生物化學_基因表達的調(diào)控

1、1生物化學生物化學 核酸、蛋白質(zhì)、核酸、蛋白質(zhì)、酶、維生素酶、維生素糖、脂類、蛋白質(zhì)、糖、脂類、蛋白質(zhì)、核苷酸代謝；核苷酸代謝；生物氧化、生物氧化、代謝的調(diào)節(jié)代謝的調(diào)節(jié)糖復合物糖復合物DNA、RNA、蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)生物合成；生物合成；基因表達調(diào)控；基因表達調(diào)控；基因技術基因技術癌基因與癌基因與抑癌基因抑癌基因血液生化血液生化肝膽生化肝膽生化細胞信號轉導細胞信號轉導物質(zhì)代物質(zhì)代謝謝生物分子生物分子遺傳信息遺傳信息綜合篇綜合篇2基因表達的調(diào)控基因表達的調(diào)控3Reverse transcriptionReplication復制復制轉錄轉錄翻譯翻譯逆轉錄逆轉錄中心法則中心法則4 基因組基因組：一個細胞

2、或生物體所攜帶的一套完整的：一個細胞或生物體所攜帶的一套完整的單個遺傳物質(zhì)或整套基因。單個遺傳物質(zhì)或整套基因。 基因表達基因表達：遺傳信息經(jīng)過：遺傳信息經(jīng)過轉錄和翻譯轉錄和翻譯等一系列過等一系列過程，合成特定的程，合成特定的RNA和蛋白質(zhì)，進而發(fā)揮其特定和蛋白質(zhì)，進而發(fā)揮其特定的生物功能的全過程。的生物功能的全過程。 基因的表達是可調(diào)控的基因的表達是可調(diào)控的：生物體通過特定的蛋白：生物體通過特定的蛋白質(zhì)質(zhì)-DNA以及蛋白質(zhì)以及蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)之間的相互作用來控蛋白質(zhì)之間的相互作用來控制基因表達的過程。其目的是滿足自身發(fā)育的需制基因表達的過程。其目的是滿足自身發(fā)育的需求及適應環(huán)境的變化。求及適應環(huán)

3、境的變化。5第一節(jié)第一節(jié) 基因表達調(diào)控的基本性質(zhì)基因表達調(diào)控的基本性質(zhì)Basic Conceptions of Gene Expression Regulation6一一、誘導表達和阻遏表達是基因表達調(diào)控的誘導表達和阻遏表達是基因表達調(diào)控的普通方式普通方式 有些基因參與生命的全過程，需要在一個生物體有些基因參與生命的全過程，需要在一個生物體中所有細胞中持續(xù)地表達。這樣的基因被稱為中所有細胞中持續(xù)地表達。這樣的基因被稱為管管家基因（家基因（housekeeping gene）。）。 管家基因的表達只與啟動序列（或稱為啟動子）管家基因的表達只與啟動序列（或稱為啟動子）和和RNA聚合酶有關，基本上不

4、受環(huán)境因素和其他聚合酶有關，基本上不受環(huán)境因素和其他因素的影響。管家基因的表達方式稱為因素的影響。管家基因的表達方式稱為組成性表組成性表達（達（constitutive expression）。）。7 相對于管家基因，另外一些基因極易受到外界環(huán)相對于管家基因，另外一些基因極易受到外界環(huán)境因素的影響。境因素的影響。 在特定的信號刺激下，有些基因表現(xiàn)出開放性或在特定的信號刺激下，有些基因表現(xiàn)出開放性或增強性的表達，而另一些則表現(xiàn)出關閉性或抑制增強性的表達，而另一些則表現(xiàn)出關閉性或抑制性的表達。因此它們分別稱為性的表達。因此它們分別稱為誘導表達誘導表達（induction expression）和和

5、阻遏表達阻遏表達（repression expression）。）。這些基因分別稱這些基因分別稱為為可誘導（可誘導（inducible）基因）基因和和可阻遏可阻遏（repressible）基因）基因。 誘導性表達和阻遏性表達是生物體為適應外界環(huán)誘導性表達和阻遏性表達是生物體為適應外界環(huán)境的改變而做出的兩種表現(xiàn)形式。境的改變而做出的兩種表現(xiàn)形式。 8 二二、基因表達、基因表達調(diào)控是多層次協(xié)調(diào)調(diào)控是多層次協(xié)調(diào)的復雜過程的復雜過程 基因表達是一個多步驟的過程。因此，基因表達基因表達是一個多步驟的過程。因此，基因表達調(diào)控可以在多個層次上進行，包括染色質(zhì)水平的調(diào)控可以在多個層次上進行，包括染色質(zhì)水平的調(diào)

