真核生物基因表達(dá)的調(diào)控2課件

真核生物基因表達(dá)的調(diào)控2真核生物基因表達(dá)的調(diào)控210.1真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控10.4真核基因翻譯水平上的調(diào)控Chapter10ControllingoftheGeneExpression2單林娜制作10.1真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類Chapter110.1真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控10.4真核基因翻譯水平上的調(diào)控Chapter10ControllingoftheGeneExpression(Parttwo)Contents3單林娜制作10.1真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類Chapter110.1真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類一、真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)二、真核生物基因表達(dá)調(diào)控的種類4單林娜制作10.1真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類一、真核生物基因表原核生物的調(diào)控系統(tǒng)就是要在一個(gè)特定的環(huán)境中為細(xì)胞創(chuàng)造高速生長的條件，或使細(xì)胞在受到損傷時(shí)，盡快得到修復(fù)，所以，原核生物基因表達(dá)的開關(guān)經(jīng)常是通過控制轉(zhuǎn)錄的起始來調(diào)節(jié)的。真核基因表達(dá)調(diào)控的最顯著特征是能在特定時(shí)間和特定的細(xì)胞中激活特定的基因，從而實(shí)現(xiàn)"預(yù)定"的、有序的、不可逆轉(zhuǎn)的分化、發(fā)育過程，并使生物的組織和器官在一定的環(huán)境條件范圍內(nèi)保持正常功能。一、真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)5單林娜制作原核生物的調(diào)控系統(tǒng)就是要在一個(gè)特定的環(huán)境中為細(xì)胞創(chuàng)造高速生長真核生物基因表達(dá)調(diào)控與原核的共同點(diǎn)：基因表達(dá)都有轉(zhuǎn)錄水平和轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控，且以轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控為最重要；在結(jié)構(gòu)基因上游和下游、甚至內(nèi)部存在多種調(diào)控成分，并依靠特異蛋白因子與這些調(diào)控成分的結(jié)合與否調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄。10.1真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類6單林娜制作真核生物基因表達(dá)調(diào)控與原核的共同點(diǎn)：10.1真核生物基因表真核生物基因表達(dá)調(diào)控與原核的不同點(diǎn)：1、真核基因表達(dá)調(diào)控的環(huán)節(jié)更多：轉(zhuǎn)錄與翻譯間隔進(jìn)行，具有多種原核生物沒有的調(diào)控機(jī)制；個(gè)體發(fā)育復(fù)雜，具有調(diào)控基因特異性表達(dá)的機(jī)制。2、真核生物活性染色體結(jié)構(gòu)的變化對(duì)基因表達(dá)具有調(diào)控作用：DNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化、DNA堿基修飾變化、組蛋白變化；3、正性調(diào)節(jié)占主導(dǎo)，且一個(gè)真核基因通常有多個(gè)調(diào)控序列，需要有多個(gè)激活物。10.1真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類7單林娜制作真核生物基因表達(dá)調(diào)控與原核的不同點(diǎn)：1、真核基因表達(dá)調(diào)控的環(huán)根據(jù)其性質(zhì)可分為兩大類：一是瞬時(shí)調(diào)控或稱為可逆性調(diào)控，它相當(dāng)于原核細(xì)胞對(duì)環(huán)境條件變化所做出的反應(yīng)。瞬時(shí)調(diào)控包括某種底物或激素水平的升降，及細(xì)胞周期不同階段中酶活性和濃度的調(diào)節(jié)。二是發(fā)育調(diào)控或稱不可逆調(diào)控，是真核基因調(diào)控的精髓部分，它決定了真核細(xì)胞生長、分化、發(fā)育的全部進(jìn)程。二、真核生物基因表達(dá)調(diào)控的種類10.1真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類8單林娜制作根據(jù)其性質(zhì)可分為兩大類：二、真核生物基因表達(dá)調(diào)控的種類10.根據(jù)基因調(diào)控在同一事件中發(fā)生的先后次序又可分為：DNA水平調(diào)控Replicationalregulation轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控transcriptionalregulation轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控posttranscriptionalregulation翻譯水平調(diào)控translationalregulation蛋白質(zhì)加工水平的調(diào)控regulationofproteinmaturation10.1真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類9單林娜制作根據(jù)基因調(diào)控在同一事件中發(fā)生的先后次序又可分為：10.1真10單林娜制作10單林娜制作10.1真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控

10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控10.4真核基因翻譯水平上的調(diào)控Chapter9ControllingoftheGeneExpression(Parttwo)Contents11單林娜制作10.1真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類Chapter9一、基因丟失二、基因擴(kuò)增三、基因重排四、DNA的甲基化與基因調(diào)控五、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與基因表達(dá)調(diào)控10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控抗體分子的形成Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)座子12單林娜制作一、基因丟失10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控抗體一、基因丟失丟失一段DNA或整條染色體的現(xiàn)象。在細(xì)胞分化過程中，可以通過丟失掉某些基因而去除這些基因的活性。某些原生動(dòng)物、線蟲、昆蟲和甲殼類動(dòng)物在個(gè)體發(fā)育中，許多體細(xì)胞常常丟失掉整條或部分的染色體，只有將來分化產(chǎn)生生殖細(xì)胞的那些細(xì)胞一直保留著整套的染色體。目前，在高等真核生物（包括動(dòng)物、植物）中尚未發(fā)現(xiàn)類似的基因丟失現(xiàn)象。10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控13單林娜制作一、基因丟失丟失一段DNA或整條染色體的現(xiàn)象。10.2真核圖馬蛔蟲受精卵的早期分裂馬蛔蟲2n＝2，但染色體上有多個(gè)著絲粒。第一次卵裂是橫裂，產(chǎn)生上下2個(gè)子細(xì)胞。第二次卵裂時(shí)，一個(gè)子細(xì)胞仍進(jìn)行橫裂，保持完整的基因組，而另一個(gè)子細(xì)胞卻進(jìn)行縱向分裂，丟失部分染色體。體細(xì)胞生殖細(xì)胞10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控14單林娜制作圖馬蛔蟲受精卵的早期分裂馬蛔蟲2n＝2，但染色體上有多個(gè)著840圖小麥癭蚊的染色體丟棄癭蚊卵跟果蠅相似（始核分裂胞質(zhì)不分裂），其卵的后端含有一種特殊的細(xì)胞質(zhì)極細(xì)胞質(zhì)核→保持了全部40條染色體→生殖細(xì)胞其他細(xì)胞質(zhì)區(qū)域核→丟失32條、留8條→體細(xì)胞10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控15單林娜制作840圖小麥癭蚊的染色體丟棄癭蚊卵跟果蠅相似（始核分裂胞二、基因擴(kuò)增基因擴(kuò)增是指某些基因的拷貝數(shù)專一性增大的現(xiàn)象，它使得細(xì)胞在短期內(nèi)產(chǎn)生大量的基因產(chǎn)物以滿足生長發(fā)育的需要，是基因活性調(diào)控的一種方式。如非洲爪蟾卵母細(xì)胞中rDNA的基因擴(kuò)增是因發(fā)育需要而出現(xiàn)的基因擴(kuò)增現(xiàn)象。10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控16單林娜制作二、基因擴(kuò)增基因擴(kuò)增是指某些基因的拷貝數(shù)專一性增大的現(xiàn)象，它發(fā)育或系統(tǒng)發(fā)生中的倍性增加在植物中普遍存在基因組拷貝數(shù)增加，即多倍性，在植物中是非常普遍的現(xiàn)象。基因組拷貝數(shù)增加使可供遺傳重組的物質(zhì)增多，這可能構(gòu)成了加速基因進(jìn)化、基因組重組和最終物種形成的一種方式。10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控17單林娜制作發(fā)育或系統(tǒng)發(fā)生中的倍性增加在植物中普遍存在DNA含量的發(fā)育控制利用流式細(xì)胞儀對(duì)從擬南芥不同發(fā)育階段的組織中分離到的間期細(xì)胞核進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)多倍體的DNA含量與組織的成熟程度成正比。對(duì)于一給定的物種，C是單倍體基因組中的DNA質(zhì)量。18單林娜制作DNA含量的發(fā)育控制利用流式細(xì)胞儀對(duì)從擬南芥不同發(fā)育階段的組將一個(gè)基因從遠(yuǎn)離啟動(dòng)子的地方移到距它很近的位點(diǎn)從而啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，這種方式被稱為基因重排。通過基因重排調(diào)節(jié)基因活性的典型例子是免疫球蛋白結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)。三、基因重排10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控19單林娜制作將一個(gè)基因從遠(yuǎn)離啟動(dòng)子的地方移到距它很近的位點(diǎn)從而啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，產(chǎn)生抗體B細(xì)胞體液免疫

