简述真喝生物基因转录分子间相互作用（反式作用元件）的种类及相关技术2024年_知识

虽然我是这方面专家，但是也无法在一个帖子内给你都说清楚。在互动百科上找了一个文章。要是不懂再问。

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。

1 简介

2 方法

3 转录因子

4 分类

5 转录调控区

6 转录抑制区

7 转录因子的作用

转录因子 - 简介

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。

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一转录因子聚合体来影响基因的转录。转录因子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。

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。

转录因子 - 方法

这篇文章的试验方法是，通过高密度的寡核苷酸芯片，反映出人21和22号染色体的几乎所有的非重复序列，通过这种芯片，检测三种转录因子，Sp1、 cMyc、和p53的结合位点。结果表明，每种转录因子都有大量的TFBS与之结合。然而，只有22％的转录因子结合位点分布在蛋白编码基因的5'端， 36％的TFBS分布在蛋白编码基因的中部或3'端，并且这36％的TFBS常常和基因组中的非蛋白编码RNA分布在一起。这暗示，在人的基因组中，不仅包含蛋白编码基因，也包含数量相当的非编码基因（noncoding genes），他们都受常见的转录因子所调控。

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。

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。

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。

转录因子 - 分类

转录因子结合位点(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RNA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Sp1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。HSTF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

转录因子 - 转录调控区

同一家族的转录因子之间的区别主要在转录调控区。

转录调控区包括转录激活区 (transcription activation domain) 和转录抑制区 (transcription repression domain) 二种。近年来，转录的激活区被深入研究。它们一般包含DNA结合区之外的30-100个氨基酸残基，有时一个转录因子包含不止一个转录激活区。如控制植物储藏蛋白基因表达的VP1和PvALF转录因子，它们的N-末端酸性氨基酸保守序列都具有转录激活能力，与酵母转录因子GCN4和病毒转录因子的VP16的酸性氨基酸转录激活区有较高同源性 (Bobb et al, 1996)。典型的植物转录因子激活区一般富含酸性氨基酸、脯氨酸或谷氨酰胺等，如GBF (G-box binding factor) 含有的GCB盒 (GBF conserved box) 激活结构域 (lunwen114 and Bevan, 1998)。

转录因子 - 转录抑制区

也是转录因子调控表达的重要位点，但是对其作用机理研究尚不深入。可能的作用方式有三种：1）与启动子的调控位点结合，阻止其它转录因子的结合；2）作用于其它转录因子，抑制其它因子的作用；3）通过改变DNA的高级结构阻止转录的发生。

转录因子必须在核内作用，才能起到调控表达的目的。因此，转录因子上的核定位序列是其重要的组成部分。一般一个或多个核定位序列在转录因子中不规则分布，同时也存在不含核定位序列的转录因子，它们通过结合到其它转录因子上进入细胞核。核定位序列一般是转录因子中富含精氨酸和赖氨酸残基的区段。目前，水稻中的GT-2、西红柿中的HSFA1-2、玉米的O2和碗豆的PS-IAA4和6等转录因子中的核定位序列都已被鉴定 (Boulikas, 1994; Dehesh et al, 1995; Lyck et al, 1997; Varagona et al, 1992; Abel and Theologis, 1995)。

绝大多数转录因子结合 DNA前需通过蛋白质-蛋白质相互作用形成二聚体或多聚体。所谓二聚体化就是指两分子单体通过一定的结构域结合成二聚体，它是转录因子结合DNA时最常见的形式。由同种分子形成的二聚体称同二聚体，异种分子间形成的二聚体称异二聚体。这种多聚体的形成是转录因子上的寡聚化位点 (oligomerization site) 相互作用的结果，寡聚化位点的氨基酸序列很保守，大多与DNA结合区相连并形成一定的空间构象。除二聚化或多聚化反应，还有一些调节蛋白不能直接结合DNA，而是通过蛋白质－蛋白质相互作用间接结合DNA，调节基因转录，这样就形成了一个表达调控的复合物。