6、控，轉錄水平的調(diào)控，轉錄后水平的調(diào)控，翻調(diào)控，轉錄水平的調(diào)控，轉錄后水平的調(diào)控，翻譯水平的調(diào)控和翻譯后水平的調(diào)控。譯水平的調(diào)控和翻譯后水平的調(diào)控。 轉錄水平的調(diào)控是最主要和最重要的調(diào)控步驟。轉錄水平的調(diào)控是最主要和最重要的調(diào)控步驟。9三、基因表達具有時空特異性三、基因表達具有時空特異性 空間特異性（即組織特異性）：空間特異性（即組織特異性）：同一基因同一基因產(chǎn)物在不同的組織器官中的分布是不同的，產(chǎn)物在不同的組織器官中的分布是不同的，某些基因在一種組織中暫不表達或永不表某些基因在一種組織中暫不表達或永不表達，而另外一些基因是相反的情況。達，而另外一些基因是相反的情況。 血紅蛋白與肌紅蛋白血紅蛋白

7、與肌紅蛋白 同工酶同工酶 時間特異性（即階段特異性）：時間特異性（即階段特異性）：在細胞的生在細胞的生長、發(fā)育過程中，相應的基因按一定的時間順長、發(fā)育過程中，相應的基因按一定的時間順序開啟或關閉，決定細胞向特定的方向分化和序開啟或關閉，決定細胞向特定的方向分化和發(fā)育。發(fā)育。人血紅蛋白珠蛋白基因簇的階段性表達人血紅蛋白珠蛋白基因簇的階段性表達11四、基因表達受順式作用元件和反四、基因表達受順式作用元件和反式作用因子共同調(diào)節(jié)式作用因子共同調(diào)節(jié) 一個基因是否表達和表達多少與一個基因是否表達和表達多少與調(diào)節(jié)序列調(diào)節(jié)序列（regulatory sequenceregulatory sequence）密切

8、相關。調(diào)節(jié)密切相關。調(diào)節(jié)序列位于被調(diào)控的序列位于被調(diào)控的結構基因（結構基因（structural structural genegene）的上游，具有特定的核苷酸序列。的上游，具有特定的核苷酸序列。12根據(jù)調(diào)節(jié)序列與結構基因的相對位置關系，根據(jù)調(diào)節(jié)序列與結構基因的相對位置關系，人們將這些調(diào)節(jié)序列稱為人們將這些調(diào)節(jié)序列稱為順式作用元件順式作用元件（cis-acting element），），包括啟動子包括啟動子（promoter）、增強子（）、增強子（enhancer）、沉）、沉默子（默子（silencer）等。）等。 有一些蛋白分子可以與靶基因的順式作用元有一些蛋白分子可以與靶基因的順式作用元

9、件結合，共同實現(xiàn)調(diào)節(jié)基因表達的目的，件結合，共同實現(xiàn)調(diào)節(jié)基因表達的目的，它們被稱為它們被稱為反式作用因子（反式作用因子（trans-acting factor）。）。 13Gene Expression Regulation for Prokaryotes第二節(jié)原核生物基因表達調(diào)控第二節(jié)原核生物基因表達調(diào)控14DNAmRNA蛋白蛋白轉錄轉錄翻譯翻譯15一、一、 操縱子模型是原核生物基因表操縱子模型是原核生物基因表達的基本模式達的基本模式 和和 阻遏基因啟動子啟動子操縱序列操縱序列阻遏基因啟啟動動子子操縱序列操縱序列典型的大腸桿菌啟動子序列典型的大腸桿菌啟動子序列l(wèi)能夠被由能夠被由s70 RNA

10、聚合酶全酶所識別的大腸桿菌啟聚合酶全酶所識別的大腸桿菌啟動子的保守序列動子的保守序列誘導劑誘導劑OOHOHOHCH2OHOOHOHOHCH2OHOOOHOHOHOHCH2OHOOHOHCH2OHOOHOHCH2OHOHOOH23LacLac 操縱子的基因表達調(diào)節(jié)操縱子的基因表達調(diào)節(jié) 在通透酶的作用下，乳糖進入胞內(nèi)。在通透酶的作用下，乳糖進入胞內(nèi)。乳糖在乳糖在 -半乳糖苷酶作用下生成了別乳糖。別乳半乳糖苷酶作用下生成了別乳糖。別乳糖與阻遏蛋白四聚體的結合改變了阻遏蛋白四聚糖與阻遏蛋白四聚體的結合改變了阻遏蛋白四聚體的空間結構，不能再與操縱序列結合，能夠轉體的空間結構，不能再與操縱序列結合，能夠轉