經(jīng)法氏囊(BarsaofFabricius)細(xì)胞分裂骨髓

經(jīng)胸腺調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答T細(xì)胞細(xì)胞免疫殺傷抗原10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控20單林娜制作10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控20單林娜制作動(dòng)物抗體重排人體可產(chǎn)生108以上不同的抗體分子。抗體是蛋白質(zhì)，每一種特異抗體具有不同的氨基酸序列。人類基因組中編碼蛋白質(zhì)的基因大概只有30000個(gè)左右。編碼抗體分子需要的基因是人體基因總數(shù)的1000倍!可能嗎？10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控21單林娜制作動(dòng)物抗體重排人體可產(chǎn)生108以上不同的抗體分子。10.2真抗體的基本結(jié)構(gòu)10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控22單林娜制作抗體的基本結(jié)構(gòu)10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控2免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)23單林娜制作免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)23單林娜制作在人類基因組中，所有抗體的重鏈和輕鏈都不是由固定的完整基因編碼的，而是由不同基因片段經(jīng)重排后形成的完整基因編碼的。完整的重鏈基因由VH、D、J和C四個(gè)基因片斷組合而成。完整的輕鏈基因由VL、J和C3個(gè)片段組合而成。10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控24單林娜制作在人類基因組中，所有抗體的重鏈和輕鏈都不是由固定的完整基因編人類基因組中抗體基因片斷

10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控25單林娜制作人類基因組中抗體基因片斷10.2真核生物DNA水平上的基產(chǎn)生免疫球蛋白分子多樣性的遺傳控制重鏈和輕鏈的不同組合，κ、λ、H；在重鏈中，V、D、J和C片段的組合；κ輕鏈中V和C的組合；λ輕鏈中V、J和C的組合；基因片段之間的連接點(diǎn)也可以在幾個(gè)bp的范圍內(nèi)移動(dòng)。因此，可以從約300個(gè)抗體基因片段中產(chǎn)生109數(shù)量級(jí)的免疫球蛋白分子。10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控26單林娜制作產(chǎn)生免疫球蛋白分子多樣性的遺傳控制重鏈和輕鏈的不同組合，κ、27單林娜制作27單林娜制作四、DNA的甲基化與基因調(diào)控1、DNA的甲基化胞嘧啶被甲基化修飾形成5-甲基胞嘧啶(mC)幾乎所有的mC與其3’的鳥嘌呤以5’mCpG3’的形式存在。當(dāng)兩條鏈上的胞嘧啶都被甲基化時(shí)稱為完全甲基化。一般在復(fù)制剛完成時(shí)，子鏈上的C呈非甲基化狀態(tài)，稱為半甲基化。5’mCpG3’3’GpCm5’5’mCpG3’3’GpC5’10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控28單林娜制作四、DNA的甲基化與基因調(diào)控1、DNA的甲基化5’mCpG29單林娜制作29單林娜制作在真核生物中，5-甲基胞嘧啶主要出現(xiàn)在CpG序列、CpXpG、CCA/TGG和GATC中CpG二核苷酸通常成串出現(xiàn)在DNA上，CpG島10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控30單林娜制作在真核生物中，5-甲基胞嘧啶主要出現(xiàn)在CpG序列、CpXpG甲基化位點(diǎn)的檢測(cè)特殊的限制性內(nèi)切酶——同裂酶HpaⅡ識(shí)別并切割未甲基化的CCGG(C↓CGG)MspⅠ識(shí)別無論是否甲基化的CCGG(C↓CGG或C↓CmGG)10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控31單林娜制作甲基化位點(diǎn)的檢測(cè)特殊的限制性內(nèi)切酶——同裂酶10.2真核生32單林娜制作32單林娜制作33單林娜制作33單林娜制作真核生物細(xì)胞內(nèi)存在兩種甲基化酶活性：構(gòu)建性甲基轉(zhuǎn)移酶：作用于非甲基化位點(diǎn)，對(duì)發(fā)育早期DNA甲基化位點(diǎn)的確定起重要作用。維持性甲基轉(zhuǎn)移酶：作用于半甲基化位點(diǎn)，使子代細(xì)胞具備親代的甲基化狀態(tài)。10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控34單林娜制作真核生物細(xì)胞內(nèi)存在兩種甲基化酶活性：構(gòu)建性甲基轉(zhuǎn)移酶：作用于CH3CH3CH3CH335單林娜制作CH3CH3CH3CH335單林娜制作在一些不表達(dá)的基因中，啟動(dòng)區(qū)的甲基化程度很高，而處于活化狀態(tài)的基因則甲基化程度較低。10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控36單林娜制作在一些不表達(dá)的基因中，啟動(dòng)區(qū)的甲基化程度很高，而處于活化狀態(tài)2.親本印記(imprinting)印記:來源于父母本的一對(duì)等位基因表達(dá)不同。如源于父本的IGF-Ⅱ(胰島素樣生長因子Ⅱ)基因可表達(dá)，而源于母本的則不能表達(dá)。這是由于卵母細(xì)胞中的IGF-Ⅱ已被甲基化，而精子中的IGF-Ⅱ未被甲基化，所以這一對(duì)等位基因在合子中表現(xiàn)不同。10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控37單林娜制作2.親本印記(imprinting)印記:來源于父母本的一對(duì)目前在人類和鼠身上已辨明了20種印跡基因。大多數(shù)人類的印跡基因集中在三個(gè)簇中。在每個(gè)基因簇上都存在著特異的印記盒(imprintingbox)，能順式調(diào)節(jié)印跡基因的親本特異性表達(dá)，這些位點(diǎn)表現(xiàn)出親本特異性的甲基化作用和去甲基化作用。10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控38單林娜制作目前在人類和鼠身上已辨明了20種印跡基因。大多數(shù)人類的印跡基DNA甲基化導(dǎo)致某些區(qū)域DNA構(gòu)象變化，從而影響了蛋白質(zhì)與DNA的相互作用，抑制了轉(zhuǎn)錄因子與啟動(dòng)區(qū)DNA的結(jié)合效率。3、DNA甲基化抑制基因轉(zhuǎn)錄的機(jī)理10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控39單林娜制作DNA甲基化導(dǎo)致某些區(qū)域DNA構(gòu)象變化，從而影響了蛋白質(zhì)五、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與基因表達(dá)調(diào)控（一）活性染色質(zhì)按功能狀態(tài)的不同可將染色質(zhì)分為活性染色質(zhì)和非活性染色質(zhì)：活性染色質(zhì)是指具有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)；非活性染色質(zhì)是指沒有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)。10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控40單林娜制作五、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與基因表達(dá)調(diào)控（一）活性染色質(zhì)10.2真核生真核細(xì)胞中基因轉(zhuǎn)錄的模板是染色質(zhì)而不是裸露的DNA，因此染色質(zhì)呈疏松或緊密結(jié)構(gòu)，即是否處于活化狀態(tài)是決定RNA聚合酶能否有效行使轉(zhuǎn)錄功能的關(guān)鍵。10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控41單林娜制作真核細(xì)胞中基因轉(zhuǎn)錄的模板是染色質(zhì)而不是裸露的DNA，因此染色42單林娜制作42單林娜制作43單林娜制作43單林娜制作活性染色質(zhì)的主要特點(diǎn)在結(jié)構(gòu)上：活性染色質(zhì)上具有DNaseI超敏感位點(diǎn)活性染色質(zhì)上具有基因座控制區(qū)活性染色質(zhì)上具有核基質(zhì)結(jié)合區(qū)（MAR序列）10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控44單林娜制作活性染色質(zhì)的主要特點(diǎn)在結(jié)構(gòu)上：10.2真核生物DNA水平上活性染色質(zhì)上具有DNaseI超敏感位點(diǎn)：每個(gè)活躍表達(dá)的基因都有一個(gè)或幾個(gè)超敏感位點(diǎn)，大部分位于基因5′端啟動(dòng)子區(qū)域。10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控45單林娜制作活性染色質(zhì)上具有DNaseI超敏感位點(diǎn)：每個(gè)活躍表達(dá)的基活性染色質(zhì)上具有核基質(zhì)結(jié)合區(qū)（matrixattachmentregion，MAR）：MAR一般位于DNA放射環(huán)或活性轉(zhuǎn)錄基因的兩端。在外源基因兩端接上MAR，可增加基因表達(dá)水平10倍以上，說明MAR在基因表達(dá)調(diào)控中有作用。是一種新的基因調(diào)控元件。10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控46單林娜制作活性染色質(zhì)上具有核基質(zhì)結(jié)合區(qū)（matrixattachm10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控47單林娜制作10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控47單林娜制作10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控48單林娜制作10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控48單林娜制作（二）活性染色體結(jié)構(gòu)變化1、對(duì)核酸酶敏感