转录因子 - 转录因子的作用

是通过和顺式因子的互作来实现的。这段序列可以和转录因子的DNA结合域实现共价结合，从而对基因的表达起抑制或增强的作用。与核心酶之间的关系。

一般恐怖片的分类： （一）科幻恐怖类。最典型的代表就是《异形》系列。此外还有《异物》（Thing）、《异种1、2》、《黑洞表面》、《入侵脑细胞》、《捉梦人》，以及根据游戏改编的《生化危机》等 （二）鬼怪类。这类恐怖片占了最大比重。不管是妖怪、恶灵，还是什么恐怖的外太空生物都可以归到其中。著名的有库布里克的《闪灵》(被誉为史上最恐怖的恐怖片)、《驱魔人》、《恶魔婴儿》、《人玩鬼》、《活魔人》、《宇宙天魔》、《活尸之夜》、《鬼追人》系列、《魔方》系列、《鬼食人》系列、《幽冥怪谈》系列、《13号星期五》系列、《生人勿近》系列、《搭便车》、《夜半鬼敲门》、《撒旦回归》、《鬼娃新娘》系列、《猛鬼街》系列、《夜访吸血鬼》（今年号称其续集的《吸血鬼女王》很滥）、《无头骑士》、《死神来了1、2》、《鬼入侵》、《危机四伏》、《13幽灵》、《幽灵船》、《千尸屋》到最新的《佛莱迪大战杰森》等。 （三）生命变异恐怖片。比如《鸟》、《活跳尸》、《苍蝇》、《糖人》、《食人鱼》、《群尸玩过界》、《狂蟒之灾》、《史前巨鳄》、《极度深寒》、《水深火热》、《八脚怪》、《惊变28天》。 （四）连环变态杀手类:著名的《万圣节》(《月光光心慌慌》)系列可以从1978年一直拍到今年的第八集《万圣节惊魂——刀光再现》、《德克萨斯电锯杀人狂》、《连环杀手肖像：亨利》、《危情十日》、《继父》、《尖声惊叫》系列、《去年夏天搞的鬼1、2》、《毛骨悚然》、《七宗罪》、《来自地狱》、《沉默的羔羊》、《汉尼拔》到《红龙》、《支解狂魔》、《毛骨悚然2》等 最后特别介绍英国恐怖片《杀人如麻》（CRADLE OF FEAR） 恐怖**百强猛鬼磁场俗称(养鬼吃人或魔界追魂)1~6集。 欧美恐怖**百强: 个人认为值得观看和收藏的恐怖片 1．活跳尸（Re-Animator）：制片人布里安尤兹纳，导演斯图尔特戈登。 2．活跳尸（二）：导演布里安尤兹纳。 3．活魔人（From Beyond 1986）：导演布里安尤兹纳。 4．养鬼吃人（系列）：迄今已拍7集，以一、二、三集最有价值。一、二集导克里夫贝克。 5．群尸玩过界：导演彼得杰克逊，这是他才华尽显的成功之作（他就是《魔戒3之王者归来》的导演）。 6．德州链锯杀人狂（系列）：托比胡伯的成功之作，该系列共四集，后三集具有一定价值。 7．幽浮魔点：查克拉塞尔的早期名作，1988年公映，对50年代旧作的翻拍。 8．鬼驱人（系列）：托比胡伯与斯匹尔伯格打造的名作。后又续出两集。 9．美国人狼在伦敦：又称鬼追人、人狼咬哗鬼，人狼题材中的经典，悲剧。 10．猛鬼街（系列）：名导韦斯卡拉文的惊世之作，以一、二、三集最好，四、五、六、七集虽逊色，但绝对值得全部收齐。而且几个名导均涉入其中，该系列片成了他们在恐怖片领域的演军之所，如查克拉塞尔（三集）、雷尼哈林（四集）、史蒂芬霍普金斯（五集）。 11．黑色星期五（系列）:迄今共十集，该系列片仁者见仁，智者见智，毁誉参半。该片也译为《太凶杀人狂》。 12．月光光心慌慌（系列）：迄今共八集，名导约翰卡朋特是始作俑者。它潜移默化影响了一批以凶杀案为主题的恐怖片。 13．闪灵：库导的大作，不收遗憾终生！！！！！ 14．梦幻杀人档案：克里夫贝克风格的作品。 15．驱魔人（系列）：共三集，第一集绝对经典！宗教色彩浓厚，二、三集价值不大。 16．人狼（系列）：八十年代的人狼系列片，是人狼类恐怖片的全面教材之作。共六集。 17．哗鬼番生（系列）：又叫灵魔翻生、生人回避。活死人题材的经典，比乔治罗梅罗的僵尸电影要活泼得多，共三集，一、二集强调特技，第三集由布里安尤兹纳执导，特技+情感，还感动了不少人！ 18．差品味：彼得杰克逊的作品。 19．烈血海底城：属于变异生物类的恐怖片。第一滴血续集的导演乔治卡斯梅托的作品。 20．地狱之城：意大利导演Lucio Fulci之作，该导演特色有二：故事发生地总在外国，以美国居多；有刺激人消化道之作用！ 21． The beyond:译名不详，前述导演的作品。 22．僵尸（系列）：原名ZOMBIE,共四集。Lucio Fulci是始作俑者，第一集最为经典。 23．丧尸出笼:乔治罗梅罗的作品，此君的**适合给Micheal Jackson作MTV背景用。该片一度被奸商作为**版的《生化危机》出售。 24．死亡的黎明：乔治罗梅罗的另一代表作。 25．恶夜僵尸：乔治罗梅罗僵尸**的得意之作，1968、1990共拍了两次。 26．天魔回魂：约翰卡朋特的宗教类恐怖片，观众需要知道一些基督教内容，是一部在科学与宗教中作妥协的产物，符合八十年代的科学宗教之风。 27．变种夜魔：克里夫贝克的作品，名导大卫克罗南伯格在片中饰一杀人犯。 28．撒旦回归（系列）：共三集，也是宗教类恐怖片。 29．鬼娃回魂：鬼娃新娘共四集。颇具特色，独树一帜，确立了一种以玩具为主角的恐怖片类型，开创了此类低成本片的先河，有一批追捧者。一、二集最好！尤其是第二集！特技+情节不错！ 30 恶魔玩具：鬼娃回魂的成功仿制品。 31．突变第三型：80年代至今，是未知生物、外星生物（异形）的风摩期，约翰卡朋特的这一作品较好地赶上这一潮流。 32．穿梭猛鬼城（系列）：宗教类恐怖片。 33．闯错鬼门关（系列）：即children of the corn,邪教题材恐怖片。 