啟動子
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RNA聚合酶特異性識別和結(jié)合的DNA序列。
啟動子是基因（gene）的一個組成部分，控制基因表達（轉(zhuǎn)錄）的起始時間和表達的程度。啟動子（Promoters）就像“開關(guān)”，決定基因的活動。既然基因是成序列的核苷酸（nucleotides），那么啟動子也應(yīng)由核苷酸組成。啟動子本身并不控制基因活動，而是通過與稱為轉(zhuǎn)錄（transcription）因子的這種蛋白質(zhì)（proteins）結(jié)合而控制基因活動的。轉(zhuǎn)錄因子就像一面“旗子”，指揮著酶（enzymes）(RNA聚合酶polymerases) 的活動。這種酶指導(dǎo)著RNA復(fù)制。基因的啟動子部分發(fā)生改變（突變），則會導(dǎo)致基因表達的調(diào)節(jié)障礙。這種變化常見于惡性腫瘤?！ ?/p>
啟動子區(qū)
許多原核生物都含有這兩個重要的啟動子區(qū)：
啟動子是位于結(jié)構(gòu)基因5ˊ端上游的一段DNA序列，能夠指導(dǎo)全酶(holoenzyme)同模板正確結(jié)合，活化RNA聚合酶，啟動基因轉(zhuǎn)錄。全酶是指酶蛋白及其輔酶構(gòu)成的有功能的復(fù)合物。RNA聚合酶的核心酶雖可合成RNA，但不能找到模板DNA上的轉(zhuǎn)錄起始位點，只有帶σ因子的全酶才能專一地同啟動子結(jié)合。RNA聚合酶沿著模板前進，直到終止子，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生一條RNA鏈。通常把基因轉(zhuǎn)錄起點前面即5’端的序列稱為上游(upstream)，起點后面即3’端的序列稱為下游(downstream)。并把起點的位置記為十1，下游的核苷酸依次記為+2，+3，……，上游方向依次記為—1，—2，—3，……。
RNA聚合酶同啟動子結(jié)合的區(qū)域稱為啟動子區(qū)。將各種原核基因同RNA聚合酶全酶結(jié)合后，用DNase水解DNA，最后得到與RNA聚合酶結(jié)合而未被水解的DNA片段，這些片段有一個由5個核苷酸(TATAA)組成的共同序列，以其發(fā)現(xiàn)者的名字命名為Pribnow框(Pribnowbox)，這個框的中央位于起點上游10bp處，所以又稱—10序列(—10 sequence)，后來在—35 bp處又找到另一個共同序列(TTGACA)。Hogness等在真核基因中又發(fā)現(xiàn)了類似Pribnow框的共同序列，即位于—25～—30 bp處的TATAAAAG，也稱TATA框(TATAbox)。TATA框上游的保守序列稱為上游啟動子元件(upstream promoter element，UPE)或上游激活序列(uptreamactivatingsequence，UAS)。另外在—70～—78 bp處還有一段共同序列CCAAT，稱為CAAT框(CAAT box)
原核生物中—10區(qū)同—35區(qū)之間核苷酸數(shù)目的變動會影響基因轉(zhuǎn)錄活性的高低，強啟動子一般為17±1 bp，當間距小于15 bp或大于20 bp時都會降低啟動子的活性。
在真核基因中，有少數(shù)基因沒有TATA框。沒有TATA框的真核基因啟動子序列中，有的富集GC，即有GC框；有的則沒有GC框。GC框位于—80～—110bp處的GCCACACCC或GGGCGGG序列。
TATA框的主要作用是使轉(zhuǎn)錄精確地起始；CAAT框和GC框則主要是控制轉(zhuǎn)錄起始的頻率，特別是CAAT框?qū)D(zhuǎn)錄起始頻率的作用更大。如在TATA框同相鄰的UPE之間插入核苷酸，也會影響轉(zhuǎn)錄使之減弱。
為什么RNA聚合酶能夠僅在啟動子處結(jié)合呢?顯然啟動子處的核苷酸順序具有特異的形狀以便與RNA聚合酶結(jié)合，就好像酶與其底物的結(jié)構(gòu)相恰恰適合一樣。將100個以上啟動子的順序進行了比較，發(fā)現(xiàn)在RNA合成開始位點的上游大約10bp和35bp處有兩個共同的順序，稱為-10和-35序列。這兩個序列的共同順序如下,-35區(qū)“AATGTGTGGAAT”，-10區(qū)“TTGACATATATT”。大多數(shù)啟動子均有共同順序(consensus sequence)，只有少數(shù)幾個核苷酸的差別。
-10序列又稱為Pribnow盒(原核生物)。在真核生物中相應(yīng)的序列位于-35bp處，稱為TATA盒，又稱為Goldberg-Hognessbox，是RNA聚合酶Ⅱ的結(jié)合部位。-10和-35這兩個部位都很重要:
[1]RNA聚合酶能和-35和-10序列中的堿基和DNA主鏈中的磷酸基相接觸;
[2]離開共同順序較遠的啟動子的活性亦較弱;
[3]最重要的是，破壞啟動子功能的突變中有75%都是改變了共同順序中的堿基，其余25%亦為離共同順序較近的。-35和-10序列相距約20bp，即大致是雙螺旋繞兩圈的長度。因為這兩個結(jié)合區(qū)是在DNA分子的同一側(cè)面，可見此酶是結(jié)合在雙螺旋的一面?？梢韵胂?，它能"感覺到每個結(jié)合區(qū)的溝底中堿基所產(chǎn)生的特異形狀。"
原核生物亦有少數(shù)啟動子缺乏這兩個序列（-35和-10)之一。在這種情況下，RNA聚合酶往往不能單獨識別這種啟動子，而需要有輔助蛋白質(zhì)的幫助?？赡苁沁@些蛋白質(zhì)因子與鄰近序列的反應(yīng)可以彌補啟動子的這個缺陷。
在真核生物中，在轉(zhuǎn)錄起始位點上游70-80bp處有CAAT順序，也稱為CAAT盒。這一順序也是比較保守的共同順序：GCCTCAATCT。RNA聚合酶Ⅱ可以識別一順序。近年來在對家兔β珠蛋白基因CAAT順序的研究中發(fā)現(xiàn)，用人工方法誘導(dǎo)CAAT順序發(fā)生突變使家兔β珠蛋白基因的轉(zhuǎn)錄水平降低。
啟動子中的－10和-35序列是RNA聚合酶所結(jié)合和作用必需的順序。但是附近其他DNA順序也能影響啟動子的功能。例如，在核糖體RNA合成的起始位點的上游50到150核苷酸之間的順序就是對啟動子的完全活性所必需的。如果這一段DNA順序缺失并由其他外來DNA所取代(例如克隆在質(zhì)粒DNA中的rRNA基因)，則轉(zhuǎn)錄起始的頻率將降低10倍。同樣，在其他情況下，遠隔部位的富有AT的DNA順序被認為能增進轉(zhuǎn)錄起始的頻率。有時候上游順序可以是某些能直接激活RNA聚合酶的"激活蛋白"的結(jié)合部位。但是，上游順序往往有另外的功能。例如上游順序可以吸引拓撲異構(gòu)酶，后者可導(dǎo)致結(jié)合的局部產(chǎn)生有利于轉(zhuǎn)錄起始的超螺旋狀態(tài)。上游順序所引起的DNA結(jié)構(gòu)的微細變化可能在雙螺旋上被傳導(dǎo)到相當遠的距離，因此上游順序的變化可以影響到-10和-35區(qū)的DNA結(jié)構(gòu)細節(jié)。
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