活化基因常有超敏位點(diǎn)，位于調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合位點(diǎn)附近。10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控49單林娜制作（二）活性染色體結(jié)構(gòu)變化1、對(duì)核酸酶敏感10.2真核RNA-pol正超螺旋負(fù)超螺旋轉(zhuǎn)錄方向2、DNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化天然雙鏈DNA均以負(fù)性超螺旋構(gòu)象存在；基因活化后10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控50單林娜制作RNA-pol正超螺旋負(fù)超螺旋轉(zhuǎn)錄方向2、DNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化3、DNA堿基修飾變化真核DNA約有5%的胞嘧啶被甲基化，甲基化范圍與基因表達(dá)程度呈反比。10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控51單林娜制作3、DNA堿基修飾變化真核DNA約有5%的胞嘧啶被甲基化，14、組蛋白變化①富含Lys組蛋白水平降低②H2A,H2B二聚體不穩(wěn)定性增加③組蛋白修飾：高乙?；蹾3組蛋白巰基暴露10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控52單林娜制作4、組蛋白變化①富含Lys組蛋白水平降低10.2真核生10.1真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控10.4真核基因翻譯水平上的調(diào)控Chapter9ControllingoftheGeneExpression(Parttwo)Contents53單林娜制作10.1真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類Chapter910.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控一、真核生物與原核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控的差異二、真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控順式作用元件三、反式作用因子54單林娜制作10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控一、真核生物與原核一、真核生物與原核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控的差異1.真核生物轉(zhuǎn)錄過程涉及復(fù)雜的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變化；2.原核生物調(diào)節(jié)元件種類少，真核很多；3.原核生物有操縱子結(jié)構(gòu)，真核不組成操縱子；4.大多數(shù)真核生物啟動(dòng)子以正調(diào)控為主，原核生物以負(fù)調(diào)控為主。10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控55單林娜制作一、真核生物與原核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控的差異1.真核生物轉(zhuǎn)錄過程涉及“基因”的分子生物學(xué)定義：產(chǎn)生一條多肽鏈或功能RNA所必需的全部核苷酸序列。轉(zhuǎn)錄區(qū)對(duì)應(yīng)于mRNA的5’非翻譯區(qū)對(duì)應(yīng)于mRNA的3’非翻譯區(qū)編碼區(qū)上游調(diào)控區(qū)PromoterIntronExon起始密碼子終止子Trimmingscale56單林娜制作“基因”的分子生物學(xué)定義：產(chǎn)生一條多肽鏈或功能RNA所必需的二、真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控順式作用元件

（cis-actingelement）定義：影響自身基因表達(dá)活性的非編碼DNA序列。例：?jiǎn)?dòng)子、增強(qiáng)子、沉默子等10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控57單林娜制作二、真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控順式作用元件

（cis-acting1、啟動(dòng)子在DNA分子中，RNA聚合酶能夠識(shí)別、結(jié)合并導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄起始的序列。10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控58單林娜制作1、啟動(dòng)子在DNA分子中，RNA聚合酶能夠識(shí)別、結(jié)合并導(dǎo)致轉(zhuǎn)10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控59單林娜制作10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控59單林娜制作啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)GC盒

TATA盒結(jié)構(gòu)基因+1與RNApolII結(jié)合，決定轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的精確定位。CAAT盒

上游啟動(dòng)子序列（UPS）決定基因表達(dá)的基礎(chǔ)水平Sp1,NF1,P1,……-25-35-70-80-11010.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控60單林娜制作啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)GC盒結(jié)構(gòu)基因+1與RNApolIICAAT指能使與它連鎖的基因轉(zhuǎn)錄頻率明顯增加的DNA序列。2、增強(qiáng)子10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控61單林娜制作指能使與它連鎖的基因轉(zhuǎn)錄頻率明顯增加的DNA序列。2、SV40的轉(zhuǎn)錄單元上發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游約200bp處有兩段長72bp的正向重復(fù)序列。增強(qiáng)子區(qū)域SP1結(jié)合區(qū)域復(fù)制原點(diǎn)62單林娜制作SV40的轉(zhuǎn)錄單元上發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游約200bp處有增強(qiáng)子特點(diǎn)：①增強(qiáng)效應(yīng)十分明顯，一般能使基因轉(zhuǎn)錄頻率增加10-200倍②增強(qiáng)效應(yīng)與其位置和取向無關(guān)，不論增強(qiáng)子以什么方向排列（5‘→3’或3‘→5’），甚至和靶基因相距3kb，或在靶基因下游，均表現(xiàn)出增強(qiáng)效應(yīng)；

10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控63單林娜制作增強(qiáng)子特點(diǎn)：①增強(qiáng)效應(yīng)十分明顯，一般能使基因轉(zhuǎn)錄頻率增加1③大多為重復(fù)序列，一般長約50bp，適合與某些蛋白因子結(jié)合。其內(nèi)部常含有一個(gè)核心序列：（G）TGGA/TA/TA/T（G），該序列是產(chǎn)生增強(qiáng)效應(yīng)時(shí)所必需的；④增強(qiáng)效應(yīng)有嚴(yán)密的組織和細(xì)胞特異性，說明增強(qiáng)子只有與特定的蛋白質(zhì)（轉(zhuǎn)錄因子）相互作用才能發(fā)揮其功能；10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控64單林娜制作③大多為重復(fù)序列，一般長約50bp，適合與某些蛋白因子結(jié)合。⑤沒有基因?qū)Ｒ恍?，可以在不同的基因組合上表現(xiàn)增強(qiáng)效應(yīng)；⑥許多增強(qiáng)子還受外部信號(hào)的調(diào)控，如金屬硫蛋白的基因啟動(dòng)區(qū)上游所帶的增強(qiáng)子，就可以對(duì)環(huán)境中的鋅、鎘濃度做出反應(yīng)。10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控65單林娜制作⑤沒有基因?qū)Ｒ恍裕梢栽诓煌幕蚪M合上表現(xiàn)增強(qiáng)效應(yīng)；10增強(qiáng)子作用機(jī)理66單林娜制作增強(qiáng)子作用機(jī)理66單林娜制作某些基因含有負(fù)性調(diào)節(jié)元件——沉默子，當(dāng)其結(jié)合特異蛋白因子時(shí)，對(duì)基因轉(zhuǎn)錄起阻遏作用。3、沉默子10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控67單林娜制作某些基因含有負(fù)性調(diào)節(jié)元件——沉默子，當(dāng)其結(jié)合特異蛋白因子時(shí)三、反式作用因子

（轉(zhuǎn)錄因子，transcriptionfactor）（一）定義能直接或間接地識(shí)別或結(jié)合在各類順式作用元件上，參與調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì),也稱為轉(zhuǎn)錄因子（transcriptionalfactor，TF）。

如：TFⅡD（TATA）、CTF（CAAT）、SP1(GGGCGG)、HSF(熱激蛋白啟動(dòng)區(qū))

10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控68單林娜制作三、反式作用因子

（轉(zhuǎn)錄因子，transcriptionf反式作用因子

識(shí)別/結(jié)合順式作用元件中的靶序列啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄例：轉(zhuǎn)錄因子TFⅡD識(shí)別結(jié)合TATAbox

轉(zhuǎn)錄因子SP1識(shí)別結(jié)合GCbox

轉(zhuǎn)錄因子CTF1識(shí)別結(jié)合CCAATbox10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控69單林娜制作反式作用因子10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控69單（二）反式作用因子的類型1.基本轉(zhuǎn)錄因子（通用轉(zhuǎn)錄因子）

又稱TATA盒結(jié)合蛋白，如TFⅠ、TFⅡ和TFⅢ等。10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控70單林娜制作（二）反式作用因子的類型1.基本轉(zhuǎn)錄因子（通用轉(zhuǎn)錄因子）轉(zhuǎn)錄因子功能

TFⅡA穩(wěn)定TFⅡD促進(jìn)RNApolⅡ結(jié)合TFⅡB辨認(rèn)TATATFⅡDATPaseTFⅡE解螺旋酶TFⅡF促進(jìn)TFⅡD結(jié)合TFⅡ-I唯一的轉(zhuǎn)錄因子與RNApolII相關(guān)的基本轉(zhuǎn)錄因子10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控71單林娜制作轉(zhuǎn)錄因子功能TFⅡA穩(wěn)TFⅡDTFⅡA

