順式作用元件

         

順式作用元件

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順式作用元件（cis-acting element）存在於基因旁側序列中能影響基因表達的序列。順式作用元件包括啟動子、增強子、調控序列和可誘導元件等，它們的作用是參與基因表達的調控。順式作用元件本身不編碼任何蛋白質，僅僅提供一個作用位點，要與反式作用因子相互作用而起作用。

目錄

元件介紹

順式作用元件是指與結構基因串聯的特定DNA序列，是轉錄因子的結合位點，它們通過與轉錄因子結合而調控基因轉錄的精確起始和轉錄效率。

在分子遺傳學領域，相對同一染色體或DNA分子而言為「順式」（cis）；對不同染色體或DNA分子而言為「反式」（trans）。

順式作用元件是轉錄調節因子的結合位點，包括啟動子、增強子和沉默子。真核基因啟動子是原核啟動序列的同義語。真核啟動子是指RNA聚合酶及轉錄起始點周圍的一組轉錄控制組件，每個啟動子包括至少一個轉錄起始點以及一個以上的功能組件，轉錄調節因子即通過這些機能組件對轉錄起始發揮作用。在這些調節組件中最具典型意義的就是TATA盒子，它的共有序列是TATAAA。TATA盒子通常位於轉錄起始點上游-25至-30區域，控制轉錄的準確性和頻率。TATA盒子是基本轉錄因子TFⅡD結合位點；TFⅡD則是RNA聚合酶結合DNA必不可少的。除TATA盒子外，GC盒子（GGGCGG）和CAAT盒子（GCCAAT）也是很多基因中常見的，它們位於起始點上游-30至-110bp區域。

所谓增强子就是远离转录起始点、决定组织特异性表达、增强启动子转录活性的特异DNA序列，其发挥作用的方式与方向、距离无关。增强子与启动子非常相似：都是由若干组件组成，有些组件既可在增强子、又可在启动子出现。从功能方面讲，没有增强子存在，启动子通常不能表现活性；没有启动子，增强子也无法发挥作用。增强子和启动子有时分隔很远，有时连续或交错覆盖。

某些基因有負性調節元件在抑制子（沉默子）存在。有些DNA序列既可作為正性、又可作為負性調節元件發揮順式調節作用，這取決於不同類型細胞中DNA結合因子的性質。

結構組成

順式作用元件是同一DNA分子中具有轉錄調節功能的特異DNA序列。按功能特性，真核基因順式作用元件分為啟動子、增強子及沉默子。

啟動子

原核操縱子中啟動序列的同義語。真核基因啟動子是RNA聚合酶結合位點周圍的一組轉錄控制組件，每一組件含7~20bp的DNA序列。啟動子包括至少一個轉錄起始點以及一個以上的機能組件。在這些機能組件中最具典型意義的就是TATA盒，它的共有序列是TATAAAA。TATA盒通常位於轉錄起始點上游-25~-30bp，控制轉錄起始的準確性及頻率。TATA盒是基本轉錄因子TFIID結合位點。除TATA盒外，GC盒（GGGCGG）和CAAT盒（GCCAAT）也是很多基因常見的，它們通常位於轉錄起始點上游-30~-110bp區域。此外，還發現很多其它類型的機能組件。由TATA盒及轉錄起始點即可構成最簡單的啟動子。

增強子

增強子是遠離轉錄起始點、決定基因的時間、空間特異性表達、增強啟動子轉錄活性的DNA序列，其發揮作用的方式通常與方向、距離無關，可位於轉錄起始點的上游或下游。從功能上講，沒有增強子存在，啟動子通常不能表現活性；沒有啟動子時，增強子也無法發揮作用。

增強子最早是在SV40病毒中發現的長約200bp的一段DNA，可使旁側的基因轉錄效率提高100倍，其後在多種真核生物，甚至在原核生物中都發現了增強子。增強子的長度通常為100～200bp，和啟動子一樣由若干組件構成，基本核心組件常為8～12bp，可以單拷貝或多拷貝串聯形式存在。

增強子增強子的特點：（1）增強子可提高同一條DNA鏈上基因轉錄效率，可以遠距離作用，通常距離l～4kb，個別情況下離開所調控的基因30kb仍能發揮作用，而且在基因的上游或下游都能起作用。

（2）增強子作用與其序列的正反方向無關，將增強子方向倒置依然能起作用。而將啟動子倒置就不能起作用，可見增強子與啟動子是很不相同的。

（3）增強子要有啟動子才能發揮作用，沒有啟動子存在，增強子不能表現其活性。但增強子對啟動子沒有嚴格的專一性，同一增強子可以影響不同類型啟動子的轉錄。

（4）增強子必須與特定的蛋白質因子結合後才能發揮增強轉錄的作用。增強子一般具有組織或細胞特異性，許多增強子只在某些細胞或組織中表現活性，是由這些細胞或組織中具有的特異性蛋白質因子所決定的。例如，人類胰島素基因5』端上游約250個核苷酸處有一組織特異性增強子。在胰島素p細胞中有一種特異性蛋白因子，可以作用於這個區域，以增強胰島素基因的轉錄。在其他組織細胞中沒有這種蛋白因子，所以也就沒有此作用。這就是為什麼胰島素基因只有在胰島素p細胞中才能很好表達的重要原因。

（5）大多為重複序列，一般長約50bp，適合與某些蛋白因子結合。其內部常含有一個核心序列，即（G）TGGA/TA/TA/T（G），是產生增強效應時所必需的。

（6）增強效應十分明顯，一般能使基因轉錄頻率增加10—200倍。經人巨大細胞病毒增強子增強後的珠蛋白基因表達頻率比該基因正常轉錄高600～1000倍。

（7）許多增強子還受外部信號的調控，如金屬硫蛋白的基因啟動區上游所帶的增強子，就可以對環境中的鋅、鎘濃度做出反應。

（8）增強子的功能是可以累加的。SV40增強子序列可以被分為兩半，每一半序列本身作為增強子功能很弱，但合在一起，即使其中間插入一些別的序列，仍然是一個有效的增強子。因此，要使一個增強子失活必須在多個位點上造成突變。對SV40增強子而言，沒有任何單個的突變可以使其活力降低10倍。

增強子的作用原理：一種觀點認為，增強子為轉錄因子提供進入啟動子區的位點。另一種認為，增強子能改變染色質的構象。因為增強子區域容易發生從B—DNA到Z—DNA的構象變化。

沉默子

某些基因含有的一種負性調節元件，當其結合特異蛋白因子時，對基因轉錄起阻遏作用。某些基因有負性調節元件棗抑制子（沉默子）存在。有些DNA序列既可作為正性、又可作為負性調節元件發揮順式調節作用，這取決於不同類型細胞中DNA結合因子的性質。

元件作用

順式作用元件是同一DNA分子中具有特殊功能的轉錄因子DNA結合位點和其它調控基序，在基因轉錄起始調控中起重要作用；按功能特性分為通用調節元件如啟動子、增強子及沉默子和專一性元件如激素反應元件，cAMP反應元件；確定順式作用元件的試驗方法主要有：DNA結構分析、序列分析和基因刪除或替換等，軟件預測是確定順式作用元件的另一種方法，但不同軟件預測結果差異較大，將試驗方法與軟件預測相結合能夠提高順式作用元件預測的準確性。

多細胞有機體在生長、分化和發育過程中需要整合不同組織的、發育的、環境的信號調節基因表達，轉錄起始的調節是其中的重要一環。順式作用（cisacting）元件是同一DNA分子中具有轉錄調節功能的特異DNA序列，即具有特殊功能的轉錄因子DNA結合位點和其他調控基序（motif）