真核生物转录因子及其研究方法进展
动物医学进展,2009,30(1):75279
Progress in Veterinary Medicine
真核生物转录因子及其研究方法进展
张 娜1,尹继刚1,孙高超2,陈启军13
(1.吉林大学人兽共患病研究所教育部重点实验室,吉林长春130062;
2.青岛农业大学动物科技学院,山东青岛266109)
摘 要:真核生物基因的表达调控是当前分子生物学最前沿的研究领域之一,而转录水平的调控是基因表达过程中最重要的第一步,由于蛋白质2蛋白质、蛋白质2DNA之间的相互作用,以及一些复杂大分子复合物的形成,导致真核生物转录水平的调控是一个多级的复杂过程。转录因子即反式作用因子在转录调控中可以直接或间接的识别或结合在顺式作用元件8bp～112bp核心序列上,参与调控靶基因的转录效率。因此,转录因子与调控序列的相互作用在决定某个基因是否表达中占据核心位置。随着对转录因子及其研究方法的深入研究,尤其是近几年染色质免疫沉淀及生物信息学的发展,人们将会进一步研究转录调控的机制及细胞行为和疾病的发生机理。
关键词:真核生物;转录因子;方法
中图分类号:Q78文献标识码:A文章编号:100725038(2009)0120075205
真核生物基因表达是一个十分复杂而有序的过程,它是众多的反式因子和顺式作用元件之间相互作用的结果。基因的表达在各个层次上都受到精密的调控(包括染色体结构、转录、转录后、翻译和翻译后加工等水平的调控);转录水平的调控发生在基因表达的初期阶段,是很多基因表达调控的主要方式之一。所谓转录水平的调控是指一类称为转录因子(t ranscription factor,TF)的蛋白质特异地结合到靶基因调控区的顺式作用元件上,或调节基因表达的强度,或控制靶基因的时空特异性表达,或应答外界刺激和环境胁迫。
真核细胞RNA聚合酶自身对启动子并无特殊亲和力,单独不能进行转录,也就是说基因是无活性的。因此,转录需要众多的转录因子和辅助转录因子形成复杂的转录装置。转录因子可以调控某些疾病相关基因转录水平,所以它可能成为潜在的治疗工具。
收稿日期:2008210206
基金项目:国家重点基础科技发展计划(973)(2007CB513100)
作者简介:张 娜(1984-),女,山东泰安人,硕士研究生,主要从事恶性疟原虫转录因子及基因表达调控的研究。
3通讯作者
Advance in D NA Interference
CH EN Qi2wei WAN G Y ong2lu
(Key L aboratory of A ni mal V i rolog y of A gricult ure/S tate Key L aboratory of V eterinary Etiological B iology,L anz hou V eterinary Research I nstit ute,Chinese A cadem y of A g ricult ural Sciences,L anz hou,Gansu,730046,China)
Abstract:DNA interference(DNAi),which contains a gene in t he body of t he cDNA sequences of t he same DNA chain,in t he absence of it s promoter2induced exp ression of t he cells leads to t he sequence2specific in2 hibition of gene expression.DNAi participates in antiviral infections in eukaryon,blocks t he abnormal activ2 ity of transpo son,and regulates t he exp ression of protein2coding genes,and so on.Wit h t he defective RNA interference technology,as well as t he understanding to a wide range of genetic homology2dependent gene silencing,DNAi is expected to be t he mo st potential of gene t herapy intervention,and may play an impor2 tant role in major human disease cont rol and gene t herapy.
K ey w ords:DNAi;gene silencing;gene block
1 转录因子的结构
转录因子一般包括3个主要功能域,即DNA 特定序列结合域、转录活化的结构域及蛋白质与蛋白质之间的调节结构域。另外,还有一些转录因子具有转录后调节结构域,如二聚化结构域和磷酸化位点[1],二聚体的形成对它们行使功能具有重要意义。转录因子与转录共激活子或转录共抑制子结合形成复合物,并与染色质上特异的DNA序列结合而发挥作用[2]。一些小化学分子可以影响转录因子的二聚化作用或影响转录因子与DNA分子的结合,因此它们可以调节转录因子介导的基因表达调控[3]。
1.1 DNA结合域
DNA结合蛋白发挥其转录调控功能的首要条件之一是必须有与DNA序列特异结合的结构,其核心成分为DNA结合基序,它们可识别双螺旋DNA的碱基序列,与靶位点专一性结合。DNA结合域多由60个～100个氨基酸残基组成的几个亚基组成。在DNA结合域的结构基序中,锌指结构、螺旋2突环2螺旋和亮氨酸拉链区最为普遍,约占已知转录因子的80%左右。
1.1.1 锌指结构 锌指结构(zinc finger motif)由大约30个氨基酸残基组成,其中含有两个半胱氨酸和两个组氨酸残基,这4个氨基酸与锌离子络合而形成稳定的指状结构。非洲爪蟾中由RNA聚合酶Ⅲ催化的5S rRNA基因转录的转录因子TFⅢA (t ranscription factorⅢA),是由344个氨基酸残基组成的第一个被发现的锌指蛋白。此后相继证实许多真核转录因子中存在锌指结构,但不同蛋白所含锌指结构的数量差异很大。
1.1.2 螺旋2转角2螺旋结构基序 螺旋2转角2螺旋结构基序(helix2t urn2helix,H T H)最初发现于研究真核细胞降解物基因活化蛋白CA P和噬菌体Cro 阻遏物的过程中,是最简单的结构基序之一。果蝇同源异型基因编码的同源异型域(homeodomain, HD)蛋白是真核细胞中第一个被证实的螺旋2转角2螺旋蛋白,含HD结构的蛋白存在于从酵母到人几乎所有的真核细胞中。
1.1.3 螺旋2突环2螺旋结构基序 螺旋2突环2螺旋型DNA结合蛋白是近年来发现的一种新型DNA 结合蛋白,如上游刺激因子是一种具有螺旋2突环2螺旋基元的DNA结合蛋白,最初证明是腺病毒晚期基因的转录因子,后来发现在其他病毒和一些真核基因中也存在该结合位点。
1.1.4 亮氨酸拉链结构基序 在拉链区的氨基酸有30个残基的序列富含赖氨酸(lysine,L ys)和精氨酸(arginine,Arg),是与DNA结合的碱性区域。因此亮氨酸拉链区的作用是将其自身的一对二聚体蛋白分子拉在一起,以便结合两个相邻DNA序列。含亮氨酸拉链的转录因子包括A P21、fo s、J un、C/ EB P和CREB。这些蛋白都通过亮氨酸拉链结构形成同种或异种二聚体,产生具有不同功能的特异转录因子而在转录调控中起作用。
1.2 DNA激活域
