【1.4.1】启动子区域(promoter)

一旦您了解了质粒的一般含义,就该看看它的某些部分了。抗生素抗性基因和复制起点等元素是复制质粒并确保细胞维持它所必需的。在这里,我们将介绍启动子,这是让质粒表达我们感兴趣的基因所必需的。该元件负责启动插入片段向 RNA 的转录。

实际上,术语“启动子”(promoter)描述了启动子(promoter)(RNA 聚合酶结合位点)和操纵子(operators)(响应元件)的组合。启动子长约 100 到 1000 个碱基对,位于其靶基因的上游。启动子区域的序列 控制着RNA 聚合酶和转录因子的结合 , 因此启动子在决定您感兴趣的基因在何处和何时表达方面发挥着重要作用。

一、RNA聚合酶

RNA 是使用 RNA 聚合酶 (RNAP) 从 DNA 转录而来的。在细菌中,这是由单一酶完成的;然而,真核生物有多种聚合酶,每个聚合酶负责特定的 RNA 子集。为了获得这种特异性,真核 RNAP 可以识别并结合特定的启动子元件。这意味着您的质粒骨架中存在的启动子 必须与需要制备的 RNA 类型兼容:如果您想要 mRNA(用于基因表达),您需要使用 RNAP II 启动子,而小 RNA(例如 shRNA)是从 RNAP III 启动子转录的。这篇文章介绍了一般 RNAP II 和 RNAP III 转录的启动子;然而,使用病毒 LTR 作为 RNAP II 启动子通常用于慢病毒和逆转录病毒构建体,我们将在以后关于病毒载体部分的文章中讨论这些。

二、启动子特异性

除了根据 RNA 转录物的类型选择启动子之外,您还需要确保您的质粒具有适合在您的宿主生物中工作的启动子。由于转录机制因细胞类型或生物体而异,因此启动子必须具有相似的可变性。 细菌启动子仅在原核细胞中起作用,并且通常仅在它们所源自的相同或密切相关的物种中起作用。同样,各种真核细胞类型(哺乳动物、酵母、植物等)需要独特的启动子,并且很少有交叉。 一般来说,细菌中的启动子多样性和复杂度较低,比真核细胞中的启动子数量少。 一些启动子是组成型的并且一直处于激活状态,而其他启动子则受到更仔细的控制。受调控的启动子可能只在某些组织中或在发育的某些时间起作用,或者可能有办法用化学物质、热量或光随意打开或关闭它们。

在细胞中,启动子本身还受其他调节因子的控制:增强子、边界元件、绝缘体和消音器(enhancers, boundary elements, insulators, and silencers;);然而,转录可能会出现一些“泄漏”(leakiness)。这对于细胞来说通常不是什么大问题,但如果您感兴趣的基因是有毒的,它可能会混淆研究结果甚至杀死您的细胞。为了解决这个问题,科学家们创造了合成启动子,它通常包含其他启动子元素的某种组合,并且往往受到更严格的监管。

三、真核生物和原核生物的常见启动子

我们在下面包含了两个参考表,列出了一些最常见的细菌和哺乳动物启动子。这些列表绝不是详尽无遗的,但应该是您尝试挑选完美促销员时的一个好起点!

原核生物启动子:

真核生物启动子:

参考资料

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