转录因子是指真核生物中参与转录起始过程的蛋白辅助因子。

转录因子能识别并结合转录起始位点的上游序列或远端增强子元件，通过DNA-蛋白质相互作用而调节转录活性，并决定不同基因的时间、空间特异性表达。

（1）转录因子的结构特点

转录因子从功能上分析其结构可包含有不同区域：DNA的识别或结合域；转录活化结构域。

①DNA的识别或结合域

主要包括螺旋-转折-螺旋（HTH）结构、锌指结构、碱性亮氨酸拉链（bZIP）结构、碱性-螺旋-环-螺旋（bHLH）结构。

a．螺旋-转折-螺旋（HTH）结构

第一，至少两个α螺旋，中间由短侧链氨基酸残基形成“转折”。

第二，与DNA相互作用时，同源域蛋白的第一、二个螺旋靠在外侧。

第三，第三个螺旋与DNA大沟结合，并通过其N端的多余臂与DNA的小沟结合。

第四，同源域是指编码60个保守氨基酸序列的DNA片段，广泛存在于真核生物基因组内，与生物有机体的生长、发育和分化密切相关。

b．锌指结构

锌指结构家族蛋白大体可分为锌指、锌钮和锌簇结构，其特有的半胱氨酸和组氨酸残基之间氨基酸残基数基本恒定，有锌参与时才具备转录调控活性。重复的锌指结构都是将一个α螺旋与一个反向平行β片层的基部以锌原子为中心，通过与一对半胱氨酸和一对组氨酸之间形成配位键相连接，锌指环上突出的赖氨酸、精氨酸参与DNA的结合。由于结合在大沟中重复出现的α螺旋几乎联成一线，这类蛋白质与DNA的结合很牢固，特异性也很高。

c．碱性亮氨酸拉链，即bZIP结构

第一，每隔6个氨基酸有一个亮氨酸残基，导致第7个亮氨酸残基都在螺旋的同一方向出现。

第二，以二聚体形式与DNA结合，两个蛋白质α螺旋上的亮氨酸一侧是形成拉链型二聚体的基础。

第三，亮氨酸拉链区不能直接结合DNA，只有肽链氨基端20～30个富含碱性氨基酸结构域与DNA结合。

d．碱性-螺旋-环-螺旋，即bHLH结构

第一，在免疫球蛋白κ轻链基因的增强子结合蛋白E12与E47中，羧基端100～200个氨基酸残基可形成两个双性α螺旋，被非螺旋的环状结构所隔开，蛋白质的氨基端则是碱性区，其DNA结合特性与亮氨酸拉链类蛋白相似。

第二，bHLH类蛋白只有形成同源或异源二聚体时，才具有足够的DNA结合能力。

②转录活化结构域

包括：a．带负电荷的螺旋结构；b．富含谷氨酰胺的结构；c．富含脯氨酸的结构。

（2）根据此特点发展的分子生物学技术及应用

科研工作者根据顺式作用元件和反式作用因子间能够互相作用的原理，创造出酵母双杂交系统、酵母三杂交系统等实验技术。酵母双杂交系统用来检测蛋白质与基因之间的相互作用。酵母三杂交系统常用于分析蛋白质和RNA的互作关系。

①酵母三杂交系统步骤：

a．将一个蛋白A与DNA结合域蛋白融合表达；

b．将另一个蛋白B与能够激活下游信号的激活域蛋白融合表达；

c．当有RNA能与蛋白A、蛋白B互相作用时，由于DNA结合域蛋白结合在DNA结合位点，将激活域拉到恰当的结构位点，从而激活下游报告基因。

图2　酵母三杂交系统基本原理

②酵母双杂交系统利用真核生物转录调控因子的组件式结构特征，因为这些蛋白往往由两个或两个以上相互独立的结构域构成，其中DNA结合结构域（BD）和转录激活结构域（AD）是转录激活因子发挥功能所必需的。单独的BD能与特定基因的启动区结合，但不能激活基因的转录，而由不同转录调控因子的BD和AD所形成的杂合蛋白却能行使激活转录的功能。

实验原理：

a．首先运用基因重组技术把编码已知蛋白的DNA序列连接到带有酵母转录调控因子（常为GAL1、GAL4或GCNl）DNABD编码区的表达载体上。导入酵母细胞中使之表达带有DNA结合结构域的杂合蛋白，与报告基因上游的启动调控区相结合，准备作为“诱饵”捕获与已知蛋白相互作用的基因产物。

b．将已知的编码AD的DNA分别与待筛选的cDNA文库中不同插入片段相连接，获得“猎物”载体，转化含有“诱饵”的酵母细胞。一旦酵母细胞中表达的“诱饵”蛋白与“猎物”载体中表达的某个蛋白质发生相互作用，不同转录调控因子的AD和BD就会被牵引靠拢，激活报告基因表达。

c．分离有报告基因活性的酵母细胞，得到所需要的“猎物”载体，就能得到与已知蛋白相互作用的新基因。