TFⅡBRNApolⅡ/TFⅡFTFⅡEPICDTATABFEDNA轉(zhuǎn)錄前起始復(fù)合物（Pre-initiationComplex，PIC）ARNApolⅡTATA基本轉(zhuǎn)錄因子（通用轉(zhuǎn)錄因子）72單林娜制作TFⅡDTFⅡATFⅡBRNApolⅡ/TFⅡFTFⅡEF1因子

紅細(xì)胞Isl-I因子

胰島β細(xì)胞MyoDI因子

骨骼肌細(xì)胞NF-κB因子

B淋巴細(xì)胞DF3因子

乳腺癌細(xì)胞

CEA啟動(dòng)子結(jié)合蛋白

CEA陽性的腫瘤細(xì)胞

意義：

不同組織細(xì)胞發(fā)揮不同生理功能的分子基礎(chǔ)。轉(zhuǎn)錄因子組織細(xì)胞2.組織或細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子73單林娜制作EF1因子

熱休克轉(zhuǎn)錄因子（HSTF）

高溫環(huán)境cAMP效應(yīng)元件結(jié)合蛋白(CREBF)cAMP

血清應(yīng)激因子（SRF）

血清中的生長因子CD28反應(yīng)元件結(jié)合蛋白

抗原

激活蛋白2(AP-2)感染與炎癥反應(yīng)意義：機(jī)體適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境變化的分子基礎(chǔ)。

轉(zhuǎn)錄因子

誘導(dǎo)因子

與UPS結(jié)合的SP1因子;CCAAT盒轉(zhuǎn)錄因子(CTF);POU蛋白質(zhì)因子;EBP等3.可誘導(dǎo)（inducible）的轉(zhuǎn)錄因子74單林娜制作熱休克轉(zhuǎn)錄因子（HSTF）高溫環(huán)（三）轉(zhuǎn)錄因子上的幾種

重要結(jié)構(gòu)域DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域：與順式元件識(shí)別、結(jié)合轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域：與RNA聚合酶結(jié)合結(jié)構(gòu)域連接區(qū)反式因子有兩個(gè)必需的結(jié)構(gòu)域10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控75單林娜制作（三）轉(zhuǎn)錄因子上的幾種

重要結(jié)構(gòu)域1、DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域螺旋-轉(zhuǎn)折-螺旋（Helix-turn-helix，H-T-H）鋅指結(jié)構(gòu)（zincfinger）堿性-亮氨酸拉鏈（basic-leucinezipper）堿性-螺旋-環(huán)-螺旋（basic–helix/loop/helix，bHLH）10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控76單林娜制作1、DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋

（helix-turn-helix，HTH）

HTH的基本結(jié)構(gòu)是兩個(gè)α螺旋被一個(gè)轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)分開。α螺旋由短肽鏈組成，肽鏈的氨基酸順序因不同的轉(zhuǎn)錄因子而不同。其中一個(gè)α螺旋識(shí)別特異的順式作用元件上的DNA序列，另一個(gè)α螺旋則結(jié)合在DNA上，調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄。

10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控77單林娜制作螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋

（helix-turn-helix，HTH螺旋-轉(zhuǎn)折-螺旋結(jié)構(gòu)圖10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控78單林娜制作螺旋-轉(zhuǎn)折-螺旋結(jié)構(gòu)圖10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋(helix-turn-helix，HTH)及螺旋-環(huán)-螺旋(helix-loop-helix，HLH)這類結(jié)構(gòu)至少有兩個(gè)α螺旋其間由短肽段形成的轉(zhuǎn)角或環(huán)連接，兩個(gè)這樣的motif結(jié)構(gòu)以二聚體形式相連，距離正好相當(dāng)于DNA一個(gè)螺距（3.4nm）,兩個(gè)α螺旋剛好分別嵌入DNA的深溝。HTH結(jié)構(gòu)及其與DNA的結(jié)合79單林娜制作螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋(helix-turn-helix，HTH)10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控80單林娜制作10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控80單林娜制作（2）鋅指結(jié)構(gòu)配位鍵2-9個(gè)定義：是一種常出現(xiàn)在DNA結(jié)合蛋白中的結(jié)構(gòu)基元。是由一個(gè)含有大約30個(gè)氨基酸的環(huán)和一個(gè)與環(huán)上的4個(gè)Cys或2個(gè)Cys和2個(gè)His配位的Zn構(gòu)成，形成的結(jié)構(gòu)像手指狀。10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控81單林娜制作（2）鋅指結(jié)構(gòu)配位鍵2-9個(gè)定義：是一種常出現(xiàn)在DNA結(jié)合蛋82單林娜制作82單林娜制作鋅指的N-端部分形成β折疊結(jié)構(gòu)，C-端部分形成α螺旋結(jié)構(gòu)每個(gè)α螺旋有兩處識(shí)別特異的DNA序列；3個(gè)α螺旋結(jié)構(gòu)與一個(gè)DNA雙螺旋的深溝（majorgroove）結(jié)合，調(diào)控RNA的轉(zhuǎn)錄。α螺旋的氨基酸順序視不同的轉(zhuǎn)錄因子而不同。10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控83單林娜制作鋅指的N-端部分形成β折疊結(jié)構(gòu)，C-端部分形成α螺旋結(jié)構(gòu)10123456789蛋白質(zhì)圖圖15-1110.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控84單林娜制作123456789蛋白質(zhì)圖圖15-1110.3真核生物轉(zhuǎn)錄Cys2/Cys2鋅指Cys2/His2鋅指見于甾體激素受體見于SP1，TFⅢA等10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控85單林娜制作Cys2/Cys2鋅指Cys2/His2鋅指見于轉(zhuǎn)錄因子SP1（GC盒）、連續(xù)的3個(gè)鋅指重復(fù)結(jié)構(gòu)

10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控86單林娜制作轉(zhuǎn)錄因子SP1（GC盒）、連續(xù)的3個(gè)鋅指重復(fù)結(jié)構(gòu)10.（3）堿性-亮氨酸拉鏈

（Leucinezipper）蛋白質(zhì)之間的相互作用是生命現(xiàn)象的普遍規(guī)律之一，在基因表達(dá)調(diào)控中同樣具有重要意義。亮氨酸拉鏈?zhǔn)堑鞍踪|(zhì)二聚體化(蛋白質(zhì)相互作用的一種方式)的一種結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。某些癌基因(如c-jun，v-jun，c-fos，v-fos等)表達(dá)產(chǎn)物通過亮氨酸拉鏈形成同源或異源二聚體，大大增加對(duì)DNA的結(jié)合能力，調(diào)控基因表達(dá)。87單林娜制作（3）堿性-亮氨酸拉鏈

（Leucine亮氨酸拉鏈?zhǔn)且粋€(gè)高亮氨酸組成的α螺旋，每兩個(gè)螺圈出現(xiàn)一個(gè)亮氨酸，形成拉鏈的一邊。兩個(gè)蛋白質(zhì)因子的α螺旋通過亮氨酸的疏水作用結(jié)合在一起形成拉鏈結(jié)構(gòu)。在亮氨酸拉鏈近N-端有富含堿性(帶正電荷)氨基酸殘基的區(qū)域，是DNA的結(jié)合區(qū)。10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控88單林娜制作亮氨酸拉鏈?zhǔn)且粋€(gè)高亮氨酸組成的α螺旋，每兩個(gè)螺圈出現(xiàn)一個(gè)亮氨亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)二聚體亮氨酸之間相互作用形成二聚體，形成“拉鏈”。肽鏈氨基端20～30個(gè)富含堿性氨基酸結(jié)構(gòu)域與DNA結(jié)合。89單林娜制作亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)二聚體89單林娜制作這類蛋白質(zhì)的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域?qū)嶋H是以堿性區(qū)和亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)域整體作為基礎(chǔ)的。90單林娜制作這類蛋白質(zhì)的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域?qū)嶋H是以堿性區(qū)和亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)域一段肽鏈中每隔7個(gè)AA即有一個(gè)Leuα螺旋親水面：親水AA組成

