人類基因表達(dá)

人類基因表達(dá)第一頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五Chapter10HumangeneExpression第二頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五本章內(nèi)容提示第十章人類基因表達(dá)人類細(xì)胞中基因表達(dá)概述反式作用因子對基因表達(dá)的調(diào)控單個基因的選擇性轉(zhuǎn)錄與加工差異性基因表達(dá)——表觀遺傳機(jī)制基因表達(dá)的遠(yuǎn)程控制與印記Ig和TCR基因的特殊結(jié)構(gòu)與表達(dá)第三頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五

時間特異性按功能需要，某一特定基因的表達(dá)嚴(yán)格按特定的時間順序發(fā)生，稱之為基因表達(dá)的時間特異性(temporalspecificity)。多細(xì)胞生物基因表達(dá)的時間特異性又稱階段特異性(stagespecificity)。10.1人類細(xì)胞中基因表達(dá)概述第四頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五空間特異性在個體生長全過程，某種基因產(chǎn)物在個體按不同組織空間順序出現(xiàn)，稱之為基因表達(dá)的空間特異性(spatialspecificity)。第五頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五基因表達(dá)的層次（一）轉(zhuǎn)錄調(diào)控涉及核心啟動子的轉(zhuǎn)錄起始水平和相關(guān)RNA聚合酶的聚集和加工水平。起始于轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合至啟動子，受調(diào)于蛋白因子與旁側(cè)或內(nèi)含子序列中的其他調(diào)控序列的結(jié)合。第六頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五（二）轉(zhuǎn)錄后調(diào)控包括RNA加工、mRNA轉(zhuǎn)運(yùn)及其穩(wěn)定性、翻譯、翻譯后加工、蛋白質(zhì)靶向運(yùn)輸及其穩(wěn)定性等水平的機(jī)制。如，RNA剪接可使一個基因產(chǎn)生多種不同的基因產(chǎn)物；mRNAUTR的特定序列與反式蛋白因子的結(jié)合影響翻譯效率。第七頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五（三）表觀遺傳機(jī)制可遺傳的，不依賴于基因組序列改變的基因表達(dá)差異。通常涉及DNA甲基化。單等位性表達(dá)：兩個等位基因中，由于一個基因序列內(nèi)的甲基化作用，使該基因關(guān)閉。第八頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五蛋白因子與核酸特定序列的結(jié)合是廣泛存在的，涉及到轉(zhuǎn)錄起始、RNA加工、翻譯、RNA轉(zhuǎn)運(yùn)等任何水平。特定的核酸序列可以是基因附近或內(nèi)部、前體mRNA、成熟mRNA的UTR或內(nèi)部特定序列。10.2反式作用因子對基因表達(dá)的調(diào)控第九頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五蛋白因子由遠(yuǎn)程基因編碼，遠(yuǎn)距離發(fā)生作用，稱為反式作用因子。包括：轉(zhuǎn)錄因子、RNA聚合酶、調(diào)控蛋白等。反式作用因子中，直接或間接結(jié)合RNA聚合酶的，則稱為轉(zhuǎn)錄因子(transcriptionalfactors,TF)。第十頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五通過DNA-蛋白質(zhì)結(jié)合的調(diào)控轉(zhuǎn)錄起始水平是重要的基因表達(dá)調(diào)控點(diǎn)，轉(zhuǎn)錄因子與基因內(nèi)或鄰近區(qū)域的特定DNA調(diào)節(jié)序列結(jié)合后，RNA聚合酶開始轉(zhuǎn)錄基因。第十一頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五

轉(zhuǎn)錄因子分類（1）基本轉(zhuǎn)錄因子是RNA聚合酶結(jié)合啟動子所必需的一組蛋白因子，決定三種RNA(mRNA、tRNA及rRNA)轉(zhuǎn)錄的類別。第十二頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五（2）特異轉(zhuǎn)錄因子為個別基因轉(zhuǎn)錄所必需，決定該基因的時間、空間特異性表達(dá)。轉(zhuǎn)錄激活因子轉(zhuǎn)錄抑制因子第十三頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五通過RNA-蛋白質(zhì)結(jié)合的調(diào)控一些mRNA的UTR序列與特定蛋白因子結(jié)合，影響其翻譯水平，另外前體mRNA的選擇性剪接也涉及蛋白因子與RNA之間的作用。第十四頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五一、組蛋白修飾和染色質(zhì)重構(gòu)核小體的致密包裝能夠阻止DNA與蛋白因子的結(jié)合，影響DNA的復(fù)制、修復(fù)和基因轉(zhuǎn)錄。組蛋白修飾和染色質(zhì)重構(gòu)可以可逆的轉(zhuǎn)變?nèi)旧|(zhì)的局部結(jié)構(gòu)。

