真核生物轉錄 Eukaryotic transcription (詳細重點 + 條列式整理)

本篇文章將說明真核生物的轉錄方式，包含轉錄需要什麼、名詞解釋及三個階段個別的介紹。分項說明將能更好掌握與理解重點。
另外，也有關於原核生物轉錄的詳細重點，請參考原核生物轉錄Prokaryotic transcription (易懂圖示 + 詳細重點整理)。

內容目錄

轉錄需要的元素

啟動子promoter：RNA polymerase結合的位置。
RNA聚合酶(RNA polymerase)。
雙股DNA：其中的一股DNA作為模板。
NTP：也就是ATP、TTP、CTP、GTP。
轉錄因子Transcription factor。

**注意容易混淆處：轉錄需有promoter，不需要primer，primer是在進行複製時才需使用。

關於真核生物使用的RNA polymerase

1. 真核生物具有3種RNA polymerase

RNA polymerase I負責rRNA的轉錄。
RNA polymerase II負責mRNA的轉錄。
RNA polymerase III負責5s rRNA、tRNA及U6 snRNA的轉錄。

2. RNA polymerase的結構

以RNA polymerase II來說，它具有多個subunit。其中的core subunits，包含Rbp1、Rbp2及Rbp3，它們分別是E.coli RNA polymerase中β、β’及α的homologous。

Rpb1

它具有CTD (C-terminal domain)。
CTD的序列中有許多具有羥基(hydroxyl group，-OH)的胺基酸，這些胺基酸可以發生磷酸化(Phosphorylation)，來調控RNA polymerase II的活性。

3. RNA polymerase轉錄時的合成方向

由RNA的5’往3’合成。

4. 合成的第1個nucleotide具有3個磷酸(triphosphate)

關於真核生物的promoter

promoter有方向性
有特定的相似序列(consensus sequence)，提供轉錄因子來協助轉錄。

真核生物的promoter結構

(1)適用於RNA polymerase I 的promoter

Promoter序列具有core promoter及UPE (Up promoter element)。
UPE顧名思義，位在core promoter的上游。

(2)適用於RNA polymerase II 的promoter

主要分為3種類型：

類型1

Promoter序列具有TATA box及DPE (Down promoter element)。
DPE顧名思義，位在core promoter的下游。
TATA box位在約-25的位置。

類型2

Promoter序列具有enhancer (例如G/C box)。

類型3

Promoter序列具有TATA box及enhancer。

補充：關於TATA-less promoter

顧名思義，沒有TATA box的promoter。
例如，Housekeeping genes。這種類型的基因幾乎在所有細胞中都為constitutively active(持續表現)，他們控制著常見的生化途徑，例如核苷酸合成等。而這些基因通常具有G/C box。

補充：關於Silencer

Silencer是在序列上面會影響轉錄的一種element。
可以在遠距離發揮作用，以減少基因的轉錄。

(3)適用於RNA polymerase III的promoter

適用於RNA polymerase III的promoter會依據轉錄為何種RNA而有不同。
有Type 1、Type 2、Type 3三種promoter，分別為轉錄為5s rRNA、tRNA及U6 snRNA所使用的promoter。

Type 1

屬於Internal promoter。
轉錄為5s rRNA所使用。
Type 1 promoter的序列具有Box A/C。

Type 2

屬於Internal promoter。
轉錄為tRNA所使用。
Type 2 promoter的序列具有Box A/B。

Type 3

屬於TATA like promoter。
轉錄為U6 snRNA所使用。
Type 3 promoter的序列具有類似TATA box的序列。

補充：關於Internal promoter

指promoter位於轉錄起始點的下游。

真核生物轉錄_initiation階段

(1) 轉錄為rRNA

由UBF-1 (upstream binding factor)結合UPE，SL-1 (Selective factor 1)結合core promoter。
接著，UBF-1及SL-1形成complex。
UBF-1 /SL-1 complex吸引RNA polymeraseⅠ的結合。

**注意：SL-1具有TBP (TATA binding protein)。

(2)轉錄為mRNA

主要分為三種類型的promoter：

1) 具有TATA box的promoter

先由TBP (TATA binding protein)結合TATA box，各種轉錄因子及RNA polymerase II再依序結合上去。
依序為TBP → TF_ⅡA → TF_ⅡB → TF_ⅡF- RNA polymeraseⅡ→ TF_ⅡE → TF_ⅡH，這些轉錄因子及RNA polymerase II在promoter上形成closed complex。
TF_ⅡH具有helicase的活性，會將promoter解旋(unwind)。
promoter解旋後，成為open complex。
TF_ⅡH具有kinase的活性，會將RNA polymerase II的CTD磷酸化。
RNA polymerase II的CTD磷酸化後，RNA polymerase II離開promoter。

補充：關於TBP

TBP的c-terminal有許多鹼性胺基酸，因此帶正電，可以與帶負電的DNA穩定的結合。

2) 具有TATA box及enhancer的promoter

由activator結合enhancer，轉錄因子結合TATA box。
再由co-activator結合activator及轉錄因子，形成所謂的enhanceosome。
再吸引RNA polymerase II結合。

3) 有TF_ⅡD參與轉錄時的promoter

TF_ⅡD由TBP (TATA binding protein)及TAFs (TBP associated factors)組成。
由TBP結合TATA box。
由TAFs結合activator，例如，Sp1 (specificity protein 1)結合G/C box。
再吸引RNA polymerase II結合。

(3)轉錄為5s rRNA

Type 1 promoter由TF_ⅢA、TF_ⅢB、TF_ⅢC協助轉錄。
再吸引RNA polymerase III的結合。

**注意：TF_ⅢB具有TBP (TATA binding protein)。

(4)轉錄為tRNA

Type 2 promoter由TF_ⅢB、TF_ⅢC協助轉錄。
再吸引RNA polymerase III的結合。