疏水面：Leu組成（亮氨酸拉鏈條）可形成二聚體（發(fā)揮作用）（同二聚體/異二聚體）DNA的結(jié)合域：拉鏈區(qū)以外結(jié)構(gòu)亮氨酸拉鏈91單林娜制作一段肽鏈中每隔7個(gè)AA亮氨酸拉鏈91單林娜制作圖15-12亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)92單林娜制作圖15-12亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)92單林娜制作亮氨酸拉鏈區(qū)域亮氨酸重復(fù)區(qū)域堿性區(qū)域亮氨酸殘基93單林娜制作亮氨酸拉鏈區(qū)域亮氨酸重復(fù)區(qū)域堿性區(qū)域亮氨酸殘基93單林娜制定義：出現(xiàn)在DNA結(jié)合蛋白質(zhì)和其它蛋白質(zhì)中的一種結(jié)構(gòu)基元（motif）。當(dāng)來自同一個(gè)或不同多肽鏈的兩個(gè)α-螺旋的疏水面（常常含有亮氨酸殘基）相互作用形成一個(gè)圈對(duì)圈的二聚體結(jié)構(gòu)時(shí)就形成了亮氨酸拉鏈。10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控94單林娜制作定義：出現(xiàn)在DNA結(jié)合蛋白質(zhì)和其它蛋白質(zhì)中的一種結(jié)構(gòu)基元（（4）堿性-螺旋-環(huán)-螺旋

helix-loop-helix95單林娜制作（4）堿性-螺旋-環(huán)-螺旋

helix-loop-helix二聚體螺旋區(qū)域環(huán)二聚體形成的螺旋-環(huán)-螺旋蛋白a：b96單林娜制作二聚體螺旋區(qū)域環(huán)二聚體形成的螺旋-環(huán)-螺旋蛋白a：b962、轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域酸性激活域(acidicactivationdomain)，如酵母轉(zhuǎn)錄因子GCN4，GAL4谷氨酰胺富含域(glutamine-richdomain)，如SP1,AP2,oct1,oct2脯氨酸富含域(proline-richdomain)，如CTF/NF1不規(guī)則的，含雙性-helix97單林娜制作2、轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域酸性激活域(acidicactivati（四）mRNA轉(zhuǎn)錄激活及其調(diào)節(jié)

RNA聚合酶II在轉(zhuǎn)錄因子幫助下， 形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物。10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控98單林娜制作（四）mRNA轉(zhuǎn)錄激活及其調(diào)節(jié)RNA聚合酶II在轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物99單林娜制作轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物99單林娜制作10.1真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控

10.4真核基因翻譯水平上的調(diào)控Chapter9ControllingoftheGeneExpression(Parttwo)Contents100單林娜制作10.1真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類Chapter9

10.4真核基因翻譯水平上的的調(diào)控一.5’UTR(untranslatedregion)結(jié)構(gòu)與翻譯起始的調(diào)節(jié)二．蛋白質(zhì)磷酸化對(duì)翻譯效率的影響三．3’UTR(untranslatedregion)結(jié)構(gòu)與mRNA穩(wěn)定性調(diào)控101單林娜制作10.4真核基因翻譯水平上的的調(diào)控一.5’UTR(un一.5’UTR(untranslatedregion)結(jié)構(gòu)與翻譯起始的調(diào)節(jié)5’UTR通常不到100nt幾乎所有的真核生物和病毒mRNA的5’端都具有帽子結(jié)構(gòu)，其作用保護(hù)mRNA免遭5’外切酶降解為mRNA的核輸出提供轉(zhuǎn)運(yùn)信號(hào)提高翻譯模板的穩(wěn)定性和翻譯效率實(shí)驗(yàn)證實(shí)，對(duì)于通過滑動(dòng)搜索起始的轉(zhuǎn)錄過程來說，mRNA的翻譯活性依賴于5’端的帽子結(jié)構(gòu)。102單林娜制作一.5’UTR(untranslatedregion)結(jié)二．蛋白質(zhì)磷酸化對(duì)翻譯效率的影響eIF-4F的磷酸化能提高翻譯速度eIF-2α的磷酸化抑制翻譯起始103單林娜制作二．蛋白質(zhì)磷酸化對(duì)翻譯效率的影響eIF-4F的磷酸化能提高翻eIF-2α的磷酸化抑制翻譯起始在蛋白質(zhì)合成過程中很多酶和蛋白因子的活性受到磷酸化和脫磷酸的調(diào)控。例如eIF-2磷酸化對(duì)翻譯起始的影響：用兔網(wǎng)織紅細(xì)胞無細(xì)胞體系體外翻譯時(shí)發(fā)現(xiàn)，如果不向這一體系添加血紅素，幾分鐘后蛋白合成會(huì)下降且停止。Why?104單林娜制作eIF-2α的磷酸化抑制翻譯起始在蛋白質(zhì)合成過程中很多酶和蛋原因在于血紅素可抑制eIF-2激酶（heme-regulatedinhibitor，HRI）的活性，HRI可使eIF-2的亞基磷酸化，磷酸化的eIF-2與eIF-2B緊密結(jié)合，影響eIF-2的再利用，使翻譯起始效率降低。105單林娜制作原因在于血紅素可抑制eIF-2激酶（heme-regulat血紅素heme抑制eIF-2激酶進(jìn)而抑制eIF-2的亞基磷酸化磷酸化的eIF-2與eIF-2B緊密結(jié)合,影響eIF-2的再利用,使翻譯起始效率降低。106單林娜制作血紅素heme抑制eIF-2激酶進(jìn)而抑制eIF-2的亞基磷酸三．3’UTR結(jié)構(gòu)與mRNA穩(wěn)定性調(diào)控3’UTR序列及結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)mRNA穩(wěn)定性和壽命多聚腺苷酸尾調(diào)節(jié)翻譯效率107單林娜制作三．3’UTR結(jié)構(gòu)與mRNA穩(wěn)定性調(diào)控3’UTR序列及結(jié)構(gòu)調(diào)3’UTR序列及結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)mRNA穩(wěn)定性和壽命mRNA穩(wěn)定性主要取決于3’—UTR結(jié)構(gòu)1．poly(A)尾增加mRNA穩(wěn)定性，2．3’-UTR中UA序列導(dǎo)致mRNA不穩(wěn)定．多聚腺苷酸尾調(diào)節(jié)翻譯效率1．poly(A)尾增加翻譯效率；2．富含UA序列抑制翻譯。108單林娜制作3’UTR序列及結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)mRNA穩(wěn)定性和壽命108單林娜制本章要點(diǎn)回顧一、基因表達(dá)調(diào)控基本概念與原理1.掌握基因表達(dá)及基因組的概念，主要特點(diǎn)及主要表達(dá)方式。2.了解基因表達(dá)調(diào)控的生物學(xué)意義。3.熟悉基因表達(dá)調(diào)控的基本要素（原理）109單林娜制作本章要點(diǎn)回顧一、基因表達(dá)調(diào)控基本概念與原理109單林娜制作本章要點(diǎn)回顧二、原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)1.熟悉原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)特點(diǎn)。2.掌握乳糖操縱子結(jié)構(gòu)，熟悉調(diào)節(jié)機(jī)制（包括阻遏蛋白負(fù)性調(diào)節(jié)、CAP正性調(diào)節(jié)及協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)三個(gè)概念）。3.掌握色氨酸操縱子結(jié)構(gòu)，熟悉調(diào)節(jié)機(jī)制（包括色氨酸操縱子的阻遏系統(tǒng)和弱化機(jī)制）4.了解其他轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)機(jī)制。110單林娜制作本章要點(diǎn)回顧二、原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)110單林娜制作本章要點(diǎn)回顧三、真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)1.熟悉真核基因組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及真核基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)。2.掌握以下概念：順式作用元件、反式作用因子、啟動(dòng)子、增強(qiáng)子，熟悉沉默子、基本轉(zhuǎn)錄因子、特異轉(zhuǎn)錄因子。3.了解轉(zhuǎn)錄因子的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域、轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域。111單林娜制作本章要點(diǎn)回顧三、真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)111單林娜制作真核生物基因表達(dá)的調(diào)控2真核生物基因表達(dá)的調(diào)控210.1真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控10.4真核基因翻譯水平上的調(diào)控Chapter10ControllingoftheGeneExpression113單林娜制作10.1真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類Chapter110.1真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控10.4真核基因翻譯水平上的調(diào)控Chapter10ControllingoftheGeneExpression(Parttwo)Contents114單林娜制作10.1真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類Chapter110.1真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類一、真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)二、真核生物基因表達(dá)調(diào)控的種類115單林娜制作10.1真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類一、真核生物基因表原核生物的調(diào)控系統(tǒng)就是要在一個(gè)特定的環(huán)境中為細(xì)胞創(chuàng)造高速生長的條件，或使細(xì)胞在受到損傷時(shí)，盡快得到修復(fù)，所以，原核生物基因表達(dá)的開關(guān)經(jīng)常是通過控制轉(zhuǎn)錄的起始來調(diào)節(jié)的。真核基因表達(dá)調(diào)控的最顯著特征是能在特定時(shí)間和特定的細(xì)胞中激活特定的基因，從而實(shí)現(xiàn)"預(yù)定"的、有序的、不可逆轉(zhuǎn)的分化、發(fā)育過程，并使生物的組織和器官在一定的環(huán)境條件范圍內(nèi)保持正常功能。一、真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)116單林娜制作原核生物的調(diào)控系統(tǒng)就是要在一個(gè)特定的環(huán)境中為細(xì)胞創(chuàng)造高速生長真核生物基因表達(dá)調(diào)控與原核的共同點(diǎn)：基因表達(dá)都有轉(zhuǎn)錄水平和轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控，且以轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控為最重要；在結(jié)構(gòu)基因上游和下游、甚至內(nèi)部存在多種調(diào)控成分，并依靠特異蛋白因子與這些調(diào)控成分的結(jié)合與否調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄。10.1真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類117單林娜制作真核生物基因表達(dá)調(diào)控與原核的共同點(diǎn)：10.1真核生物基因表真核生物基因表達(dá)調(diào)控與原核的不同點(diǎn)：1、真核基因表達(dá)調(diào)控的環(huán)節(jié)更多：轉(zhuǎn)錄與翻譯間隔進(jìn)行，具有多種原核生物沒有的調(diào)控機(jī)制；個(gè)體發(fā)育復(fù)雜，具有調(diào)控基因特異性表達(dá)的機(jī)制。2、真核生物活性染色體結(jié)構(gòu)的變化對(duì)基因表達(dá)具有調(diào)控作用：DNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化、DNA堿基修飾變化、組蛋白變化；3、正性調(diào)節(jié)占主導(dǎo)，且一個(gè)真核基因通常有多個(gè)調(diào)控序列，需要有多個(gè)激活物。10.1真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類118單林娜制作真核生物基因表達(dá)調(diào)控與原核的不同點(diǎn)：1、真核基因表達(dá)調(diào)控的環(huán)根據(jù)其性質(zhì)可分為兩大類：一是瞬時(shí)調(diào)控或稱為可逆性調(diào)控，它相當(dāng)于原核細(xì)胞對(duì)環(huán)境條件變化所做出的反應(yīng)。瞬時(shí)調(diào)控包括某種底物或激素水平的升降，及細(xì)胞周期不同階段中酶活性和濃度的調(diào)節(jié)。二是發(fā)育調(diào)控或稱不可逆調(diào)控，是真核基因調(diào)控的精髓部分，它決定了真核細(xì)胞生長、分化、發(fā)育的全部進(jìn)程。二、真核生物基因表達(dá)調(diào)控的種類10.1真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類119單林娜制作根據(jù)其性質(zhì)可分為兩大類：二、真核生物基因表達(dá)調(diào)控的種類10.根據(jù)基因調(diào)控在同一事件中發(fā)生的先后次序又可分為：DNA水平調(diào)控Replicationalregulation轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控transcriptionalregulation轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控posttranscriptionalregulation翻譯水平調(diào)控translationalregulation蛋白質(zhì)加工水平的調(diào)控regulationofproteinmaturation10.1真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類120單林娜制作根據(jù)基因調(diào)控在同一事件中發(fā)生的先后次序又可分為：10.1真121單林娜制作10單林娜制作10.1真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控

