大肠杆菌转录终止子有哪几类

大肠杆菌的转录终止子有哪些种类，各有什么特点~

转录进行到一定程度，会停止下来，复合物解体，新生RNA释放出来，称为转录的终止（termination）。终止通常需要一个标志，即终止子（terminator），DNA模板上作为转录终止信号的顺式作用元件（cis-acting element）。

元件（element）指DNA上有特定功能的一段序列。相对来说，与之作用的蛋白质被称为“因子”（factor）。顺式（cis）与反式（trans）来自拉丁文前缀，是“在同一侧”和“在另一侧”的意思。这两个词在顺反异构中比较好理解，在分子生物中的用法与早期研究有关。

在早期的分子遗传学研究中，经常要判断对某基因的调控作用是来自DNA分子本身，还是来自另一个分子。前者称为顺式作用，比如增强子对启动子的作用；后者称为反式作用，比如某个蛋白因子对启动子的作用。在顺反子的定义中也是同样的含义。

原核生物有两类终止子：依赖ρ因子的终止子和不依赖ρ因子的终止子。ρ因子（Rho）是一种高度保守的终止因子，存在于几乎所有的原核生物。除了终止转录以外，Rho还有抑制反义转录，影响tRNA和小调节RNA的合成，沉默外源DNA等多种功能。

两类终止子都有一段回文结构。简单终止子有两个对称的富含GC的片段，下游还有一段富含A的序列。而依赖ρ因子的终止子不需要GC序列和寡聚A序列。

简单终止子转录出RNA后，两段富含GC的片段会形成茎环结构，破坏了RNA和模板DNA的杂合双链结构。此时下游恰好是结合力较弱的AU对，进一步造成了转录延伸复合物的不稳定，导致聚合酶解离和转录终止。


转录的内部终止模型。Biomolecules. 2015 Jun; 5(2): 1063–1078.

这种终止也称为内部终止（intrinsic termination）。大肠杆菌中的大多数基因采用内部终止，Rho依赖的终止大约占20-30%。

大肠杆菌的Rho因子是环状六聚体，每个亚基47KD。亚基N端为RNA结合域，共同构成初始结合位点（primary binding site，PBS）。亚基的C端具有ATP酶活性，可通过水解ATP推动构象变化。

Rho因子首先通过PBS识别并结合RNA的特定序列（称为Rho utilization site，rut位点），然后打开六聚体环，将RNA纳入环中。RNA与另一侧的第二结合位点（SBS）结合后，环再闭合，并激活ATP酶活性，消耗ATP向3’方向移动，称为易位（translocation）。


Rho依赖的转录终止过程。Trends Biochem Sci. 2016 Aug;41(8):690-699.

易位的结果是Rho逐渐接近新生RNA的3’-末端，从而与RNAP相互作用，触发转录终止。终止的具体机制尚不清楚，有不同假设，如杂合双链的剪切、RNAP的变构等。

Rho依赖的转录终止过程具有更丰富的调控方式，包括Rho因子的数量及活性调控、核糖体及蛋白因子对终止过程的影响等。例如，当rut位点被核糖体或蛋白因子占据，或形成二级结构时，就无法起到终止作用，从而导致下游序列被转录出来，即转录通读（transcriptional readthrough）。


Rho依赖的转录终止与基因表达调控。Trends Biochem Sci. 2016 Aug; 41(8):690-699.

在一些细菌mRNA的5'-前导区（leader region）内有Rho依赖的终止子，通过控制rut位点或RNAP暂停等方式决定下游的基因主体是否可以被转录出来。

真核生物的RNAP有3种，其终止方式也有所不同。Pol I的终止需要转录终止因子TTF-1与rRNA基因下游的终止子结合，导致聚合酶暂停。然后由PTRF（Pol I和转录物释放因子）介导转录复合物的解离。


RNAP I的终止机制。Genes Dev. 2009 Jun 1; 23(11): 1247–1269.

Pol III转录的基因都比较小，所以终止子相对简单。其模板链中有一段oligo（dA）（多聚A），转录出多聚U后二者的结合较弱，使复合物不稳定。比较特殊的是，其非模板链的oligo（dT）也会参与终止过程，可以促进聚合酶暂停和转录本释放等。

Pol II的终止研究最多，它主要用加尾信号作为转录终止信号。当mRNA中转录出聚腺苷酸化信号5'-AAUAAA-3'后，会募集一系列蛋白因子，切割mRNA并添加poly A尾，然后才释放RNAP，转录终止。此过程中RNAP仍可继续合成大约500-2000个核苷酸。

RNAP II释放的具体机制目前主要有两个模型：鱼雷模型（torpedo model）和变构模型（allosteric model）。前者认为，mRNA被切割后，5'-3'核酸外切酶（Rat1/Xrn2）会降解转录复合物中剩余的RNA链，逐步接近RNAP II。击中后就会触发复合物解体，导致转录终止。

变构模型认为，延伸复合物（EC）通过poly A位点（PAS）会引起延伸因子的解离或终止因子的结合，导致复合物构象变化造成转录终止。

两个模型并非完全互斥，也有一些模型将二者结合起来。还有模型认为终止需要PAS，但并不一定需要mRNA的切割（Mol Cell. 2015 Aug 6;59(3):437-48.）。


一种不需要mRNA切割的RNAP II终止模型。Mol Cell. 2015 Aug 6;59(3):437-48.

