP-Seq)技术能在短时间内获得大量研究数据，高效地在全基因组范围内检测与组蛋白、转录因子等相互作用的DNA区段，在细胞的基因表达调控网络研究中发挥重要作用。本文 简要介绍了ChIP-Seq技术的基本原理、实验设计和后续数据分析，以及ChIP-Seq技术在 研究转录因子结合位点中的。 关键词：ChIP-Seq；转录因子； 引言 染色质是真核生物基因组DNA主要存在形式，为了阐明真核生物基因表达调控机制，对于蛋白质与DNA在染色质环境下的相互作用的研究是基本途径。转录因子是参与基因表达调控的一类重要的细胞核蛋白质，基因的转录调控是生物基因表达调控层次中最关键的一层，转录因子通过特异性结合调控区域的DNA序列来调控基因转录过程。转录因子由基础转录因子和调控性转录因子两类组成，其中基础转录因子在转录起始位点附近的启动子区，与RNA聚合酶相互作用实现基因的转录；而调控性转录因子一般与位置多样的增强子序列结合，再通过形成增强体在组织发育、细胞分化等基因表达水平调控中发挥极其重要的作用[1]。 ChIP-Seq是近年来新兴的将ChIP与新一代测序技术相结合，在全基因s组范围内分析转录因子结合位点(transcription factor binding sites，TFBS)、组蛋白修饰(histone modification)、核小体定位(nucleosome positioning)和DNA 甲基化(DNA methylation)的高通量方法[2-4]。其中ChIP是全基因组范围内识别DNA与蛋白质体内相互作用的标准方法[5]，最初用于组蛋白修饰研究[6]，后来用于转录因子[7]。同时，新一代测序技术的迅猛发展也将基因组学水平的研究带入了一个新的阶段，使得许多基于全基因组的研究成为可能。相对于传统的基于芯片的ChIP-chip (chromatin immunoprecipitation combined with DNA tiling arrays)，ChIP-seq 提供了一种高分辨率、低噪音、高覆盖率的研究蛋白质-DNA 相互作用的手段[8]，可以应用到任何基因组序列已知的物种，可以研究任何一种DNA 相关蛋白与其靶定DNA 之间的相互作用，并能确切得到每一个片段的序列信息．随着测序成本的降低，ChIP-seq 逐步成为研究基因调控和表观遗传机制的一种常用手段。此外，为了达到更好的检测效果和更为完整的信息，近年来，将ChIP-Seq和ChIP-chip两者融合的研究具有很好的应用前景[9,10]。 转录因子在器官发生过程中起至关重要的作用，在全基因组水平将转录因子定位于靶基因DNA是认识转录调控网络的有效方法之一，了解基因转录调控的关键是识别蛋白质与DNA的相互作用。ChIP-Seq技术能够揭示转录因子的结合位点和确定直接的靶基因序列，可在体内分析特定启动子的分子调控机制，因此被广泛应用于转录调控机制的研究。本文主要就这一技术在转录因子结合位点研究中的基本原理、实验设计和数据分析等技术层面、以及实际应用层面进行讨论。 1 ChIP-seq基本原理及实验设计 1.1 ChIP技术 蛋白质与DNA相互识别是基因转录调控的关键，也是启动基因转录的前提。ChIP是在全基因组范围内检测DNA与蛋白质体内相互作用的标准方法[11］，该技术由Orlando等[12］于1997年创立，最初用于组蛋白修饰的研究，后来广泛应用到转录因子作用位点的研究中[13］。ChIP的基本原理为：活细胞采用甲醛交联后裂解，染色体分离成为一定大小的片段，然后用特异性抗体免疫沉淀目标蛋白与DNA交联的复合物，对特定靶蛋白与DNA片段进行
植物WRKY转录因子的结构及功能研究进展_常李伟
与
科研探索知识创新与为小波 多分辨率分解尺度，即低通滤波器系数； 分别与低通滤波系数lo-d 、高通滤波系 数Hi-d 各自相乘、累加后，再分别进行下抽取得到低频序列 2淀粉酶启动子区域的W-box 序列结合，从而控制种子糊粉层细胞糖代谢途径的建立。Sun 等（2003）从大麦中分离并纯化出WRKY 型转录因子SUSIBA2，研究表明SUSIBA2是淀粉合成中一个重要的转录调节因子，WRKY 转录因子因此有可能参与碳水化合物的合成代谢。5展望植物WRKY 基因作为植物特有的响应逆境胁迫信号以及调控逆境相关基因表达的重要因子，在植物适应和抵抗逆境过程中具有重要作用。目前对于WRKY 转录因子的研究主要集中WRKY 转录因子在逆境胁迫下的表达模式，从而提高植物对抗各种逆境的能力。但是人们对WRKY 转录因子所介导的植物应答反应及基因调控体系尚不清楚，WRKY 转录因子在各种抗逆信号转导途径及激素信号途径中的信号网络也有待进一步了解。随着分子生物学各种新技术的发展，WRKY 基因在植物抗逆过程中的作用机制将得到更为深入的研究。 参考文献： [1]李蕾,谢丙炎等.WRKY 转录因子及其在植物防御反应中的 作用[J ].分子植物育种,2005,3（3）：401-408. [2]仇玉萍,荆邵娟,付坚等.13个水稻WRKY 基因的克隆及其 表达谱分析[J ]．科学通报，2004，49(18)：1860-1869. [3]3Birnbaum K,Shasha DE,Wang JY ,et al.A gene expression map of the Arabidopsis root [J ].Science,2003,302:1956-1960. [4]4Yoda H et al.Mol Genet Genomics, 2002, 267: 154-161.
