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浅谈CBF转录激活因子

浅谈CBF转录激活因子
浅谈CBF转录激活因子

浅谈CBF转录激活因子

[摘要]:利用植物分子生物技术来提高植物的抗寒、抗旱和耐盐能力是近几年研究的热点。而导入能调节许多抗寒相关基因COR的转录激活因子基因,则是一个新的思路。

[关键词]:CBF;COR;植物耐逆性

农业生产上,非生物胁迫严重影响着农作物的产量,特别是低温、干旱和盐害。随着抗寒基因的不断发现,有很多把抗寒相关基因转到植物中,并得到具有抗寒能力的转基因植株的报道,而导入能调节许多抗寒相关基因COR的转录激活因子基因,则是一个新的思路。

CBF转录激活因子是一类受低温诱导的、存在于拟南芥中的反式作用因子。这类转录激活因子特异的与CRT/DRE(C-repeat dehydration-responsive element)DNA调空元件结合,激活启动子中具有这一调空元件的冷诱导和脱水诱导基因的表达,从而引起植物体内的多种生理生化变化,并产生一定的抗寒、抗旱和耐盐能力。

1.CBF转录激活因子的发现

1997年,Stockinger等在研究拟南芥低温驯化期间如何调节COR(cod regulated)基因表达的分子机理时,首次分离鉴定了一种编码转录因子的cDNA,这种转录因子含有AP2/EREBP的DNA结合域,能识别COR基因中的CRT/DRE 元件并与结合,故命名为CBF1(CRT/DRE binding factor1),即CRT/DRE结合因子。1998年,Gilmour等又从拟南芥cDNA文库中克隆出CBF2和CBF3。2002年,Haake等鉴定出受干旱诱导表达的CBF4,拟南芥基因组测序完成后,又从基因组DNA中扩增出另外2个未报道的CBF/DREB基因,CBF5和CBF6。

迄今为止,已在许多植物中发现类似CBF的基因,如大麦、小麦、黑麦、油菜、甚至冷敏植物番茄、玉米等中都发现有类似CBF的基因,在甜樱桃中有3个与CBF相似的基因,在高羊茅中也克隆到CBF基因。

2.CBF转录激活因子的结构特点与特性

CBF转录激活因子属于AP2/EREBP类转录因子,其一级结构中含有AP2 DNA结合域、推断的碱性核定位信号区和潜在的酸性转录激活域。CBF与其它EREBP型转录因子的AP2域含有两个不同的氨基酸,这可能使得它们与DNA 顺式作用元件的结合具有不同的专一性。推断的碱性核定位信号区位于N-末端区域,富含精氨酸和赖氨酸残基,CBF转录激活因子进入细胞核的过程受该区域的控制。位于C-末端的潜在转录激活区酸性氨基酸含量较高,其PI在3.6~3.8之间,这一区域被认为在转录激活中起主导作用。