这是与其他转录因子相互作用的结构成分,可控制前起始复合物的组装与转录起始。同一家族转录因子的可变区通常发生在激活功能域,通过可变区顺序的变异扩大调节范围。转录因子激活功能域主要有以下几种类型。
1.2.1 酸性功能域 该激活功能域含有较多酸性氨基酸(如天冬氨酸和谷氨酸)并能形成亲脂性α螺旋,是较常见的一种激活域。在糖皮质激素受体和
A P21/J un转录因子中含有此种机构。
1.2.2 富含谷氨酰胺功能域 此结构首先发现于转录因子Sp1。其结构特点是含约25%谷氨酰胺,主要出现在同源异形功能域或Pou类转录因子中。
1.2.3 富含脯氨酸功能域 此区域含20%～30%脯氨酸,脯氨酸是一种亚氨酸,可妨碍α螺旋的形成。这种结构在转录因子中较少见。
除具有DNA激活域外,有相当部分真核生物转录激活因子的活性状态为同源二聚体或异源二聚体,如亮氨酸拉链蛋白,不同组合方式赋予二聚体不同的识别功能,使单个激活因子参与多种基因的表达调控。
2 转录因子的分类
从功能上可将转录因子分为两类,即普遍性转录因子(general t ranscription factor,GTF)和激活转录因子(activation t ranscription factor)。
2.1 普遍性转录因子
普遍性转录因子是转录起始复合物组成成员,主要功能是将RNA聚合酶定位在核心启动子上,为任何Ⅱ启动子起始转录所必需。真核生物DNA 被包裹在染色质中,RNA聚合酶不能直接接触启动子,必需借助转录因子才能起始转录。目前已知至少发现6种以上GTF参与转录过程,最先结合到TA TA框上的因子是TFⅡD,它是一种寡聚蛋白,包含TA TA结合蛋白(TA TA binding p rotein, TBP)和多种TB P联结因子(TA F)。TBP结合于双螺旋DNA的小沟使其弯曲约80°,以便于解链,其后TA F特异结合其上。作用于Ⅱ启动子的因子
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为TA FⅡ,含有不同TA FⅡ的TFⅡD可识别不同的启动子并与其结合;其后TFⅡA结合上去,以稳定TFⅡD与启动子的复合物。TFⅡF可与RNA 多聚酶形成复合体,由两个亚基组成,大亚基RA P74具有依赖A TP的解旋酶活性,参与起点解链;小的亚基RA P38可与RNA多聚酶Ⅱ牢固结合。TFⅡB有两个结构域,一个结合TB P,另一个可引入TFⅡF/polⅡ复合物;TFⅡD也可和RNA 聚合酶Ⅱ羧基端结构域(carboxy terminal domain, CTD)直接作用,使RNA聚合酶Ⅱ定位于转录起点。在聚合酶帮助下TFⅡE进入结合位点,并引入TFⅡH以提高活性。TFⅡH具有多种酶的功能,包括A TP酶、解旋酶和激酶,它的激酶活性能催化RNA聚合酶Ⅱ大亚基羧基端结构域的多个位点磷酸化,促使复合物改变构象而促进转录。
2.2 激活转录因子
转录激活因子可影响转录起始复合物的组装及转录效率,决定某一基因是否表达。它们在真核生物基因的转录调控中占有十分重要的地位,是基因表达调控的核心内容之一。转录因子可以识别上游启动子元件,或者与增强子结合,直接地或借助其他蛋白质的接触来激活形成前起始复合物。转录激活因子一般含有两个结构域,即DNA结合域和激活结构域。
有些转录因子,如p300/CB P可以修饰组蛋白[4],因部分地影响核小体的形成,而非影响前起始复合物的组装;还有一些转录因子的作用是使DNA 弯曲成一定的形状,使其他转录因子相互接触,共同形成一种增强体的结构协助转录,哺乳动物性别决定主控蛋白SR Y(Y染色体上的性别决定区)即以这种方式工作。还有一些转录因子并没有DNA结合活性,只是通过与蛋白质之间接触的方式与前起始复合物作用激活转录。
3 转录因子的研究方法
在基因表达调控中,参与调控的转录因子是各种蛋白质,因此研究转录因子的一个主要内容就是研究蛋白质与DNA之间的相互作用。
3.1 电泳迁移率改变分析
电泳迁移率改变分析(elect rop horetic mobility shift assay,EMSA)也称DNA迁移率变动试验, DNA在凝胶中的迁移率与相对分子质量及构型有关。裸露DNA与含有结合蛋白的DNA蛋白质复合物电泳时,裸露DNA迁移率主要取决于DNA本身,DNA蛋白质复合物由于体积较大而滞留在较后位置[5]。这个方法首先用于大肠埃希菌乳糖操纵子中阻遏蛋白与其DNA结合位点的动力学研究。此技术的关键是将放射性同位素标记的DNA探针与核酸抽提物一起孵育,在非变性条件下直接电泳。其放射自显影图像的密度及面积即可放映易位至核内与DNA结合的蛋白的量,应用凝胶图像分析系统进行密度扫描,以扫描值作为蛋白的活性水平。该方法可以鉴定某种DNA结合蛋白以及这种蛋白与特异基因序列结合的能力。但由于许多转录调控蛋白有相同或相似的DNA结合位点,而且转录是涉及体内多种因素的复杂的网络调控过程,这种体外分析获得的结果不一定能真实的反应体内转录因子与DNA结合的状况。
3.2 足迹法
凝胶阻滞试验可大致确定DNA序列中转录因子的结合位点,但却无法确定两者结合的准确部位,而足迹法(foot printing)是一种能够测定DNA结合蛋白的精确结合位点的技术,其原理是DNA与蛋白质结合后,结合DNA部位收到蛋白质保护,使其结合位点免受DNaseⅠ的降解,因而在放射自显影图谱上,DNA梯度条带在相应于DNA结合蛋白的结合区中断,恰似蛋白质在DNA上留下足迹。Okuno Y等[6]研究发现PU11的特异性表达受一个314kb的DNA片段调控,这个片段具有一个位于转录起始点上游14kb处的DNA酶Ⅰ超敏感位点,并发现上游调控序列对于PU11基因的特异性表达非常重要。
在此基础上发展起来的固相足迹法的原理是当含有蛋白质结合位点的DNA片段一端用生物素标记后,生物素和链霉抗生物素高度特异性的结合能快速有效地分离生物素标记的靶分子,从而使靶分子固定在包被有链霉抗生物素的磁珠上其后DNA 与蛋白质结合,DNaseⅠ酶切均在DNA2磁珠复合物上进行,由于DNA磁珠复合物可以通过磁架固定在离心管壁上,因此称为固相足迹法。与传统的DNaseⅠ足迹法相比,不仅减少了对研究者的放射性损害,节省了时间,而且其过程可富集DNA结合蛋白,并且非特异结合的蛋白质能在洗涤过程中被淘汰掉,此方法能适应于未经纯化的核蛋白粗提物中DNA结合蛋白的研究[7]。
3.3 染色质免疫沉淀
染色质免疫沉淀技术(chromatin immunop re2 cipitation,ChIP)近年被广泛用于研究体内转录调控因子与靶基因启动子上特异性核苷酸序列的结合,并已成为研究染色质水平基因表达调控的最有
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张 娜等:真核生物转录因子及其研究方法进展
效的方法[8]。基本原理是在活细胞状态下固定蛋白质2DNA复合物,并将其随机切断为一定长度的染色质小片段,然后通过免疫学方法沉淀此复合体,特异性地富集目的蛋白结合的DNA片段,通过对目的片段的纯化与检测获得蛋白质与DNA相互作用的信息。
染色质免疫沉淀技术在其发展的早期仅仅用于研究核小体上的DNA和组蛋白的相互作用以及组蛋白的修饰,近几年染色质免疫沉淀技术既可用于检测活体细胞中与DNA序列特异性结合的转录因子或转录协同因子,又可用于寻找和识别与转录因子结合的靶基因。Saksouk N等利用ChIP、DNA microarray技术证实组蛋白乙酰化和精氨酸三甲基化是弓形虫基因激活的标志;Cui L等[9]利用ChIP、microarray、real2time PCR方法揭示在恶性疟原虫中乙酰转移酶在基因启动子区域组装介导组蛋白乙酰化作用并促进基因表达;Emma I等[10]应用ChIP 技术首次直接证明,在体内L EF3、P1143和IE1蛋白(杆状病毒的3种蛋白)能够紧密的结合在病毒染色质上,研究者由此推测,在感染细胞内,这3种病毒蛋白可能形成复制复合物调控病毒DNA的复制。