上述RNAP II的终止方式称为poly A依赖的终止，是其主要的终止机制。此外也发现了另一种终止机制，称为NNS（Nrd1-Nab3-Sen1）依赖的终止。其中Sen1起着类似原核Rho因子的作用。


NNS依赖的终止。Wiley Interdiscip Rev RNA. 2019 Jul-Aug; 10(4): e1529.

这种机制主要用于非编码RNA转录的早期终止，可以抑制非编码RNA的过度转录（pervasive transcription），防止其影响编码基因的表达。

大肠杆菌的终止子有哪两大类请分别介绍一下它们的结构特点。 答大肠杆菌的终止子可以分为不依赖于p因子内在终止子和依赖于p因子两大类。 不依赖于p因子的终止子结构特点1.终止位点上游一般存在一个富含GC碱基的二重对称区由这段DNA转录产生的RNA容易形成发卡式结构。2.在终止位点前面有一端由4—8个A组成的序列所以转录产物的3’端为寡聚U这种结构特征的存在决定了转录的终止。 依赖于p因子的终止子的结构特点1.转录的RNA也具有发夹结构但发夹结构后无poly(U)。2.形成的发夹结构较疏松茎环上不富含GC。3.终止需要ρ因子的参与。4.与不依赖于ρ因子的终止一样终止信号存在于新生的RNA链上而非DNA链上过程。 3、真核生物的原始转录产物

原核的转录终止有两种，一种是依赖ρ（Rho）因子的，一种是不依赖的
非依赖ρ因子的转录终止：为强终止子，DNA上含有终止序列的特殊位点，即模板链上有富含GC的回文结构，由于GC之间是3个氢键，较稳定，因而当RNA聚合酶经过时不会拆开DNA形成的茎环结构，前行受到阻止。模板链上随后有多个连续的A，在RNA上转录成多个U，AU配对氢键弱，因而RNA易雨DNA分离，重新形成DNA双螺旋，RNA脱离
依赖ρ因子的转录终止：为弱终止子，不能形成茎环结构，Rho因子有ATP酶和解旋酶的活性，与RNA产物结合，使得RNA聚合酶与Rho蛋白都发生构象变化，使得RNA聚合酶停顿，DNA\RNA双链拆离，利于产物从转录复合物中释放

---

武宁县17687772434： 原核生物以操纵子调控表达,有什么意义 - ？
芒光慰宁： 法国巴斯德研究所著名的科学家Jacob和Monod在实验的基础上于1961年建立了乳糖操纵子学说,现在已成为原核生物基因调控的主要学说之一. 大肠杆菌乳糖操纵子包括4类基因:①结构基因,能通过转录、翻译使细胞产生一定的酶系统和结构...

武宁县17687772434： 如何克隆真核生物的启动子? - ？
芒光慰宁： 因通常是间隔基因,即外显子和内含子相间排列.真核生物的完整基因直接转入大肠杆菌,没用相应的启动子不能启动mRNA转录,而且内含子也不能正确剪切,当然不能正确表达. 利用胰岛素的mRNA进行RT-PCR,扩增出它的cDNA,再将cDNA连接在有完整表达单元的载体上,转入细菌中表达.

武宁县17687772434： 载体构建时,如何区分质粒是真核表达还是原核表达,二者的启动子分别有哪些? - ？
芒光慰宁： 这个做你就有点盲目了,我觉得你应该先确定你要原核表达,还是真和表达,确定后,在选择质粒.正如你所说载体是可以构建的,所以质粒作为载体,其启动子也是可以构建的,,现在实验室往往自己构建所需要的载体进行表达,就是我需要什么样的质粒,我就构建什么样的质粒. 明白哇.质粒的启动子不同之处在于原核和真核表达体系的不同,他们是特异针对不同的表达方式去构建的,有好多呢

武宁县17687772434： 原核生物与真核生物rna聚合酶有何异 - ？
芒光慰宁： 原核生物启动子: 在基因或操纵子的终末往往具有特殊的终止顺序,它可使转录终止和RNA聚合酶从DNA链上脱落. 例如大肠杆菌色氨酸操纵子后尾含有40bp的GC丰富区,其后紧跟AT丰富区,这就是转录终止子的结构. 终止子有强、弱之分...

武宁县17687772434： 原核生物与真核生物启动子的一般构造是什么 - ？
芒光慰宁： 与原核生物基因表达调控比较: 与原核启动子的含义相同,真核生物的启动子是指RNA聚合酶(应为起始复合物)结合并起动转录的DNA序列. 真核不同启动子间不像原核那样有明显共同一致的序列,而且单靠RNA聚合酶难以结合DNA而起动转录,而是需要多种蛋白质因子的相互协调作用 不同启动子序列也很不相同,要比原核更复杂、序列也更长. 真核启动子一般包括转录起始点及其上游约100-200bp序列,包含有若干具有独立功能的DNA序列元件,每个元件约长7-30bp.

武宁县17687772434： 真核与原核生物启动子的异同点 - ？
芒光慰宁： 相同点:都为表达调控的顺式作用元件 不同点:启动子是转录起始位点上游与RNA聚合酶结合的一段DNA序列,而增强子是与启动子作用增强转录的一些片段,他的位置不固定可以在启动子下游或上游.