11、錄錄 lac 操縱子的結構基因。別乳糖被稱為誘導劑操縱子的結構基因。別乳糖被稱為誘導劑（inducer）。）。但是，乳糖操縱子是一個但是，乳糖操縱子是一個弱啟動子弱啟動子 (TTTACA/TATGTT) ，需要一個正調(diào)控機制來促，需要一個正調(diào)控機制來促使轉錄的啟動。使轉錄的啟動。分解代謝物基因激活蛋白分解代謝物基因激活蛋白CAP 的結合位點的結合位點CAP-cAMP結合部位結合部位28乳糖操縱子的意義乳糖操縱子的意義阻遏蛋白的抑制作用和阻遏蛋白的抑制作用和CAP介導的正調(diào)控共同介導的正調(diào)控共同擔負著原核生物體系內(nèi)糖源的協(xié)調(diào)利用。擔負著原核生物體系內(nèi)糖源的協(xié)調(diào)利用。乳糖操縱子的協(xié)調(diào)調(diào)控方式保證了

12、葡萄糖是原核乳糖操縱子的協(xié)調(diào)調(diào)控方式保證了葡萄糖是原核生物體系優(yōu)先利用的碳源，并只有在葡萄糖完全生物體系優(yōu)先利用的碳源，并只有在葡萄糖完全耗盡后，原核生物才利用乳糖作為碳源。耗盡后，原核生物才利用乳糖作為碳源。 乳糖操縱子模型詮釋了原核生物基因表達的調(diào)節(jié)乳糖操縱子模型詮釋了原核生物基因表達的調(diào)節(jié)機制，開創(chuàng)了基因表達機制研究的新領域，是生機制，開創(chuàng)了基因表達機制研究的新領域，是生物學的一個劃時代的突破。（物學的一個劃時代的突破。（1965年年Nobel獎）獎）29二、翻譯水平的調(diào)控是對轉錄調(diào)控二、翻譯水平的調(diào)控是對轉錄調(diào)控的補充的補充原核生物基因表達的時空性決定了轉錄和原核生物基因表達的時空性決

13、定了轉錄和翻譯過程的偶聯(lián)。翻譯過程的偶聯(lián)。 色氨酸操縱子（色氨酸操縱子（trptrp operon operon）是典型的轉）是典型的轉錄和翻譯過程的偶聯(lián)。錄和翻譯過程的偶聯(lián)。 轉錄衰減子的精細調(diào)節(jié)是通過轉錄和翻譯轉錄衰減子的精細調(diào)節(jié)是通過轉錄和翻譯的偶聯(lián)而實現(xiàn)的。的偶聯(lián)而實現(xiàn)的。38轉錄衰減子轉錄衰減子轉錄衰減子轉錄衰減子（transcription attenuator）：）：操縱子前導區(qū)內(nèi)一段類似于終止子結構的操縱子前導區(qū)內(nèi)一段類似于終止子結構的DNA序列序列，其作用是減弱操縱子的轉錄，其作用是減弱操縱子的轉錄，實現(xiàn)對轉錄過程的實現(xiàn)對轉錄過程的精確調(diào)節(jié)精確調(diào)節(jié)。39轉錄衰減子的意義轉錄衰

14、減子的意義轉錄衰減子的形成使轉錄衰減子的形成使RNA聚合酶無法對已聚合酶無法對已經(jīng)啟動的操縱子中的結構基因進行轉錄，經(jīng)啟動的操縱子中的結構基因進行轉錄，而終止轉錄的莖而終止轉錄的莖-環(huán)結構的形成又依賴于核環(huán)結構的形成又依賴于核糖體在該操縱子中前導序列上進行的翻譯。糖體在該操縱子中前導序列上進行的翻譯。由此可見，由此可見，衰減作用充分利用了轉錄和翻衰減作用充分利用了轉錄和翻譯的偶聯(lián)來實現(xiàn)對氨基酸操縱子轉錄的精譯的偶聯(lián)來實現(xiàn)對氨基酸操縱子轉錄的精細調(diào)節(jié)。細調(diào)節(jié)。蘇蘇苯丙苯丙組組41三、分解代謝和合成代謝操縱子的三、分解代謝和合成代謝操縱子的調(diào)節(jié)機制調(diào)節(jié)機制42第三節(jié)第三節(jié) 真核生物基因表達調(diào)控真核