同时,ChIP可以广泛的与其他技术结合应用。Wei C L等[11]用ChIP与PET(paired2end di Tag, PET)相结合法研究了人类转录因子P53在整个人类基因组范围的结合位点,最终确定了最少542个P53精确结合位点(包括98个之前未发现的P53目标基因),表明P53在肿瘤形成的初期有作用。Jot hi R等[12]利用染色质免疫沉淀法与测序法相结合鉴定了人CCC TC2binding factor的26814个结合位点,神经限制性沉默因子(nerve rest riction slience factor,NRSF)的5813个结合位点和信号转导与转录激活子(signal t ransducer and activator of t ranscription1,STA T1)的73956个结合位点。随着众多新靶基因的不断发现,人们对很多转录因子的功能有了进一步的认识,从而有助于我们了解基因表达的调控机制。
3.4 染色质免疫沉淀2DNA基因芯片
近几年来,Ch IP与DNA芯片技术相结合,已经用于高通量筛选转录因子的靶基因以及分析靶基因在整个基因组中的分布情况。Buck M J等[13]详细地介绍了ChIP2chip如何设计基因芯片、怎样选择实验对照以及使用什么分析工具来分析数据,从而为人们采用此项技术提供了依据。
2001年Iyer V R等[14]应用ChIP2chip方法,在酵母中成功的鉴定了与细胞周期相关的转录因子SB F和MBF在酵母基因组上的结合位点的分布情况。2001年同一实验室的Lieb J D等[15]发现了Rap1和Sir2,3,4等转录因子在酵母基因组上的分布情况,分辨率为2kb。Simon I等[16]研究酵母调控细胞周期表达的9个转录因子时观察到这些转录因子协同地调控细胞周期基因的表达,它们在细胞周期的不同阶段有不同的功能,因而细胞周期具有连续性。Lee T I等[17]用c2myc抗原决定簇蛋白标记系统鉴定了酵母106个转录因子在基因组范围内的结合位点图谱,结果表明转录因子在调节真核细胞功能过程中起作用。
3.5 生物信息学方法
通过生物信息学方法能分析大量DNA序列数据和基因表达产物,更加深入地解析基因与蛋白质的功能关系。生物信息学方法把基因组DNA序列信息分析作为起点,进行蛋白质、RNA等的结构模拟和功能预测及随之而来的药物设计。Liu Z等[18]利用生物信息学方法测定了具有锌指结构的蛋白质与其相应的DNA之间的亲和力,测定结果与实验方法的结果具有很好的一致性。Tsai H K等[19]构建了检测酵母结合位点(mining yeast binding sites,M Y BS)的数据库,通过这个数据库可以鉴定每个转录因子的靶基因,同时可以作为进一步研究转录因子组合调控的起点。
目前,综合性转录因子结合位点的数据库已经建立,最常用的是TRANSFAC数据库,这个数据库从发表的文献中收集了转录因子、转录因子结合部位及结合部位序列信息。Horsman S等[20]设计出一个BL AST搜索工具,称之为TF target mapper。此软件能够快速提取靶点附近基因的注解信息,有助于全面分析调控信息,并有利于弄清楚特异转录因子的作用机制,最终了解这些转录因子在生物体的哪些途径中发挥作用。
4 小结
在真核生物中,转录因子调控的研究最活跃的是关于转录因子的研究。要揭示转录调节的机制,必须确定是哪些转录因子参与了转录,这些转录因子具有什么功能,如何进行自身的表达,与DNA元件如何作用并进行组装参与转录调控。随着新的实验技术的发展,人们将逐渐认识转录调控中的各种转录因子,确定其功能,从而进一步了解转录调控的机制。通过设计各种药物分子对其进行作用,抑制或激活这些因子,改变基因表达模式,对调控疾病的治疗具有重要的应用前景。
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Progress on T ranscription F actors and Theirs Methods of Study in Eukaryon
ZHAN G Na 1,YIN Ji 2gang 1,SUN Gao 2chao 2,C H EN Qi 2jun 1
(1.Key L aboratory of Zoonosis ,Minist ry of Education ,I nstit ute of Zoonosis ,J ilin Universit y ,Changchun ,J ilin ,130062,Chi na;
2.College of A ni mal S cience and V eterinary Medicine ,Qing dao A g ricult ural Universit y ,Qing dao,S handong ,266109,China )
Abstract :Research in gene exp ression regulation in eukaryo n is one of t he leading molecular research fields.Regulation in t ranscription level is t he key first step of gene exp ression regulation.Due to t he interaction between p roteins ,p roteins and DNA ,and t he formation of some complicated large co mpounds in t he gene t ranscription regulation ,gene transcription regulation is also a very complex p rogress wit h multiple step s.Transcription factor can identify or binding to core sequence (8bp 212bp )of cis 2acting element directly or indirectly ,and participate in regulat t he t ranscription efficiency.So t he interactions between t ranscription factor and regulating sequence occupies t he core position in determining one gene whet her can express.As f urt her research abount t he t ranscription factor and it s met hods ,especially t he develop ment of chromatin immunoprecipitation and bioinformatics ,t he mechanism of t ranscriptional cont rol ,t he cell behavior and disease ’s occurrence mechanism will be f urt her known.K ey w ords :eukaryon ;t ranscription factor ;met hod