核小體通過構(gòu)象改變，使染色質(zhì)具有松散的結(jié)構(gòu)，從而便于轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子和順式用元件結(jié)合和RNA聚合酶在轉(zhuǎn)錄模板上滑動。第十五頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五

組蛋白修飾組蛋白化學(xué)修飾發(fā)生在組蛋白N端尾部，尤其是組蛋白H3和H4的修飾起始了染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化。組蛋白尾部由20個氨基酸組成，并且從DNA轉(zhuǎn)彎處的核小體間延伸出來。第十六頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五

組蛋白修飾的類型乙?；?-一般與活化的染色質(zhì)構(gòu)型相關(guān)聯(lián)，乙?；揎棿蠖喟l(fā)生在H3、H4的Lys殘基上。甲基化--發(fā)生在H3、H4的Lys和Asp殘基上，可以與基因抑制有關(guān)，也可以與基因的激活相關(guān)，這往往取決于被修飾的位置和程度。磷酸化--發(fā)生與Ser殘基，一般與基因活化相關(guān)。泛素化--一般是C端Lys修飾，啟動基因表達(dá)。SUMO（一種類泛素蛋白）化--可穩(wěn)定異染色質(zhì)。其他修飾第十七頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五位點(diǎn)：通常發(fā)生在蛋白質(zhì)的賴氨酸(K)上；可逆的生化反應(yīng)：乙?；腿ヒ阴；肿有?yīng)：中和賴氨酸上的正電荷，增加組蛋白與DNA的排斥力，使DNA結(jié)構(gòu)變得疏松，從而導(dǎo)致基因的轉(zhuǎn)錄活化。生物學(xué)功能：

A.基因轉(zhuǎn)錄活化；B.DNA損傷修復(fù)(1)組蛋白的乙酰化第十八頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五(2)組蛋白的甲基化位點(diǎn)：主要發(fā)生在賴氨酸(K)或精氨酸(R)上；分子效應(yīng)：

增加賴氨酸上的疏水力生物學(xué)功能：

A.基因轉(zhuǎn)錄活化（H3-K4)；B.基因轉(zhuǎn)錄沉默（H3-K9）；C.X染色體失活第十九頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五(3)組蛋白的磷酸化位點(diǎn)：主要發(fā)生在絲氨酸(S)/蘇氨酸(T)功能：A.轉(zhuǎn)錄調(diào)控：H3K10被Rsk-2磷酸化B.異染色質(zhì)的形成：H4S1的磷酸化C.DNArepair：H2AX磷酸化第二十頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五組蛋白H3和H4的修飾第二十一頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五組蛋白乙?；谵D(zhuǎn)錄調(diào)控中作用的模型轉(zhuǎn)錄因子（如糖皮質(zhì)激素受體，GR）與DNA結(jié)合并捕獲輔激活子（CBP）；CBP具有組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶活性。①表示一段阻遏狀態(tài)的染色體區(qū)域，其DNA與去乙?；M蛋白結(jié)合；②糖皮質(zhì)激素受體（GR）和糖皮質(zhì)激素應(yīng)答元件（GRE）結(jié)合，輔激活物CBP同GR結(jié)合，處于TATA盒的上游和下游的核心組蛋白被乙?；?；③被乙?；慕M蛋白與DNA分離；④TFIID與DNA的開放區(qū)結(jié)合。TAFII250是TFIID的一個亞基,具有組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶活性;同時,CBP和TAFII250又解離相鄰的核小體,以便容許轉(zhuǎn)錄起始；⑤在啟動子區(qū)剩下的核小體也被乙?；?，RNA聚合酶與啟動子結(jié)合，轉(zhuǎn)錄開始。第二十二頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五