15、生物基因表達調(diào)控真核生物體系的基因表達要比原核生物體系基因表真核生物體系的基因表達要比原核生物體系基因表達復雜的多，其原因在于：達復雜的多，其原因在于：1. 大小不同大小不同。大腸桿菌基因組的長度為。大腸桿菌基因組的長度為4 106bp，約有約有4000個基因；而哺乳類基因組的長度為個基因；而哺乳類基因組的長度為 109bp，約有，約有3萬萬3.5萬個基因。萬個基因。2. 編碼特性不同編碼特性不同。原核基因組的大部分序列都是。原核基因組的大部分序列都是編碼基因；而哺乳類基因組中只有編碼基因；而哺乳類基因組中只有10%的序列的序列編碼蛋白質(zhì)、編碼蛋白質(zhì)、rRNA和和tRNA等，其余等，其余90%

16、的序的序列功能至今尚不清楚。列功能至今尚不清楚。433. 連續(xù)性不同。連續(xù)性不同。原核生物的基因是連續(xù)的，轉錄后原核生物的基因是連續(xù)的，轉錄后即可被翻譯成為蛋白質(zhì)；而真核生物編碼蛋白即可被翻譯成為蛋白質(zhì)；而真核生物編碼蛋白質(zhì)的基因是不連續(xù)的，含有外顯子和內(nèi)含子。質(zhì)的基因是不連續(xù)的，含有外顯子和內(nèi)含子。轉錄產(chǎn)物需去除內(nèi)含子后，才能成為成熟的轉錄產(chǎn)物需去除內(nèi)含子后，才能成為成熟的mRNA。4. 排列方式不同。排列方式不同。原核生物的基因是以串聯(lián)的形式原核生物的基因是以串聯(lián)的形式排列的，可轉錄出多順反子的排列的，可轉錄出多順反子的mRNA；而真核；而真核生物是一個結構基因轉錄生成一條生物是一個結構基

17、因轉錄生成一條mRNA，即，即mRNA是單順反子。真核細胞的許多功能蛋白是單順反子。真核細胞的許多功能蛋白是由多個多肽鏈構成的，因此需要多個基因的是由多個多肽鏈構成的，因此需要多個基因的協(xié)調(diào)表達。協(xié)調(diào)表達。445. 序列重復度不同。序列重復度不同。原核基因組中基本上沒有重原核基因組中基本上沒有重復序列；而真核細胞基因組存在著大量的重復復序列；而真核細胞基因組存在著大量的重復序列（序列（repetitive sequence）。）。6. 存在的形式不同。存在的形式不同。原核基因組是裸露的環(huán)狀雙原核基因組是裸露的環(huán)狀雙鏈鏈DNA；而真核基因組與組蛋白結合構成了核；而真核基因組與組蛋白結合構成了核小

18、體，具有串珠形狀的雙鏈小體，具有串珠形狀的雙鏈DNA再經(jīng)盤繞和濃再經(jīng)盤繞和濃縮后形成染色質(zhì)，組裝在細胞核內(nèi)?？s后形成染色質(zhì)，組裝在細胞核內(nèi)。7. 遺傳信息的載體不同。遺傳信息的載體不同。原核基因組的遺傳信息原核基因組的遺傳信息存在于存在于DNA上；而真核生物的遺傳信息不僅存上；而真核生物的遺傳信息不僅存在于核在于核DNA上，還存在線粒體上，還存在線粒體DNA上。上。458. 基因表達的時空性不同。基因表達的時空性不同。原核細胞中基因表達原核細胞中基因表達在同一空間完成，而且時間性差異也較小，而在同一空間完成，而且時間性差異也較小，而真核細胞中細胞核的存在使得轉錄和翻譯過程真核細胞中細胞核的存在