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7张 娜等:真核生物转录因子及其研究方法进展
WRKY转录因子表达谱的研究进展
基因组学与应用生物学，2009年，第28卷，第4期，第803－808页Genomics and Applied Biology,2009,Vol.28,No.4,803－808 专题介绍Review WRKY 转录因子表达谱的研究进展 张颖蒋卫杰* 凌键 余宏军 王明 中国农科院蔬菜花卉研究所,北京,100081*通讯作者,jiangwj@https://www.wendangku.net/doc/8319028140.html, 摘 要环境胁迫对植物的生长发育造成重大影响，因此，提高植物的抗逆性是农业面临的重要问题。自然 界中存在多种抗逆基因，如抗盐基因、 抗旱基因、抗寒基因等。利用植物基因工程和分子生物学技术提高植物对逆境的适应性及其抗逆分子机制的研究已成为当今热点。WRKY 转录因子是一类参与多种胁迫反应的诱导型转录因子，本文综述了WRKY 转录因子家族的结构特点、WRKY 转录因子在非生物胁迫(高温、低温、 干旱、盐)、外源物质(激素及O 3)处理及生物胁迫下的表达模式。各种胁迫下的表达谱均呈现不同特点，这些差异表达可能与它们所行使的不同生物学功能有关。 关键词 WRKY 转录因子,表达谱,非生物胁迫,RT-PCR Advance on Expression Profile of Transcription Factor WRKY Zhang Ying Jiang Weijie * Ling Jian Yu Hongjun Wang Ming Institue of Vegetable and Flower,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing,100081*Corresponding author,jiangwj@https://www.wendangku.net/doc/8319028140.html, DOI:10.3969/gab.028.000803 Abstract Environmental stress has an adverse effect on the growth of plants and the productivity of crops,so it is very important for agriculture to improve plant resistance to stress.Expression of a variety of genes is induced by these stresses in various plants,such as salt-resistant,drought-resistant,chilling-resistant genes and so on.It has become a hotspot to enhance plant adaptability to stress and study its molecular mechanism by plant genetic engi-neering and molecular biological technology.WRKY transcription factor is an inducible transcription factor which is involved in a variety of stress responses.In this paper,the structural characteristics of WRKY transcription factor family,and the expression profile of WRKY transcription factors in abiotic stresses (heat,cold,drought and salt),in exogenous substances (hormones and O 3)and in biotic stresses are reviewed.The expression profile in different stressshowed different characteristics,which may be related to the different biological functions of WRKY tran-scription factors. Keywords WRKY transcription factor,Expression profile,Abiotic stress,RT-PCR https://www.wendangku.net/doc/8319028140.html,/doi/10.3969/gab.028.000803 基金项目：本研究由国家973计划项目(2009CB119001)资助 植物对胁迫的响应是一种积极主动的应激过程。植物接受胁迫信号后，通过一系列的信号传递途径，最终诱导相关基因的表达。转录因子在基因表达的调控过程中起着重要作用，它们与靶基因上游的各种特定DNA 元件结合，激活或抑制靶基因的转录活性，以调控其时空特异性表达。WRKY 类转录因子是一类研究较多的转录因子，它广泛的参与生物、非生物胁迫应答反应、信号分子传递、植物衰老和器官 发育等一系列生理活动(刘戈宇等,2006)。WRKY 转 录因子最早是在甜薯中发现(Ishiguro and Nakamura,1994)，随后在多种植物中陆续发现了大量的WRKY 转录因子。WRKY 基因家族通常具有一个或者两个WRKY 域，WRKY 域能特异的与靶基因启动子区的W-box 结合，从而调控靶基因的表达(Rushton et al.,1995)。近年来，基于传统的分子生物学方法研究WRKY 基因功能的基础上，利用各种物种基因组数
植物MYB类转录因子研究进展
综 述R evie w 2002201215收到,2002201228接受。 国家重点基础研究发展规划项目(973项目G 1999011604)资助。3联系人,E 2mail :zywang @https://www.wendangku.net/doc/8319028140.html, ,Tel :02126404209024423。 植物MYB 类转录因子研究进展 陈 俊 王宗阳3 (中国科学院上海植物生理研究所,上海200032) 摘要:植物M Y B 转录因子以含有保守的M Y B 结构域为共同特征,广泛参与植物发育和代谢的调节。含单一M Y B 结构域的M Y B 转录因子在维持染色体结构和转录调节上发挥着重要作用,是M Y B 转录因子家族中较为特殊的一类。含两个M Y B 结构域的 M Y B 转录因子成员众多,在植物体内主要参与次生代 谢的调节和控制细胞的形态发生。含3个M Y B 结构域的M Y B 蛋白与c 2M Y B 蛋白高度同源,可能在调节细胞周期中起作用。 关键词:M Y B 结构域,M Y B 转录因子,组合调控学科分类号:Q74 随着多种模式生物基因组计划的完成,如何 从这些浩如烟海的DNA 序列中揭示基因的功能以及它们有序的时空表达,已成为后基因组时代的重要课题。人类基因组计划的完成显示人类只有30000～50000个基因,生命体是如何以如此少的 基因完成如此复杂的生命活动的呢?很重要的一点在于基因的表达调控,使得每一个基因能适时、适地、适量地表达,并且使得某些基因可以产生多种功能各异的蛋白质。