34．试管人魔：与“苍蝇"要反映的主题类似，人类永远不要充当上帝的角色，否则只能作孽！ 35．异形怪体：经典片，多次重拍，最近一次是1993年，导演斯图尔特戈登。 36．夜夜破胆：布里安尤兹纳95年的宗教类恐怖片。 37．魔鬼牙医（系列）：布里安尤兹纳作品，心理扭曲的世界的真实反映，两集。 38．夺命凶眼（系列）：大卫克里罗南伯格开的头。共三集。 39．食人族:属人类学题材的恐怖片，真实性不容置疑。另一部叫 Eaten Alive 也属于此类。 40．蚂蚁帝国（食人蚁）：属于自然类或生物学类题材恐怖片，十分真实！ 41．惊异大魔茧（食人巨蚊）：生物学类题材的夸张，看起来像几亿年前一米多长的古蜻蜓。 42．蛞蝓之灾：生物学类题材恐怖片。 43．种子人魔：类似“异形怪体"。 44．变种DNA（系列）：生物学类题材恐怖片的又一夸张之作。共三集。 45．破茧天魔（系列）：共四集，韦斯卡拉文始作俑。 46．杀出个黎明（系列）：共三集，塔伦蒂诺的鬼才之作！酷到极点！ 47．夜半鬼敲门（系列）：共二集。史蒂芬金的作品。 48．舐血夜魔：史蒂芬金的悲剧恐怖片，主题曲是ENYA的作品，回味无穷！！！ 49．丧尸特警：活死人题材的佳作。 50．变形战士：擦“异形"边的仿制品，枪战场面不少。 51．蛇妖：白面小生休格兰特的作品，英伦风味重。 52．从死亡归来（BACK FROM THE DEAD）:与《群尸玩过界》类似，绝对刺激视觉与心理防线！ 53．人玩鬼（系列）：又译《尸变》，影片中描述了尸体腐烂的千变万化，即恶心又恐怖。共三集。 54．割人狂医：与“魔鬼牙医"一个类型。 55．狂犬病：大卫克罗南伯格的作品。 56．变种血魔：布里安尤兹纳的作品，生物类题材。 57．恐怖南瓜头（系列）：美国地域式的恐怖片，共四集。 58．曼哈顿的婴儿：Lucio Fulci的作品。 59．守墓屋：Lucio Fulci的作品，意大利式僵尸。 60．变种女郎：一部优秀的人狼题材作品。 61．杀手的肖像（系列）：共二集。杀人的真实描写！实在是杀人不眨眼！！！ 62．活死人的孩子：最新的活死人**！ 63．血腥圣诞夜（系列）：又称超魔空间，邪教题材恐怖片，共四集。 64． C、H、U、D（系列）：纽约地下生存的变异生物杀人的故事。 65．蜘蛛岛：布里安尤兹纳2001年的作品。 66．食人巨鳄（系列）：共三集。自然类恐怖片。 67．小强风暴：原称they nest ，自然类恐怖片。 68．蝙蝠：自然类恐怖片。 69．梯下亡魂：精神不正常的人离远些为妙！此片是警示。韦斯卡拉文的作品。 70．铁血人狼：另类人狼的作品。 71．神鬼大反扑：韦斯卡拉文的吸血鬼题材作品，不错！不拖泥带水。 72．墓穴怪谈（系列）:该系列**每一集均由二、三个独立小故事组成，题材广泛。其中有一集是施瓦辛格任导演。 73．猛鼠食人城：生物变异的题材。 74．猛鬼屋逐个捉：50年代老片重拍。泽梅基斯任制片人，可见此片重要性。 75．鬼入侵（The Haunting）:与《猛鬼屋逐个捉》题材相同。音效优异。又称“鬼屋凶灵"。 76．瘦到死：史蒂芬金的作品。 77．深海狂鲨：生物变异的题材。雷尼哈林的作品。 78．魔鬼医院：医生用活人作试验的恐怖故事。 79．看夜更：丹麦的一部冲入美国市场较为成功的恐怖片。 80．魔女佳丽（系列）:共两集，人体特异功能式的恐怖片，复仇至上。 81．血尸夜/恶夜之吻（黑夜临近）：比尔派克斯顿演的一部僵尸类恐怖片，人物刻划得不错。 82．隔离屋有鬼：80年代的片子，属于“小魔怪"式的恐怖片。 83．我知道你去年夏天干了什么（系列）:两集。《月光光心慌慌》的追捧作。 84．夺命狂呼(系列)：三集。又译《惊声尖叫》。第一集最好。 85．猛鬼学校（大学舞会之夜）：四集。英文名：Prom Night 。80年代的作品，类似魔女佳丽。 86．大白鲨：共四集。斯皮尔伯格始作俑。第一集不错，二、三也可。 87．凶兆：共四集。类似大法师，宗教气氛弥漫。 88．行尸女郎：Living Dead Girl。活死人题材。 89．深海异形：自然类题材恐怖片。 90．不可思议的勾魂事件：彼得杰克逊到美国后的第一部作品，有些喜剧色彩。 91．巫毒教：神秘邪教使死人复活的题材。 92．禁入魔镜(系列)：共三集。 93．捉妖小天师：少年儿童也能驱除邪怪。影片里出现了弗兰肯斯坦、人狼、CHUD、木乃伊，吸血鬼等鬼怪。 94．惊心食人族：另类宗教题材。 95．口出狂言：约翰卡朋特的作品。又称战悚黑洞。 96．巨蛙：自然类题材。 97．巨蛙镇：变异人统治未来的题材。 98．凶雾杀机：复仇/复仇……卡朋特的作品。 99． X你老墓（系列）：两集。有点色情，妇女受害复仇，可以理解。 100．追命传说（系列）：三集。自然+宗教类题材。 如果你觉得以上影片仍不能使你感到恐惧或反胃，还有超级恶心的全球禁片《索多玛120天》及《残酷的浪漫》。 《索多玛120天》讲述了二战时期3个意大利纳粹军官俘虏40余名青年男女后，对他们实施的一系列变态和非人的行为，这些行为BT到你难以想象的地步。 《残酷的浪漫》又译《困惑的浪漫》，一共2集。影片讲述了一对有恋尸癖的情侣之间发生的BT行为。尤其以第二集更为恶心，影片取消了第一集中的马赛克，镜头更加直接。女主角在分解其男友的腐败发绿的尸体这一段，就我所知，似乎没人能看完。看了这部**，类似地下《豚鼠》试验系列采用真人拍摄的血腥场面，又能算得了什么

