Page 279 - 第九版生物化学

264 第三篇遗传信息的传递

核心酶 (core enzyme) 由凸邸 'w 亚基组成 。 试管内的转录实验（含有模板、酶和底物 NTP 等）证

明，核心酶能够催化 NTP 按模板的指引合成

RNA 。 但合成的 RNA 没有固定的起始位点 。

加有 a(sigma) 亚基的酶能在特定的起始点

上开始转录，可见飞亚基的功能是辨认转录

起始点 0 (J' 亚基加上核心酶称为全酶 (holo-

enzyme) 。 活细胞的转录起始，是需要全酶

的 。 转录延长阶段则仅需核心酶 。 图 14 -3

显示 RNA pol 全酶在转录起始区的结合 。 图 14-3 原核生物 RNA 聚合酶全酶及其在转录起始区
大肠杆菌内有一些不同的 RNA pol 全 的结合
安 kk y,20 18 安 kk y'20 18
酶，其差异是 (J' 亚基的不同 。 目前己发现多
种 (J' 亚基 3忏甘其分子量命名区别』庋常见 DNA 双链己打开，因子尚未脱落

的是 a?O( 分子量 70kD) 。 a?O 是辨认典型转录起始点的蛋白质，大肠杆菌中的绝大多数启动子可被

含有句0 因子的全酶所识别并激活 。

将细菌从通常培养的 37'C 升温至 42 屯，细菌可迅速增加一套共 17 种蛋白质的合成 。 这些蛋白

质被称为热激蛋白 (heat shock proteins, HSP) 。 当温度升至 50'C, 大部分蛋白质合成已停止， HSP 却能

继续合成。 HSP 的编码基因称为热激基因 (Hsp) 。 Hsp 基因的转录起点的上游序列与其他基因不同，

因而需另-种 (J' 因子，即社 2( 分子量 32kD) 辨认及启动其转录 。 可见，的 2 是应答热刺激而被诱导

产生的，它本身也属于一种 HSP 。

其他原核生物的 RNA pol 在结构和功能上均与大肠杆菌相似 。 抗生素－利福平 (rifampicin) 可

以特异抑制原核生物的 RNA pol, 成为抗结核菌治疗的药物 。 它特异性地结合 RNA 聚合酶的 B 亚基 。

若在转录开始后才加入利福平，仍能发挥其抑制转录的作用，这说明 B 亚基是在转录全过程都起作

用的 。

三、 RNA 聚合酶结合到启动子上启动转录

对于整个 基 因组来讲，转录是分区段进行的 。 每一转录区段可视为一个转录单位，称为操纵子
(operon) (见第十六章） 。 操纵子中包括了若干个基因的编码区及其调控序列 。 调控序列中的启动子
(promoter) 是 RNA pol 结合模板 DNA 的部位，也是决定转录起始点的关键部位 。原核生 物是以 RNA
pol 全酶结合到启动子上而启动转录的，其中由 (J' 亚基辨认启动子贞泭通湛未扫五治飞

启动子结构的阐明回答了转录从哪里起始这一问题，是转录机制研究的重要发现 。 为了确认
RNA pol 在基因组的结合位点，研究中采用了一种巧妙的方法，即 RNA pol 保护法 已。 在实验中，先
将提取的 DNA 与提纯的 RNA pol 混合温育一定时间，再加入核酸外切酶进行反应 。 结果显示，大部
分 DNA 链被核酸酶水解为核昔酸，但一个 40 -60bp 的 DNA 片段被保留下来 。 这段 DNA 没有被水
解，是因为 RNA pol 结合在上面，因而受到保护 。 受保护的 DNA 位于转录起始点的上游，并最终被确
认为是被 RNA pol 辨认和紧密结合的区域，是转录起始调节区（图 14 - 4) 。

对数百个原核生物基因操纵子转录上游区段进行的碱基序列分析，证明 RNA pol 保护区存在共
有序列。以开始转录的 5'-端第一位核昔酸位置转录起点 (transcription start site, TSS; 或 initiator) 为
+l, 用负数表示其上游的碱基序号，发现 -35 和 -10 区 A-T 配对比较集中 。 -35 区的最大一致性序列是
TTGACA 。 -10 区的一致性序列 TATAAT, 是在 1975 年由 D. Pribnow 发现的，故被称为 Pribnow 盒
(Pribnow box) 。 -35 区与 -10 区相隔 16 -18 个核昔酸， -10 区与转录起点相距 6 或 7 个核昔酸 。

A-T 配对相对集中，表明该区段的 DNA 容易解链，因为 A-T 配对只有两个氢键维系 。 比较 RNA
pol 结合不同区段测得的平衡常数，发现 RNA pol 结合在 -10 区比结合在 -35 区更为牢固 。 把 RNA pol
分子大小与 DNA 链长度进行比较，可确定其结合 DNA 链时分子的跨度 。 从这些结果推论出： -35 区