真核基因的表达随细胞内外环境的改变而在不同层次上受到精确调控,如染色体DNA 水平、转录水平及转录后水平的调控等。而转录水平的调控发生在基因表达的初期阶段,是很多基因表达调控的主要方式。转录水平的调控指一类称为转录因子(有时又称反式作用因子)的蛋白质特异结合到靶基因调控区的顺式作用元件上,或调节基因表达的强度,或应答激素刺激和外界环境胁迫,或控制靶基因的时空特异性表达。 转录因子通常是一种模块化的蛋白,一般由几个独立的功能域组成,包括DNA 结合功能域,转录激活功能域,蛋白2蛋白相互作用功能域,信号分子结合功能域,核定位信号区等。根据DNA 结合功能域的结构,转录因子可分为以下几类:bHL H (碱性螺旋2环2螺旋)、bZIP (碱性亮氨酸拉链)、homeodomain 蛋白、MADS 2box 蛋白、zinc 2finger 蛋 白、Myb 蛋白、Ap2/EREBP 蛋白、HSF 蛋白、HM G 蛋白和A T hook 蛋白等(Schwechheimer 和Bevan 1998)。 本文试以植物中数量最多、功能最多样化的M Y B 类转录因子为例,对该类转录因子的研究历 史和现状作一简单介绍。阐述了M Y B 转录因子的结构、功能和进化,并举例说明M Y B 类转录因子如何与其它转录因子家族成员相互作用,通过组合调控(combinatorial control )的方式实现对靶基因的精密调控。 1 MYB 类转录因子 M Y B 类转录因子家族是指含有M Y B 结构域 的一类转录因子。M Y B 结构域是一段约51～52个氨基酸的肽段,包含一系列高度保守的氨基酸残基和间隔序列(图1)。首先是每隔约18个氨基酸规则间隔的色氨酸(W )残基,它们参与空间结构中疏水核心的形成。有时色氨酸残基会被某个芳香族氨基酸或疏水氨基酸所取代,尤其是在植物R2R32M Y B 转录因子中,R3M Y B 结构域的第一 个色氨酸经常被亮氨酸、异亮氨酸或苯丙氨酸所取 代。其次,在每个保守的色氨酸前后都存在一些高度保守的氨基酸,例如在第一个色氨酸的C 2末端通常是一簇酸性氨基酸(图1)。正是上述这些保守的氨基酸残基使M Y B 结构域折叠成螺旋2螺旋2转角2螺旋(helix 2helix 2turn 2helix )结构。 1982年K lempnauer 等在禽成髓细胞瘤病毒(avian myeloblastosis virus )中鉴定出一个能直接导致急性成髓细胞白血病(acute myeloblastic leukemia )的癌基因,称为v 2myb ,不久发现在正常动物细胞中也存在相应的原癌基因c 2myb ,随后研究结果表明v 2M Y B ,c 2M Y B 蛋白都定位在细胞核中,与核基质和染色质紧密相连,而且都具有DNA 1 8植物生理与分子生物学学报,J ournal of Plant Physiology and Molecular Biology 2002,28(2):81-88
转录因子Oct-4的研究进展
第６期农垦医学第３１卷 转录因子Ｏｃｔ－４的研究进展 符毓豪王菊谢松松周宗瑶＋ （石河子大学医学院组织胚胎学教研室／石河子大学医学院新疆地方 与民族高发病教育部重点实验室，新疆石河子，８３２００２） 【摘要】ｏｃｔ４是维持干细胞多能性和自我更新的转录因子，它通过结合靶基因调控区，选择性地抑制分化基因表达或促进多能性基因表达。通常只在多能干细胞中表达，在分化细胞中不表达；它最终决定干细胞是保持多能性还是分化，以及向哪个方向分化。此外。Ｏｃｔ－４在生殖细胞肿瘤研究中也发挥重要作用。 【关键词】０ｃｔ４；多能性干细胞；研究进展 中图分类号：Ｑ７５４文献标识码：Ａ ＴｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｌｆａｃｔｏｒＯｃｔ－４ ＦＵＹｕ－ｈａｏ，ＷＡＮＧＪｕ，ＸＩＥＳｏｎｇ—ｓｏｎｇ，ＺＨＯＵＺｏｎｇ—ｙａｏ术 （ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＨｉｓｔｏｌｏｇｙａｎｄＥｍｂｒｙｏｌｏｇｙ，ＳｈｉｈｅｚｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｓｃｈｏｏｌｏｆｍｅｄｉｃｉｎｅ，ｓｈｉｈｅｚｉＸｉｎｊｉａｎｇ，８３２００２） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】ＯｃｔＭｉｓａｃｒｉｔｉｃａｌｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｌｆａｃｔｏｍｔｏｋｅｅｐｐｌｕｒｉｐｏｔｅｎｃｙａｎｄｓｅｌｆ－ｒｅｎｅｗａｌｏｆｓｔｅｍｃｅｉｌｓｉｎｖｉｖｏａｎｄｉｎｖｉｔｍ，ａｎｄｉｔｕｓｕａｌｌｙｅｘｐｒｅｓｓａｓｏｎｌｙｉｎｐｌｕｒｉｐｏｔｅｎｔｃｅｌｌｓ．Ｉｔｂｉｎｄｓｔｏｔｈｅｒｅｇｕｌａｔｏｒｙｒｅｇｉｏｎｓｏｆｔａｒｇｅｔｅｄｇｅｎｅ．Ｉｔｆｉｎａｌｌｙｄｅｔｅｒ－ｍｉｎｅｓｔｈｅｃｅｌｌｓｄｅｓｔｉｎｙ：ｋｅｅｐｉｎｇｐｌｕｒｉｐｏｔｅｎｃｙｏｒｔｕｒｎｉｎｇｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ．Ａｌｓｏ，ｉｔｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔｉｎｔｈｅＧｅｒｍｃｅｌｌｔｕｍｏｒ． 【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】Ｏｃｔ４；ｐｌｕｒｉｐｏｔｅｎｔ；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｏｃｔ－４是具有较强特异性的胚胎干细胞标志物，它参与胚胎发育过程中多向性分化的调节。胚胎干细胞自我更新分子机制是干细胞研究的前沿及热点课题。除外源性信号如ＬＩＦ、ＢＭＰ、Ｗｎｔ能维持干细胞的未分化状态外，转录因子Ｏｃｔ－４特异性表达于全能胚胎干细胞，并与其它转录因子如Ｓｏｘ２一起构成调控网络，共同调控与胚胎干细胞多能性相关的一系列重要分子，是保持胚胎干细胞自我更新和多潜能性的关键分子。 １Ｏｃｔ－４的结构 Ｏｃｔ－４是由Ｐｏｕ５Ｆ１基因编码产生的，是含ＰＯＵ（Ｐｉｔ．Ｏｃｔ—Ｕｎｃ）结构域的转录因子家族中的一员。Ｏｃｔ－４基因定位于人类染色体６ｐ２１．３，其编码的蛋白Ｏｃｔ－４（也叫Ｏｃｔ－３）是一种ＰＯＵ转录因子，属于Ｖ类ＰＯＵ蛋白。ＰＯＵ转录因子是ＤＮＡ结合蛋白，由ＰＯＵ特异域（ＰＯＵＳ）和ＰＯＵ同源域（ＰＯＵＨ）的双枝结构构成。ＰＯＵ特异域位于Ｎ端，由富含脯氨酸和酸性残基的７５个氨基酸组成；ＰＯＵ同源域位于ｃ端，由富含脯氨酸、丝氨酸和苏氨酸的６０个氨基酸组成。这两个亚区间通过含有１５—５６个氨基酸组成的易变区相连接，经螺旋一转角一螺旋结构与ＤＮＡ结合位点发生联系，激活启动子或增强子区域内带有顺式反应元件基因的转录。后者的特征性结构为ＡＴＧＣＡＡＡＴ八聚体结构域，又称为Ｏｃｔ结构。它通过结合含ＡＴＧＣＡＡＡＴ的八聚体结构域而活化相应靶基因，激活或抑制干细胞分化过程中基因表型的转变。 ２Ｏｃｔ－４的上游调控机制 Ｏｃｔ－４的表达由定位于其基因上游的顺式作用元件在转录水平进行调控。①增强子：Ｏｃｔ－４基因有两个增强子ＤＥ和ＰＥ。发育中Ｏｃｔ－４的表达依次由ＤＥ（桑椹胚、ＩＣＭ）＿÷ＰＥ（上胚层）一ＤＥ（ＰＧＣｓ）控 基金项目：兵团科技攻关计划项目项目编号：２００６ＧＧ３３ ｔ通讯作者：周宗瑶，组织胚胎学教授，从事生殖与发育方面研究。?５４２?
