分子生物學第八章基因表達調(diào)控

分子生物學第八章基因表達調(diào)控第一頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五第一節(jié)基因表達調(diào)控的概述（空間密碼）第二節(jié)乳糖操縱元（LacOperon）第三節(jié)TrpOperon及弱化作用機理第四節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的時序調(diào)控第五節(jié)Prok.翻譯水平的調(diào)控第六節(jié)DNA序列重排對基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控第七節(jié)Euk.基因表達調(diào)控的特異性第二頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五第一節(jié)基因表達調(diào)控的概述第三頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五基因表達調(diào)控(generegulationorgenecontrol):任何影響基因轉(zhuǎn)錄過程和翻譯過程的開啟、關閉和這兩個過程速率的較為直接的因素及其作用涉及：RNA轉(zhuǎn)錄的開/關，數(shù)量，選擇性加工蛋白質(zhì)翻譯速率，數(shù)量，加工與降解和分泌…原核生物對環(huán)境的適應，相關的應答真核生物的細胞分化,組織特化,個體發(fā)育以及環(huán)境對個體表型的影響都是基因表達的結(jié)果第四頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五Prok.和Euk.的調(diào)控極其相似

調(diào)控機制：核酸分子間的互作

核酸與蛋白質(zhì)分子間的互作蛋白分子間的互作調(diào)控層次：轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控

mRNA加工成熟水平上的調(diào)控

翻譯水平上的調(diào)控

翻譯后水平的調(diào)控共同的起源與共同的分子基礎第五頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五●生物遺傳信息的概念C>cGenomeDNA10%;結(jié)構基因的編碼序列

tripletcodon90%;重復，間隔，調(diào)節(jié)序列…

基因選擇性表達指令重要的遺傳信息遺傳信息的兩大類別II類；特定DNAseq.+特定蛋白質(zhì)/核酸結(jié)合基因表達的指令geneon/offI類；DNAseq.RNAseq.(codon)tein表型(centraldogma)第六頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五

內(nèi)在信息內(nèi),外(信號分子)結(jié)合信息

ORFonlyHelix,Ntseq….

遺傳信息存在于模版鏈三維空間結(jié)構/DNA序列的一級結(jié)構上(IR,Box,paracodon…)

三聯(lián)體密碼空間，調(diào)控密碼(鑰匙與鎖)

簡并簡并搖擺同工受體cis1trans2cis2trans1cis1trans3cis3I類II類

表達specificalbindingaabaseDNARNAprotein第七頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五●

遺傳信息表達的方式（Euk.）

組成型表達（constitutiveexpression）Housekeepinggene

誘導型表達（inducibleexpressionbysignalingmolecular）Luxurygene

順、反因子間互作方式的基因表達調(diào)控第八頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五?順式作用元件（cis-actingelement）:能夠影響同一條或相連DNA序列活性的特定DNA片段。例如，啟動子?反式作用因子（trans-actingfactor）:一種基因的蛋白質(zhì)產(chǎn)物，能夠影響位于基因組另一條染色體上的（或基因組別處的）另一個基因的表達活性。例如，RNApolymerase第九頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五★正調(diào)控系統(tǒng):沒有調(diào)節(jié)蛋白存在時，結(jié)構基因是關閉的，而加入有活性的調(diào)節(jié)蛋白后,結(jié)構基因的表達活性被開啟無輔基誘導物或激活物★負控制系統(tǒng):沒有調(diào)節(jié)蛋白存在時，結(jié)構基因是開啟的，加入這種有活性的調(diào)節(jié)蛋白后，結(jié)構基因表達活性被關閉阻遏蛋白★所謂“關閉”指表達水平很低本底水平的基因表達(1～2個mRNA分子／細胞周期)“開啟”也常有程度的差異第十頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五無論是正調(diào)控還是負控制，都可以通過調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)與小分子物質(zhì)（誘導物或輔阻遏物）的相互作用而達到誘導狀態(tài)或阻遏狀態(tài)。第十一頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五二、基因表達調(diào)控的分子機制1、調(diào)控蛋白質(zhì)的對稱性與其識別序列的對稱性

調(diào)控蛋白大多都是同種分子的多聚體－－二聚體、四聚體

二倍旋轉(zhuǎn)對稱通過單體和多聚體間的平衡迅速開啟和關閉基因活性同種二聚體要求識別序列為某種重復序列，提高調(diào)控作用的特異性inmajorgroove

特異和非特異結(jié)合力第十二頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五2、調(diào)控蛋白的DNA結(jié)合結(jié)構域的主要花式

