启动子 & 增强子

启动子是基因编码区上游非编码区的RNA聚合酶结合位点。

启动子:DNA分子上能与RNA聚合酶结合并形成转录起始复合体的区域，在许多情况下，还包括促进这一过程的调节蛋白的结合位点。

启动子是一段位于结构基因5'端上游区的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确地相结合并具有转录起始的特异性。因为基因的特异性转录取决于酶勺启动子能否有效地形成二元复合物，故RNA聚合酶如何有效地找到启动子并与之相结合是转录起始过程中首先要解决的问题。有实验表明，对许多启动子来说，RNA聚合酶与之相结合的速率至少比布期运动 中的随机碰撞高100倍。 增强子能大大增强启动子的活性。

启动子区是RNA聚合酶的结合区，其结构直接关系到转录的效率。关于其结构特点，Pribnow设计了一个实验，他把RNA聚合酶全酶与模板DNA结合后，用DNase l水解DNA，然后用酚抽提，沉淀纯化DNA后得到一个被RNA聚合酶保护的DNA片段，约有41～44个核苷酸对。他先后分离了fd噬菌体、T7噬菌体的A2及A3启动子、h噬σ菌体的PR启动子及大肠杆菌乳糖操纵子的UV5启动子等5段被酶保护的区域，并进行了序列分析，以后又有人做了50多个启动子的序列分析后发现，在被保护区内有一个由5个核苷酸组成的共同序列，是RNA聚合酶的紧密结合点，称为Pribnow区（Pribnow box），这个框的中央位于起点上游10bp处，所以又称-10序列（-10 sequence），后来在-35 bp处又找到另一个共同序列（TTGACA）现已查明，-10位的TATA区和-35位的TTGACA区是RNA聚合酶与启动子的结合位点，能与σ因子相互识别而具有很高的亲和力。

1.核心啟動子是引發轉錄的必要部份及轉錄起始點，位置約為-35。且是RNA聚合酶的結合位點及一般轉錄因子結合位點。 2.近端啟動子是基因的近端序列上游，包括一些基本的調控元件，位置約為-250，且是特定轉錄因子結合位點。 3.遠處啟動子是基因的遠處序列上游，包括一些額外的調控元件，影響力較近端啟動子弱。它是在上游更遠的位置（但不是位置性的增強子或調控區域），是特定轉錄因子結合位點。 啟動子規範序列的用途一般都是有問題的，且可引致對啟動子序列的誤解。在規範序列中，轉錄因子結合位點在特定細胞情況下有一個單獨的序列會與蛋白質牢固地結合。但是自然選擇會偏向較低能量的結合，作為一種調節轉錄輸出。這種最普遍的序列稱為野生型序列。這縱然不是最有利的序列，最近證據顯示多種基因（包括原癌基因）都有G四股結構作為潛在調控信號。 在演化生物學的一個主要問題是修補啟動子序列在演化過程中的重要性，例如人類血統從黑猩猩分開後的改變。某些演化生物學家建議啟動子的演化或調節區域可能比序列編碼更重要。

启动子功能变异的疾病

从人类孟德尔遗传学（OMIM）证实与启动子故障有关，哮喘 β地中海贫血 鲁宾斯坦泰比综合症。 要留意的是在病原学上大部份的疾病都是异质的，而在分子层面上一种疾病往往是指多种疾病，纵然它们的病征及治疗方法一致。疾病对治疗有不同的反应，是因背后分子源头的差异，这会是药物遗传学的范畴。 不论是因启动子序列直接突变或是转录因子或转录共激发因子的突变。而多种癌症都没有列下是因为从染色体易位产生嵌合基因。

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Operon

An operon is a genetic regulatory system found in prokaryotes and the bacterial viruses (bacteriophages ) that attack bacteria. It is a cluster of genes that share regulatory elements and are usually functionally related.

The Discovery of Operons

French scientists Jacques Monod and François Jacob first coined the term "operon" in a short paper published in 1960 in the Proceedings of the French Academy of Sciences. They elaborated the concept of the operon in several papers that appeared in 1961, based on their studies on the lac genes (genes for the metabolism of lactose sugar) of the bacterium Escherichia coli and the genes of bacteriophage lambda. Monod and Jacob received the Nobel Prize in 1985 for this work.

Typical Features of Operons

The genes of an operon are usually functionally related. Genes are the basic unit of biological information, and consist of specific segments of deoxyribonucleic acid (DNA). The segments of DNA that constitute a gene consist of distinctive sets of nucleotide pairs located in a discrete region of a chromosome that encodes a particular protein. Within an operon, the genes encode proteins that execute related functions. For example, the five genes of the tryptophan (trp ) operon in E. coli each encode one of the enzymes necessary for the biosynthesis of the amino acid tryptophan from a metabolite called chorismate. This condition is mimicked in many bacteria.

http://parts.igem.org/Promoters

启动子是一种DNA序列，它可以招募转录机制并导致下游DNA序列的转录。启动子的特异性序列决定了启动子的强度(强启动子导致高转录起始率)。除了“促进”转录的序列外，启动子还可能包括控制启动子强度的附加序列，即操作符。例如，启动子可以包括吸引或阻碍RNAP与启动子结合的蛋白的结合位点。蛋白质的存在或缺失都会影响启动子的强度。这种启动子被称为调控启动子。

启动子函数的输入/输出描述

有时，我们忽略了启动子如何工作的细节，而将启动子视为将输入转换为输出的设备。在设计一个包含启动子的多组分系统时，可以这样做，启动子的活性必须由系统中的其他物种来调控。启动子可以被认为是每单位时间输出一定数量转录RNA聚合酶的装置。启动子可以有不同数量的输入。本构启动子没有输入。从技术上讲，即使是一个本构启动子也有输入，比如自由RNA聚合酶的水平，但我们通常假设，自由RNA聚合酶的水平要么是不变的，要么永远不会成为转录起始的限制因素。负调控启动子的抑制因子水平是启动子的输入。增强子:增强基因启动子工作效率的顺式作用序列，能够在相对于启动子的任何方向和任何位置(上游或下游)上都发挥作用。

增强子有别于启动子处有两点:

[1]增强子对于启动子的位置不固定，而能有很大的变动;

[2]它能在两个方向产生相作用。

一个增强子并不限于促进某一特殊启动子的转录，它能刺激在它附近的任一启动子。各个基因中的增强子顺序差别较大，但有一个基本的核心顺序(core sequence)：AAAGGTGTGGGTTTGG