转录组学主要技术与应用研究
转录组学主要技术及其应用研究 姓名：梁迪 专业：微生物学 年级：2013 学号：3130179 二零一四年六月十五日
转录学主要技术及其应用研究 摘要：转录组(transcriptome)是特定组织或细胞在某一发育阶段或功能状态下转录出来的所有RNA的集合。转录组学研究能够从整体水平研究基因功能以及基因结构，揭示特定生物学过程以及疾病发生过程中的分子机理。目前，转录组学研究技术主要包括两种：基于杂交技术的微阵列技术（microarray)和基于测序技术的转录组测序技术，包括表达序列标签技术（Expression Sequence Tags Technology，EST）、基因表达系列分析技术（Serial analysis of gene expression，SAGE）、大规模平行测序技术（Massively parallel signature sequencing，MPSS）、以及RNA 测序技术（RNA sequencing，RNA-seq）。文章主要介绍了以上转录组学主要研究技术的原理、技术特点及其应用，并就这些技术面临的挑战和未来发展前景进行了讨论，为其今后的研究与应用提供参考。 关键词：转录组学；微阵列技术；转录组测序技术；应用 Study on the main technologies of transcriptomics and their application Abstract: The transcriptome is the complete set of transcripts for certain type of cells or tissues in a specific developmental stage or physiological condition. Transcriptome analysis can provide a comprehensive understanding of molecularmechanisms involved in specific biological processes and diseases from the information on gene structure and function. Currently, transcriptomics technology mainly includes microarry -based on hybridization technology and transcriptome sequencing-based on sequencing technology, involving Expression sequence tags technology, Serial analysis of gene expression, Massively parallel signature sequencing and RNA sequencing. The detailed principles, technical characteristics and applications of the main transcriptomics technologies are reviewed here, and the challenges and application potentials of these technologies in the future are also discussed. This will present the useful information for other researchers. Keywords: transcriptomics ; microarray ; transcriptome sequencing; application 随着后基因组时代的到来，转录组学、蛋白质组学、代谢组学等各种组学技术相继出现，其中转 录组学是率先发展起来以及应用最广泛的技术[1]。
真核生物与原核生物转录与复制的区别
真核生物与原核生物转录 与复制的区别 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
不同点 真核生物和原核生物复制的不同点： 1.真核生物DNA的合成只是在细胞周期的S期进行，而原核生物则在整个细胞生长过程中都可进行DNA合成 2.原核生物DNA的复制是单起点的，而真核生物染色体的复制则为多起点的。真核生物中前导链的合成并不像原核生物那样是连续的，而是以半连续的方式，由一个复制起点控制一个复制子的合成，最后由连接酶将其连接成一条完整的新链。 3.真核生物DNA的合成所需的RNA引物及后随链上合成的冈崎片段的长度比原核生物要短。 4.原核生物中有DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种聚合酶，并有DNA聚合酶Ⅲ同时控制两条链的合成。真核生物中有α、β、γ、ε、δ五种聚合酶。聚合酶α、δ是DNA 合成的主要酶，分别控制不连续的后随链以及前导链的生成。聚合酶β可能与DNA修复有关，聚合酶γ则是线粒体中发现的唯一一种DNA聚合酶. 5.染色体端体的复制不同。原核生物的染色体大多数为环状，而真核生物染色体为线状。末端有特殊DNA序列组成的结构成为端体。 真核生物和原核生物转录的不同点： 1.真核生物的转录在细胞核内进行，原核生物则在拟核区进行。 2.真核生物mRNA分子一般只编码一个基因，原核生物的一个mRNA分子通常含多个基因。
3.真核生物有三种不同的RNA聚合酶催化RNA合成，而在原核生物中只有一种RNA聚合酶催化所有RNA 的合成。 4.真核生物的RNA聚合酶不能独立转录RNA，三种聚合酶都必须在蛋白质转录因子的协助下才能进行RNA的转录，其RNA聚合酶对转录启动子的识别也比原核生物要复杂得多。原核生物的RNA聚合酶可以直接起始转录合成RNA。 真核生物和原核生物翻译的不同点： 的活化：起始氨基酸是，真核是从生成-tRNAi开始的。 翻译的起始：原核的起始tRNA是fMet-tRNA(fMet上角标），30s首先与mRNA模板相结合，再与fMet-tRNA(fMet上角标）结合，最后与50s结合。真核中起始tRNA是 Met-tRNA(Met上角标），40s小亚基首先与Met-tRNA(Met上角标）相结合，再与模板mRNA结合，最后与60s大亚基结合生成。 的延伸：没有区别 肽链的终止：原核含有三种释放因子RF1,RF2,RF3。真核只有eRF1和eRF3。 前体的加工蛋白质的折叠蛋白质的合成抑制这三步过程过于复杂，因具体物种而异 相同点 真核生物和原核生物复制的相同点： DNA复制 都是半保留复制、半不连续复制、双向复制，在复制中需要的原料、模板、引物都相同，都有前导链和滞后链，都分为起始、延伸、终止三个过程。
植物bHLH转录因子研究进展_刘文文
生物技术进展 2013年第3卷第1期7 11 Current Biotechnology ISSN 2095-櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅殯 殯 殯 殯 2341 进展评述 Reviews 收稿日期：2012-12-12；接受日期：2012-12-31基金项目：国家自然科学基因项目（30970221）资助。 作者简介：刘文文，硕士研究生，研究方向为玉米氮利用效率生理学及拟南芥抗逆作用机制。*通讯作者：李文学，研究员，博士，主要 从事小RNA 功能及植物抗逆机制研究。E- mail ：liwenxue@caas．cn 植物bHLH 转录因子研究进展 刘文文，李文学 * 中国农业科学院作物科学研究所，北京100081摘 要：bHLH （basic helix-loop-helix protein ）是真核生物中存在最广泛的一大类转录因子，其通过特定的氨基酸残基与 靶基因相互作用，进而调节相关基因的表达。系统发育分析表明植物的bHLH 转录因子为单源进化。bHLH 转录因子不仅对于植物的正常生长和发育必不可缺，同时参与植物适应多种逆境胁迫的反应过程。然而，由于植物bHLH 家族成员众多、 参与的生物过程复杂，对于其了解还不是十分清楚。本文针对植物bHLH 的进化、结构特点、生物功能，尤其是在适应逆境胁迫中作用等的最新研究结果进行综述，以期为进一步深入了解植物bHLH 转录因子的功能提供理论参考。关键词：bHLH ；结构特点；生物学功能DOI ：10．3969/j．issn．2095-2341．2013．01．02 Progress of Plant bHLH Transcription Factor LIU Wen-wen ，LI Wen-xue * Institute of Crop Science ，Chinese Academy of Agricultural Sciences ，Beijing 100081，China Abstract ：Basic helix-loop-helix proteins （bHLHs ）are found throughout the eukaryotic kingdom ，and constitute one of the largest families of plant transcription factors．They can regulate gene expression through interaction with specific motif in target genes．Phylogenetic analysis indicates that plant bHLHs are monophyletic．bHLHs are necessary for plant normal growth and development ，and play important roles in abiotic-stress responses．However ，we know little about their origins ，structures ，and functions due to the large quantities and complexity of plant bHLH family．