主要有：α螺旋-轉(zhuǎn)角-α螺旋（HTH）

Cys-Cys鋅指Cys-His鋅指

調(diào)控蛋白上存在與DNA和其它蛋白質(zhì)相互作用的位點

★α螺旋-轉(zhuǎn)角-α螺旋*兩個α螺旋被一個β轉(zhuǎn)角隔開*一個螺旋起識別結(jié)合DNA的作用第十三頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五第十四頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五3個—helix,H1與H2平行H2與H3形成HTHmotifH3位于大溝中，與DNA特異結(jié)合第十五頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五CⅠ蛋白N端有五個螺旋，2和3與DNA相互作用C端負責二聚體形成N端負責與DNA接觸第十六頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五★鋅指結(jié)構概念:與DNA結(jié)合的蛋白質(zhì)中一小組保守AA與一個Zn2+結(jié)合起來形成蛋白質(zhì)中一個相對獨立的結(jié)構域按結(jié)合的AA不同有兩種類型a、Cys-His(C2/H2)鋅指經(jīng)典的鋅指蛋白中部芳香族氨基酸保守，加上Zn＋＋和Cys和His之間的配位結(jié)構形成疏水核經(jīng)典的鋅指蛋白、類固醇受體（激素）第十七頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五不同鋅指蛋白中鋅指數(shù)目多少不等鋅指可以串聯(lián)重復排列，兩指間7-8aaTFⅢA有9個鋅指、通用轉(zhuǎn)錄因子SP1有3個第十八頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五經(jīng)典鋅指的三維結(jié)構：一個β發(fā)卡和一個α－螺旋第十九頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五鋅指上的α－螺旋負責與DNA作用第二十頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五b、Cys-Cys(C2/C2)鋅指

Zn＋＋與4個Cys殘基形成配位鍵酵母的轉(zhuǎn)錄激活因子GAL4、哺乳類的固醇類激素受體為典型代表。第二十一頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五糖皮質(zhì)激素受體ZYJ272

第二十二頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五TheDNA-bindingdomainofCys2-Cys2zincfingerproteins(Figure1.Glucocorticoidreceptor)iscomposedoftwoirregularantiparallelbeta-sheetsandanalpha-helix,followedbyanextendedloop.第二十三頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五3、調(diào)控蛋白與蛋白質(zhì)結(jié)合的方式（1）HLH

結(jié)構特點：長40～50個AA殘基中含有兩個既親水又親酯的α螺旋,被不同長度的連接區(qū)隔開(環(huán))

此類蛋白借助兩個螺旋對應面上疏水基團的相互作用形成二聚體(同種或不同種亞基)

鑒定的較清楚的蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)相互作用的結(jié)構基元有

螺旋-環(huán)-螺旋（HLH）Leu拉鏈第二十四頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五HLH基元附近有個高度堿性的區(qū)段為結(jié)合DAN所必須bHLHMyoD-DNA第二十五頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五MyoD基因家族成員以肌肉特異性基因轉(zhuǎn)錄激活物的形式發(fā)揮作用，它們具有bHLH結(jié)構域，與肌肉特異性基因調(diào)控區(qū)常見的順式作用元件E-box結(jié)合。例如，MyoD蛋白可以與雞肌肉乙酰膽堿受體的一個亞基基因相結(jié)合從而啟動這個基因；MyoD基因也可以自身激活，也就是其編碼的MyoD蛋白可以結(jié)合至自身的上游DNA上而使其處于活化狀態(tài)。第二十六頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五第二十七頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五第二十八頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五（2）Leu拉鏈(Leuzipper)蛋白上含有4或5個精確的相距7個AA的Leu殘基

概念：調(diào)控蛋白上富含亮氨酸殘基的結(jié)構域參與形成二聚體Leu出現(xiàn)在α-螺旋疏水的一側(cè)，并直線排列于是，兩個蛋白分子的兩個α－螺旋之間依賴Leu殘基之間的疏水作用形成一條拉鏈第二十九頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五第三十頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五GCN4

（單體酵母轉(zhuǎn)錄激活因子）第三十一頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五Leu拉鏈區(qū)的氨基端約30個殘基的堿性區(qū)與DNA結(jié)合兩個Leu拉鏈作用形成Y型結(jié)構，拉鏈為莖、堿性區(qū)分叉對稱成臂－－拉鏈蛋白的目標DNA為沒有間隔的反向重復第三十二頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五第二節(jié)乳糖操縱元第三十三頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五★操縱元(Operon):基因表達調(diào)控的一個完整單元,包括結(jié)構基因和控制區(qū)(O、P)以及調(diào)節(jié)基因(I)

的整個核苷酸序列?操縱元中各結(jié)構基因按一定比例協(xié)調(diào)翻譯?聚有極性突變效應：操縱元中一個近基因的無義突變能夠影響遠基因表，且根據(jù)距離遠近呈極性梯度效應?P、O緊密連鎖或彼此重疊，I基因位點不固定順式作用元件、反式作用因子第三十四頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五一、乳糖操縱元Jacob&Monod（法國）1、結(jié)構:第三十五頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五2、調(diào)節(jié)基因I產(chǎn)物為阻遏蛋白,四聚體為活性形式轉(zhuǎn)錄方式為組成型轉(zhuǎn)錄LacI的表達效率很低,原因—其啟動子與RNApol的親和性很低阻遏蛋白有兩個結(jié)合位點:

操作子位點、誘導物位點第三十六頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五二、LacOperon的負調(diào)控1、細胞內(nèi)無誘導物時,呈阻遏狀態(tài)阻遏蛋白和操作子的結(jié)合,影響了RNApol在-10序列上形成開放型的啟動子復合物第三十七頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五2、細胞內(nèi)有誘導物時,呈誘導狀態(tài)誘導物與阻遏蛋白迅速結(jié)合而改變其構象→→→從O上解離→→→RNApol第三十八頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五3、誘導物?別乳糖(allolactose)透性酶使乳糖進入細胞后，由β-半乳糖苷酶催化產(chǎn)生?β-半乳糖苷酶來源于乳糖操縱元的本底組成型合成RNApol利用LacO處于游離狀態(tài)的瞬間進行轉(zhuǎn)錄(阻遏蛋白與LacO有10min～20min的結(jié)合半衰期)