核小體的結(jié)構(gòu)和基因轉(zhuǎn)錄1、轉(zhuǎn)錄基因的核小體結(jié)構(gòu)變得疏松，這可能更有利于轉(zhuǎn)錄的進(jìn)行。2、轉(zhuǎn)錄的基因的核小體數(shù)目和非轉(zhuǎn)錄的基因之間的核小體數(shù)目沒有顯著差異，這可能是轉(zhuǎn)錄時核小體組蛋白暫時移開，轉(zhuǎn)錄后又立即恢復(fù)其核小體結(jié)構(gòu)。3、RNA-pol前移處處都遇上核小體。轉(zhuǎn)錄延長過程中可以觀察到核小體移位和解聚現(xiàn)象。第二十三頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五通過核小體核心結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄的模型

第一步：RNA聚合酶使核小體不穩(wěn)定，撤掉2個（H2A-H2B）,形成H3-H4四聚體復(fù)合物；第二步：組蛋白核心的另一半（H3-H4四聚體）被移開并轉(zhuǎn)到聚合酶后面自由DNA上；第三步：2個H2A-H2B二聚體重新結(jié)合到DNA上，又形成一個完整的核小體核心結(jié)構(gòu)。第二十四頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五

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)，所謂活性染色質(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)?；钚匀旧|(zhì)由于核小體構(gòu)型發(fā)生構(gòu)象的改變，往往具有疏松的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)從而便于轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子與順式調(diào)控元件結(jié)合和RNA聚合酶在轉(zhuǎn)錄模板上滑動。染色質(zhì)重構(gòu)第二十五頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五真核細(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。第二十六頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五活性染色質(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）第二十七頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五DNaseI超敏感位點(diǎn)每個活躍表達(dá)的基因都有一個或幾個超敏感位點(diǎn)，大部分位于基因5′端啟動子區(qū)域。第二十八頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五

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。第二十九頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五第三十頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五

基因座控制區(qū)（locuscontrolregion,LCR）染色體DNA上一種順式作用元件，具有穩(wěn)定染色質(zhì)疏松結(jié)構(gòu)的功能；作用：與多種反式因子的結(jié)合序列可保證DNA轉(zhuǎn)錄時與啟動子結(jié)合的因子仍保持在原位。第三十一頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五LCR(locuscontrolregion)5’端調(diào)控位點(diǎn)，起初級調(diào)控作用，它即是一簇超敏感位點(diǎn)。HS4第三十二頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五真核生物有3類RNA聚合酶，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄3類不同的啟動子，分別為：Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類。

二、RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ進(jìn)行的轉(zhuǎn)錄第三十三頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五人類45SrRNA轉(zhuǎn)錄本的剪切rRNA基因——多拷貝基因第三十四頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五Ⅰ類啟動子由RNA聚合酶I負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄的rRNA基因，啟動子（I類）比較單一，由轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)附近的兩部分序列構(gòu)成。第一部分是核心啟動子（corepromoter），由-45—+20位核苷酸組成，單獨(dú)存在時就足以起始轉(zhuǎn)錄。另一部分由-170—-107位序列組成，稱為上游調(diào)控元件，能有效地增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄效率。

第三十五頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五RNApolⅠ轉(zhuǎn)錄體系的控制人rRNA前體基因的啟動子的兩個元件：核心元件與上游控制元件

RNApolⅠ的兩種轉(zhuǎn)錄因子：上游結(jié)合因子１與選擇性因子１

第三十六頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五由RNA聚合酶Ⅰ起始的轉(zhuǎn)錄第三十七頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五Ⅲ類啟動子由RNA聚合酶Ⅲ負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄的是5SrRNA、tRNA和某些核內(nèi)小分子RNA（snRNA），其啟動子（Ⅲ類）組成較復(fù)雜，又可被分為三個亞類。兩亞類5SrRNA和tRNA基因的啟動子是內(nèi)部啟動子（internalpromoter），位于轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)的下游，都由兩部分組成。第三亞類啟動子由三個部分組成，位于轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游。