①组成型启动子(constitutive promoter)是指在该类启动子控制下，结构基因的表达大体恒定在一定水平上，在不同组织、部位表达水平没有明显差异。目前使用最广泛的组成型启动子是花椰菜花叶病毒(CaMV)35S 启动子、来自根癌农杆菌Ti 质粒T-DNA 区域的胭脂碱合成酶基因nos 启动子，后者虽来自细菌，但具有植物启动子的特性。

在组成型启动子调控下，不同组织器官和发育阶段的基因表达没有明显差异，因而称之组成型启动子，双子叶植物中最常使用的组成型启动子是花椰菜花叶病毒（CaMV）35S启动子，它具多种顺式作用元件。其转录起始位点上游-343～-46bp是转录增强区，-343～-208和-208～-90bp是转录激活区，-90～-46bp是进一步增强转录活性的区域，在了解CaMV 35S启动子各种顺式作用元件的基础上，人们利用它的核心序列构建人工启动子，以得到转录活性更高的启动子，Mitsuhara等利用CaMv 35s核心启动子与CaMV 35S启动子的5'端不同区段和烟草花叶病毒的5'非转录区（omega序列）相连，发现把两个CaMV 35S启动子-419～-90（E12）序列与omega序列串联，在转基因烟草中GUS有最大的表达活性，把7个CaMV35S启动子的-290～-90（E7）序列与omega序列串联，非常适合驱动外源基因在水稻中的表达。用这两种结构驱动 GUS基因表达，在转基因烟草和水稻中GUS活性比单用CaMV 35S启动子高20～70倍。