跟踪:转录因子激活与靶基因

跟踪:转录因子激活与靶基因 转录因子上游信号通路,以及靶基因专题讨论。 转录因子靶点的鉴定 鉴定转录因子的靶点的第一步通常是将所研究对像敲除掉或超量表达,然后考察基因表达的变化,通常的方法有RT-PCR,消减杂交(subtractive hybridization),差异显示(differential display)和SAGE(analysis of gene expression)等。芯片技术的发展使这种分析变得更加简便。它能一次分析很多的基因。但上面的技术都不能让我们知道所找到的靶基因是否直接的靶基因,可能有大量的基因都是间接被调控的。另外一些技术的发展使我们能够找到直接的靶点,如染色质免疫沉淀(chromatin immunoprecipitation,ChIP)和Dam甲基化酶鉴定法(Dam methylase identification,DamID)。这种技术和芯片技术联合起来可以帮助我们分析在基因组范围内转录因子的结合位点,称作基因组范围的定位分析(Genome-wide location analysis)。另外,基于算法和数据库的生物信息学方法也得到了一定的发展,这表现在从单纯保守位点分析到比较基因组方法的应用,这种方法基于以下事实,在种间高度保守的非编码序列有更大的可能性参与基因调控。 > 1、许多转录因子需要跟一些配体因子结合才能发挥功能。转录因子的蛋白结构一般分三个区:DNA结合区(DBD),铰链区(hinge domain),和配体结合区(LBD),这个区域同时是转录激活/抑制功能区。这样的因子有PPAR, LXR(肝x受体)。 2、有些转录因子的转录激活/抑制功能区不需要配体结合也能发挥功能,比如p53 3、而像NFkB这样的转录因子在细胞内以非活性的形式存在。静息时NF-kB二聚体与I-kB 蛋白家族构成三聚体而存留于胞浆,当细胞受到外界因素,如细菌或病毒感染、炎症细胞因子、TNF、LPS、紫外线照射、电离辐射等刺激后,I-kB将发生磷酸化并迅速降解,NF-kB 被释放,、激活并进入细胞核,结合于特异性DNA位点,从而启动一系列基因的转录,发挥其重要的生物学作用[4]。 转录因子的分类有很多种。从转录的过程来看,如TFIIB, TFIID 等与RNA polymerase II 直接BIND 的称general transcription factor,其他位于启动子上游需要信号激活的转录因子也有一些分类方法。如楼上所说,有需要与配体相互作用以后转核的,如steriod hormone receptor,也有在细胞质内通过细胞膜的第二信使作用激活的蛋白因子,还有一些house keeping gene 的产物,同样也有transcription factor 的作用。与转录密切相关的co-factor,enhancer,也都对转录起重要作用。同时启动子上的一些cis 作用元件。。。对于不同基因激活的方式各异,含盖的方面也比较广。 看大家发了很多了,我就来个比较基础的东西,泛泛的谈谈转录因子是如何激活转录的吧,资料来源于Watson《MBOG》2004版,同时参考了杨克恭(协和的XX老师)讲课所编。

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

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/ea472138.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/ea472138.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/ea472138.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