一個mRNA／細胞周期第三十九頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五?安慰誘導物（義務誘導物）可誘導半乳糖苷酶產(chǎn)生但不是其底物*IPTG，異丙基-β-D硫代半乳糖苷*TMG，巰甲基半乳糖苷*ONPG，O-硝基半乳糖苷第四十頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五4、阻遏蛋白與操作子的相互作用

阻遏蛋白與操作子是否發(fā)生相互作用？

阻遏蛋白四聚體結(jié)合與膜上，可以與野生型DNA片段形成復合物。并可被IPTG抑制。而用lacOc

突變體的DNA片段，則不能與阻遏蛋白結(jié)合硝酸纖維素膜可以和蛋白質(zhì)結(jié)合而不與ＤＮＡ結(jié)合第四十一頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五IR序列以+11為對稱軸兩邊為兩段各6bp的重復序列＋11+5到+17之間大部分在左側(cè)－5＋21操作子與阻遏蛋白的結(jié)合位點被保護免于甲基化與阻遏蛋白緊密相連甲基化被加強的堿基組成型突變堿基第四十二頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五阻遏蛋白上與操作子結(jié)合的位點LacO360160長頭片段抗胰蛋白酶核心51短頭片段第四十三頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五阻遏蛋白與操作子的解離誘導物進入細胞后的可能作用方式

1.直接作用與操作子上的阻遏蛋白結(jié)合

2.間接作用與細胞中自由四聚體結(jié)合實驗結(jié)果：

1.阻遏蛋白四聚體－操作子復合物半衰期數(shù)十分鐘，而誘導作用快得多

2.阻遏蛋白－IPTG復合物可以與操作子結(jié)合

3.體內(nèi)不存在游離的阻遏蛋白四聚體因此，直接作用是正確的第四十四頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五解離過程

無誘導物存在時，細胞內(nèi)一個阻遏蛋白四聚體結(jié)合在操作子上，其余全部隨機結(jié)合在其他DNA序列上。加入誘導物后，阻遏蛋白因變構效應使之與lacO的親和力下降1000倍，但與非特異性序列親和力不變。阻遏蛋白四聚體與操作子的結(jié)合常數(shù)是隨機序列的4*106倍。操作子結(jié)合阻遏蛋白的長度26bp，因此大腸桿菌中有4.2*106/26=1.6*105個非特異性結(jié)合位點。因此，在無誘導物時，阻遏蛋白四聚體結(jié)合操作子的幾率僅是結(jié)合非特異序列幾率的25倍（4*106/1.6*105＝25）第四十五頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五三、LacOperon的正調(diào)控－－CAP-cAMP復合物cAMPcAMPCAP蛋白第四十六頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五Lowglucose=highcAMP第四十七頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五第四十八頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五總結(jié)lacoperontranscription-controlregion正控制：CAPprotein負控制：repressor第四十九頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五第三節(jié)TrpOperon及弱化作用機理第五十頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五一、結(jié)構

?結(jié)構基因?末端---終止子trpt’(依賴ρ)、trpt(不依賴ρ)鄰氨基苯甲酸合成酶吲哚甘油磷酸合成酶Trp合成酶?相距很遠的trpR編碼阻遏蛋白其活性形式為四聚體,并且只有結(jié)合trp時才有活性第五十一頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五?控制區(qū)域P、O和前導區(qū)及弱化子?trpO與tepE之間的162bp的前導區(qū)可轉(zhuǎn)錄到mRNA中第五十二頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五?trpO的結(jié)構*位于trpP內(nèi)，20bp,有完美的IR序列*trpP有正常的－35和－10區(qū)，－10區(qū)完全在trpO內(nèi)第五十三頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五二、阻遏調(diào)控機制無trp時有trp時無活性第五十四頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五二、弱化作用控制-----基因轉(zhuǎn)錄的翻譯調(diào)控通過核糖體對前導區(qū)的翻譯而對轉(zhuǎn)錄進行調(diào)控弱化子（attenuator):TrpOperon中trpE前的一段非結(jié)構基因的對應序列（123－150），其中包括不依賴ρ因子的終止子，由于翻譯的作用使轉(zhuǎn)錄終止，這段序列稱為…(衰減子)發(fā)現(xiàn)－－－缺失增加結(jié)構基因的表達，且與阻遏蛋白無關弱化子調(diào)控的表現(xiàn)：（與阻遏蛋白的負調(diào)控結(jié)果類似）*無trp時，所有RNApol都能通過弱化子*有trp時，部分逃過阻遏蛋白監(jiān)督的RNApol在弱化子處大部分被扣留，而只有10％能通過第五十五頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五1、TrpOperonmRNA的前導序列結(jié)構?下游---14aa的前導肽的ORF，其中兩個相連的trp的

codonUGG

對弱化作用的實現(xiàn)起重要作用?下游長28bp的不依賴ρ因子的終止子為弱化子的核心部分?前面有核糖體結(jié)合位點（S－D序列）第五十六頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五2、前導序列的二級結(jié)構決定RNApol在弱化子處是終止轉(zhuǎn)錄還是繼續(xù)轉(zhuǎn)錄1和2、3和4配對★序列1和2、3和4配對時，RNApol在3、4區(qū)的不依賴ρ因子的終止子處終止,其后的trpE等基因表達受到限制。