10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控10.4真核基因翻譯水平上的調(diào)控Chapter9ControllingoftheGeneExpression(Parttwo)Contents122單林娜制作10.1真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類Chapter9一、基因丟失二、基因擴(kuò)增三、基因重排四、DNA的甲基化與基因調(diào)控五、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與基因表達(dá)調(diào)控10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控抗體分子的形成Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)座子123單林娜制作一、基因丟失10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控抗體一、基因丟失丟失一段DNA或整條染色體的現(xiàn)象。在細(xì)胞分化過程中，可以通過丟失掉某些基因而去除這些基因的活性。某些原生動(dòng)物、線蟲、昆蟲和甲殼類動(dòng)物在個(gè)體發(fā)育中，許多體細(xì)胞常常丟失掉整條或部分的染色體，只有將來分化產(chǎn)生生殖細(xì)胞的那些細(xì)胞一直保留著整套的染色體。目前，在高等真核生物（包括動(dòng)物、植物）中尚未發(fā)現(xiàn)類似的基因丟失現(xiàn)象。10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控124單林娜制作一、基因丟失丟失一段DNA或整條染色體的現(xiàn)象。10.2真核圖馬蛔蟲受精卵的早期分裂馬蛔蟲2n＝2，但染色體上有多個(gè)著絲粒。第一次卵裂是橫裂，產(chǎn)生上下2個(gè)子細(xì)胞。第二次卵裂時(shí)，一個(gè)子細(xì)胞仍進(jìn)行橫裂，保持完整的基因組，而另一個(gè)子細(xì)胞卻進(jìn)行縱向分裂，丟失部分染色體。體細(xì)胞生殖細(xì)胞10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控125單林娜制作圖馬蛔蟲受精卵的早期分裂馬蛔蟲2n＝2，但染色體上有多個(gè)著840圖小麥癭蚊的染色體丟棄癭蚊卵跟果蠅相似（始核分裂胞質(zhì)不分裂），其卵的后端含有一種特殊的細(xì)胞質(zhì)極細(xì)胞質(zhì)核→保持了全部40條染色體→生殖細(xì)胞其他細(xì)胞質(zhì)區(qū)域核→丟失32條、留8條→體細(xì)胞10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控126單林娜制作840圖小麥癭蚊的染色體丟棄癭蚊卵跟果蠅相似（始核分裂胞二、基因擴(kuò)增基因擴(kuò)增是指某些基因的拷貝數(shù)專一性增大的現(xiàn)象，它使得細(xì)胞在短期內(nèi)產(chǎn)生大量的基因產(chǎn)物以滿足生長發(fā)育的需要，是基因活性調(diào)控的一種方式。如非洲爪蟾卵母細(xì)胞中rDNA的基因擴(kuò)增是因發(fā)育需要而出現(xiàn)的基因擴(kuò)增現(xiàn)象。10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控127單林娜制作二、基因擴(kuò)增基因擴(kuò)增是指某些基因的拷貝數(shù)專一性增大的現(xiàn)象，它發(fā)育或系統(tǒng)發(fā)生中的倍性增加在植物中普遍存在基因組拷貝數(shù)增加，即多倍性，在植物中是非常普遍的現(xiàn)象?；蚪M拷貝數(shù)增加使可供遺傳重組的物質(zhì)增多，這可能構(gòu)成了加速基因進(jìn)化、基因組重組和最終物種形成的一種方式。10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控128單林娜制作發(fā)育或系統(tǒng)發(fā)生中的倍性增加在植物中普遍存在DNA含量的發(fā)育控制利用流式細(xì)胞儀對(duì)從擬南芥不同發(fā)育階段的組織中分離到的間期細(xì)胞核進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)多倍體的DNA含量與組織的成熟程度成正比。對(duì)于一給定的物種，C是單倍體基因組中的DNA質(zhì)量。129單林娜制作DNA含量的發(fā)育控制利用流式細(xì)胞儀對(duì)從擬南芥不同發(fā)育階段的組將一個(gè)基因從遠(yuǎn)離啟動(dòng)子的地方移到距它很近的位點(diǎn)從而啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，這種方式被稱為基因重排。通過基因重排調(diào)節(jié)基因活性的典型例子是免疫球蛋白結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)。三、基因重排10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控130單林娜制作將一個(gè)基因從遠(yuǎn)離啟動(dòng)子的地方移到距它很近的位點(diǎn)從而啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，產(chǎn)生抗體B細(xì)胞體液免疫

經(jīng)法氏囊(BarsaofFabricius)細(xì)胞分裂骨髓

經(jīng)胸腺調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答T細(xì)胞細(xì)胞免疫殺傷抗原10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控131單林娜制作10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控20單林娜制作動(dòng)物抗體重排人體可產(chǎn)生108以上不同的抗體分子。抗體是蛋白質(zhì)，每一種特異抗體具有不同的氨基酸序列。人類基因組中編碼蛋白質(zhì)的基因大概只有30000個(gè)左右。編碼抗體分子需要的基因是人體基因總數(shù)的1000倍!可能嗎？10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控132單林娜制作動(dòng)物抗體重排人體可產(chǎn)生108以上不同的抗體分子。10.2真抗體的基本結(jié)構(gòu)10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控133單林娜制作抗體的基本結(jié)構(gòu)10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控2免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)134單林娜制作免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)23單林娜制作在人類基因組中，所有抗體的重鏈和輕鏈都不是由固定的完整基因編碼的，而是由不同基因片段經(jīng)重排后形成的完整基因編碼的。完整的重鏈基因由VH、D、J和C四個(gè)基因片斷組合而成。完整的輕鏈基因由VL、J和C3個(gè)片段組合而成。10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控135單林娜制作在人類基因組中，所有抗體的重鏈和輕鏈都不是由固定的完整基因編人類基因組中抗體基因片斷