另一种高效的组成型启动子CsVMV是从木薯叶脉花叶病毒（cassava vein mosaic virus )中分离的。该启动子 -222～-173bp负责驱动基因在植物绿色组织和根尖中表达，其中-219/-203是TGACG重复基序，即as1 (activating sequence 1)，-183/-180为 GATA（又称为as2），这两个元件的互作对控制基因在绿色组织中表达至关重要。该启动子-178～-63bp包含负责调控基因在维管组织中表达的元件。CsVMV启动子在转基因葡萄中驱动外源基因的转录能力与使用两个串联的CaMV35S启动子相当，两个串联的CsVMV启动子转录活性更强。 Rance等利用CoYMV(commelina yellow mosaic virus)，CsVMV启动子区和CaMV 35S启动子的激活序列(as1，as2)人工构建高效融合启动子，瞬时表达实验表明该启动子可驱动报告基因在双子叶植物烟草中高效表达，在单子叶植物玉米中其驱动能力比通常使用的γ玉米蛋白启动子高6倍。因此用这种人工构建的高效启动子驱动抗病基因或目的蛋白基因，在双子叶和单子叶植物中均可达到较理想的效果。

人们高度重视从植物本身克隆组成型启动子，并初见成效，例如肌动蛋白(actin)和泛素(ubiquitin)等基因的启动子已被克隆。用这些启动子代替CaMV 35S启动子，可以更有效地在单子叶植物中驱动外源基因的转录。Naomi等分别从拟南芥的色氨酸合酶β 亚基基因和植物光敏色素基因中克隆了相应启动子，用其代替CaMV 35S启动子，在转基因烟草中也取得了很好的表达效果。

由于组成型启动子驱动的基因在植物各组织中均有不同程度表达，应用中逐渐暴露出一些问题。例如外源基因在整株植物中表达，产生大量异源蛋白质或代谢产物在植物体内积累，打破了植物原有的代谢平衡，有些产物对植物并非必需甚至有毒，因而阻碍了植物的正常生长，甚至导致死亡。另外，重复使用同一种启动子驱动两个或两个以上的外源基因可能引起基因沉默或共抑制现象。因此，人们寻找更为有效的组织、器官特异性启动子代替组成型启动子，以更好地调控植物基因表达。

②组织特异启动子(tissue-specific promoter)又称器官特异性启动子。在这类启动子调控下，基因往往只在某些特定的器官或组织部位表达，并表现出发育调节的特性。例如烟草的花粉绒毡层细胞中特异表达基因启动子TA29，豌豆的豆清蛋白(leguimin)基因启动子可在转化植物种子中特异性表达，马铃薯块茎储藏蛋白(patatin)基因启动子在块茎中优势表达。

21根特异启动子

根的发生和发育是植物发育过程中的重要问题，研究根中特异表达基因及其启动子无疑是重要的。拟南芥根中特异表达的黑芥子酶(myrosinase)是由Pyk10基因编码的。Pyk10启动子中存在若干器官特异性表达和植物激素应答的特异元件，如ACGT-核心序列、CANNTG-motifs、GATA-motifs、诱导物(elicitor)应答元件W-box((T)TGAC(C))、植物激素应答元件(如as-1元件、生长素和脱落酸应答元件、Myb元件)和细胞特异表达元件等。其中ACGT，CANNTG，GATA等顺式作用元件是决定组织器官特异表达的转录因子结合位点，Myb元件在控制植物次生代谢、调节细胞形态建成及信号传导通路中起作用。

根特异表达系统可用于研究转基因植物的高渗胁迫耐受、植物修复和根际分泌等问题。BoriSjuk等用根特异启动子mas2'，GFP和烟草钙网蛋白(calreticulin)基因构建融合表达载体，水培转基因烟草结果表明，根细胞不仅能够高效生产GFP，而且可将目的蛋白质分泌到液体培养基中。因此利用该启动子与其他有用的能编码蛋白质的基因融合，不仅可大量生产目的蛋白质，且更便于回收产物。

22 茎特异启动子

Trindade等利用cDNA-AFLP技术从马铃薯中分离了一个与乙醇脱氢酶非常相似的TDF511(transcript derived fragment)，其基因Stgan可能参与植物体内影响赤霉素水平的复合物的合成。在NCBI数据库中，比较Stgan启动子与马铃薯的patatin Ⅰ和Ⅱ、蛋白酶抑制子、nodulin 22K和23K等编码蛋白质基因的启动子，发现它们包含一些可能与蔗糖应答反应有关的共有序列；该启动子还包含植物中几个保守的转录因子(如Dof1，Dof2，Dof3和PBF)的结合位点。构建Stgan启动子-GUS融合表达载体转化烟草，GUS组织化学染色显示该启动子驱动基因在茎结节处特异表达，可能参与块茎形成过程。

