启动子与转录因子

标记转录起始位置的DNA序列，以及读取这些序列以开启或关闭基因并调节其输出的蛋白质。

Definition

启动子是指导基因转录起始的DNA区域；转录因子是结合启动子和增强子序列以招募或调节RNA聚合酶的蛋白质，从而控制基因是否以及转录多少。

Scope

本主题涵盖顺式作用DNA元件——核心启动子、近端元件和远端增强子——以及结合它们的反式作用蛋白：定位聚合酶所需的通用转录因子，以及激活或抑制特定基因的序列特异性调节因子。它探讨了这些元件和因子如何结合以决定基因何时以及以何种强度进行转录。调控回路的下游逻辑在基因调控领域中阐述。

Core questions

• 哪些序列元件定义了启动子，它们位于何处？
• 通用转录因子如何帮助定位聚合酶？
• 序列特异性因子如何激活或抑制特定基因？
• 远端增强子如何影响启动子处的转录？

Key theories

转录因子的组合控制

基因的转录由结合在其启动子和增强子上的激活因子和抑制因子的特定组合决定，因此有限的因子库可以指定大量不同的表达模式。

模块化顺式调控元件

核心启动子定位聚合酶，而独立的近端和远端元件（如增强子）结合调控因子并在远距离发挥作用，使调控DNA具有模块化和可组合性。

Mechanisms

通用转录因子在核心启动子处组装，以招募并正确定位RNA聚合酶，形成基础装置。序列特异性转录因子通过DNA结合域结合其在启动子和增强子上的靶位点，并利用独立的激活或抑制域招募共激活因子、共抑制因子和染色质修饰复合物。增强子可以通过使中间DNA环化，从而使结合的因子接触基础装置，将许多输入整合到单一的转录水平，从而在远距离发挥作用。

Clinical relevance

启动子、增强子和转录因子的突变会导致发育障碍和癌症，转录因子是深入研究的治疗靶点；这被视为其重要性而非临床指导。

History

20世纪70年代和80年代对细菌和病毒启动子的分析定义了保守的启动子序列，而第一个序列特异性真核转录因子的克隆确立了分子生物学中现在标准的基因控制的组合式、模块化观点。

Key figures

• Robert Tjian
• Mark Ptashne

Seminal works

• lodish2016
• alberts2014

Frequently asked questions

启动子和增强子有什么区别？

启动子是聚合酶定位的起始位点旁边的DNA；增强子是一种调控元件，通常距离很远，通过结合的因子促进转录。

所有转录因子都会开启基因吗？

不是。有些是激活因子，增加转录；而另一些是抑制因子，减少或阻断转录；两者的平衡决定了基因的输出。