19、使得轉錄和翻譯過程表現(xiàn)出空間和時間上的差異。表現(xiàn)出空間和時間上的差異。9. 基本調(diào)節(jié)方式不同?；菊{(diào)節(jié)方式不同。處于基本狀態(tài)下的原核生處于基本狀態(tài)下的原核生物基因轉錄具有天然活性，因此多采用負調(diào)控物基因轉錄具有天然活性，因此多采用負調(diào)控機制；雖然真核細胞具有正、負兩種調(diào)節(jié)機制，機制；雖然真核細胞具有正、負兩種調(diào)節(jié)機制，但是正性調(diào)節(jié)是主要形式，即需要使得每個真但是正性調(diào)節(jié)是主要形式，即需要使得每個真核細胞基因活化才能被轉錄。核細胞基因活化才能被轉錄。46基因表達基因表達調(diào)控是多層次協(xié)調(diào)的復雜過程調(diào)控是多層次協(xié)調(diào)的復雜過程 染色質(zhì)水平的調(diào)控染色質(zhì)水平的調(diào)控 轉錄水平的調(diào)控轉錄水平的調(diào)控 轉錄后水平

20、的調(diào)控轉錄后水平的調(diào)控 翻譯水平的調(diào)控翻譯水平的調(diào)控 翻譯后水平的調(diào)控翻譯后水平的調(diào)控47DNA和組蛋白八聚體構成了高度排列有序的染色和組蛋白八聚體構成了高度排列有序的染色質(zhì)，這不利于基因表達。質(zhì)，這不利于基因表達?；蚣せ畹鞍淄ㄟ^改變基因啟動子和調(diào)節(jié)序列區(qū)基因激活蛋白通過改變基因啟動子和調(diào)節(jié)序列區(qū)域的染色質(zhì)結構來轉錄起始，這稱為域的染色質(zhì)結構來轉錄起始，這稱為染色質(zhì)重塑染色質(zhì)重塑（chromatin remodeling）。）。 染色質(zhì)重塑需要染色質(zhì)重塑需要ATP依賴的酶蛋白復合體。依賴的酶蛋白復合體。 一、一、轉錄活化染色質(zhì)的結構影響到基因轉錄活化染色質(zhì)的結構影響到基因表達的頻率和程度表達

21、的頻率和程度48超敏感位點超敏感位點被激活的染色質(zhì)上常出現(xiàn)一些對核酸酶高度敏感被激活的染色質(zhì)上常出現(xiàn)一些對核酸酶高度敏感的位點，稱之超敏感位點（的位點，稱之超敏感位點（hypersensitive site）。）。超敏感位點通常位于被活化基因的超敏感位點通常位于被活化基因的5-側翼區(qū)側翼區(qū)1000bp內(nèi)，但有時也會出現(xiàn)在更遠的內(nèi)，但有時也會出現(xiàn)在更遠的5-側翼區(qū)側翼區(qū)或或3-側翼區(qū)。側翼區(qū)。許多超敏感位點是核小體相對缺少的區(qū)域，使得許多超敏感位點是核小體相對缺少的區(qū)域，使得調(diào)節(jié)蛋白易與之結合。調(diào)節(jié)蛋白易與之結合。49DNA 堿基的化學修飾堿基的化學修飾真核生物真核生物DNA中，約有中，約有5的

22、胞嘧啶被甲基化為的胞嘧啶被甲基化為5-甲基胞嘧啶，并與其甲基胞嘧啶，并與其3的鳥嘌呤形成的鳥嘌呤形成CpG結構。結構。發(fā)生在基因發(fā)生在基因5側翼區(qū)的側翼區(qū)的CpG結構稱為結構稱為CpG島。島。染色質(zhì)甲基化程度與基因轉錄的活化狀態(tài)呈反比染色質(zhì)甲基化程度與基因轉錄的活化狀態(tài)呈反比。管家基因多富含管家基因多富含CpG島，并且島，并且CpG島中胞嘧啶島中胞嘧啶多處在非甲基化的狀態(tài)。多處在非甲基化的狀態(tài)。 50組蛋白的磷酸化和乙?；M蛋白的磷酸化和乙酰化在組蛋白在組蛋白H3和和H4 N-末端的絲氨酸可被磷末端的絲氨酸可被磷酸化，降低了整個核小體與酸化，降低了整個核小體與DNA的結合能的結合能力。同理，組