研究在茎中特异表达基因的启动子，不仅可从分子水平了解茎的发生、分化过程，更重要的是利用这些启动子调节植物代谢可满足人类需求，如人们对木质素生物合成及其调控的研究。木质素是植物体内仅次于纤维素的一种含量丰富而重要的有机大分子物质，它的存在对于增加植物机械强度、远距离水分运输和抵抗外界不良环境的侵袭都是非常有益的。然而，木质素的存在也有一定的负面作用。因此，人们希望通过调节木质素的合成以降低其含量。目前多使用CaMV35S启动子驱动目的基因，近年来已分离一些木质素生物合成途径中关键酶基因的启动子，如4CL，F5H等基因的启动子，人们正在尝试利用这些特异性启动子来调节木质素的生物合成。Bell-Lelong等已从拟南芥中分离了肉桂酸羟-4-基化酶(cinnamate-4-hydroxylase，C4H)基因的启动子，本实验室首次从毛白杨中分离了C4H启动子，并对该启动子的功能进行了初步鉴定。GUS组织化学染色和GUS荧光测定结果表明。G4H启动子驱动外源基因在烟草茎的维管组织中丰富表达，有望将来利用该启动子驱动功能基因调控木质素的生物合成过程。

23 叶特异启动子

Marraccini等从咖啡(coffea arabica)中克隆了1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(rubisco)小亚基基因RBCS1，该基因在一年生植物咖啡的叶中特异表达。研究发现RBCS1启动子上游GTGGTTAAT序列与豌豆RBCS3A启动子的BoxⅡ核心序列相同；在其启动子G -box(GCCACGTGGC)两侧分别有一个类I-box(核心序列为GATAAG)，形成I-G-I结构，推测G-box十个碱基的回文结构可能结合某个转录因子；其AT-1 box(AGAATTTTTATT) 与其他RBCS和CAB基因的AT-1 box(AATATTTTTATT)相比只有两个碱基不同；类L-box(AAAATTAACCAA)与马铃薯RBCS1和RBCS3A启动子的相同。由此可见，植物叶特异表达顺式元件具高度保守性。

有趣的是Taniguchi等在玉米中发现了一个双元启动子系统(dual promoter system)。PPDK(pyruvate， orthophosphate dikinase)是C4植物光合反应中的一个叶绿体酶，该酶基因Pdk具有一个双元启动子系统(C4Pdk启动子和细胞质Pdk启动子)。这两个启动子的区别在于起始密码子和拼接方式的差异，C4Pdk启动子驱动Pdk转录成较长的mRNA。基因产物定位在叶绿体中；细胞质Pdk启动子在 Pdk基因的第一个内含子中，驱动Pdk转录成较短的mRNA，它所编码的蛋白质定位于细胞质中，又称为细胞质Pdk启动子。C4Pdk启动子是受光诱导的强启动子，驱动基因在玉米叶肉细胞中特异表达；而细胞质Pdk启动子是个弱启动子，且不具有组织特异性。大多数C4植物的光合作用相关基因的表达具有细胞特异性，且主要在转录水平调节基因表达活性，因此，可利用该启动子在C4植物叶肉细胞中高效表达外源基因。

24 花特异启动子

高等植物发育过程中花器官的形成是一个十分复杂的过程，它包括一系列器官分化及严格控制的细胞及生化变化，同时伴随大量基因的协同表达。目前人们最为关注的是花药中特异表达的基因，抑制或破坏这些基因的表达可导致雄性不育，即可利用基因工程的方法创造雄性不育系。

人们克隆了许多花药特异表达的基因，如在花药绒毡层特异表达的TA29，A9、在花粉壁特异表达的Bp4A等，但这些基因都是在花药营养细胞中表达，与生殖细胞的分化无关。Singh等从百合(Lilium longiflorum)中克隆了一个LGC1基因的启动子，该启动子驱动的基因只在雄配子细胞中表达。LGC1启动子-242～-183 bp之间可能包含某种顺式作用元件，它的缺失会导致细胞特异性表达特性丧失，由此可知LGC1在生殖细胞中的表达特异性可能是由于其他细胞中存在某些转录因子抑制该基因表达的结果。这是迄今为止发现的第一个有关雄配子细胞特异性的启动子，在研究花药发生和受精作用中将会是一个有用的工具。

25 果实、种子特异性启动子

利用果实或种子等器官特异性启动子调控基因表达，不仅可提高基因在这些部位的表达量，将生物能耗降到最低，利于表达产物的分离，而且可有目的地提高转基因植物果实或种子的营养或改善其品质。

番茄E8启动子是成熟果实中乙烯应答性基因的启动子，其-409～-263bp可控制E8基因在果实成熟过程中特异表达，-2181～-1088bp为乙烯应答激活域。Sandhu等利用E8启动子驱动呼吸道合胞病毒F抗原基因成功转化番茄植株，用果实特异表达抗原喂饲小鼠，可诱导小鼠产生特异的粘膜免疫反应、血清学抗体反应及TH1型细胞免疫反应。基因表达调控与免疫学的有效结合，使得转基因植物口服疫苗可在不久的将来问世。 2A12是番茄中另一种果实特异性启动子，毛自朝等利用该启动子驱动ipt调节果实内源激素的含量，不仅可获得无籽果实，还能改善果实的品质。

