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啟動子是RNA 聚合酶識別、結(jié)合和開始轉(zhuǎn)錄的一段DNA 序列，它含有RNA 聚合酶特異性結(jié)合和轉(zhuǎn)錄起始所需的保守序列，多數(shù)位于結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的上游，啟動子本身不被轉(zhuǎn)錄。但有一些啟動子（如tRNA啟動子）位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的下游，這些DNA序列可以被轉(zhuǎn)錄。

啟動子的簡介

啟動子是RNA 聚合酶識別、結(jié)合和開始轉(zhuǎn)錄的一段DNA 序列，它含有RNA 聚合酶特異性結(jié)合和轉(zhuǎn)錄起始所需的保守序列，多數(shù)位于結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的上游，啟動子本身不被轉(zhuǎn)錄。所以一般所說的啟動子是DNA序列上的結(jié)構(gòu)，在mRNA、cDNA中它是不存在；但是也有一些例外，如tRNA啟動子就位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的下游，這些DNA序列是可以被轉(zhuǎn)錄的，只能說啟動子一般位于轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)的上游。

啟動子，一般分為廣譜表達(dá)型啟動子、組織特異性啟動子、腫瘤特異性啟動子等多種形式?；虻膯幼硬糠职l(fā)生改變（突變），則導(dǎo)致基因表達(dá)的調(diào)節(jié)障礙。啟動子本身并不控制基因活動，而是通過與轉(zhuǎn)錄因子的結(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（RNA聚合酶polymerases) 的活動。真核細(xì)胞含有3類不同的RNA聚合酶，分為RNA聚合酶Ⅰ、RNA聚合酶Ⅱ、RNA聚合酶Ⅲ。

幾個基本概念

1. 轉(zhuǎn)錄組起始點(diǎn)（TSS）：是指與新生RNA鏈第一個核苷酸相對應(yīng)的DNA鏈上的堿基，通常為一個嘌呤（A 或G），即5’UTR的上游第一個堿基；注意轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)和起始密碼子的區(qū)別。

2. 起始密碼子和終止密碼子：mRNA的開放閱讀框架中，每3個相鄰的核苷酸編碼一種氨基酸，這種存在于mRNA開放閱讀框架區(qū)的三聯(lián)體形式的核苷酸序列稱為密碼子（codon）；由A、U、C、G四種核苷酸可組成64個密碼子，其中有61個密碼子可編碼氨基酸。AUG既編碼甲硫氨酸，又作為多肽鏈合成的起始信號，作為起始信號的密碼子稱為起始密碼子；而終止翻譯的密碼子稱為終止密碼子，包含3個：UAG、UAA、UGA。

3. UTR區(qū)：UTR(Untranslated Region)，即非翻譯區(qū)；在分子遺傳學(xué)中，是指任意一個位于mRNA鏈編碼序列兩端的片段；如果其位于5′端，則稱為5′非翻譯區(qū)(5'-untranslated region，5'-UTR)(或"前導(dǎo)序列，leader")，反之若位于3′端，則稱為3′非翻譯區(qū)(3'-untranslated region，3'-UTR)(或"尾隨序列，trailer")。盡管它們被稱為"非翻譯區(qū)"，并且不是構(gòu)成該基因的蛋白質(zhì)編碼區(qū)，但在5′非翻譯區(qū)內(nèi)的上游可讀框可以被翻譯成多肽。

4. 5'帽子（cap）：真核生物mRNA的5'端有特殊的帽子(cap)結(jié)構(gòu)，它由甲基化鳥苷酸經(jīng)焦磷酸與mRNA的5'末端核苷酸相連，形成5',5'-三磷酸連接(5',5'-triphosphate linkage)；這種結(jié)構(gòu)有抗5'-核酸外切酶的降解作用；在蛋白質(zhì)合成過程中，它有助于核糖體對mRNA的識別和結(jié)合，使翻譯得以正確起始。

5. PolyA尾巴：真核生物mRNA尾部特有的150-200個腺苷酸殘基，保護(hù)mRNA，免受核酸外切酶攻擊，并且對轉(zhuǎn)錄終結(jié)、將mRNA從細(xì)胞核輸出及進(jìn)行翻譯都十分重要；PolyA尾巴是mRNA轉(zhuǎn)錄后修飾加上去的，DNA基因序列中是不存在的，經(jīng)mRNA反轉(zhuǎn)錄出的cDNA是有PolyA結(jié)構(gòu)的。

6. CDS與ORF：這是一個經(jīng)常被人混淆的兩個概念；CDS是Coding sequence的縮寫，是指編碼一段蛋白產(chǎn)物的序列，是與蛋白質(zhì)密碼子一一對應(yīng)的序列，注意其與mRNA序列的差異；ORF是open reading frame的縮寫，翻譯成開放閱讀框，是指從一個起始密碼子開始到一個終止密碼子結(jié)束的一段序列，但并不是所有ORF都能表達(dá)出蛋白產(chǎn)物，但CDS必定是一個ORF，但也可能包括多個ORF，相反，每個ORF不一定都是CDS。

DNA/mRNA結(jié)構(gòu)示意圖

啟動子序列的查找

在實(shí)際生信分析中，一般取轉(zhuǎn)錄組起始位置前1500-2000bp作為啟動子區(qū)域序列，擁有生信技能的人提取及批量提取某些基因啟動子序列簡直就是小菜一碟；但是對于生信小白來說就難上青天了；不過還有一些在線數(shù)據(jù)庫是可供我們查找提取啟動子序列之用，比如我們之前給大家介紹的真核生物啟動子的EPD數(shù)據(jù)庫，使用方法點(diǎn)此鏈接查看：啟動子序列提取-EPD真核生物啟動子數(shù)據(jù)庫！不過仍有很多小伙伴的參考基因組EPD數(shù)據(jù)庫沒有收錄怎么辦？今天我再給大家介紹下利用我們熟悉的NCBI數(shù)據(jù)庫提取啟動子序列的方法，希望對你有所幫助。

NCBI數(shù)據(jù)庫查找啟動子序列

首先我們在NCBI中檢索到要提取序列的基因，如下圖，本文以擬南芥WRKY家族一個成員基因：AT1G65680為例進(jìn)行操作演示。

檢索到該基因后，向下拉至基因結(jié)構(gòu)展示區(qū)，如下圖，點(diǎn)擊GenBank。

進(jìn)入GenBank后網(wǎng)頁會詳細(xì)展示該基因的信息，如基因長度，染色體上物理位置等；向下拉還會看到如下圖所示的gene、mRNA的起止位置、對應(yīng)的序列等信息。需要注意的是，該gene的起始位置是1-1408，mRNA的起始位置也是從1開始的，其實(shí)很多基因mRNA的起始位置不是1，可能是別的數(shù)字如218/175等等。

結(jié)合該基因在染色體物理位置我們可知，起始位置1指的就是物理位置第24427266堿基，加上基因長度，正好是終止位置24428673堿基。

在實(shí)際生信分析中，一般取轉(zhuǎn)錄起始位置前1500-2000bp作為啟動子區(qū)域序列，所以我們只需將該頁面右上角的Change region shown的起始數(shù)值減小1500-2000，就可以將該基因的轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)前啟動子序列在下方序列展示區(qū)顯示出來。如下圖：

改變Change region shown的起始數(shù)值后，gene、mRNA的起始位置也隨之發(fā)生改變，由1變成了2001，所以下方序列中1-2000個堿基就是我們想要提取的該基因的啟動子序列，如下圖：

好了，今天的小技能就寫到這里，感興趣的小伙伴抓緊試一下吧！祝你新的一周新的收獲！

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