第五十七頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五2和3配對★序列2和3配對時，RNApol繼續(xù)轉(zhuǎn)錄，使前導序列后的結(jié)構基因得以轉(zhuǎn)錄3、弱化子弱化控制的機制

Prok.無核膜，轉(zhuǎn)錄和翻譯偶聯(lián)（1）細胞缺少trp，Trp-tRNATrp水平低，核糖體停頓在兩個鄰近的Trp密碼子處，此時核糖體占據(jù)序列1，此時序列4

還沒轉(zhuǎn)錄出來，序列2和3有機會配對，RNApol可通過弱化子。第五十八頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五第五十九頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五(3)此外,Arg饑餓時有相同的后果(2)當細胞有Trp時,Trp-tRNATrp水平很高,核糖體順利地翻譯出前導肽而在終止密碼子處(+70,UGA位于序列1和2之間)解離,此時,核糖體占據(jù)了序列1和部分序列2,使序列2不能有效地和序列3配對,因而序列3和4產(chǎn)生終止子發(fā)夾結(jié)構,轉(zhuǎn)錄終止。第六十頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五第六十一頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五?實現(xiàn)弱化子對轉(zhuǎn)錄的調(diào)控關鍵是時間和空間上的巧妙安排空間上：兩個Trp的codon位置至關重要時間上：核糖體停頓在兩個Trpcodon上時，序列4還沒轉(zhuǎn)錄出來，否則……這種巧妙安排的一個原因就是RNApol在轉(zhuǎn)錄完+90序列處時產(chǎn)生一次延宕給與核糖體以追趕的機會5、Prok.中弱化子（衰減子）的普遍性許多負責氨基酸合成的operon都受弱化子的控制，尤其是Hisoperon中，弱化子是唯一的調(diào)控機制第六十二頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五第六十三頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五

第四節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的時序調(diào)控第六十四頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五時序調(diào)控:Prok.在生長發(fā)育的各個階段，基因的表達是按照一定的時間順序而展開的如:噬菌體的復制和顆粒的包裝*有效利用能源避免浪費*避免了某些基因表達時機不當所帶來的危害是多種蛋白質(zhì)與RNApol作用的結(jié)果一、枯草桿菌嗜菌體中σ亞基的替換1、枯草桿菌中phageSPO1早、中、晚期基因表達的轉(zhuǎn)換第六十五頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五早期基因---寄主的RNApol全酶σ55早期基因28編碼的gp28取代σ55含有gp28的全酶轉(zhuǎn)錄中期基因中期基因33、34編碼的gp33、gp34取代gp28以gp33－gp34為σ亞基的全酶轉(zhuǎn)錄晚期基因第六十六頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五2、枯草桿菌芽孢形成過程中σ亞基的替換第六十七頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五第六十八頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五二、大腸桿菌熱震驚基因的表達大腸桿菌生長在較高的溫度下（42-50度），某些基因則迅速的表達，這種現(xiàn)象稱為熱震驚反應。在熱震驚反應中大量表達的基因稱為熱震驚基因為什么高溫條件下熱震驚基因會迅速表達？正長情況下大腸桿菌只有一種σ亞基(σ70)，是不能識別熱震驚基因的啟動子的。大腸桿菌中有一個rpoH基因，編碼一個32KD的蛋白質(zhì)。這個基因在應急反應中表達，作為一個σ亞基識別熱震驚基因的啟動子-35序列前有TNNCNCNC，-10序列前有CCCC第六十九頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五三、T4噬菌體生長中RNA聚合酶亞基的修飾和σ亞基的替換T4為烈性噬菌體，進入寄主后，利用寄主的RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄第一批早期基因ADP核糖基轉(zhuǎn)移酶(ADPRT)

ADPRT與DNA一起進入寄主細胞，ADPRT將ADP核糖基連接到寄主RNA聚合酶α亞基的精氨酸胍基上。修飾后的聚合酶與Mot的結(jié)合能力提高.Mot替換σ亞基，識別第二批早期基因。第一批早期Mot第二批早期寄主σADP核糖基第七十頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五四、T7噬菌體用自身RNA聚合酶代替寄主的RNA聚合酶IIIIII0.30.712TETφ0.3－寄主限制酶抑制劑0.7－蛋白激酶，使寄主RNA聚合酶磷酸化失活1－T7RNA聚合酶2－寄主RNA聚合酶抑制劑第七十一頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五二、λphage裂解性生長和溶源狀態(tài)的調(diào)控λphage進入寄主體內(nèi)后可能進入兩種不同的周期?裂解周期--環(huán)形分子大部分基因表達?溶源周期--以線性分子形式整合到寄主的染色體上,使大部分基因不表達第七十二頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五第七十三頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五第七十四頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五λPhage的操縱元組織情況第七十五頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五(一)λphage裂解生長過程中的基因表達進入寄主cell的λphage的DNA上沒有任何調(diào)節(jié)蛋白，因此寄主的RNApol便結(jié)合于PL和PR1、抗終止蛋白PN和調(diào)節(jié)蛋白Cro首先被轉(zhuǎn)錄第七十六頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五第七十七頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五2、PN蛋白的作用導致PL和PR控制的遲早期基因的表達表達產(chǎn)物CⅢ蛋白、CⅡ蛋白、O蛋白、P蛋白、Q蛋白第七十八頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五第七十九頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五3、PQ蛋白的作用導致PR’控制的晚期基因的表達表達產(chǎn)物頭尾蛋白、溶菌酶蛋白第八十頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五（二）溶源途徑