植物转录因子及转录调控数据与分析平台
植物转录因子及转录调控数据与分析平台 PlantTFDB：植物转录因子数据库 URL: https://www.wendangku.net/doc/7a10675202.html, 包含资源：植物转录因子的家族分类规则、基因组转录因子全谱、丰富的注释、转录因子结合图谱(binding motifs)、转录因子预测、系统发生树等 涉及物种：包含拟南芥、水稻、杨树、大豆、玉米、小麦等165个物种。 PlantRegMap：植物转录调控数据与分析平台 URL: https://www.wendangku.net/doc/7a10675202.html, 包含资源：植物转录调控元件、植物转录调控网络、转录因子结合位点预测、转录调控预测与富集分析、GO富集分析、上游调控因子富集分析等。 涉及物种：包含拟南芥、水稻、杨树、大豆、玉米、小麦等156个物种。 ATRM: 拟南芥转录调控网络及其结构和演化分析 URL: https://www.wendangku.net/doc/7a10675202.html, 包含资源：基于文本挖掘和人工校验的拟南芥转录调控网络、植物转录调控网络的结构和演化特征 涉及物种：拟南芥 植物转录因子及转录调控数据与分析平台(导航页) 我们致力于为广大科研人员提供一个关于植物转录因子和转录调控、集数据和分析于一体的高质量平台，为研究和理解植物转录调控系统保驾护航。 植物转录因子数据库(PlantTFDB) 一套完整的植物转录因子分类规则 覆盖绿色植物各大分支的转录因子全谱 丰富的功能和演化注释 基因组范围的高质量转录因子结合矩阵（156个物种） 在线转录因子预测平台 植物转录调控数据与分析平台(PlantRegMap) 基于高通量实验(ChIP-seq和DNase-seq)和比较基因组方法鉴定的多种转录调控元件 基于转录因子结合矩阵和转录调控元件推测的转录调控网络 涉及165物种的GO注释 一套植物转录调控预测与分析工具，包括转录因子结合位点预测、转录调控预测与富集分析、GO富集分析及上游调控因子富集分析等 拟南芥转录调控网络及其结构和演化特征(ATRM) 基于文本挖掘和人工校验的拟南芥转录调控网络 植物转录调控网络的结构和演化特征
转录因子
转录因子 基因转录有正调控和负调控之分。如细菌基因的负调控机制是当一种阻遏蛋白(repressor protein)结合在受调控的基因上时，基因不表达；而从靶基因上去除阻遏蛋白后，RNA聚合酶识别受调控基因的启动子，使基因得以表达，这是正调控。这种阻遏蛋白是反式作用因子。而顺式作用因子则指的是基因上与反式作用因子结合的对基因表达起调控作用的基因序列。 转录因子(transcription factor)是起正调控作用的反式作用因子。转录因子是转录起始过程中RNA聚合酶所需的辅助因子。真核生物基因在无转录因子时处于不表达状态，RNA聚合酶自身无法启动基因转录，只有当转录因子(蛋白质)结合在其识别的DNA序列上后，基因才开始表达。 转录因子的结合位点（transcription factor binding site，TFBS）是转录因子调节基因表达时，与mRNA结合的区域。按照常识，转录因子（transcription factor，TF）的结合位点一般应该分布在基因的前端，但是，新的研究发现，人21和22号染色体上，只有22％的转录因子结合位点分布在蛋白编码基因的5'端。 真核生物在转录时往往需要多种蛋白质因子的协助。一种蛋白质是不是转录机构的一部分往往是通过体外系统看它是否是转录起始所必须的。一般可将这些转录所需的蛋白质分为三大类： (1)RNA聚合酶的亚基，它们是转录必须的，但并不对某一启动子有特异性。 (2)某些转录因子能与RNA聚合酶结合形成起始复合物，但不组成游离聚合酶的成分。这些因子可能是所有启动子起始转录所必须的。但亦可能仅是譬如说转录终止所必须的。但是，在这一类因子中，要严格区分开哪些是R NA聚合酶的亚基，哪些仅是辅助因子，是很困难的。 (3)某些转录因子仅与其靶启动子中的特异顺序结合。如果这些顺序存在于启动子中，则这些顺序因子是一般转录机构的一部分。如果这些顺序仅存在于某些种类的启动子中，则识别这些顺序的因子也只是在这些特异启动子上起始转录必须的。 黑腹果蝇的RNA聚合酶需要至少两个转录因子方能在体外起始转录。其中一个是B因子，它与含TATA盒的部位结合。人的因子TFⅡD亦和类似的部位结合。同样，CTF(CAAT结合因子)则与腺病毒的主要晚期启动子中与CAAT盒同源的部位相结合。结合在上游区的另一个转录因子是USF(亦称MLTF)，则可以识别腺病毒晚期启动子中靠近-55的顺序。转录因子Sp1则能和GC盒相结合。在SC40启动子中有多个GC盒，位于-70到-110之间。它们均能和Sp1相结合。