种子特异性启动子中研究较多的是胚乳特异性谷蛋白基因启动子。谷蛋白占水稻种子储藏蛋白总量的70%～80% ，早在1986年Takaiwa等就克隆了第一个水稻谷蛋白基因的cDNA。该基因转录起始位点-261～-1 bp之间有若干控制种子特异性表达的顺式作用元件，如AACA-box、种子凝集素-box、未成熟种子核因子结合位点等。此外，启动子更上游处还有若干增强子和调节元件，如-300bp处的RY重复序列，它是核蛋白的结合位点。Yoshihara等研究发现水稻谷蛋白启动子上游-104～-60bp之间有两个顺式作用元件AACA和GCN4，GCN4能增强启动子的活性，而启动子的组织特异性则须两者协同作用。

虽然植物食物中包含人类营养所需的绝大多数矿物质和有机养分，但日常摄入的食物往往不足以提供人体所需的营养。因此人们希望通过植物基因工程提高植物中所含的营养物质。水稻谷粒中含有铁蛋白，但多积累在糊粉层，在谷粒加工过程中会失去很多铁。Vasconcelos等用水稻胚乳特异性谷蛋白基因启动子驱动大豆铁蛋白基因，使转基因水稻谷粒中铁和锌的含量都有所增加，而且铁蛋白主要积累在胚乳中，不会在食品加工过程中丢失。无独有偶，Datta等利用水稻谷蛋白特异启动子驱动八氢番茄红素合酶基因PSY，在水稻胚乳中成功合成维他命原A。

以植物为生物反应器生产生物可降解塑料是本实验室研究目标之一。叶梁等使用大豆7S种子特异性启动子，构建二价和三价种子特异性表达载体转化油菜。这样将产物聚-3-羟基丁酸酯(PHB)定位与种子质体中，不仅增加了底物供应，也减少PHB对植物生长发育的影响。为优化已有表达框架，减小基因沉默发生几率，Zhang等从油菜H165基因组DNA中分离到napinB启动子的部分序列——nap300。序列分析表明，napinB启动子包含一些在进化上保守性很高的序列，如AT-rich sequenc，TACACAT保守序列、RY重复序列、G-box等，这些顺式作用元件可能对种子特异性表达起重要的调控作用。将nap300与GUS基因融合转化烟草，GUS在胚和胚乳中均有表达；GUS荧光检测显示nap300启动子具有驱动基因在种子发育晚期表达的能力。

③诱导型启动子(inducible promoter)是指在某些特定的物理或化学信号的刺激下，该种类型的启动子可以大幅度地提高基因的转录水平。目前已经分离了光诱导表达基因启动子、热诱导表达基因启动子、创伤诱导表达基因启动子、真菌诱导表达基因启动子和共生细菌诱导表达基因启动子等。

31天然诱导型启动子

长期进化过程中，植物通过启动不同基因的表达可在一定范围内适应光、温、水等环境的变化。这些基因的启动子通常包含比较保守的顺式作用元件，利用这些保守元件可以推测新基因的可能功能，也可用这些环境应答基因的启动子与抗逆基因融合，从而使转基因植物更好地适应逆境。

天然诱导型启动子包括光、温度、激素应答启动子等。光应答启动子中通常存在GT-1-motif，I-box，G-box和 AT-rich sequence等顺式作用元件；温度应答启动子中多存在HSE-motif，CCAAT-box，CCGAC-motif等；激素应答启动子中则包含各种激素应答元件。G-box作为蛋白结合的一个高度保守的位点，是植物中通用的受信号诱导的顺式作用元件，在植物和动物中具高度保守的核心序列CACGT 。G-box通常与另外一个顺式作用元件如I-box，H-box等协同作用，在细胞接受外界信号时调节转录起始的频率。这种机制可能是通过G-box及其结合蛋白相互作用产生一个内部环境，其他调节蛋白与启动子区域有效结合，使细胞准确而有选择地起始转录。

有些诱导型启动子同时具有组织特异性，如RBCS1启动子，既包含叶特异表达元件，又带有几个光应答元件 (LREs)，受光的诱导调节。当转基因烟草由光照转入黑暗时，该启动子驱动的GUS活性比在光下低许多，Northern杂交几乎检测不到GUS的表达。

由于植物生长环境及基因表达的复杂性，从外界环境的刺激到启动应答基因的表达之间的信号通路往往是相互交叉的，这样启动子中包含的顺式作用元件通常也不止一种，如从葡萄中克隆的白藜芦醇合酶基因Vst1启动子，当病虫侵害、UV照射、臭氧环境或化学物质诱导时均可启动Vst1的表达。Riou等发现该启动子上分别带有乙烯和臭氧的应答元件，可适应不同的外界刺激。拟南芥rd29A基因在干旱、高盐碱、低温或脱落酸诱导时表达。其启动子-174～-55区域包含干旱应答因子(DRE，TACCGACAT)和ABA应答因子(ABRE，ACGTGG/TC)，且该基因在ABA诱导表达时，DRE和ABRE是相互独立的。