巧妙的調(diào)控，小區(qū)段表達，整合到寄主染色體上*此外，CⅡ促進Pint啟動子轉(zhuǎn)錄，使intgene表達產(chǎn)生整合酶1、溶源化的建立－－PE啟動子的轉(zhuǎn)錄*CⅢ、CⅡ蛋白共同確立PE處CⅠ的轉(zhuǎn)錄（左向）PE(EstablismentPromoter)*CⅠ阻遏與裂解生長有關基因的轉(zhuǎn)錄，其中轉(zhuǎn)錄出的

CⅠmRNA含有S-D序列，因此有很高的翻譯活性第八十一頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五Pint啟動子第八十二頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五N蛋白和Cro蛋白被轉(zhuǎn)錄N蛋白抗終止CⅢ、CⅡ蛋白被轉(zhuǎn)錄第八十三頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五CⅡ作用于PE(PRE)轉(zhuǎn)錄CⅠ左向轉(zhuǎn)錄阻遏蛋白結(jié)合于OROLCⅠ導致自身從PRM處轉(zhuǎn)錄第八十四頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五?CⅢ、CⅡ蛋白是CⅠ合成的正調(diào)控因子，作用于PE

處，CⅡ是關鍵。?Cro蛋白間接抑制CⅢ、CⅡ的轉(zhuǎn)錄，直接阻止CⅠ的轉(zhuǎn)錄。2、溶源化的維持—PM啟動子的轉(zhuǎn)錄?已產(chǎn)生的整合酶使λ整合并實現(xiàn)溶源化（attp、attB）。?溶源化的維持需要低水平的CⅠ轉(zhuǎn)錄，保持自身阻遏循環(huán)，這個功能由PM完成。?CⅠ蛋白對PM正調(diào)控，但PM起始轉(zhuǎn)錄的CⅠ沒有S-D

序列，因此翻譯效率很低，但足以維持溶源狀態(tài)。?溶源狀態(tài)的維持通過CⅠ蛋白結(jié)合于OL、OR上而實現(xiàn)。第八十五頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五溶源周期第八十六頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五3、CⅡ、CⅢ蛋白對CⅠ和Cro的影響CⅠ和Cro是λphage的兩種調(diào)節(jié)蛋白，其中Cro能關閉CⅠ的表達溶源化狀態(tài)的進入與否靠二者結(jié)合操作子的情況決定，數(shù)量是誰占上風的關鍵二者與操作子的親和次序為CⅠ蛋白OL1?OL2?OL3OR1?OR2?OR3Cro蛋白OL3?OL2?OL1OR3?OR2?OR1第八十七頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五第八十八頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五結(jié)合的結(jié)果阻止PL和PR的轉(zhuǎn)錄CⅡ、CⅢ蛋白是CⅠ和Cro蛋白誰占上風的關鍵因為－－在CⅡ、CⅢ的幫助下CⅠ表達而Cro蛋白遠早于CⅠ蛋白的表達OL1和OR1分別與PL和PR最靠近二者互相阻遏，二者的數(shù)量多少決定了寄主的命運OR3與PM接近第八十九頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五★正常情況下，寄主的hfl基因產(chǎn)物大量存在導致Cro占上風因為hfl編碼一種蛋白酶水解CⅡ

?Cro蛋白對左右兩個早期操作子親和力較弱，使兩個操縱元初期表達一段時間才關閉

?因此產(chǎn)生足夠的O、P蛋白（復制有關）和PQ，從而使菌4、導致溶源化的因素

（1）營養(yǎng)耗竭：寄主能源瀕臨枯竭時，導致cAMP產(chǎn)生等一系列生理變化

*cAMP對hfl基因負調(diào)控，使分解CⅡ蛋白的酶大大減少，CⅡ又能抑制該酶，因而CⅡ、CⅢ→CⅠ

體走向裂解第九十頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五（2）MOI值過高（≧10）：MOI指感染時λ噬菌體與細菌的比例，稱感染復數(shù)

*CⅡ蛋白其作用的形式是寡聚體形式，單體不穩(wěn)定無活性

*一兩個噬菌體感染寄主時，產(chǎn)生的CⅡ不足以形成寡聚體

*MOI值過高時，足夠CⅡ寡聚體產(chǎn)生，確立從PE

轉(zhuǎn)錄CⅠ，CⅠmRNA的高翻譯活性導致CⅠ數(shù)量占上風，PE活躍轉(zhuǎn)錄的同時抑制了Cro基因的表達

*由于CⅠ和操作子親和力較強，導致CⅡ、CⅢ不再表達，但由于CⅠ對PM的正調(diào)控，產(chǎn)生能夠維持溶源狀態(tài)數(shù)量的CⅠ第九十一頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五第五節(jié)翻譯水平的調(diào)控第九十二頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五?翻譯的調(diào)控主要發(fā)生在翻譯的起始階段，基因表達時翻譯的效率主要取決于mRNA的一級結(jié)構和高級結(jié)構?因此，mRNA的翻譯起始區(qū)域往往是調(diào)控的靶位點