然而含有GC盒的不同的DNA顺序与Sp1的亲和力却各不相同。可见GC盒两侧的顺序对Sp1-GC盒的结合究竟如何能影响转录。有时候需要几个转录因子才能起始转录。例如胞苷激酶的启动子需要S p1与GC盒结合和CTF与CAAT盒结合;腺病毒晚期启动子需要TFⅡD与TATA盒结合和USF与其邻近部位相结合。以上所述的因子是一般转录都需要的，似乎并没有什么调节功能。另一些转录因子则可以调控一组特殊基因的转录。热休克基因就是一个很好的例子。真核生物的热休克基因在转录起始点的上游15bp处有一个共同顺序。H STF因子仅在热休克细胞中有活性。它与包括热休克共同顺序在内的一段DNA相结合，所以这个因子的激活可以引起约包括20个基因的一组基因起始转录。在这里，转录因子和RNA聚合酶Ⅱ之间关系很类似细菌的σ因子与核心酶之间的关系。 转录因子是一种具有特殊结构、行使调控基因表达功能的蛋白质分子，也称为反式作用因子。植物中的转录因子分为二种，一种是非特异性转录因子，它们非选择性地调控基因的转录表达，如大麦(Hordeum vulgare) 中的HvCBF2 (C-repeat/DRE binding factor 2) (Xue et al., 2003)。还有一种称为特异型转录因子，它们能够选择性调控某种或某些基因的转录表达。典型的转录因子含有DNA结合区(DNA-binding domain)、转录调控区(acti vation domain)、寡聚化位点(oligomerization site) 以及核定位信号(nuclear localization signal) 等功能区域。这些功能区域决定转录因子的功能和特性(Liu et al., 1999)。DNA结合区带共性的结构主要有：1）HTH 和HL H 结构：由两段α-螺旋夹一段β-折叠构成，α-螺旋与β-折叠之间通过β-转角或成环连接，即螺旋-转角-螺旋结构和螺旋-环-螺旋结构。2）锌指结构：多见于TFIII A 和类固醇激素受体中，由一段富含半胱氨酸的多肽链构成。每四个半光氨酸残基或组氨酸残基螯合一分子Zn2+ ，其余约12-13 个残基则呈指样突出，刚好能嵌入DNA 双螺旋的大沟中而与之相结合。3）亮氨酸拉链结构：多见于真核生物DNA 结合蛋白的 C 端，与癌基因表达调控有关。由两段α - 螺旋平行排列构成，其α - 螺旋中存在每隔7 个残基规律性排列的亮氨酸残基，亮氨酸侧链交替排列而呈拉链状，两条肽链呈钳状与DNA 相结合。
转录因子包括什么主要的功能结构域
转录因子包括什么主要的功能结构域？其主要的结构特点与功能是什么？ 作为蛋白质的转录因子从功能上分析其结构可包含有不同区域：①DNA结合域（DNA binding domain），多由60-100个氨基酸残基组成的几个亚区组成；②转录激活域（activating domain），常由30-100氨基酸残基组成，这结构域有富含酸性氨基酸、富含谷氨酰胺、富含脯氨酸等不同种类，一酸性结构域最多见； ③连接区，即连接上两个结构域的部分。不与DNA直接结合的转录因子没有DNA 结合域，但能通过转录激活域直接或间接作用与转录复合体而影响转录效率。 与DNA结合的转录因子大多以二聚体形式起作用，与DNA结合的功能域常见有以几种： ①螺旋-转角-螺旋（helix-turn-helix，HTH）及螺旋-环-螺旋(helix-loop-helix，HLH） 这类结构至少有两个α螺旋其间由短肽段形成的转角或环连接，两个这样的motif结构以二聚体形式相连，距离正好相当于DNA一个螺距(3.4nm）,两个α螺旋刚好分别嵌入DNA的深沟。 ②锌指（zinc finger）其结构如图所示，每个重复的“指”状结构约含23个氨基酸残基，锌以4个配价键与4个半胱氨酸、或2个半胱氨酸和2个组氨酸相结合。整个蛋白质分子可有2-9个这样的锌指重复单位。每一个单位可以其指部伸入DNA双螺旋的深沟，接触5个核苷酸。例如与GC盒结合的转录因子SP1 中就有连续的3个锌指重复结构。 ③碱性-亮氨酸拉链（basic leucine zipper，bZIP）这结构的特点是蛋白质分子的肽链上每隔6个氨基酸就有一个亮氨酸残基，结果就导致这些亮氨酸残基都在α螺旋的同一个方向出现。两个相同的结构的两排亮氨酸残基就能以疏水键结合成二聚体，这二聚体的另一端的肽段富含碱性氨基酸残基，借其正电荷与DNA 双螺旋链上带负电荷的磷酸基团结合。若不形成二聚体则对DNA的亲和结合力明显降低。在肝脏、小肠上皮、脂肪细胞和某些脑细胞中有称为C/EBP家族的一大类蛋白质能够与CAAT盒和病毒增强子结合，其特征就是能形成bZIP二聚体结构。
转录分析的5种方法