第三十八頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五

RNApolⅢ轉(zhuǎn)錄體系的控制

tRNA和5SrRNA基因啟動子位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)下游即轉(zhuǎn)錄區(qū)內(nèi)，稱為內(nèi)部控制區(qū)（internalcontrolregions,ICR）

tRNA基因的ICR主要由Ａ盒和Ｂ盒兩個元件組成，RNApolⅢ轉(zhuǎn)錄起始需要轉(zhuǎn)錄因子TFⅢC和TFⅢB。

5SrRNA基因的轉(zhuǎn)錄需要三種轉(zhuǎn)錄因子：TFⅢC、TFⅢB和TFⅢＡ。第三十九頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五tRNA和5SrRNA的編碼序列內(nèi)的啟動子第四十頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五Ⅱ類啟動子由RNA聚合酶II負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄的II類基因包括所有蛋白質(zhì)編碼基因和部分snRNA基因。后者的啟動子結(jié)構(gòu)與III類基因啟動子中的第三種類型相似，編碼蛋白質(zhì)的II類基因啟動子在結(jié)構(gòu)上有共同的保守序列。II類啟動子：核心啟動子(corepromoter)TATA盒，-25~-30bp上游啟動子元件(upstreampromotorelements,UPE)：CAAT盒，-70bp；GC盒等，通過TFII復(fù)合物來提高轉(zhuǎn)錄效率。三、RNA聚合酶Ⅱ進(jìn)行的轉(zhuǎn)錄第四十一頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五第四十二頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五Ⅱ型啟動子TATA框（Hogness框）：富含AT的保守序列區(qū)，它與DNA雙鏈的解鏈有關(guān)，并決定轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的選擇。其中心點(diǎn)位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游－20～－30bp的位置。CAAT框：位于轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游－75bp處，與RNA聚合酶的結(jié)合有關(guān)。GC框：位于轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游－100～－300bp處，與轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合有關(guān)。啟動子基本區(qū)轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)輔助區(qū)第四十三頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五

轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物(pre-initiationcomplex,PIC)真核生物RNA-pol不與DNA分子直接結(jié)合，而需依靠眾多的轉(zhuǎn)錄因子。第四十四頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物(PIC)第四十五頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五參與RNA-polⅡ轉(zhuǎn)錄的TFⅡ蛋白激酶活性，使CTD磷酸化TFⅡHATPase57（a）34（b）TFⅡE解螺旋酶30，74TFⅡF促進(jìn)RNA-polⅡ結(jié)合及作為其他因子結(jié)合的橋梁33TFⅡB穩(wěn)定TFⅡD-DNA復(fù)合物12，19，35TFⅡA輔助TBP-DNA結(jié)合TAF**結(jié)合TATA盒TBP*38TFⅡD功能亞基組成，分子量(kD)轉(zhuǎn)錄因子蛋白激酶活性，使CTD磷酸化TFⅡHATPase57（a）34（b）TFⅡE解螺旋酶30，74TFⅡF促進(jìn)RNA-polⅡ結(jié)合及作為其他因子結(jié)合的橋梁33TFⅡB穩(wěn)定TFⅡD-DNA復(fù)合物12，19，35TFⅡA輔助TBP-DNA結(jié)合TAF**結(jié)合TATA盒TBP*38TFⅡD功能亞基組成，分子量(kD)轉(zhuǎn)錄因子第四十六頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五TBP是一種通用因子TBP（TATA-bindingprotein）是定位因子的一個組分，每類RNA聚合酶在結(jié)合到各自的啟動子上時都需要TBP。第四十七頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五TBP的作用機(jī)制：a、兩個結(jié)構(gòu)域形成一個完全二元對稱的馬鞍型結(jié)構(gòu)，與DNA小溝有效結(jié)合；第四十八頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五TBP的馬鞍型結(jié)構(gòu)第四十九頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五b、TBP與DNA結(jié)合，使DNA彎曲了約80°，

TATA盒向大溝彎曲，拓寬了小溝。第五十頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五AtpromotersforRNApolymeraseIII,TFIIIBbindsadjacenttoTFIIIC.AtpromotersforRNApolymeraseI,SL1bindsinconjunctionwithUBF.TFIIDissolelyresponsibleforrecognizingpromotersforRNApolymeraseII.Polymerasesbindviacommitmentfactors第五十一頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五BasicconceptoftranscriptionInitiationoftranscriptionbyRNApolymeraseII第五十二頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五POL-ⅡTFⅡFⅡAⅡB由RNA-PolⅡ催化轉(zhuǎn)錄的PICPOL-ⅡTFⅡFⅡHⅡETBPTAFTFⅡD-ⅡA-ⅡB-DNA復(fù)合物TATAⅡAⅡBTBPTAFTATAⅡHⅡECTD-PPIC組裝完成，TFⅡH使CTD磷酸化第五十三頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五