This paper reviews on the evolution ，structure characteristics ，biological function of plant bHLHs ，especially their functions in adapting to abiotic-stress tolerance ，so as to provide a theoretical reference for further research on the function of plant bHLH transcription factors．Key words ：bHLHs ；structural features ；biological function bHLH 转录因子广泛存在于真核生物。自 bHLH 发现以来，越来越多的研究表明该转录因子对于真核生物的正常生长及发育必不可缺。在酵母等单细胞真核生物中，bHLH 参与染色体的分离、新陈代谢调节等过程［1］ ；在动物中，bHLH 主要与感知外界环境、调节细胞周期、组织分化等 相关 ［2 4］ 。植物中bHLH 家族成员数量众多，仅 次于MYB 类转录因子，譬如在拟南芥中有超过140个bHLH 转录因子，水稻中则超过160个。家族的庞大不可避免的造成功能冗余，使研究单个bHLH 转录因子的功能相对困难。本文拟对有限的植物bHLH 家族研究结果，尤其是参与植物 适应逆境胁迫过程中的作用进行综述，以期为进 一步深入了解植物bHLH 转录因子的功能的提供理论参考。 1 植物bHLH 的结构特点、家族分类及 进化 1．1 bHLH 的基本结构 bHLH 转录因子因含有bHLH 结构域而得名。bHLH 结构域由50 60个氨基酸组成，可分为长度为10 15个氨基酸的碱性氨基酸区和40个氨基酸左右的α-螺旋-环-α-螺旋区（HLH 区）。
转录组测序技术的应用及发展综述
转录组测序技术的应用及发展综述 摘要：转录组测序（RNA-Seq）作为一种新的高效、快捷的转录组研究手段正在改变着人们对转录组的认识。RNA-Seq利用高通量测序技术对组织或细胞中所有RNA 反转录而成cDNA文库进行测序，通过统计相关读段(reads)数计算出不同RNA的表达量，发现新的转录本；如果有基因组参考序列，可以把转录本映射回基因组，确定转录本位置、剪切情况等更为全面的遗传信息，已广泛应用于生物学研究、医学研究、临床研究和药物研发等。文章主要比较近年来转录组研究的几种方法和几种RNA-Seq的研究平台，着重介绍RNA-Seq的原理、用途、步骤和生物信息学分析，并就RNA-Seq技术面临的挑战和未来发展前景进行了讨论及在相关领域的应用等内容，为今后该技术的研究与应用提供参考。 关键词: RNA-Seq；原理应用；方法；挑战；发展前景 Abstract：Transcriptome sequencing (RNA-Seq) is a kind of high efficiency, quick transcriptome research methods are changing our understanding of transcriptome. RNA-Seq to use high-throughput sequencing of tissues or cells of all RNA reverse transcription into cDNA library were sequenced, through statistical correlation read paragraph (reads) numbers were calculated from the expression of different RNA transcripts, find new; if the genome reference sequence, the transcripts mapped to genomic, determine the position of the transcription shear condition, more genetic information, has been widely used in biological research, medical research, clinical research and drug development. This paper compared several methods of platform transcriptome studies and several kinds of RNA-Seq in recent years, RNA-Seq focuses on the principle, purpose, steps and bioinformatics analysis, and discusses the RNA-Seq technology challenges and future development prospect and the application in related field and other content, provide the reference for the research and application of the technology future. Key word：RNA-Seq ;application; principle; method; challenge; development prospects
转录因子功能预测新方法
TF-coEx：一种基于基因共表达网络的转录因子功能预测新方法 TF-coEx： Transcription Factor Function Prediction based on Gene Co-e xpression Network收藏本页导出题录 分享 作者：陈靖祺[1] 柳靓婧[1,2] 田卫东[1] CHEN Jing-qi,LIU Jing-jing,TIAN Wei-dong （1.Institute of Biostatistics,Fudan University,Shanghai 200433,China ; 2.Institute of Plant Biology,Fudan University,Shanghai 200433,China）机构地区：[1]复旦大学生物统计研究所,上海200433 [2]复旦大学植物科学研究所,上海200433 出处：《复旦学报：自然科学版》 SCI CAS CSCD 2012年第51卷第6期 803-812页,共10页《Journal of Fudan University （Natural Science）》 摘要：转录因子在细胞内的各种生物通路中起着重要的调控作用．在人基因组中有1000多个注释为DNA结合蛋白的编码基因，其中部分基因已被证明为转录因子，对它们调控的生物通路也相对比较清楚．其余的大多数DNA结合蛋白可能是潜在的转录因子，但它们的功能并不明确．鉴于转录因子与其所调控的靶基因在基因表达水平上密切关联，本文从基因共表达网络出发建立了]。个预测转录因子功能的新方法——co-expression-based transcription factor function prediction（TF-coEx）．首先，利用大规模高通量表达芯片数据建立了不同条件下人全基因组的基因共表达网络，并通过网络划分获得包含转录因子的一系列基因共表达模块．之后，通过对模块内基因的功能富集分析，并整合不同网络的模块功能富集结果，对所有潜在的转录因子编码基因进行了功能预测．通过与已知功能的对比，我们证明TF-coEx的预测效果显著好于随机．此外，对预测分值最大的50个结果的文献验证显示，54％的预测有实验证据支持．方法的预测结果为进一步设计具体的实验来验证潜在转录因子的功能提供了方向．
转录组学领域研究进展一览(!!!)
转录组学领域研究进展一览 关键词：Transcriptomics；RNA；RT-PCR；Profiling；Synthesis；Sequencing；Purification；Micro arrays；Extraction 转录组学（tranomics），是一门在整体水平上研究细胞中基因转录的情况及转录调控规律的学科，也就是说，转录组学是从RNA水平来研究基因的表达情况。转录组即一个活细胞所能转录出来的所有RNA的总和，是研究细胞表型和功能的一个重要手段。 本文中，小编对近年来转录组学领域的相关研究进行了盘点，分享给各位！【1】北大教授开发单细胞全转录组测序新技术 2014年4月29日，北京大学生物动态光学成像中心黄岩谊、汤富酬课题组在《美国科学院院刊》(PNAS)上发表题为“Microfluidic single-cell whole-tranome sequencing”的论文。该研究利用微流控芯片技术实现了高质量单细胞的全转录组测序样品准备，全面提高了单细胞全转录组分析的准确性和可靠性。 细胞是生命活动的基本功能单位，而在生物体内没有任何两个细胞是完全相同的。传统的生命科学与医学研究，绝大多数情况下都是针对混合的大量细胞进行的，无法观察到单个细胞之间细微的差别。近年来不断发展的实验技术，提供了更加定量与客观的证据，表明在许多关键生命过程例如胚胎发育、细胞分化、疾病发生与发展等过程中，特定的单个细胞行为，以及其间的个体化差异与异质性，导致了极其重要甚至是决定性的结果。而之前基于大量细胞平均测量所获得的结果并无法正确反映复杂生物体系的全面真实信息，严重掩盖了独立个体样本的行为以及生命现象中大量存在的随机行为。针对单个细胞的研究，是细胞生命分析技术所追求的极限状态，是对传统技术极大的挑战。 【2】doi：10.1126/science.aaf2403 在一项新的研究中，来自瑞典卡罗琳斯卡研究所和皇家理工学院等机构的研究人员开发出一种新的被称作空间转录组学（spatial tranomics）的高分辨率方法研究一种组织中哪些基因是有活性的。这种方法能够被用于所有类型的组织中，而且在临床前研究和癌症诊断中是有价值的。相关研究结果发表在2016年7月1日那期Science期刊上，论文标题为“Visualization and analysisof gene expression