转录分析的5种方法 信号通路，只有一个目的：将细胞的外部信号转换成细胞的内部变化。不管是胰岛素，还是异亮氨酸，抗原还是肾上腺素，它们的终极目的总是如出一则：对转录活性的改变。 这些对于转录活性的影响来自于转录因子与基因的调控区域：如启动子、增强子、沉默子等结合达到的。经典的凝胶迁移滞后试验（the electrophoretic mobility shift assay）已经成为证明某种蛋白能与特定的短基因序列结合的有力方法手段。但是凝胶迁移滞后试验具有速度慢，通量低，不定量和具有放射性的特点。即使完了你还不知道究竟是何种蛋白或者是蛋白的何种基团负责指导体内转录的变化。 为了弄清楚蛋白与基因序列结合的精确位点，需要利用基于抗体的实验。目前已经有了一些方便快捷的分析试剂，可以有力的帮助进行转录研究分析，其中有一些适用于发现型（筛选多种因子），有一些用于证实猜想的。当然这些总是从初期的工作，进入精细进一步的研究工作。 PROTEIN ARRAYS（蛋白芯片） What they are：固定的转录因子阵列，利用标记的基因序列或者蛋白质进行探索。 What to use them for：用于发现和证实转录因子的结合位点或者蛋白－蛋白相互作用。 Pros（优点）：能提供一种在广泛的因子中检测与特定序列结合的因子。 Cons（缺点）：可能会错失一些同源因子和一些转录后的变化。 Things to keep in mind：蛋白分析提供了一种在DNA片段中筛选潜在的结合位点的方法。但这种方法缺乏柔韧性，因此只局限于广泛的已研究的因子。 Available kits： Panomics的 TF Protein Array I for DNA-Protein Interactions (48 proteins, Catalog No. MA3505,
转录因子正文
转录因子 摘要：随着众多生物基因组计划的完成及其蛋白质组学研究的不断深入，人类步入了系统生物学时代。基因组计划的完成提供了大量的DNA内在信息，解析出基因组中可能存在的全部基因的阅读框架，因此，接下来研究基因的表达调控特别是转录调控就显得非常迫切。另一方面，蛋白组学研究的突飞猛进给我们描绘出了细胞的蛋白质表达谱和网络谱，接下来研究蛋白质与蛋白质，蛋白质与DNA的相互作用将成为现在及以后相当长一段时间内的研究主题。有生物学家认为，21世纪对人类最具有挑战性的生物学主题就是“基因的全基因组调控”和”细胞的全蛋白质的生理功能”这两大难题。 然而，转录因子是可与基因调控序列结合并调控基因转录的一类核蛋白，研究转录因子就是研究转录调控的分子机制，研究一种或一类特定的蛋白质分子与DNA的结合特性，研究与DNA结合的蛋白质分子是怎样调控基因转录等问题。转录因子的研究实际上已构成上述两大生物学难题的一个交叉点，因此，对转录因子的深入研究已是一件极其迫切而且重要的课题。 DNA转录及转录因子 定义 转录：是指以DNA为模板，在RNA聚合酶的作用下合成mRNA，将遗传信息从DNA分子上转移到mRNA分子上，这一过程成为转录。真核生物DNA的转录在细胞核中进行，原核生物的转录在细胞质的核质区
内进行。 转录单元 转录单元是一段以启动子开始至终止子结束的DNA序列。 转录起始（transcription initiation）：转录因子通过识别基因启动子上的特异顺式元件并募集多种蛋白质因子，形成具有RNA聚合酶活性的转录起始复合体，从转录起始位点启动转录的过程。 转录终止子（transcription terminator）：基因编码区下游使RNA聚合酶终止mRNA合成的密码子，是一种位于poly(A)位点下游，长度在几百碱基以内的结构。 终止子可分为两类。一类不依赖于蛋白质辅因子就能实现终止作用。另一类则依赖蛋白辅因子才能实现终止作用。这种蛋白质辅因子称为释放因子，通常又称ρ因子 转录因子：能够结合在某基因上游特异核苷酸序列上的蛋白质，活化后从胞质转位至胞核，通过识别和结合基因启动子区的顺式作用元件,启动和调控基因表达。 转录因子是转录起始过程中RNA聚合酶所需的辅助因子。真核生物基因在无转录因子时处于不表达状态，RNA聚合酶自身无法启动基因转录，只有当转录因子(蛋白质)结合在其识别的DNA序列上后，基因才开始表达。转录因子是结合在某基因上游特异核苷酸序列上的蛋白质，这些蛋白质能调控该基因的转录。转录因子可以调控核糖核酸聚合酶（RNA聚合酶）与DNA模板的结合。转录因子不单与DNA序列上的启动子结合，也可以和其它转录因子形成-转录因子聚合体，来影
转录因子
角朊细胞 角朊细胞的增殖和分化是一个受到精细调节的过程，并伴随着一系列形态学和生化改变，最终形成角质细胞，这就必然涉及到许多结构基因的同时活化与灭活，即基因表达的调控，而转录水平的调控尤为重要。现已发现许多转录因子如AP1、AP2、Sp1、POU结构域及C/EBP等可调节角朊细胞基因的表达。 目录