一、反義RNA的調(diào)控作用

反義RNA：又稱干擾mRNA的互補RNA，簡稱micRNA

（mRNA-interferingcomplementaryRNA）指與靶mRNA具有互補序列的調(diào)控RNA，通過互補的RNA序列與特定靶mRNA結(jié)合，起負調(diào)控作用屬于核酸與核酸的相互作用第九十三頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五?作用機理目前為止，只有原核生物發(fā)現(xiàn)了這種調(diào)控系統(tǒng)例如：1985Hoopes等人發(fā)現(xiàn)的λ噬菌體CⅡ抑制晚期基因的轉(zhuǎn)錄就是通過micRNA起作用Q基因有一個依賴于CⅡ的啟動子PaQ（抗Q），其轉(zhuǎn)錄方向與Q基因相反，即轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA與Q基因的5’端的一半完全互補，從而抑制Q基因的翻譯，抑制晚期基因的表達

轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生反義RNA的基因稱為反義基因

結(jié)合位點：mRNA的SD序列、起始密碼子、氨基酸N端的部分密碼子結(jié)合第九十四頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五第九十五頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五第九十六頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五反義RNA調(diào)節(jié)膜蛋白的合成E.Coli的外膜中有兩種膜蛋白：OmpC和OmpF。二者在外膜中的含量受滲透壓的調(diào)控。當滲透壓增高時，OmpC>OmpF。滲透壓降低時，OmpC<OmpF。細胞膜上有一個滲透壓感應器，EnvZ，當滲透壓增高時EnvZ可以激活OmpR（一種正調(diào)控蛋白）。OmpR可以激活ompC和micF兩個基因的轉(zhuǎn)錄。二者緊密連鎖，反向轉(zhuǎn)錄。調(diào)控區(qū)位于兩個基因中間。micF的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物即為OmpF的反義RNA第九十七頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五第九十八頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五二、mRNA本身的二級結(jié)構影響翻譯的進行E.Coli的RNA嗜菌體（如，MS2、R17、f2）都具有相似的基因組成。A、CP、Rep、LysA:附著蛋白；CP:衣殼蛋白；Rep:復制酶；Lys:裂解蛋白Lys與CP和Rep基因重疊ACPRepLys第九十九頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五當嗜菌體的RNA進入E.coli后，分子內(nèi)形成許多堿基配對的二級結(jié)構。A基因和Rep基因的核糖體結(jié)合位點均處于二級結(jié)構中。只有CP基因可以為核糖體識別而合成衣殼蛋白。第一百頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五核糖體對CP基因的翻譯沖開了Rep基因核糖體結(jié)合位點的二級結(jié)構，核糖體才能與之結(jié)合翻譯出RNA復制酶。第一百零一頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五嗜菌體的生命過程中CP蛋白的需要量要比RNA復制酶多很多。CP達到一定濃度時可以與Rep基因的核糖體集合位點結(jié)合，封閉了Rep基因的翻譯。第一百零二頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五RNA復制酶與寄主RNA結(jié)合形成RNA復制酶復合體。復合體組成后，以原有的嗜菌體RNA（正鏈）為模板復制出負鏈，在以負鏈為模板產(chǎn)生更多的正鏈。第一百零三頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五在正鏈剛開始復制時，與A基因核糖體結(jié)合位點互補的序列還沒有復制出來。這時候核糖體就結(jié)合上去進行翻譯。當結(jié)合了1－2個核糖體后，互補序列就復制出來了。核糖體就無法翻譯了。所以每產(chǎn)生一個正鏈，大約有1－2個A蛋白產(chǎn)生。第一百零四頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五mRNA壽命對基因表達的調(diào)控決定mRNA壽命的許多因素都影響到基因的表達。這些因素主要有：1.核糖體對mRNA具有保護作用2.mRNA分子的末端二級結(jié)構可以阻止外切酶的進攻。終止子形成的莖環(huán)結(jié)構使mRNA的穩(wěn)定性增加而RNAaseⅢ可以識別某些mRNA特定的二級結(jié)構，從而達到調(diào)控目的。第一百零五頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五三、蛋白質(zhì)合成的自體調(diào)控*有些蛋白質(zhì)能夠直接控制自身mRNA的可翻譯性

主要是一些核酸結(jié)合蛋白或者是與核酸分子相互作用為其生理功能的蛋白質(zhì)*即－－這些蛋白質(zhì)的mRNA上可能也有其結(jié)合位點1、釋放因子RF2合成的自體調(diào)控利用自身釋放肽鏈的職能提前終止其mRNA的翻譯第一百零六頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五*當細胞內(nèi)RF2供應充足時，RF2促成核糖體在上述UGA處肽鏈合成的終止*若細胞缺乏RF2，則核糖體以未知機制向前滑動一個Nt，發(fā)生移框，繼續(xù)合成到最后一個密碼子

RF2蛋白質(zhì)340個AAcodons不處于同一閱讀框

5‘…..GUUCUUAGGGGGUAUCUUU

GACUACGAC…..3’NH2ValLeuArgGlyTyrLeuAspTyrAspCOOH202122232425262728第一百零七頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五2、核糖體蛋白合成的自體調(diào)控

*E.coli核糖體蛋白質(zhì)的合成與rRNA（EF_Tu）合成嚴格協(xié)調(diào)（數(shù)目）

通過控制翻譯的起點－－即控制核糖體與自身mRNA的結(jié)合而對其自身蛋白質(zhì)mRNA可翻譯性進行控制*核糖體蛋白質(zhì)與RNApol各亞基及延伸因子等混合編組在不同的操縱元中*每個operon有一個核糖體蛋白質(zhì)作為自身operon調(diào)節(jié)蛋白