10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控136單林娜制作人類基因組中抗體基因片斷10.2真核生物DNA水平上的基產(chǎn)生免疫球蛋白分子多樣性的遺傳控制重鏈和輕鏈的不同組合，κ、λ、H；在重鏈中，V、D、J和C片段的組合；κ輕鏈中V和C的組合；λ輕鏈中V、J和C的組合；基因片段之間的連接點(diǎn)也可以在幾個(gè)bp的范圍內(nèi)移動(dòng)。因此，可以從約300個(gè)抗體基因片段中產(chǎn)生109數(shù)量級(jí)的免疫球蛋白分子。10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控137單林娜制作產(chǎn)生免疫球蛋白分子多樣性的遺傳控制重鏈和輕鏈的不同組合，κ、138單林娜制作27單林娜制作四、DNA的甲基化與基因調(diào)控1、DNA的甲基化胞嘧啶被甲基化修飾形成5-甲基胞嘧啶(mC)幾乎所有的mC與其3’的鳥嘌呤以5’mCpG3’的形式存在。當(dāng)兩條鏈上的胞嘧啶都被甲基化時(shí)稱為完全甲基化。一般在復(fù)制剛完成時(shí)，子鏈上的C呈非甲基化狀態(tài)，稱為半甲基化。5’mCpG3’3’GpCm5’5’mCpG3’3’GpC5’10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控139單林娜制作四、DNA的甲基化與基因調(diào)控1、DNA的甲基化5’mCpG140單林娜制作29單林娜制作在真核生物中，5-甲基胞嘧啶主要出現(xiàn)在CpG序列、CpXpG、CCA/TGG和GATC中CpG二核苷酸通常成串出現(xiàn)在DNA上，CpG島10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控141單林娜制作在真核生物中，5-甲基胞嘧啶主要出現(xiàn)在CpG序列、CpXpG甲基化位點(diǎn)的檢測(cè)特殊的限制性內(nèi)切酶——同裂酶HpaⅡ識(shí)別并切割未甲基化的CCGG(C↓CGG)MspⅠ識(shí)別無論是否甲基化的CCGG(C↓CGG或C↓CmGG)10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控142單林娜制作甲基化位點(diǎn)的檢測(cè)特殊的限制性內(nèi)切酶——同裂酶10.2真核生143單林娜制作32單林娜制作144單林娜制作33單林娜制作真核生物細(xì)胞內(nèi)存在兩種甲基化酶活性：構(gòu)建性甲基轉(zhuǎn)移酶：作用于非甲基化位點(diǎn)，對(duì)發(fā)育早期DNA甲基化位點(diǎn)的確定起重要作用。維持性甲基轉(zhuǎn)移酶：作用于半甲基化位點(diǎn)，使子代細(xì)胞具備親代的甲基化狀態(tài)。10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控145單林娜制作真核生物細(xì)胞內(nèi)存在兩種甲基化酶活性：構(gòu)建性甲基轉(zhuǎn)移酶：作用于CH3CH3CH3CH3146單林娜制作CH3CH3CH3CH335單林娜制作在一些不表達(dá)的基因中，啟動(dòng)區(qū)的甲基化程度很高，而處于活化狀態(tài)的基因則甲基化程度較低。10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控147單林娜制作在一些不表達(dá)的基因中，啟動(dòng)區(qū)的甲基化程度很高，而處于活化狀態(tài)2.親本印記(imprinting)印記:來源于父母本的一對(duì)等位基因表達(dá)不同。如源于父本的IGF-Ⅱ(胰島素樣生長因子Ⅱ)基因可表達(dá)，而源于母本的則不能表達(dá)。這是由于卵母細(xì)胞中的IGF-Ⅱ已被甲基化，而精子中的IGF-Ⅱ未被甲基化，所以這一對(duì)等位基因在合子中表現(xiàn)不同。10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控148單林娜制作2.親本印記(imprinting)印記:來源于父母本的一對(duì)目前在人類和鼠身上已辨明了20種印跡基因。大多數(shù)人類的印跡基因集中在三個(gè)簇中。在每個(gè)基因簇上都存在著特異的印記盒(imprintingbox)，能順式調(diào)節(jié)印跡基因的親本特異性表達(dá)，這些位點(diǎn)表現(xiàn)出親本特異性的甲基化作用和去甲基化作用。10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控149單林娜制作目前在人類和鼠身上已辨明了20種印跡基因。大多數(shù)人類的印跡基DNA甲基化導(dǎo)致某些區(qū)域DNA構(gòu)象變化，從而影響了蛋白質(zhì)與DNA的相互作用，抑制了轉(zhuǎn)錄因子與啟動(dòng)區(qū)DNA的結(jié)合效率。3、DNA甲基化抑制基因轉(zhuǎn)錄的機(jī)理10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控150單林娜制作DNA甲基化導(dǎo)致某些區(qū)域DNA構(gòu)象變化，從而影響了蛋白質(zhì)五、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與基因表達(dá)調(diào)控（一）活性染色質(zhì)按功能狀態(tài)的不同可將染色質(zhì)分為活性染色質(zhì)和非活性染色質(zhì)：活性染色質(zhì)是指具有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)；非活性染色質(zhì)是指沒有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)。10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控151單林娜制作五、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與基因表達(dá)調(diào)控（一）活性染色質(zhì)10.2真核生真核細(xì)胞中基因轉(zhuǎn)錄的模板是染色質(zhì)而不是裸露的DNA，因此染色質(zhì)呈疏松或緊密結(jié)構(gòu)，即是否處于活化狀態(tài)是決定RNA聚合酶能否有效行使轉(zhuǎn)錄功能的關(guān)鍵。10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控152單林娜制作真核細(xì)胞中基因轉(zhuǎn)錄的模板是染色質(zhì)而不是裸露的DNA，因此染色153單林娜制作42單林娜制作154單林娜制作43單林娜制作活性染色質(zhì)的主要特點(diǎn)在結(jié)構(gòu)上：活性染色質(zhì)上具有DNaseI超敏感位點(diǎn)活性染色質(zhì)上具有基因座控制區(qū)活性染色質(zhì)上具有核基質(zhì)結(jié)合區(qū)（MAR序列）10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控155單林娜制作活性染色質(zhì)的主要特點(diǎn)在結(jié)構(gòu)上：10.2真核生物DNA水平上活性染色質(zhì)上具有DNaseI超敏感位點(diǎn)：每個(gè)活躍表達(dá)的基因都有一個(gè)或幾個(gè)超敏感位點(diǎn)，大部分位于基因5′端啟動(dòng)子區(qū)域。10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控156單林娜制作活性染色質(zhì)上具有DNaseI超敏感位點(diǎn)：每個(gè)活躍表達(dá)的基活性染色質(zhì)上具有核基質(zhì)結(jié)合區(qū)（matrixattachmentregion，MAR）：MAR一般位于DNA放射環(huán)或活性轉(zhuǎn)錄基因的兩端。在外源基因兩端接上MAR，可增加基因表達(dá)水平10倍以上，說明MAR在基因表達(dá)調(diào)控中有作用。是一種新的基因調(diào)控元件。10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控157單林娜制作活性染色質(zhì)上具有核基質(zhì)結(jié)合區(qū)（matrixattachm10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控158單林娜制作10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控47單林娜制作10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控159單林娜制作10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控48單林娜制作（二）活性染色體結(jié)構(gòu)變化1、對(duì)核酸酶敏感