转录水平、翻译水平及翻译后水平，其中最常见的调控方式就是转录调控。现已发现AP1、AP2、NFκB、C/EBP、ets、Sp1及POU结构域等转录因子可作为表皮中的调控蛋白，从而调节编码套膜蛋白（involucrin, iNV）、转谷氨酰胺酶（transglutaminase，TG）、SPRR2A、兜甲蛋白（loricrin）、角蛋白及BPAG1等蛋白的基因的表达。本文就与角朊细胞基因表达有关的转录因子作一简要综述。 编辑本段转录因子的一般特征 转录因子（transcription factor）是能与位于转录起始位点上游50～5000bp的顺式作用元件（cis-acting elements）、沉默子（silencer）或增强子（enhancer）结合并参与调节靶基因转录效率的一组蛋白，并能将来自细胞表面的信息传递至核内基因。转录因子通常有几个功能域，可分为DNA结合域、转录调控域及自身活性调控域，DNA结合域可与特定的DNA序列（一般长8～20bp）相互作用，使转录因子与靶基因结合起来，随之转录调控域就可发挥其激活或抑制作用，通常这些结构域在结构与功能上是独立分开的。不同的转录因子还可结合于紧密相邻的DNA序列而形成一种多聚体结构来调节基因表达，这种组合调控（combinatorial regulation）不论转录因子是否激活及其含量多少均可激活基于靶基因中特定转录因子结合位点的转录。除启动基础转录活性外，转录因子还能整合从细胞表面经信号转导途径传递而来的信号[2]。 编辑本段激活角朊细胞基因表达的转录因子 （一）AP1 AP1转录因子通常以jun(c-jun、junB、junD)与Fos（Fra-1、Fra-2、c-fos、fosB）家族成员组成的同源或异源二聚体表达其活性，即结合于5’-GTGAGCTCAG-3’序列。目前已知AP1位点对于编码角蛋白（K1、K5、 K6及K19）、丝聚合蛋白原（profilaggrin）基因的最适转录活性十分重要[3,7]，编码角质化包膜（cornified envelope）相关蛋白-TG1、兜甲蛋白及INV的基因也含有功能性AP1 位点[8，9]，如hINV基因启动子在其转录起始位点上游2.5kb内有5个AP1共有结合位点（AP1-1～5），其中2个AP1位点AP1-1和AP1-5若同时发生突变时角朊细胞的转录水平就可下降80%；佛波酯（TPA）则可使AP1与hINV启动子处AP1-1及AP1-5位点的结合能力增强10～100倍，后经点突变实验证实AP1-1和AP1-5位点可部分介导佛波酯（TPA）诱导的效应[10]。丝聚合蛋白原、K1、兜甲蛋白及K19基因中的AP1位点可活化转录[3,6,7]，
转录因子
转录因子 转录因子是细胞的蛋白质哨兵，它决定DNA 中众多基因中的某些特定基因在给定的时间内转录为mRNA 。细菌里面含有200~300种转录因子，而动物细胞包约含1000种。通过使DNA 和基本转录装置联系起来，转录因子决定了细胞的蛋白质结构。作为初级控制者，它们在细胞内浓度很低。其浓度很大程度上取决于具体的蛋白质、细胞类型和环境因素，根据经验法则，它的在浓度在n 摩尔(nM)浓度范围，细菌的每个细胞有1~1000个转录因子，在哺乳动物细胞中约有36 10~10个。通常，低浓度转录因子只控制少数基因，高浓度的则相反。 转录因子激活DNA 转录 拓展：在分子生物学中，转录因子（Transcription factor ）是指能够结合在某基因上游特异核苷酸序列上的蛋白质，这些蛋白质能调控其基因的转录。转录因子可以调控核糖核酸聚合酶（RNA 聚合酶，或叫RNA 合成酶）与DNA 模板的结合。转录因子一般有不同的功能区域，如DNA 结合结构域与效应结构域。转录因子不单与基因上游的启动子区域结合，也可以和其它转录因子形成转录因子复合体来影响基因的转录。 转录因子的调节是一个十分复杂的过程, 因为它取决于很多因素，其中最明显的是其他的DNA 结合蛋白(包括转录因RNA 聚合酶 转因录 子
子等)以及局部的染色体结构. 早期的体外实验认为DNA序列决定转录因子的装配顺序，但愈来愈多的证据显示转录的激活取决于大量的转录因子的相互作用。目前表观遗传学似乎对转录激活也扮演重要角色。 通常每个细胞只含大约10个四聚体，大多数转录因子有相似或者更高的浓度为每nM几十个或上百个。有趣的是，DNA非特定的吸引力使90%的乳糖抑制体被吸附在DNA周围，只有少数的溶解在细胞质内。这引发了一个重要的问题：与如此少量的随机波动是如何被生物细胞控制的？例如，如果这些转录因子是完全随机的，在细胞分裂时，如此少量的的转录因子可能使某些子细胞完全不含转录因子。 更多的的努力被投向了一直以来研究最多的蛋白质，如p53 ——一种出现在近50%的癌症中的转录因子。正如其他许多蛋白质一样，它的名字起源于它的最初表征凝胶，p53蛋白的分子量为53kDa。现在我们已经知道它的质量为43.7kDa，它缓慢的移动速度是笨重的脯氨酸残基造成的，但它的名字p53还是保留了下来。这些转录因子促使细胞程序性死亡来防止其继续增殖，抑制肿瘤的生长。它有自己的特征浓度约100 nM。转录因子通过与来自受体信号相互作用，来改变它们与DNA的结合属性，从而调整转录信息。癌细胞中DNA的变异改变p53与它控制的下游基因的结合属性，从而阻止细胞死亡，导致细胞不可控增殖。 肿瘤蛋白p53——P53与DNA结合
