启动子篇
启动子是RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA序列,它含有RNA聚合酶特异性结合和转录起始所需的保守序列,多数位于结构基因转录起始点的上游,启动子本身不被转录。
启动子作为RNA聚合酶和一些转录因子结合的靶序列,对转录起始有调节和控制作用,决定着基因表达过程的起始以及在什么条件下开始。因此启动子的识别与分析是表达调控研究的前提和基础。
1.启动子的基本结构
原核生物启动子的结构模型原核生物启动子( Prokaryote promoter)长度一般为20bp-200bp左右,细菌启动子常由四部分组成: CAT序列,转录起始位点;Pribnow框,即转录起始位点,有一段共有序列TATAAT,是RNA聚合酶的结合位点,启动子的强度很大程度上是由这一序列的核苷酸构造所决定;Sextama框,其共有序列是TTGACA,是RNA聚合酶的识别位点;间隔区,两段长为6个核苷酸保守序列,被长为非特异性的17-19个核苷酸序列所分隔。
真核生物启动子结构模型真核生物启动子( Eukaryotic promoter) 主要有三类,分别对应于细胞内的三种RNA聚合酶与相关蛋白质。其中II类启动子即RNApolII 启动子序列的基本结构特征是,位于转录起点上游25-30区有一与原核生物的Pribnow框相似的富含AT碱基对的TATA盒(Hogness盒),TATA盒有7对共有碱基序列: 5'TATA (A/T) A (A/T)3',其功能与原核启动子的Pribnow框也相似,决定RNA聚合酶II的位置,控制转录起始的准确性及效率,此为核心元件。大多数真核基因启动子上游距帽位点约80-220 bp处,都存在上游原件,其中有CAAT 盒、GC盒等,它们的保守序列与结合蛋白因子也各不相同,可以大大提高的基本启动子的低水平转录活性。
2.启动子的分类
根据对转录水平控制的程度,可以将启动子分为弱启动子和强启动子:参照转录
模式,启动子又可以分:
①组成型启动子(constitutive promoter), 该类启动子能够调控结构基因的表达基本恒定在一定程度上,在不同部位或组织表达水平差异不明显。

②组织特异启动子(tissue. specific pro. moter),该类启动子的调控作用使得基因往往只在某些特定的器官或组织部位表达,且表现出发育调节的特性。

③诱导型启动子(inducible promoter),即在某些特定的物理或化学信号刺激后,基因转录水平在该类型启动子调控下大幅度地提升。目前已经分离了众多启动子如热诱导表达基因、光诱导表达基因、创伤诱导表达基因、真菌诱导表达基因和共生细菌诱导表达基因启动子等。而这些诱导型启动子又分为人工构建的诱导型启动子,天然诱导型启动子,阻遏型启动子系统和激活型启动子系统。
在大多数情况下,很多商业化公司提供的载体质粒都是经过优化之后的,我们只需要根据限制性酶切位点设计引物即可,无需考虑移码问题。但是,依然有一些常用质粒载体需要考虑移码。在大家拿到质粒图谱之后,需仔细辨认。如果你选择的载体要考虑移码问题,怎么办?我就以下面的载体pCMV-Tag2为例:

pCMV-Tag2载体说明书最下面标红的部分:*表示在pCMV-Tag2A中无碱基;在pCMV-Tag2B中为碱基A; 在pCMV-Tag2C中为碱基AA。
如果我们选择BamH1(GGATCC)和HindⅢ(AAGCTT)作为酶切位点,从图中可以看出:当该载体表达时,是从Flag标签之前的ATG表达的,密码子都呈三个一组,按顺序依次表达。在pCMV-Tag2A载体中,当表达到BamHI时,变成了GCG GAT CC+ATG XXX,如果不加以改造就成了GCG GAT CCA TGX XX…,产生移码,蛋白序列发生变化, 只要在酶切位点之后添加1个碱基,变为GCG GAT CCX+ATGXXX,就能避免产生移码;在pCMV-Tag2B载体中,当表达到BamHI时, 刚好是GGA TCC+ATG XXX,不移码,可以正确表达了;在pCMV-Tag2C载体中,当表达到BamHI时,变成了CGG ATC C+ATGXXX,如果不加以改造就成了CAT GXX X…,产生移码,蛋白序列发生变化,只需要在酶切位点之后添加2个碱基,变为 CGG ATC CXX +ATGXXX, 这样就不会移码。
其它质粒的情况也大同小异,只要仔细阅读质粒说明书,认真分析,都能避免产生移码突变。总之,从载体密码子开始到目的蛋白基因的起始密码子之间的DNA序列要为3的倍数。
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