RNA聚合酶Ⅱ羧基末端結(jié)構(gòu)域(CTD)：

1、位置：RNA聚合酶Ⅱ最大亞基羧基末端

2、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：（1）具有7個氨基酸(Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser)的重復(fù)序列（酵母：重復(fù)26次；哺乳類：52次）（2）多個磷酸化位點(diǎn)：Ser、Thr第五十四頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五3、作用：

CTD磷酸化對調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄有重要作用：（1）CTD去磷酸化，RNA聚合酶II易與DNA

結(jié)合，這種構(gòu)象適于轉(zhuǎn)錄的起始；（2）CTD磷酸化可使RNA聚合酶II與DNA的結(jié)合變得松弛，形成適于延伸的構(gòu)象。第五十五頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五多肽基因的順式作用元件種類1.啟動子真核基因啟動子是RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)周圍的一組轉(zhuǎn)錄控制組件，至少包括一個轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)以及一個以上的功能組件。TATA盒GC盒CAAT盒第五十六頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五哺乳類RNA聚合酶II啟動子的常見組件ModuleConsensusDNAboundFactorDistributionTATAboxTATAAAA~10bpTBPGeneralCAATbox#GGCCAATC~22bpCTF/NF1GeneralGCboxGGGCGG~20bpSP1GeneralOctamer#ATTTGCAT~20bpOct-1General````23bpOct-2LymphoidBGGGACTTTCC~10bpNFBLymphoid````~10bpH2-TF1GeneralATFGTGACGT~20bpATFGeneral沒有哪一種上游元件是所有啟動子所共同必需的第五十七頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五①核心啟動子（Hogness盒，TATA盒）

離轉(zhuǎn)錄點(diǎn)較近，決定了基因轉(zhuǎn)錄的精確起始

②上游啟動子元件：CAAT盒、GC盒

位于較上游的元件，決定基因的基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄效率

③組織特異性啟動子

④誘導(dǎo)性啟動子Ⅱ型啟動子種類：第五十八頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五復(fù)雜真核生物中為泛在轉(zhuǎn)錄因子所結(jié)合的調(diào)節(jié)啟動子元件的保守位置第五十九頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五2.增強(qiáng)子(enhancer)指遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)、決定基因的時間、空間特異性、增強(qiáng)啟動子轉(zhuǎn)錄活性的DNA序列。3.沉默子(silencer)某些基因的負(fù)性調(diào)節(jié)元件，當(dāng)其結(jié)合特異蛋白因子時，對基因轉(zhuǎn)錄起阻遏作用。第六十頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五4.隔離子（insulator）防止處于阻遏狀態(tài)與活化狀態(tài)的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)域之間的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)向兩側(cè)擴(kuò)展的染色質(zhì)DNA序列，稱為隔離子。作用：作為異染色質(zhì)定向形成的起始位點(diǎn)；提供拓?fù)涓綦x區(qū)。第六十一頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五

Insulator

限定子MARLCR轉(zhuǎn)錄單位??限定子

若基因是必要的，則單元也是必要的

圖18-42功能區(qū)可能有三種位點(diǎn)：限定子阻止相鄰功能區(qū)之間的影響；MAR將功能區(qū)附著在核基質(zhì)上；(仿B.Lewin:《GENES》Ⅵ,1997，F(xiàn)ig.29.22)

第六十二頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五5.應(yīng)答元件（responseelement）能與某個（類）專一蛋白因子結(jié)合，從而控制基因特異表達(dá)的DNA上游序列。如HSE（熱休克反應(yīng)元件），

GRE（糖皮質(zhì)激素反應(yīng)元件）；

MRE（金屬反應(yīng)元件）；應(yīng)答元件能被在一些特定情況下表達(dá)的調(diào)控因子識別。第六十三頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五空間特異性基因表達(dá)伴隨時間順序所表現(xiàn)出的這種分布差異，實(shí)際上是由細(xì)胞在器官的分布決定的，所以空間特異性又稱細(xì)胞或組織特異性(cellortissuespecificity)。在個體生長全過程，某種基因產(chǎn)物在個體按不同組織空間順序出現(xiàn)，稱之為基因表達(dá)的空間特異性(spatialspecificity)。第六十四頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五人類胰島素基因啟動子包含多種為泛在及組織特異性轉(zhuǎn)錄因子所識別的序列元件第六十五頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五DNA結(jié)合域，bindingdomain，BD：<100aa，大溝