转录因子蛋白质结构分析
植物转录因子蛋白质结构 转录因子是生物体内直接结合或间接作用于基因启动子区域、形成具有RNA聚合酶活性的转录复合体的蛋白质因子，通过其调控基因的表达来影响生物的表型及对外界刺激的保护，从而完成了生物在转录水平的调控。按功能可分为通用转录因子、序列特异性转录因子、辅助转录因子等。而与RNA聚合酶I、Ⅱ、Ⅲ相对应的有3类转录因子，分别是TFI、TFⅡ、TFⅢ。锌指蛋白就是属于其中的TFⅢ型转录因子，它是生物中发现种类最多、研究较为广泛、在真核生物中具有重要调控作用的一类转录因子。 通过对蛋白质的结构进行分析表明，典型的植物转录因子一般由DNA结合区(DNA—binding domain)、寡聚化位点(oligomerization site)、转录的调控区(transcription regulation domain)、细胞核定位信号区(nuclear localization signal，NLS)组成，这些功能区域决定了各个转录因子的具体功能。 DNA结合区(DNA—binding domain)DNA序列中有许多具有重要作用的顺式作用元件，能够识别并与之结合的氨基酸序列就是转录因子的DNA结合区。相同类型的转录因子都能够识别比较保守的氨基酸序列(DNA结合区)。而且植物转录因子的分类依据就是DNA结合区和寡聚化位点的保守区的差异。其中bHLH结构域、bZIP结构域、锌指结构域、MADS结构域、MYC 结构域、MYB结构域和类Myc蛋白等都是典型的植物转录因子的DNA结合区。这些典型的结合区与顺式作用元件识别及结合的特异性由DNA结合区中特定的氨基酸序列来决定。它们与顺式作用元件的亲和性和特异性由DNA结合区的二级结构来决定。 bHLH(basichelix-loop-helix)家族转录因子普遍存在于真核生物中。目前,已在拟南芥中发现了147个bHLH家族转录因子基因。bHLH转录因子约由60个氨基酸残基组成,因HLH结构上游富含碱性氨基酸而得名,含有两个相连的基本亚区,即HLH Motif及其上游富含碱性氨基酸基序,其中碱性氨基酸基序与DNA结合有关,对基因的转录发挥调控作用。bHLH转录因子的HLH 区长为40-50个氨基酸残基,参与二聚体形成,有HLH蛋白的共同模体,即具有两条短小的既亲水又亲脂的两性α-螺旋,螺旋区的长度为15-16个氨基酸,含有各种保守的氨基酸残基,两个α-螺旋由连接区(环)相连,连接环的长度不等,由12-28个氨基酸组成,螺旋的一侧有疏水氨基酸。bHLH转录因子两条α-链依赖疏水氨基酸的相互作用形成同型或异型二聚体,从而与启动子的不同部位相结合。缺少碱性区的HLH蛋白可以与bHLH蛋白形成二聚体,但无结合DNA 的能力。 bZIP转录因子是真核生物转录因子中分布最广泛、最保守的一类转录因子。几乎所有真核细胞中都发现了bZIP结构域的转录冈子。根据植物bZlP转录因子结构特点和功能可以将bZIP 家族划分为10个亚族。所有的bZIP转录因子除了都具有两种保守的结构域外，同一个亚族内的bZIP转录因子还有额外的共有特征，如亮氨酸拉链的大小、类似的DNA结 合碱性结构域和类似的cis元件等。植物bZIP类转录因子的共同结构特点是：(1)含有与特异DNA序列相结合的碱性结构域，大约由20个氨基酸组成，紧靠亮氨酸拉链结构域的N末端，能与专一的DNA序列进行相互作用；(2)参与寡聚化作用的亮氨酸拉链区与碱性区紧密相连，每7个氨基酸的第7位含有一个亮氨酸。亮氨酸拉链形成一个两亲的螺旋结构，该结构参与bZIP蛋白与DNA结合之前的二聚体化；(3)转录因子的N末端含有酸性激活区；(4)以二聚体形式结合DNA，肽链N末端的碱性区与DNA直接结合。 至今，发现了三类锌指结构。一类是类似TFIIIA，如哺乳动物细胞的SP1。第二类锌指结构是通过NMR（核磁共振）检测到的，这类结构有点类似于HTH结构。它是由两个环-螺旋结构组成，命名为“双环-锌-螺旋”（double loop-Zn-helix），锌离子与在环开始部分中的两个半胱氨酸和两个а-螺旋的N端的两个氨基酸残基作用，靠近第一个а-螺旋N端的残基决定了
转录因子WRKY的同义密码子使用偏好性分析