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

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

肺纤维化中转录因子激活及其信号转导途径

!综述! 肺纤维化中转录因子激活及其信号转导途径 胡永斌 曾庆富" 关键词 肺纤维化;转录因子;信号转导;细胞因子 中图分类号 文献标识码 文章编号 ( ) 收稿日期: 修回日期: 基金项目:国家自然科学基金资助课题( )作者单位:中南大学湘雅医学院病理学教研室,长沙 作者简介:胡永斌,男, 岁,硕士。 :( ) 曾庆富,男, 岁,博士,教授,博士生导师。 : @ "通讯作者 转录因子通过与靶基因 上游启动子特定的结合位点作用,上调众多的特定靶基因 转录速率和蛋白质合成。在肺炎症/肺纤维化病变中,有许多转录因子被激活,如 C 、 ( )、 ( )、 ( ) 等,这些活化的转录因子调控一系列炎性反应相关因子的基因表达,形成瀑布效应。因此,转录因子在肺炎症/肺纤维化发生机制的信号级联中起非常重要的枢纽作用。但不同的细胞外信号激活转录因子的机制各不相同。笔者对几种重要的转录因子在肺纤维化中表达、激活及其信号转导途径的研究进展作一概述。 ! C 是目前研究最多的转录因子,其亚单位 、 、 、 、 聚合形成同源或异源二聚体。在静息细胞, C 与抑制剂 C ( C 和 C )结合,定位于胞质中。当细胞受到刺激, C 磷酸化,遍在蛋白化,后被 蛋白酶小 体( )降解。 C 与 C 的解离暴露了 / 的核定位信号, C 从细胞质转位于细胞核,与 C 反应性基因的C 位点结合并调节 C 反应性基因的转录。现已发现能激活 C 的因素很多,包括各种应激性刺激、细菌粘多糖、病毒、氧自由基和多种细胞因子、生长因子等,但其机制却不相同;另一方面, C 至少参与了 多种基因的转录激活,如与细胞粘附、炎症细胞趋化、细胞外基质的降解、细胞分化、细胞凋亡、免疫刺激等相关基因。 研究表明,人类多种肺炎性疾病如特发性肺间质纤维化( )、慢性支气管炎和成人呼吸窘迫综合征( )以及矽尘、博莱霉素( )、石棉等诱导的实验性肺纤维化中均有 C 被激活。动物实验发现经支气管内灌注矽尘后的 雄性大鼠,其支气管肺泡灌洗液( )的肺泡巨噬细胞内可检测到 C 的持续激活, C 的激活与矽尘引起的 肺部炎症性病变程度有关〔 〕。体外矽尘通过激活 C 上 调肺泡巨噬细胞炎性分子基因表达如 、 等〔 〕。 等 〔 ~ 〕对矽尘如何激活巨噬细胞 C 的信号转导途径进行了较多的研究,将小鼠巨噬细胞系 与矽 尘共育,可诱导细胞内 C 的活化,蛋白酪氨酸酶抑制剂 可明显提高 C 的 结合活性,而蛋白酪氨酸激酶抑制剂却可阻断 这一效应;同时在矽尘作用下,细胞内活性氧 增加, C 被激活而且可被过氧化物酶等抗氧化剂抑制,但蛋白激酶 或 ( 、 )抑制剂对 C 活化则没有明显的抑制效应; 等〔 〕认为蛋白酪氨酸激酶( )和活性氧 可能在矽尘 激活 C 的信号通路上发挥重要的作用。进一步研究发现,矽尘可诱导 细胞内 C 酪氨酸磷酸化而导致 C 活化,抗氧化剂可能是通过阻断 C 酪氨酸磷酸化过程发挥抑制 C 活化的作用。此外, 矽尘还可诱导 细胞产生一氧化氮( ), 可提高 C 与 的结合力, 这与 蛋白介导的信号通路有关。矽尘作用于肺泡巨噬细胞、人单核细胞系可致 内流增加, 作为第二信使可激活 C ,调控有关前炎症分子的基因表达〔 〕。由此可见,矽尘诱导的巨噬细胞 C 活化是由多 种信号转导途径介导。 在 致小鼠肺纤维化模型中,肺组织匀浆 C 亚单位 蛋白水平大大提高,针对 C 的反义寡核苷酸掺入激活的肺泡巨噬细胞,能改善 所致的肺损伤、 肺炎症/肺纤维化病变,明显提高小鼠生存率〔 〕。 和 通过下调 C 的转录活性来抑制 所致的肺损 伤和肺纤维化〔 〕。但 激活 C 信号途径尚不清楚。 石棉刺激气管移出物也可激活 C ,上调前胶原表达, ( )抑制剂 能抑制上述效应〔 〕 。 / 小鼠吸入石棉纤维 ~ 后,纤维化受损部位肺上皮细胞中磷酸化 大大 增加,表明 ( )信号分子可能与石棉肺纤维化中 C 激活有关〔 〕。 人类特发性间质肺纤维化( )患者肺组织中支气管和肺泡上皮细胞表面 (属于 )表达增加,局部浸润的淋巴细胞表面 表达量也相应上调。 等指出, 可诱导支气管上皮细胞内 C 激活,致使 分泌。后者是参与肺炎症/肺纤维化的重要细胞因子。 由此可见, 、 、 、 、 、 可能是肺纤维化中激活 C 的重要信号分子, 但其更精细的信号转导机制有待进一步阐明。 是由 和 家族成员组成的序列特异性转录 ? ?临床与实验病理学杂志 ; ( )