活化基因常有超敏位點(diǎn)，位于調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合位點(diǎn)附近。10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控160單林娜制作（二）活性染色體結(jié)構(gòu)變化1、對(duì)核酸酶敏感10.2真核RNA-pol正超螺旋負(fù)超螺旋轉(zhuǎn)錄方向2、DNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化天然雙鏈DNA均以負(fù)性超螺旋構(gòu)象存在；基因活化后10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控161單林娜制作RNA-pol正超螺旋負(fù)超螺旋轉(zhuǎn)錄方向2、DNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化3、DNA堿基修飾變化真核DNA約有5%的胞嘧啶被甲基化，甲基化范圍與基因表達(dá)程度呈反比。10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控162單林娜制作3、DNA堿基修飾變化真核DNA約有5%的胞嘧啶被甲基化，14、組蛋白變化①富含Lys組蛋白水平降低②H2A,H2B二聚體不穩(wěn)定性增加③組蛋白修飾：高乙酰化④H3組蛋白巰基暴露10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控163單林娜制作4、組蛋白變化①富含Lys組蛋白水平降低10.2真核生10.1真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類10.2真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控10.4真核基因翻譯水平上的調(diào)控Chapter9ControllingoftheGeneExpression(Parttwo)Contents164單林娜制作10.1真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類Chapter910.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控一、真核生物與原核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控的差異二、真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控順式作用元件三、反式作用因子165單林娜制作10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控一、真核生物與原核一、真核生物與原核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控的差異1.真核生物轉(zhuǎn)錄過程涉及復(fù)雜的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變化；2.原核生物調(diào)節(jié)元件種類少，真核很多；3.原核生物有操縱子結(jié)構(gòu)，真核不組成操縱子；4.大多數(shù)真核生物啟動(dòng)子以正調(diào)控為主，原核生物以負(fù)調(diào)控為主。10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控166單林娜制作一、真核生物與原核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控的差異1.真核生物轉(zhuǎn)錄過程涉及“基因”的分子生物學(xué)定義：產(chǎn)生一條多肽鏈或功能RNA所必需的全部核苷酸序列。轉(zhuǎn)錄區(qū)對(duì)應(yīng)于mRNA的5’非翻譯區(qū)對(duì)應(yīng)于mRNA的3’非翻譯區(qū)編碼區(qū)上游調(diào)控區(qū)PromoterIntronExon起始密碼子終止子Trimmingscale167單林娜制作“基因”的分子生物學(xué)定義：產(chǎn)生一條多肽鏈或功能RNA所必需的二、真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控順式作用元件

（cis-actingelement）定義：影響自身基因表達(dá)活性的非編碼DNA序列。例：?jiǎn)?dòng)子、增強(qiáng)子、沉默子等10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控168單林娜制作二、真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控順式作用元件

（cis-acting1、啟動(dòng)子在DNA分子中，RNA聚合酶能夠識(shí)別、結(jié)合并導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄起始的序列。10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控169單林娜制作1、啟動(dòng)子在DNA分子中，RNA聚合酶能夠識(shí)別、結(jié)合并導(dǎo)致轉(zhuǎn)10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控170單林娜制作10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控59單林娜制作啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)GC盒

TATA盒結(jié)構(gòu)基因+1與RNApolII結(jié)合，決定轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的精確定位。CAAT盒

上游啟動(dòng)子序列（UPS）決定基因表達(dá)的基礎(chǔ)水平Sp1,NF1,P1,……-25-35-70-80-11010.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控171單林娜制作啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)GC盒結(jié)構(gòu)基因+1與RNApolIICAAT指能使與它連鎖的基因轉(zhuǎn)錄頻率明顯增加的DNA序列。2、增強(qiáng)子10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控172單林娜制作指能使與它連鎖的基因轉(zhuǎn)錄頻率明顯增加的DNA序列。2、SV40的轉(zhuǎn)錄單元上發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游約200bp處有兩段長72bp的正向重復(fù)序列。增強(qiáng)子區(qū)域SP1結(jié)合區(qū)域復(fù)制原點(diǎn)173單林娜制作SV40的轉(zhuǎn)錄單元上發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游約200bp處有增強(qiáng)子特點(diǎn)：①增強(qiáng)效應(yīng)十分明顯，一般能使基因轉(zhuǎn)錄頻率增加10-200倍②增強(qiáng)效應(yīng)與其位置和取向無關(guān)，不論增強(qiáng)子以什么方向排列（5‘→3’或3‘→5’），甚至和靶基因相距3kb，或在靶基因下游，均表現(xiàn)出增強(qiáng)效應(yīng)；

10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控174單林娜制作增強(qiáng)子特點(diǎn)：①增強(qiáng)效應(yīng)十分明顯，一般能使基因轉(zhuǎn)錄頻率增加1③大多為重復(fù)序列，一般長約50bp，適合與某些蛋白因子結(jié)合。其內(nèi)部常含有一個(gè)核心序列：（G）TGGA/TA/TA/T（G），該序列是產(chǎn)生增強(qiáng)效應(yīng)時(shí)所必需的；④增強(qiáng)效應(yīng)有嚴(yán)密的組織和細(xì)胞特異性，說明增強(qiáng)子只有與特定的蛋白質(zhì)（轉(zhuǎn)錄因子）相互作用才能發(fā)揮其功能；10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控175單林娜制作③大多為重復(fù)序列，一般長約50bp，適合與某些蛋白因子結(jié)合。⑤沒有基因?qū)Ｒ恍?，可以在不同的基因組合上表現(xiàn)增強(qiáng)效應(yīng)；⑥許多增強(qiáng)子還受外部信號(hào)的調(diào)控，如金屬硫蛋白的基因啟動(dòng)區(qū)上游所帶的增強(qiáng)子，就可以對(duì)環(huán)境中的鋅、鎘濃度做出反應(yīng)。10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控176單林娜制作⑤沒有基因?qū)Ｒ恍?，可以在不同的基因組合上表現(xiàn)增強(qiáng)效應(yīng)；10增強(qiáng)子作用機(jī)理177單林娜制作增強(qiáng)子作用機(jī)理66單林娜制作某些基因含有負(fù)性調(diào)節(jié)元件——沉默子，當(dāng)其結(jié)合特異蛋白因子時(shí)，對(duì)基因轉(zhuǎn)錄起阻遏作用。3、沉默子10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控178單林娜制作某些基因含有負(fù)性調(diào)節(jié)元件——沉默子，當(dāng)其結(jié)合特異蛋白因子時(shí)三、反式作用因子

（轉(zhuǎn)錄因子，transcriptionfactor）（一）定義能直接或間接地識(shí)別或結(jié)合在各類順式作用元件上，參與調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì),也稱為轉(zhuǎn)錄因子（transcriptionalfactor，TF）。

如：TFⅡD（TATA）、CTF（CAAT）、SP1(GGGCGG)、HSF(熱激蛋白啟動(dòng)區(qū))

10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控179單林娜制作三、反式作用因子

（轉(zhuǎn)錄因子，transcriptionf反式作用因子

識(shí)別/結(jié)合順式作用元件中的靶序列啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄例：轉(zhuǎn)錄因子TFⅡD識(shí)別結(jié)合TATAbox

轉(zhuǎn)錄因子SP1識(shí)別結(jié)合GCbox

轉(zhuǎn)錄因子CTF1識(shí)別結(jié)合CCAATbox10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控180單林娜制作反式作用因子10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控69單（二）反式作用因子的類型1.基本轉(zhuǎn)錄因子（通用轉(zhuǎn)錄因子）

又稱TATA盒結(jié)合蛋白，如TFⅠ、TFⅡ和TFⅢ等。10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控181單林娜制作（二）反式作用因子的類型1.基本轉(zhuǎn)錄因子（通用轉(zhuǎn)錄因子）轉(zhuǎn)錄因子功能

TFⅡA穩(wěn)定TFⅡD促進(jìn)RNApolⅡ結(jié)合TFⅡB辨認(rèn)TATATFⅡDATPaseTFⅡE解螺旋酶TFⅡF促進(jìn)TFⅡD結(jié)合TFⅡ-I唯一的轉(zhuǎn)錄因子與RNApolII相關(guān)的基本轉(zhuǎn)錄因子10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控182單林娜制作轉(zhuǎn)錄因子功能TFⅡA穩(wěn)TFⅡDTFⅡA

TFⅡBRNApolⅡ/TFⅡFTFⅡEPICDTATABFEDNA轉(zhuǎn)錄前起始復(fù)合物（Pre-initiationComplex，PIC）ARNApolⅡTATA基本轉(zhuǎn)錄因子（通用轉(zhuǎn)錄因子）183單林娜制作TFⅡDTFⅡATFⅡBRNApolⅡ/TFⅡFTFⅡEF1因子

紅細(xì)胞Isl-I因子

胰島β細(xì)胞MyoDI因子

骨骼肌細(xì)胞NF-κB因子

B淋巴細(xì)胞DF3因子

乳腺癌細(xì)胞

CEA啟動(dòng)子結(jié)合蛋白

CEA陽性的腫瘤細(xì)胞

意義：

不同組織細(xì)胞發(fā)揮不同生理功能的分子基礎(chǔ)。轉(zhuǎn)錄因子組織細(xì)胞2.組織或細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子184單林娜制作EF1因子

熱休克轉(zhuǎn)錄因子（HSTF）

高溫環(huán)境cAMP效應(yīng)元件結(jié)合蛋白(CREBF)cAMP

血清應(yīng)激因子（SRF）