(二)反式作用因子(trans?actingfactors)

以反式作用影响转录的因子可统称为转录因子(transcription factors, TF)。RNA聚合酶是一种反式作用于转录的蛋白因子。在真核细胞中RNA聚合酶通常不能单独发挥转录作用，而需要与其他转录因子共同协作。与RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ相应的转录因子分别称为TFⅠ、TFⅡ、TFⅢ，对TFⅡ研究最多。表19-2列出真核基因转录需要基本的TFⅡ。 表19-2　RNA聚合酶Ⅱ的基本转录因子

转录因子	分子量（kD)	功能
TBP	30	与TATA盒结合
TFⅡ-B	33	介导RNA聚合酶Ⅱ的结合
TFⅡ-F	30,74	解旋酶
TFⅡ-E	34,37	ATP酶
TFⅡ-H	62,89	解旋酶
TFⅡ-A	12,19,35	稳定TFⅡ-D的结合
TFⅡ-I	120	促进TFⅡ-D的结合

以前认为与TATA盒结合的蛋白因子是TFⅡ－D，后来发现TFⅡ－D实际包括两类成分：与TATA盒结合的蛋白是TBP(TATAbox binding protein)，是唯一能识别TATA盒并与其结合的转录因子，是三种RNA聚合酶转录时都需要的；其他称为TBP相关因子(TBP?associated factors TAF)，至少包括8种能与TBP紧密结合的因子。转录前先是TFⅡ－D与TATA盒结合；继而TFⅡ－B以其C端与TBP－DNA复合体结合，其N端则能与RNA聚合酶Ⅱ亲和结合，接着由两个亚基组成的TFⅡ－F加入装配，TFⅡ－F能与RNA聚合酶形成复合体，还具有依赖于ATP供给能量的DNA解旋酶活性，能解开前方的DNA双螺旋，在转录链延伸中起作用。这样，启动子序列就与TFⅡ－D、B、F及RNA聚合酶Ⅱ结合形成一个“最低限度”能有转录功能基础的转录前起始复合物(pre?intitiationcomplex, PIC)，能转录mRNA。TFⅡ－H是多亚基蛋白复合体，具有依赖于ATP供给能量的DNA解旋酶活性，在转录链延伸中发挥作用；TFⅡ－E是两个亚基组成的四聚体，不直接与DNA结合而可能是与TFⅡ－B联系，能提高ATP酶的活性；TFⅡ－E和TFⅡ－H的加入就形成完整的转录复合体(图19?5)，能转录延伸生成长链RNA，TFⅡ－A能稳定TFⅡ－D与TATA盒的结合，提高转录效率，但不是转录复合体一定需要的。 [img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/shengwuhuaxueyufenzishengwuxue/shengwuhuaxueyufenzishengwuxue573.jpg[alt]RNA聚合酶Ⅱ转录复合体的形成示意图[/alt][/img] 图19-15　RNA聚合酶Ⅱ转录复合体的形成示意图 以上所述是典型的启动子上转录复合体的形成，但有的真核启动子不含TATA盒或不通过TATA盒开始转录。例如有的无TATA盒的启动子是靠TFⅡ－I和TFⅡ－D共同组成稳定的转录起始复合体开始转录的。由此可以看到真核转录起始的复杂性。 不同基因由不同的上游启动子元件组成，能与不同的转录因子结合，这些转录因子通过与基础的转录复合体作用而影响转录的效率。现在已经发现有许多不同的转录因子，看到的现象是：同一DNA序列可被不同的蛋白因子所识别；能直接结合DNA序列的蛋白因子是少数，但不同的蛋白因子间可以相互作用，因而多数转录因子是通过蛋白质－蛋白质间作用与DNA序列联系并影响转录效率的(见图19－16)。转录因子之间或转录因子与DNA的结合都会引起构象的变化，从而影响转录的效率。 [img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/shengwuhuaxueyufenzishengwuxue/shengwuhuaxueyufenzishengwuxue574.jpg[alt]转录因子与转录复合体相互作用模式图[/alt][/img] 图19-16　转录因子与转录复合体相互作用模式图 图19-１6所示，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个氨基酸残基组织的几个亚区组成；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，以酸性结构域最多见；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于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下几种： [img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/shengwuhuaxueyufenzishengwuxue/shengwuhuaxueyufenzishengwuxue575.jpg[alt]HTH结构及其与DNA的结合[/alt][/img] 图19－17　HTH结构及其与DNA的结合 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(图19－17)。 [img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/shengwuhuaxueyufenzishengwuxue/shengwuhuaxueyufenzishengwuxue576.jpg[alt]蛋白质的锌指结构[/alt][/img] 图19－18　蛋白质的锌指结构 ②锌指(zinc finger)　其结构如图19－18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?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)，该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。两个相同结构的两排亮氨酸残基就能以疏水键结合成二聚体，该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。 [img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/shengwuhuaxueyufenzishengwuxue/shengwuhuaxueyufenzishengwuxue577.jpg[alt]碱性亮氨酸拉链结构及其与DNA的结合[/alt][/img] 图19－19　碱性亮氨酸拉链结构及其与DNA的结合 从上述可见：转录调控的实质在于蛋白质与DNA、蛋白质与蛋白质之间的相互作用，构象的变化正是蛋白质和核酸“活”的表现。但对生物大分子间的辨认、相互作用、结构上的变化及其在生命活动中的意义，人们的认识和研究还只在起步阶段，其中许多内容甚至重要的规律我们可能至今还一无所知，有待于努力探索。