23、蛋白力。同理，組蛋白H1的賴氨酸乙酰化和精的賴氨酸乙?；途彼嵋阴；部墒蛊湔姾蓽p少，與氨酸乙?；部墒蛊湔姾蓽p少，與DNA結合的能力降低，核小體的脫落有利于轉結合的能力降低，核小體的脫落有利于轉錄調(diào)控因子的結合。錄調(diào)控因子的結合。 5 m7Gppp增強子增強子衰減子內(nèi)含子1外顯子1外顯子n+1內(nèi)含子nGC盒TATA盒CAAT盒AAAAA3 轉錄起始點沉默子沉默子52RNA聚合酶聚合酶I：位于細胞核的核仁；合成：位于細胞核的核仁；合成45S rRNA的前體，加工成的前體，加工成28S、5.8S及及18S rRNA；這；這類啟動子包括核心元件（類啟動子包括核心元件（core element

24、，CE）和上）和上游調(diào)控原件（游調(diào)控原件（upstream control element，USE）。）。RNA聚合酶聚合酶II：位于細胞核的核仁外，合成編碼位于細胞核的核仁外，合成編碼蛋白的蛋白的mRNA前體前體hnRNA 和和 snRNA。其啟動子具。其啟動子具有典型的有典型的TATA盒、盒、CAAT盒和盒和GC盒盒等。等。 RNA聚合酶聚合酶III：位于細胞核的核仁，合成：位于細胞核的核仁，合成5S rRNA、tRNA、U6 snRNA和和7SL RNA的前體。的前體。（一）（一）RNA聚合酶聚合酶5 m7Gppp增強子增強子衰減子內(nèi)含子1外顯子1外顯子n+1內(nèi)含子nGC盒TATA盒CA

25、AT盒AAAAA3 轉錄起始點沉默子沉默子5455RNA聚合酶聚合酶II識別的啟動子序列識別的啟動子序列56增強子（增強子（Enhancer）5758n沉默子是沉默子是是一種參與基因表達的是一種參與基因表達的負性調(diào)控元件負性調(diào)控元件，對基因的轉錄具有抑制作用。對基因的轉錄具有抑制作用。 n沉默子的作用沉默子的作用不受序列方向的影響不受序列方向的影響，也能遠距離，也能遠距離發(fā)揮作用，并可對異源基因的表達起作用。發(fā)揮作用，并可對異源基因的表達起作用。59反式作用因子的作用是調(diào)控靶基因表達效率的蛋反式作用因子的作用是調(diào)控靶基因表達效率的蛋白質(zhì)。白質(zhì)。又稱為又稱為轉錄因子轉錄因子(Transcript

26、ion Factor, TF)，能，能直直接或間接接或間接地識別或結合在各順式作用元件的地識別或結合在各順式作用元件的（8bp 12bp）核心序列上，參與調(diào)控靶基因表達）核心序列上，參與調(diào)控靶基因表達效率的蛋白質(zhì)。效率的蛋白質(zhì)。 1 1反式作用因子的種類反式作用因子的種類60與與RNA聚合酶聚合酶II作用的轉錄因子作用的轉錄因子612轉錄因子與順式作用元件相互作用的轉錄因子與順式作用元件相互作用的結構基礎結構基礎轉錄因子含有三個功能不同的結構域：轉錄因子含有三個功能不同的結構域：DNA結合結合結構域結構域（DNA binding domain）、）、轉錄活化結構轉錄活化結構域域（transcr

27、iptional activation domain）和）和與其它與其它蛋白因子結合的結構域蛋白因子結合的結構域（protein binding domain）。）。轉錄因子能夠特異性地識別和結合順式作用元件轉錄因子能夠特異性地識別和結合順式作用元件是是DNA結合結構域特定的空間結構所決定的。結合結構域特定的空間結構所決定的。 62DNA結合結構域結合結構域轉錄因子的轉錄因子的DNA結合結構域結合結構域有三種特定的空間結有三種特定的空間結構：構：螺旋螺旋-轉折轉折-螺旋螺旋（helix-turn-helix，HTH）結構）結構鋅指鋅指（zinc finger）結構）結構亮氨酸拉鏈亮氨酸拉鏈（l

28、eucine zipper）結構）結構63螺旋螺旋-轉角轉角-螺旋（螺旋（helix-turn-helix）64與與DNA結合的螺旋結合的螺旋-轉角轉角-螺旋模體螺旋模體65與與DNA結合的螺旋結合的螺旋-轉角轉角-螺旋模體螺旋模體66與與DNA結合的螺旋結合的螺旋-轉角轉角-螺旋模體螺旋模體67鋅指（鋅指（zinc finger） 68Cys-Cys 鋅指與鋅指與 Cys-His 鋅指鋅指70與與DNA結合的鋅指模體結合的鋅指模體71亮氨酸拉鏈（亮氨酸拉鏈（leucine zipper）n在蛋白質(zhì)在蛋白質(zhì)C-末端的氨基末端的氨基酸序列中，酸序列中，每間隔每間隔6個氨個氨基酸是一個疏水性的亮基

