启动子与顺式作用元件

启动子及其他顺式作用元件是DNA序列，位于其所控制基因的同一分子上，它们决定转录的起始位置及其调控方式。它们为RNA聚合酶和调控蛋白提供结合平台，其组成决定了基因表达的强度、时间和组织特异性。

Definition

启动子是指导基因转录起始的顺式作用DNA区域；广义上的顺式作用元件是位于同一分子上的DNA序列，其存在和排列通过作为转录机器和调控蛋白的结合位点来调控转录。

Scope

本主题涵盖了定位起始位点的核心启动子（包括TATA框和起始子等元件）、近端和远端调控序列（增强子、沉默子、绝缘子），以及染色质特征如何标记活性启动子。它区分了顺式作用（同一分子）序列与读取它们的反式作用蛋白，并以参考教育水平进行阐述。

Core questions

• 哪些DNA序列决定转录的起始位置和强度？
• 远端增强子如何跨越长基因组距离影响启动子？
• 顺式作用元件与反式作用因子有何区别？

Key concepts

• 核心启动子和转录起始位点
• TATA框和起始子元件
• 增强子和沉默子
• 绝缘子
• CpG岛启动子
• 顺式与反式调控
• 增强子RNA

Mechanisms

核心启动子包含短序列基序，如TATA框和起始子，它们定位基础转录机器并定义起始位点，而元件的精确组合则调节启动子的强度和响应性。远端增强子通过环化与靶启动子接触，在很大程度上独立于方向和距离发挥作用，而绝缘子则划定调控区域。在人类细胞中，大多数活性启动子带有特征性的染色质标记，许多启动子嵌入在CpG岛中，一些增强子本身被转录成非编码RNA，伴随其调控活性。

Clinical relevance

启动子和增强子中的突变和变异可以改变基因剂量，并导致遗传性和获得性疾病，许多与疾病相关的遗传变异位于这些调控区域而非编码序列中。本条目以参考水平描述这些序列，并非个体变异临床解读的基础。

History

20世纪80年代的经典启动子和增强子研究定义了短核心元件和增强子的长程作用。Smale和Kadonaga在2003年的综述巩固了RNA聚合酶II核心启动子的概念，基因组规模的染色质和转录图谱绘制随后揭示了启动子如何被标记以及增强子（包括被转录的增强子）如何组织基因表达。

Key figures

• Stephen T. Smale
• James T. Kadonaga
• Joanna Wysocka
• Richard A. Young

Seminal works

• smale-kadonaga-2003
• long-2016

Frequently asked questions

启动子和增强子有什么区别？

启动子是基因起始处的序列，用于定位转录机器，而增强子是一种调控序列，可以通过与启动子接触，在远处以任一方向增强转录。

顺式作用是什么意思？

顺式作用元件是调节同一DNA分子上基因的DNA序列，与反式作用因子相对，后者是可扩散的蛋白质（或RNA），无论位置如何都能作用于靶序列。