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

转录共激活因子在金雀异黄酮促进小鼠骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化过程中的作用重点

瞯基础研究瞯 DOI:10.3760/cma.j.issn.1000-6699.2016.02.011 基金项目:湖北省教育厅科学技术研究项目(B2014018) 作者单位:437100湖北科技学院药学院(廖清船、任平、张又枝、闵清);中南大学湘雅医院消化科(刘霆);湖北科技学院糖尿病与心脑血管病变实验室(余薇、蔡飞、刘超) 转录共激活因子在金雀异黄酮促进小鼠骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化过程中的作用 廖清船 刘霆 任平 张又枝 余薇 蔡飞 闵清 刘超 【摘要】 目的 研究转录共激活因子(TAZ)在金雀异黄酮(Gen)促进小鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)向成骨细胞分化过程中的作用。方法 全骨髓贴壁法原代培养小鼠BMSCs,测定碱性磷酸酶 (ALP)活性、钙(Ca)沉积量、骨唾液酸蛋白(BSP)和骨钙素(OC)表达水平反映BMSCs向成骨细胞分化状况;设计并合成针对TAZ的siRNA(siTAZ)转染BMSCs,在成骨定向分化培养基中添加Gen,比较siTAZ转染组与siTAZ未转染组成骨细胞分化状况;免疫共沉淀实验观察TAZ和成骨细胞特异性转录因子cbfa1的结合,并观察Gen对TAZ表达及其与cbfa1结合的影响。结果 BMSCs向成骨细胞诱导分化过程检测到 TAZ表达,siTAZ转染后ALP活性、Ca沉积量显著降低。Gen剂量依赖性(0.01μmol/L、0.1μmol/L、1μmol/L)刺激TAZ蛋白表达增加;Gen(1μmol/L)不仅增加TAZ总蛋白表达,还促使TAZ向细胞核内移 位,Gen(1μmol/L)显著提高培养细胞ALP活性、Ca沉积量以及BSP和OC表达水平,而在siTAZ转染组则未见明显变化;免疫共沉淀证实TAZ可以直接与cbfa1结合,Gen(1μmol/L)可使TAZ与cbfa1结合增强。结论TAZ参与了BMSCs向成骨细胞分化过程,Gen可通过增强TAZ表达及核移位促进BMSCs向成骨细胞分化。 【关键词】 金雀异黄酮;骨髓间充质干细胞;成骨细胞分化;转录共激活因子 RoleofTAZingenisteininducedosteoblastogenicdifferentiationofmousebonemarrow-derivedmesenchymal stemcellsLiaoQingchuan倡,LiuTing,RenPing,ZhangYouzhi,YuWei,CaiFei,MinQing,LiuChao.倡 SchoolofPharmacy,HubeiUniversityofScienceandTechnology,Xianning437100,China 【Abstract】 Objective Toinvestigatetheroleoftranscriptional-coactivatorwithPDZ-bindingmotif(TAZ)ingenistein-inducedosteoblastogenicdifferentiationofmousebonemarrow-derivedmesenchymalstemcells(BMSCs).MethodsMouseBMSCswereculturedinphenolred-freeα-MEMcontainingosteogenicsupplementsforinducingosteogenicdifferentiation.BMSCsweretransfectedwithsiRNA-TAZandtreatedwithgenistein.ThetemporalsequenceofosteoblasticdifferentiationinBMSCscultureswasassayedbymeasuringalkalinephosphataseactivity(ALP)andcalciumdeposition.ThemRNAexpressionofbonesialoprotein(BSP)andosteocalcin(OC)weredetectedbyreversetranscription-polymerasechainreaction(RT-PCR).ThebindinginteractionbetweenTAZandcbfa1wasidentifiedbyco-immunoprecipitation.ResultsTAZexpressionwasdetectedduringtheinductionofosteogenicdifferentiation,theALPactivityandcalciumdepositionweresignificantlydecreasedinBMSCswhichweretransfectedwithsiRNA-TAZ.Genistein(0.01-1μmol/L)exhibitedadose-dependenteffectonTAZexpressioninmouseBMSCscultures.Treatmentwithgenistein(1μmol/L)resultedinincreasedALPavtivityandcalciumdepositionofBMSCculturesasfunctionoftime.Genistein(1μmol/L)alsopromotedthenuclearlocalizationofTAZandaugmentedtheinteractionbetweenTAZandcbfa1,andbywhichupregulatedcbfa1-mediatedgeneexpressionsuchasBSPandOC.However,theALPavtivityandcalciumdeposition,aswellastheexpressionofBSPandOCwerenotpromotedbygenisteininBMSCstransfectedwithsiRNA-TAZ.ConclusionThesedatasuggestthattheTAZplaysanimportantroleingenistein-inducedosteoblasticdifferentiationofmouseBMSCscultures. 【Keywords】 Genistein;Bonemarrow-derivedmesenchymalstemcells;Osteoblasticdifferentiation;Transcriptional-coactivatorwithPDZ-bindingmotif (ChinJEndocrinolMetab,2016,32:133-138) 骨质疏松是以骨质量的丢失以及骨组织的退变为 特征的骨代谢疾病,研究发现其发病病因及愈后恢复 与骨髓间充质干细胞(BMSCs)的增殖和分化密切相关[1] 。金雀异黄酮(genistein,以下简称Gen)是一类植物来源的化合物,其结构与雌激素类似并具有弱雌激素样活性,近年来Gen因具有防治骨质疏松的功能而成为研究热点,但其作用机制尚未完全清楚。 TAZ(transcriptionalco-activatorwithPDZbinding

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