29、酸是一個疏水性的亮氨酸殘基氨酸殘基。n當當C-末端形成末端形成 -螺旋結螺旋結構時，構時，肽鏈每旋轉兩周肽鏈每旋轉兩周就出現(xiàn)一個亮氨酸殘基，就出現(xiàn)一個亮氨酸殘基，并且都位于并且都位于 -螺旋的同螺旋的同一側一側。n這樣的這樣的兩個肽鏈能以疏兩個肽鏈能以疏水力結合成二聚體水力結合成二聚體，形，形同拉鏈一樣。同拉鏈一樣。 72典型的亮氨酸拉鏈氨基酸序列典型的亮氨酸拉鏈氨基酸序列73與與DNA結合的堿性亮氨酸拉鏈結合的堿性亮氨酸拉鏈7475轉錄活化結構域轉錄活化結構域轉錄活化結構域的特征轉錄活化結構域的特征帶負電荷的帶負電荷的 -螺旋結構域螺旋結構域。與。與TFD復合物中某復合物中某些轉錄因子或些轉

30、錄因子或RNA聚合酶聚合酶結合。結合。富含谷氨酰胺的結構域富含谷氨酰胺的結構域。與啟動子。與啟動子GC盒結合的蛋盒結合的蛋白白SP1中的谷氨酰胺占該結構域氨基酸總數(shù)的中的谷氨酰胺占該結構域氨基酸總數(shù)的25%。富含脯氨酸的結構域富含脯氨酸的結構域。該結構域很難形成。該結構域很難形成 -螺旋。螺旋。不規(guī)則的含有雙性不規(guī)則的含有雙性 -螺旋和酸性氨基酸螺旋和酸性氨基酸的結構域。的結構域。76反式作用因子（轉錄因子）的激活反式作用因子（轉錄因子）的激活 利用利用共價修飾共價修飾來調(diào)節(jié)轉錄因子的活性：磷來調(diào)節(jié)轉錄因子的活性：磷酸化與去磷酸化，糖基化；酸化與去磷酸化，糖基化； 與配體結合與配體結合可以激活

31、轉錄因子：與激素結可以激活轉錄因子：與激素結合合 與其它蛋白質(zhì)形成復合物與其它蛋白質(zhì)形成復合物77三、對轉錄后的初級產(chǎn)物實施調(diào)控保證三、對轉錄后的初級產(chǎn)物實施調(diào)控保證了了mRNA的穩(wěn)定性和生物多樣性的穩(wěn)定性和生物多樣性。785-端加帽過程端加帽過程 793-端加尾過程端加尾過程 80選擇性剪接過程選擇性剪接過程81RNA編輯編輯82RNA干擾干擾miRNAmiRNA83RNA干擾干擾 84 四、四、翻譯起始因子的磷酸化是調(diào)控翻翻譯起始因子的磷酸化是調(diào)控翻譯的關鍵譯的關鍵85小結小結Brief Summary 86基因表達調(diào)控的基本性質(zhì)基因表達調(diào)控的基本性質(zhì)1.1. 誘導表達和阻遏表達是基因表達調(diào)控的普誘導表達和阻遏表達是基因表達調(diào)控的普通方式通方式2.2. 基因表達基因表達調(diào)控是多層次協(xié)調(diào)的復雜過程調(diào)控是多層次協(xié)調(diào)的復雜過程3.3. 基因表達具有時空特異性基因表達具有時空特異性4. 基因表達受順式作用元件和反式作用因子基因表達受順式作用元件和反式作用因子共同調(diào)節(jié)共同調(diào)節(jié)阻遏基因乳糖操縱子乳糖操縱子Trp操縱子操縱子89分解代謝和合成代謝操縱子的調(diào)節(jié)分解代謝和合成代謝操縱子的調(diào)節(jié)機制機制90真核生物與原核生物基因表達區(qū)別真核生物與原核生物基因表達區(qū)別1.大小不同大小不同2.編碼特性不同編碼特性