拟南芥和水稻转录因子WRKY的同义密码子使用偏好性分析 生物科学2004级何瑞 指导老师刘汉梅讲师 摘要：本文首次对拟南芥和水稻WRKY基因家族的密码子用法进行了分析，发现两个物种WRKY基因的碱基组成明显不同，水稻的密码子在第一、二、三位GC含量都明显高于拟南芥，且第三位差异最大。不同物种的WRKY基因存在共同的进化趋势，即基因GC3s 逐步增大。对应性分析结果显示，拟南芥WRKY基因的密码子使用偏性受碱基组成等多种因素共同作用，水稻主要受碱基组成和基因表达水平两个因素的影响。最后确定了拟南芥和水稻WRKY基因家族的最优密码子，分别为11个和27个。研究结果为深入开展其进化、表达调控机制和提高该基因家族新成员预测的准确性等提供了重要的理论依据。 关键词：WRKY基因，密码字偏好性，GC含量，Enc Synonymous Codon Bias of WRKY Gene Family in Aribidopsis and Rice HE Rui Biological Science,Grade 2004 Directed by LIU Han-mei (instructor) Abstract: WRKY gene family were firstly analyzed on the codon bias in Arabidopsis and Rice. The components of nitrogenous bases in the two species are obviously different: the GC content at the fist, second and third position of Rice are significantly higher than those of Aribidopsis, that discrepancy at the third position is the most marked. Meanwhile, as WRKY gene family is evolving, G-ending and C-ending codons of both Aribidopsis and Rice are good for the genes evolution. According to Correspondence Analysis, the codon usage of WRKY gene in Aribidopsis is affected by many factors, such as the components of nitrogenous bases. But the components of nitrogenous bases and the gene expression level are two primary factors in Rice. The numbers of the optimal codon in Arabidopsis and Rice are 11 and 27. The results of the the research provide the accuracy of important theoretical basis of forecasts for its evolution, regulation of gene expression and adding the gene family members. Keywords: WRKY Gene,Codon bias,GC content,Enc 蛋白质中的氨基酸序列是由mRNA中核苷酸序列决定的。mRNA上连续相邻的核苷酸以3个为一体，即三联体密码子，进行翻译时，识别与其对应的tRNA，正确的译出遗
转录因子的定义及其作用方式
转录因子是一种具有特殊结构、行使调控基因表达功能的蛋白质分子，也称为反式作用因子。植物中的转录因子分为二种，一种是非特异性转录因子，它们非选择性地调控基因的转录表达，如大麦(Hordeum vulgare) 中的HvCBF2 (C-repeat/DRE binding factor 2) (Xue et al., 2003)。还有一种称为特异型转录因子，它们能够选择性调控某种或某些基因的转录表达。典型的转录因子含有DNA 结合区(DNA-binding domain)、转录调控区(activation domain)、寡聚化位点(oligomerization site) 以及核定位信号(nuclear localization signal) 等功能区域。这些功能区域决定转录因子的功能和特性(Liu et al., 1999)。