真核生物的表達調控市公開課獲獎課件

1、八.基因表示與調控(下)真核基因表示調控普通規(guī)律第1頁第1頁基本概念:1. 順式作用元件 (cis-acting element) (1) 影響本身基因表示活性DNA序列 (2) 非編碼序列 (3) 包括啟動子、增強子、沉默子第2頁第2頁增強子(沉默子)特點無方向, 位置, 距離限制;含有組織、細胞特異性, 無基因特異性;有時兩者可互相轉換（與結合反式作用因子相關）不屬于啟動子,能調整基因轉錄；增強子之間同源性較低，但存在一個共同關鍵保守序列 5 GTGAAG 3。第3頁第3頁2. 反式作用因子(trans-acting factor)-轉錄因子 (1) 概念：為DNA結合蛋白，核內蛋白，可使

2、鄰近基因開放（正調控）或關閉（負調控）(2) 通用或基本轉錄因子(general transcription factors)RNA聚合酶結合啟動子所必需一組蛋白因子。TFA、 TFB、 TFD、 TFE等(3) 特異轉錄因子( special transcription factors)個別基因轉錄所必需轉錄因子.OCT-2：在淋巴細胞中特異性表示，辨認Ig基因啟動子和增強子。第4頁第4頁(4) 反式作用因子特點三個功效結構域： (1) DNA辨認結合域； (2) 轉錄活性域; (3)* 結合其它因子或蛋白結合域.能辨認并結合順式作用元件正調控與負調控第5頁第5頁順式作用元件 和 反式作用因

3、子互相作用, 及與基因表示關系第6頁第6頁第7頁第7頁功效結構域第8頁第8頁第9頁第9頁反式作用因子結構域模式DNA結合域轉錄活化結構域(1) 酸性-螺旋結構域(2) 富含谷氨酰胺結構域(3) 富含脯氨酸結構域(1) 鋅指結構(2) 螺旋-轉角-螺旋(HTH)(3) 亮氨酸拉鏈(4) 螺旋-環(huán)-螺旋(HLH)(5) 堿性螺旋第10頁第10頁鋅指結構(zinc finger motif)第11頁第11頁C2H2 zinc fingerRRRHDNA binding第12頁第12頁Zinc fingers第13頁第13頁螺旋-轉角-螺旋(helix-turn-helix)第14頁第14頁亮氨酸拉鏈

4、(leucine zipper)第15頁第15頁螺旋-環(huán)-螺旋(helix-loop-helix,HLH)第16頁第16頁第17頁第17頁 真核生物基因多層次表示調控一. DNA水平調控*二. 轉錄水平調控-最主要三. 轉錄后水平調控*四. 翻譯水平調控五. 翻譯后水平調控*第18頁第18頁一. DNA水平調控(1) 染色質丟失(2) 基因擴增(3) 基因重排(4) DNA甲基化 (表示減少, X染色體失活中心)(5) 染色體結構 (常染色質 和 異染色質)第19頁第19頁1. 染色質丟失：不可逆核全能性：細胞核內保留了個體發(fā)育所必需所有基因2. 基因擴增(gene amplification

5、)：增長基因拷貝數(shù)非洲爪蟾卵母細胞rRNA基因卵裂時，擴增倍，達1012個核糖體藥物：誘導抗藥性基因擴增；腫瘤細胞：原癌基因拷貝數(shù)異常增長3. 基因重排(gene rearrangement)：如免疫球蛋白基因重排，多樣性第20頁第20頁第21頁第21頁4. DNA甲基化(DNA methylation)：mCpG，即“CpG島(CpG-rich islands)”甲基化(methylated)程度高，基因表示減少； 去甲基化(undermethylated)：基因表示增長5. 染色質(chromatin)或染色體(chromosome)結構對基因表示調控：第22頁第22頁DNA甲基化與X染色

6、體失活雌性胎生哺乳動物細胞中兩條X染色體之一在發(fā)育早期隨機失活X染色體失活中心(X-chromosome inactivation center,Xic):Xist基因(Xi-specific transcript)XistX染色體其它位點甲基化，不轉錄活性去甲基化，活性去甲基化，轉錄失活甲基化，失活第23頁第23頁常染色質:結構松散，基因表示異染色質:結構緊密，基因不表示有基因表示活性染色質DNA對 DNase更敏感，即Dnase敏感性可作為該基因轉錄活性標志。第24頁第24頁二. 轉錄水平調控-最主要轉錄起始-反式作用因子活性調整順式作用元件 和 反式作用因子互相作用;以正調控為主轉錄起始

7、第25頁第25頁第26頁第26頁轉錄起始調控反式作用因子活性調整反式作用因子與順式作用元件, 經過成環(huán)、扭曲、滑動等方式調控。反式作用因子間存在組合式調控（使有限反式作用因子能夠調控不同基因表示） .(1) 合成后即有活性：需要時合成，可快速降解(2) 共價修飾：磷酸化-去磷酸化，糖基化(3) 配體結合：如激素與受體結合(4) 蛋白質與蛋白質互相作用：二聚體第27頁第27頁第28頁第28頁反式作用因子與順式作用元件結合第29頁第29頁組合式調控作用第30頁第30頁信號轉導對轉錄因子活性影響第31頁第31頁第32頁第32頁cAMP response elementCRE binding prot

8、ein第33頁第33頁三. 轉錄后水平調控mRNA選擇性剪接 (1)內含子和外顯子選擇 (2)轉錄終止信號選擇. mRNA 運送控制3. 轉錄后基因沉默（RNA干涉） Posttranscriptional gene silencing (PTGS) = RNA interference(RNAi)第34頁第34頁第35頁第35頁mRNA選擇性剪接 (1)內含子和外選子選擇第36頁第36頁mRNA選擇性剪接 (2) 轉錄終止信號選擇第37頁第37頁RNAi （RNA干擾）1.線蟲、昆蟲、哺乳動物、植物和真菌 2.機制：dsRNA誘導產生細胞內同源基因表示阻斷3.生物學功效：細胞內免疫，制止外源

9、病毒和核酸入侵，阻斷逆轉作子作用。4.應用: 反相遺傳工具， 研究基因功效 基因治療第38頁第38頁四.翻譯水平調控1. 翻譯起始調控2. mRNA穩(wěn)定性調整3. 小分子RNA對翻譯水平影響第39頁第39頁1. 翻譯起始調控(1) 未受精卵, 隱蔽mRNA (masked mRNA)；受精：招募因子(recruitment factor)，激活隱蔽mRNA(2) 阻遏蛋白調控：鐵結合調整蛋白 (3) 翻譯起始因子調控：eIF-2磷酸化對活性調整(4) 5AUG對翻譯調控作用：減少正常AUG啟動翻譯作用，使翻譯維持在較低水平(5) mRNA5 端非編碼區(qū)長度對翻譯影響第40頁第40頁33鐵結合調整蛋白第41頁第41頁翻譯起始因子(eIF2)調控第42頁第42頁2. mRNA穩(wěn)定性調整3端非編碼區(qū)結構影響其穩(wěn)定性：重復AUUUA序列，引起mRNA 不穩(wěn)定;蛋白因子結合可改變mRN