結(jié)合DNA元件部分，具有特異結(jié)合基序；轉(zhuǎn)錄激活域，activedomain，AD：30-100aa

與其它蛋白質(zhì)相互作用區(qū)域，具有激活轉(zhuǎn)錄作用。四、轉(zhuǎn)錄因子中的保守基序第六十六頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五DNA結(jié)合域特點(diǎn)：核心為DNA結(jié)合基序，又稱模序（motify)模序：位于蛋白質(zhì)分子中具有二級結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上彼此接近，形成具有特殊功能的空間結(jié)構(gòu)，能識別并結(jié)合雙螺旋特定DNA

堿基序列。

第六十七頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五

幾種常見基序

鋅指(zincfinger)

螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋(helix-turn-helix)

二聚體結(jié)構(gòu)域：

螺旋-環(huán)-螺旋(helix-loop-helix，HLH)

亮氨酸拉鏈(Leucinezipper) 第六十八頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五1、鋅指（zincfinger）由一小組保守的氨基酸和鋅離子結(jié)合，形成了相對獨(dú)立的功能域，像一根根手指伸向DNA的大溝。α-螺旋β-折疊第六十九頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五

～23aa，兩指間7-8aa；共有序列：

Cys-X2-4-Cys-X3-Phe-X5-Leu-X2-His-X3-His

串聯(lián)重復(fù)排列；鋅指數(shù)目多少不等。Cys2/His2第七十頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五C2H2型：有兩條β鏈和一個α螺旋，α螺旋區(qū)域上含有保守的堿性氨基酸，負(fù)責(zé)與DNA結(jié)合。第七十一頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五與GC盒結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子SP1中有連續(xù)的3個鋅指重復(fù)結(jié)構(gòu)。第七十二頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五

帶有Cis/His鋅指結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄因子蛋白來源大小指結(jié)合DNA靶啟動子功能TFⅢA哺乳動物37,000950bp5S基因polⅢ5S基因轉(zhuǎn)錄因子SP1哺乳動物105,000310bpGCboxpolII一般的轉(zhuǎn)錄因子ADR1果蠅150,000222bpADH2基因polII激活A(yù)DH基因Kruppel果蠅60,0005?？？胚的分化第七十三頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五Cys2/Cys2Zn2+與4個Cys結(jié)合共有序列：Cys-X2-Cys-X13-Cys-X2-Cys

無大量重復(fù)性鋅指第七十四頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五Cys2/Cys2型的作用因子蛋白大小指靶糖皮質(zhì)激素受體94,0002GRE中20bp雌激素受體66,0002ERE中20bpGAL4(酵母)99,0001UAS中17bp如：甾類激素受體家族第七十五頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五第七十六頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五第七十七頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五第七十八頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五2、螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋(helix-turn-helix)至少有兩個α螺旋，其間由短肽段形成的β轉(zhuǎn)角連接，距離正好相當(dāng)于DNA一個螺距（3.4nm），兩個α螺旋剛好分別嵌入DNA的深溝。第七十九頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五第八十頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五3、亮氨酸拉鏈(Leucinezipper)

由一段每7個氨基酸殘基就有一個Leu的伸展肽鏈組成，這些周期性出現(xiàn)的Leu都位于α-螺旋的同一側(cè)面，形成一個疏水的表面，因此兩條均含Leu拉鏈基序的蛋白質(zhì)通過亮氨酸側(cè)鏈的疏水作用形成二聚體。

肽鏈氨基端富含堿性氨基酸殘基區(qū)，可與DNA結(jié)合。第八十一頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五N-端堿性結(jié)構(gòu)域形成一個對稱結(jié)構(gòu)，象一個夾子夾在DNA上。第八十二頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五帶有亮氨酸拉鏈的轉(zhuǎn)錄因子C/EBP家族：與增強(qiáng)子、CAAT盒結(jié)合GCN4

酵母激活因子CREB（cAMP應(yīng)答元件結(jié)合蛋白）第八十三頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五4、螺旋-環(huán)-螺旋(Helix-loop-Helix)