DNA结合区带共性的结构主要有：1）HTH 和HLH 结构：由两段α-螺旋夹一段β-折叠构成，α-螺旋与β-折叠之间通过β-转角或成环连接，即螺旋-转角-螺旋结构和螺旋-环-螺旋结构。2）锌指结构：多见于TFIII A 和类固醇激素受体中，由一段富含半胱氨酸的多肽链构成。每四个半光氨酸残基或组氨酸残基螯合一分子Zn2+ ，其余约12-13 个残基则呈指样突出，刚好能嵌入DNA 双螺旋的大沟中而与之相结合。3）亮氨酸拉链结构：多见于真核生物DNA 结合蛋白的 C 端，与癌基因表达调控有关。由两段α - 螺旋平行排列构成，其α - 螺旋中存在每隔7 个残基规律性排列的亮氨酸残基，亮氨酸侧链交替排列而呈拉链状，两条肽链呈钳状与DNA 相结合。 同一家族的转录因子之间的区别主要在转录调控区。转录调控区包括转录激活区(transcription activation domain) 和转录抑制区(transcription repression domain) 二种。近年来，转录的激活区被深入研究。它们一般包含DNA结合区之外的30-100个氨基酸残基，有时一个转录因子包含不止一个转录激活区。如控制植物储藏蛋白基因表达的VP1和PvALF转录因子，它们的N-末端酸性氨基酸保守序列都具有转录激活能力，与酵母转录因子GCN4和病毒转录因子的VP16的酸性氨基酸转录激活区有较高同源性(Bobb et al., 1996)。典型的植物转录因子激活区一般富含酸性氨基酸、脯氨酸或谷氨酰胺等，如GBF (G-box binding factor) 含有的GCB盒(GBF conserved box) 激活结构域(lunwen114 and Bevan, 1998)。 转录抑制区也是转录因子调控表达的重要位点，但是对其作用机理研究尚不深入。可能的作用方式有三种：1）与启动子的调控位点结合，阻止其它转录因子的结合；2）作用于其它转录因子，抑制其它因子的作用；3）通过改变DNA的高级结构阻止转录的发生。 转录因子必须在核内作用，才能起到调控表达的目的。因此，转录因子上的核定位序列是其重要的组成部分。一般一个或多个核定位序列在转录因子中不规则分布，同时也存在不含核定位序列的转录因子，它们通过结合到其它转录因子上进入细胞核。核定位序列一般是转录因子中富含精氨酸和赖氨酸残基的区段。目前，水稻中的GT-2、西红柿中的HSFA1-2、玉米的O2和碗豆的PS-IAA4和6等转录因子中的核定位序列都已被鉴定(Boulikas, 1994; Dehesh et al., 1995; Lyck et al., 1997; Varagona et al., 1992; Abel and Theologis, 1995)。 绝大多数转录因子结合DNA前需通过蛋白质-蛋白质相互作用形成二聚体或多聚体。所谓二聚体化就是指两分子单体通过一定的结构域结合成二聚体，它是转录因子结合DNA时最常见的形式。由同种分子形成的二聚体称同二聚体，异种分子间形成的二聚体称异二聚体。这种多聚体的形成是转录因子上的寡聚化位点
对拟南芥转录因子
对拟南芥转录因子TCP家族的生物信息学分析 [背景知识] 转录因子的结构与调控作用 转录因子(transcription factor)也称为反式作用因子(trans-acting factor)，是指能够与真核基因启动子区顺式作用因子特异性结合的DNA结合蛋白。通过他们之间以及和其他相关蛋白之间的相互作用，激活或抑制转录。近年来，相继从高等植物中分离出一系列调控干旱、高盐、低温、激素、病原反应及发育等相关基因表达的转录因子。 植物转录因子通过其功能域DNA及其它蛋白间的相互作用，激活或抑制诱导型基因的表达。转录因子的DNA结合区决定了它与顺式作用元件结合的特异性，而转录调控区决定了它对基因表达起激活还是抑制作用。此外，其自身活性还受到核定位及寡聚化的影响。近年来，基因分子生物学研究领域的重点已经逐渐从功能基因转到启动子的顺式作用元件和转录因子及其调控机理上。对转录因子的结构与功能的分析鉴定，是阐明在各种条件下基因表达调控机理的重要内容之一，揭示转录因子之间及它们与DNA之间相互作用的具体机制，就可以人为的控制特定基因的表达，使植物基因转化能获得好的结果。 TCP family 的转录因子 最早发现cycloidea ( cyc)和teosinte branched 1 ( tb1)基因编码结构相似的蛋白，它们都形成不典型的螺旋-环-螺旋结构(non-canonical basic-Helix-Loop-Helix (bHLH) structure)，在水稻PCF DNA结合蛋白中也发现这种bHLH结构的存在。这种bHLH结构在结构和功能上都与经典的HLH不同，于是将含有这种保守结构域的转录因子定义为一个新的转录因子家族——TCP 转录因子家族。（图一）TB1， CYC和PCFs 是这个家族最早的成员，除此之外，