*每個操縱元的mRNA上具有與調(diào)節(jié)蛋白的結(jié)合位點

---靠近或包含SD序列第一百零八頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五第一百零九頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五*操縱元mRNA上與調(diào)節(jié)蛋白的結(jié)合位點與組裝核糖體時與蛋白質(zhì)相結(jié)合的rRNA位點高度同源，具有相似的二級結(jié)構mRNA上與調(diào)節(jié)蛋白的結(jié)合位點23SrRNA上與該蛋白的結(jié)合位點L11/L1opreon第一百一十頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五*調(diào)節(jié)蛋白與rRNA的結(jié)合力高于與自身mRNA的結(jié)合力*調(diào)控方式當細胞內(nèi)核糖體蛋白較少時，有游離的rRNA存在，調(diào)控蛋白優(yōu)先結(jié)合rRNA，此時調(diào)控蛋白控制的自身操縱元mRNA繼續(xù)翻譯相反情況，調(diào)控蛋白結(jié)合自身mRNA，此時調(diào)控蛋白控制的自身操縱元mRNA停止翻譯調(diào)控實質(zhì)：核酸的合成水平調(diào)節(jié)了蛋白質(zhì)的合成翻譯水平調(diào)節(jié)第一百一十一頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五四、嚴謹反應調(diào)控（stringentresponsecontrol）

基本概念：原核生物在不良的營養(yǎng)條件下（AA饑餓），自動停止或降低（10～20倍）rRNA、tRNA

轉(zhuǎn)錄，從而調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)合成速度的嚴謹現(xiàn)象?相關因子：?嚴謹因子：焦磷酸轉(zhuǎn)移酶由relA基因編碼正常情況下很少表達?信號分子：魔斑Ⅰ（magicspotⅠ）:ppGpp

魔斑Ⅱ（magicspotⅡ）:pppGpp

?之所以稱為魔斑---AA饑餓時，E.coli的薄層層析圖譜上有兩種Nt與常見的Nt的遷移率不一樣第一百一十二頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五第一百一十三頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五?調(diào)控機制?空轉(zhuǎn)反應：AA饑餓時，無負載的tRNA進入核糖體的A

位后，新肽鍵不能形成，但GTP不斷消耗?空轉(zhuǎn)反應導致信號分子的產(chǎn)生ppGpppppGpp第一百一十四頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五ppGpp可與RNApol作用，使其不易變構.從而抑制tRNA、rRNA轉(zhuǎn)錄

放慢轉(zhuǎn)錄起始、延伸過程，放慢蛋白質(zhì)合成過程，通過緊縮開支，渡過難關第一百一十五頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五第六節(jié)DNA序列重排對基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控第一百一十六頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五?Prok.中研究最多的是鼠傷寒沙門氏菌的鞭毛基因的相變過程一、沙門氏菌的Ⅰ、Ⅱ相及基因分布

onoffrh1-ponoff第一百一十七頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五二、H2－rh1轉(zhuǎn)錄單元的表達機制*H2－rh1轉(zhuǎn)錄單元的表達受其上游一段995bpDNA

序列排列方向控制*995bp序列兩端各有一段14bp的IR

IRL1～14IRR982～995*H2基因的起始密碼子與995bp相隔16bp，啟動子位于995bp序列末端*995bp序列中

hin基因產(chǎn)物可催化995bp序列的倒位第一百一十八頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五Fla.Mov.H1O

HinH2rh1(阻遏蛋白)IRL(1-14)IR

R(982-995)PP

Hin-P轉(zhuǎn)座酶H2鞭毛蛋白H1阻遏蛋白Fla-PH1

O

HinH2rh1(阻遏蛋白)IRL(1-14)IR

R(982-995)PPH1鞭毛蛋白相變機制第一百一十九頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五三、相變的意義逃脫寄主抗體的進攻細菌侵染寄主時處于I相,產(chǎn)生H1鞭毛蛋白,寄主可以針對其制造抗體,而細菌利用相變產(chǎn)生一定的II相后代.又可以在寄主體內(nèi)生存了.第一百二十頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五第七節(jié)Euk.基因表達調(diào)控第一百二十一頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五一、Prok.與Euk.基因表達上的遺傳差異RepetitivegeneOverlappinggene

非編碼區(qū)大量少量Splittinggene很少出現(xiàn)Post-transcriptiontranscription&translationRNAprocessing偶聯(lián)EukaryoteProkaryoteDNADNA+histonchromatinNakedDNA第一百二十二頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五Enhancer&silencer弱化子AttenuaterMonocistronpolycistron(operon)m5Cgeneoff

乙酰化磷酸化甲?；?/p>

糖基化轉(zhuǎn)錄因子transfactor活性形式EukaryoteProkaryote第一百二十三頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五Housekeepinggene(constitutive)Basicpromoter+T.F.Luxurygene(inducible)

多種組合的Trans-FactorPositivecontrol(mostly)

嚴謹性，專化性，復雜性(cAMP+CAP)site+－35+－10

單一類型保險性NegativecontrolEukaryoteProkaryote第一百二十四頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五基因表達上的主要異同以轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控為主真核生物染色質(zhì)的狀態(tài)對基因表達的調(diào)控m5C與基因表達的相關轉(zhuǎn)錄后多種方式的加工調(diào)節(jié)(RNA加工運輸)TransF+CisF.Geneon/off相異：相似：個體發(fā)育的階段和不同組織調(diào)控不同以positivecontrol為主第一百二十五頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五Positivecontrol的必要性與優(yōu)越性a)真核生物genome大，某一種cis-factor出現(xiàn)的機率高但隨機出現(xiàn)asetof(trans-F+cis-F.)完全相同的機率小靈活性可與多個(種)trans-Factor結(jié)合嚴謹性第一百二十六頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五b)特異基因表達細胞分化如果1000/10000(10%)基因表達（9000基因關閉）Negativecontrol;9000repressorrequiredPositivecontrol;