HLH由2個α螺旋間隔一個非螺旋的環(huán)(loop)組成，通過C端α螺旋的疏水作用形成二聚體。堿性結(jié)構(gòu)域堿性HLH蛋白與堿性亮氨酸拉鏈這種異二聚體的形成增加了轉(zhuǎn)錄因子的多樣性和復(fù)雜性。第八十四頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五螺旋-環(huán)螺-旋模體與DNA的結(jié)合第八十五頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五四種基序與DNA的結(jié)合第八十六頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域：

是反式作用因子的轉(zhuǎn)錄調(diào)控結(jié)構(gòu)域，一般由DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域外的30-100個氨基酸組成

1．酸性結(jié)構(gòu)域也叫做“酸斑（acidblobs）”或“帶負(fù)電的長鏈（negativenoodles）”富含酸性氨基酸存在于許多轉(zhuǎn)錄因子的激活結(jié)構(gòu)域中，如：yeastGcn4andGal4,

哺乳動物的糖皮質(zhì)激素受體的兩個激活結(jié)構(gòu)域第八十七頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五2．富含谷氨酰胺激活結(jié)構(gòu)域：富含谷氨酰胺（SP1，OCT－1，OCT

－2，SRF等）3．富含脯氨酸激活結(jié)構(gòu)域富含脯氨酸有一個能激活轉(zhuǎn)錄的連續(xù)脯氨酸殘基鏈（AP－2、Jun、SRF

等）第八十八頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五

轉(zhuǎn)錄因子的活化途徑：（1）需要時蛋白被合成，但很快被降解，不能積累。（2）通過與配體結(jié)合被活化。（3）通過磷酸化被活化。（4）結(jié)合DNA亞基的加入，與帶有轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)形成復(fù)合物。（5）通過抑制因子的磷酸化，暴露隱蔽的活化區(qū)域。（6）通過去除一個抑制蛋白，刺激轉(zhuǎn)錄因子入核。第八十九頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五根據(jù)其性質(zhì)可分為兩大類：

二是瞬時調(diào)控或稱為可逆性調(diào)控，它相當(dāng)于原核細(xì)胞對環(huán)境條件變化所做出的反應(yīng)。瞬時調(diào)控包括某種底物或激素水平升降時，及細(xì)胞周期不同階段中酶活性和濃度的調(diào)節(jié)等。

一是發(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。1、真核生物基因表達(dá)調(diào)控的種類：五、組織特異性基因表達(dá)和可誘導(dǎo)的基因表達(dá)第九十頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五2、真核基因調(diào)控蛋白的作用機(jī)制

通用轉(zhuǎn)錄因子與RNA聚合酶II，在啟動子處組裝成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合體。

不同的基因調(diào)控蛋白結(jié)合到各自的基因調(diào)控序列上，而轉(zhuǎn)錄起始的速率就是通過這些調(diào)控蛋白與通用轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合體相互作用而得以調(diào)控。第九十一頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五第九十二頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五3、轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子（簡稱轉(zhuǎn)錄因子）分類

(1)基本轉(zhuǎn)錄因子：是RNA聚合酶結(jié)合啟動子所必需的一組蛋白因子，決定三種RNA轉(zhuǎn)錄的類別。

(2)特異轉(zhuǎn)錄因子：為個別基因轉(zhuǎn)錄所必需的蛋白因子，決定該基因的時間、空間特異性表達(dá)。包括轉(zhuǎn)錄激活因子和轉(zhuǎn)錄抑制因子。

(3)誘導(dǎo)型因子：和效應(yīng)元件（特異調(diào)控序列）結(jié)合的蛋白因子。第九十三頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五應(yīng)答元件：真核細(xì)胞DNA上存在能對特定環(huán)境因素作出應(yīng)答反應(yīng)的DNA序列．能專一結(jié)合特異性蛋白因子,從而調(diào)控基因特異表達(dá)。

包括:

熱休應(yīng)答元件糖皮質(zhì)激素應(yīng)答元件金屬應(yīng)答元件血清應(yīng)答元件第九十四頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期五一組受到共同調(diào)控的基因，都有一個相同的元件（序列），此元件能與某一個(類)專一蛋白因子結(jié)合，使基因?qū)ζ渥鞒龇磻?yīng)。表真核生物的效應(yīng)元件和相應(yīng)的蛋白因子調(diào)節(jié)劑效應(yīng)元件保守序列DNA長度因子大小(Da)熱激HSEC