ERF转录因子
一、乙烯信号转导通路 乙烯是一种非常重要的植物激素。乙烯在植物生长发育和适应生物和非生物胁迫反应中起到了非常重要的作用。种子萌发、开花、叶片衰老、果实成熟、根瘤、细胞程序性死亡以及对非生物胁迫和病原体入侵的反应等生理过程都与乙烯密切相关。 乙烯信号转导通路的最上游是位于内质网膜上的5个乙烯受体，分别被称为：ETR1、ETR2、ERS1、ERS2和EIN4。位于乙烯受体下游的是一个负调节因子，蛋白激酶CTR1。CTR1蛋白激酶通过与乙烯受体相结合定位在内质网上。在没有乙烯存在的条件下，CTR1和受体的结合会协同抑制下游乙烯信号途径。在CTR1负调控因子下游是一个正调控因子EIN2。EIN2基因发生功能缺失突变会产生乙烯不敏感表型，显示出EIN2在乙烯信号通路中起到了核心作用。EIN2的半衰期很短，两个F-Box蛋白ETP1和ETP2负责调控EIN2的泛素化降解。位于EIN2下游的是正调控的转录因子家族EIN3及5个EILs。研究发现，他们同样是受泛素化途径降解的，负责调控EIN3及EILs泛素化降解的F-Box蛋白是EBF1和EBF2。EBF5是一种外切核酸酶它能够通过促进EBF1和EBF2的mRNA的降解来拮抗这两个蛋白对EIN3的负反馈调控。EIN3和EIL1通过启动 乙烯信号转导途径示意图 转录级联反应来激活下游乙烯响应基因的表达。
二、乙烯响应因子（ethylene response factor、ERF）的结构特点及生物信息学分析 ERF基因家族是一个很大的转录因子家族，属于AP2/ERF转录因子超家族。Ohme-Takagi和Shinshi研究发现，GCC box是植物乙烯响应的DNA序列元件；同时他们在烟草（Nicotiana tabacuum）中发现了能特异性结合GCC box元件的数个乙烯响应元件结合蛋白（EREBPs），并发现，EREBPs同GCC元件相结合的结构域是59个保守的氨基酸残基。AP2/ERF转录因子超家族的共同特征是都具有保守的AP2/ERF结构域。根据AP2/ERF结构域的个数以及是否含有其他的结构域，将AP2/ERF转录因子超家族分为三个家族：AP2家族，含有两个重复的AP2/ERF结构域；ERF家族，只含有一个AP2/ERF结构域；RA V家族，除了含有一个AP2/ERF结构域以外，还有另外的一个B3结构域。另外，根据AP2/ERF 结构域保守氨基酸的不同，又将ERF转录因子家族分为ERF亚家族和CBF/DREB亚家族。Sakuma等根据DNA结合结构域的序列相似性将CBF/DREB 亚家族分为6个group：A-1~A-6，将ERF亚家族分为6个group：B-1~B-6。 ERF转录因子能够识别两种DNA序列顺式作用元件，即GCC box和CRT/DRE 元件。GCC box的保守序列为AGCCGCC。ERF转录因子的N端的59个氨基酸残基是识别GCC box所必须的。Allen等研究了ERF结构域的3D结构，发现ERF结构域中有一个三条链的反向平行的β折叠和一个α螺旋，通过β折叠与DNA顺式元件相结合。Hao等发现，GCC box的第一个G、第四个G ERF结构域的三级结构
bHLH转录因子家族研究进展
HEREDITAS (Beijing) 2008年7月, 30(7): 821―830 ISSN 0253-9772 https://www.wendangku.net/doc/8319028140.html, 综 述 收稿日期: 2007?12?04; 修回日期: 2008?02?15 基金项目:国家自然科学基金项目(编号: 30370773)资助[Supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 30370773)] 作者简介:王勇(1965?), 男, 浙江人, 副研究员, 博士研究生, 研究方向: 昆虫生物信息学。E-mail: ywang@https://www.wendangku.net/doc/8319028140.html, 姚勤(1961?), 女, 安徽人, 研究员, 研究方向: 昆虫病毒分子生物学。E-mail: yaoqin@https://www.wendangku.net/doc/8319028140.html, 王勇、姚勤同为第一作者。 通讯作者:陈克平(1962?), 男, 安徽人, 博士, 研究员, 博士生导师, 研究方向: 昆虫分子生物学、昆虫生物信息学。E-mail: kpchen@https://www.wendangku.net/doc/8319028140.html, DOI: 10.3724/SP.J.1005.2008.00821 bHLH 转录因子家族研究进展 王勇1, 陈克平2, 姚勤2 1 江苏大学食品与生物工程学院, 镇江 212013; 2 江苏大学生命科学研究院, 镇江 212013 摘要: bHLH 转录因子在真核生物生长发育调控中具有重要作用, 它们组成了转录因子的一个大家族。已经有20种生物基因组中bHLH 家族的成员得到鉴定, 其中动物17种、植物2种、酵母1种。动物bHLH 因其调控基因表达的功能不同而被分成45个家族; 此外, 根据它们所作用DNA 元件和自身结构特点又被分成6个组。A 组包含22个家族, 主要调控神经细胞生成、肌细胞生成和中胚层形成; B 组包含12个家族, 主要调控细胞增殖与分化、固醇代谢与脂肪细胞形成以及葡萄糖响应基因的表达; C 组包含7个家族, 主要负责调控中线与气管发育和昼夜节律、激活环境毒素响应基因的转录; D 组只有1个家族, 它与A 组bHLH 蛋白形成无活性的异源二聚体; E 组有2个家族, 调控胚胎分节、体节形成与器官发生等; F 组也只有1个家族, 调控头部发育、嗅觉神经元生成等。文章综述了bHLH 转录因子家族分类、起源、功能方面的研究进展情况。 关键词: bHLH; 转录因子; 家族 Progress of studies on bHLH transcription factor families WANG Yong 1, CHEN Ke-Ping 2, YAO Qin 2 1 School of Food and Biological Engineering , Jiangsu University , Zhenjiang 212013, China ; 2 Institute of Life Sciences , Jiangsu University , Zhenjiang 212013, China Abstract: bHLH transcription factors are important players in various developmental processes of eukaryotes. They consti-tute a large family of transcription factors. bHLH family members have been identified in genomes of 20 organisms inclu- ding 17 animals, two plants, and one yeast. Animal bHLHs are classified into 45 families based on their different functions in the regulation of gene expression. In addition, they are divided into 6 groups according to target DNA elements they bind and their own structural characteristics. Group A consists of 22 families. They mainly regulate neurogenesis, myogenesis and mesoderm formation. Group B consists of 12 families. They mainly regulate cell proliferation and differentiation, sterol metabolism and adipocyte formation, and expression of glucose-responsive genes. Group C has seven families. They are responsible for the regulation of midline and tracheal development, circadian rhythms, and for the activation of gene tran-scription in response to environmental toxins. Group D has only one family. It forms inactive heterodimers with group A bHLH proteins. Group E has two families, which regulate embryonic segmentation, somitogenesis and organogenesis etc. Group F also has one family. It regulates head development and formation of olfactory sensory neurons etc. This article presents a brief review on progress achieved in studies related to the classification, origination and functions of bHLH tran-scription factor families.