当植物受病虫害侵犯时，受伤部位会立刻启动细胞程序性死亡，即发生所谓超敏反应(hypersensitive response 。HR)。HR通常会启动未受伤部位产生次级防御反应，从而对一般的病虫害产生普遍抗性，这种现象称为系统获得性抗性(systemic acquired resistance，SAR)。烟草中SAR基因是一个至少包含十二个成员的家族，SAR也受一些诸如水杨酸(SA)，INA(dichloroisonicotinic acid)和 BTH(benzothiadiazole)等化学物诱导。烟草Sat82b基因启动子-205/-201是as-1元件(TGACG)，-146/-141和-276/-271为两个GT-1结合序列 (GGAAAT)，-97/-94、-322/-318和-761/-758分别是Dof结合基序(AAAG)，前两者被认为可以与SA应答的转录因子结合而起关键作用。启动子缺失实验表明Sar82b启动子-927～-728和-351～-197bp分别包含有SAR高效诱导基因表达所需的顺式作用元件，缺少了这两个DNA片段。转基因烟草GUS表达活性明显降低。

32 人工构建的诱导型启动子

在开发植物天然存在的诱导型启动子的基础上。人工构建可诱导表达系统以满足不同需求。目前研究最多、最深入的可诱导表达系统是化学诱导表达系统。自第一次用化学诱导表达系统TetR，通过CaMV35S启动子成功调节cat基因的表达以来已有20多年的历史，现已发展成日臻完善的植物表达外源基因的可诱导表达系统。该系统包括两个转录单元：一是与化学诱导物结合的转录因子的表达，另一个转录单元包含一个应答元件，经诱导物处理后，通过它激活转录因子，从而激活或抑制目的基因的表达。

一个理想的化学诱导表达系统应具备以下特点：首先，外源基因在植物体自身不表达或低水平表达，当添加诱导物后，高效诱导基因表达；其次，诱导物需要有较强的专一性；第三，诱导物可快速启动基因表达的“开”与“关”；而且诱导物对植物无毒或低毒。根据控制基因表达的方式，可将化学诱导系统分为两大类：阻遏型启动子系统和激活型启动子系统。

321 阻遏型启动子系统

该系统建立在阻遏蛋白与转录因子在空间构型相互作用的基础之上。当诱导物不存在时，激活蛋白与阻遏蛋白结合，基因正常转录；添加诱导物后，诱导物与激活蛋白结合或阻止其与阻遏蛋白结合，阻遏蛋白则与启动子上的某些顺式作用元件结合，抑制基因转录，如以四环素抑制子为基础的四环素抑制系统(tTA)。Love等用包含四环素抑制子的启动子Topl0与报告基因GFP相连转化拟南芥，发现用100 ng/mL的四环素即可抑制GFP的表达，而且改变培养基中四环素的浓度，可调节GFP的表达水平。

322 激活型启动子系统

在抑制型启动子系统中，抑制基因转录所需诱导物的量往往超出植物适应的范围，而且在真核生物中激活基因比抑制基因转录更容易，近年发展了一些激活型启动子系统，如地塞米松诱导的GR系统、雌二醇诱导的ER系统、杀虫剂诱导的EcR系统等。激活型启动子系统的优点是只有当诱导物存在时才能启动基因表达，去除诱导物后，基因表达很快被关闭，这样就可以人为地精确、快速控制基因的表达。

Bohner等研究了一种可双向调控外源基因表达的系统，他们将改造的启动子Top10与报告基因GUS相连，使用转录激活子TGV作为基因开关。转基因烟草结果表明，用地塞米松处理3小时后基因表达量达到高峰；用四环素处理6小时即可关闭基因表达。该诱导系统最大的优点在于可迅速调节基因的表达与否，当外源基因可能对植物产生不良影响时这一点显得尤为重要。

为了满足应用需要，人们开始研究便于在大田使用的诱导表达系统，杀虫剂诱导的EcR系统就是一个很好的范例。Unger等利用欧洲玉米螟(Ostrinia nubilalis)的蜕皮激素配基结合结构域(EcR LBD)、玉米C1激活域(AD)和GAL4 DNA结合结构域(DBD)构建化学诱导激活子，把它与玉米ms45最小启动子相连，构建成可受杀虫剂诱导的人工启动子诱导系统。他们利用该系统在玉米雄性不育突变株ms45 中成功地诱导了育性恢复基因MS45的表达

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简述真喝生物基因转录分子间相互作用（反式作用元件）的种类及相关技术

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