停止合成9000特異tran-factor

即只合成1000特異expresser經(jīng)濟合理有效第一百二十七頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五二、Euk.DNA水平的調(diào)控1、基因拷貝數(shù)的改變a)基因的丟失（DNAfragmentorchromosomelose）蛔蟲胚胎發(fā)育過程中有27%DNA的丟失

細胞分化過程中，可以通過丟失掉某些基因而去除這些基因的活性

某些低等Euk.：原生動物、線蟲、昆蟲和甲殼類動物

體細胞內(nèi)丟失整條或部分染色體

將來分化產(chǎn)生生殖細胞的細胞內(nèi)不發(fā)生基因的丟失

高等Euk.內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)第一百二十八頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五b)基因的擴增(特定基因在特定階段的選擇性擴增)

在沒有發(fā)生細胞分裂情況下，細胞內(nèi)某些特定基因的拷貝數(shù)專一性大量增加的現(xiàn)象

?細胞短期內(nèi)為滿足某種需要而產(chǎn)生足夠的基因產(chǎn)物的一種調(diào)控手段

?兩棲類和昆蟲卵母細胞rDNA的擴增

例：非洲爪蟾體細胞rDNA約500copies

卵母細胞200萬copies（4000倍）第一百二十九頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五?chromatin狀況與基因表達相關證據(jù)1：轉(zhuǎn)錄活化區(qū)/非轉(zhuǎn)錄活化區(qū)染色質(zhì)的結(jié)構差異

活躍轉(zhuǎn)錄區(qū)對Dnase敏感

核小體結(jié)構不完整沒有連接的H1常染色質(zhì)geneon異染色質(zhì)geneoff2、轉(zhuǎn)錄區(qū)染色質(zhì)結(jié)構的變化對基因表達的控制第一百三十頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五量大，進化保守，與DNA無專一性結(jié)合區(qū)第一百三十一頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五H2A,H2B,H3,H4modifiedby乙?；?、磷酸化

表達非常活躍的rDNA轉(zhuǎn)錄區(qū)無nucleosome

結(jié)構

凡被Trans-factor結(jié)合的區(qū)域均能阻止nucleosome

形成降低組蛋白的正電荷組蛋白解聚核小體松弛

活躍轉(zhuǎn)錄區(qū)的組蛋白確實被乙?；⒘姿峄谝话偃?，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五證據(jù)2；體外重建染色質(zhì)改變轉(zhuǎn)錄效率NakedDNADNA+H2A,H2B,H3,H4轉(zhuǎn)錄速度

＞

轉(zhuǎn)錄速度轉(zhuǎn)錄速度＞＞轉(zhuǎn)錄速度completenucleosomeaddH1第一百三十三頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五3、m5C對基因表達的調(diào)控a)m5C是真核生物DNA中的主要修飾成分多發(fā)生在CpG序列中,不同細胞間m5C相差甚大b)m5C對基因轉(zhuǎn)錄抑制的表現(xiàn)m5C在大溝內(nèi)影響DNA與T.F.間氫鍵的形成

大溝內(nèi)m5C導致空間的擁擠,破壞構象的平衡

使B-DNA

Z-DNA

T.F.結(jié)合空間的改變

降低轉(zhuǎn)錄因子與DNA的結(jié)合第一百三十四頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五4、Euk.的基因重排啤酒酵母（Saccharomycescerevisiae）接合型的決定

接合型

MATa

MATα單倍體細胞或a或α接合型互變需要HO基因－－編碼內(nèi)切酶1、單倍體接合型受

MATaMATα控制同宗不能接合，異宗能接合αa

a

ααa

第一百三十五頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五2、接合型互變的匣子模型a、單倍體細胞中同時存在

MATa和MATα的遺傳信息b、活躍匣子MATa或MATα

沉寂匣子HMLα、HMRa

在同一條染色體上c、接合型互變

HMLα、HMRa能取代活躍匣子而改變接合型（不同型）原HM位置仍保留一個拷貝的沉寂匣子第一百三十六頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五3、沉寂匣子的表達受阻遏蛋白亞基基因sir1、sir2、sir3、sir4的產(chǎn)物Sir蛋白的反式作用控制Sir(silentinformationregulator)結(jié)合在HML和HMR的啟動子上游,而MAT上無結(jié)合位點第一百三十七頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五三、Euk.轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控?Euk.基因表達包括的5種不同的調(diào)節(jié)點:

基因結(jié)構的激活、起始轉(zhuǎn)錄、加工轉(zhuǎn)錄物、運輸?shù)郊毎|(zhì)、mRNA的翻譯?起始轉(zhuǎn)錄－－RNA聚合酶與啟動子相互作用決定若干TransF+CisF.的作用所決定?Euk.啟動子的定義：包括所有那些位于轉(zhuǎn)錄起始位點附近的序列，這些序列都是啟動轉(zhuǎn)錄所必需的（實用角度）?

轉(zhuǎn)錄因子：轉(zhuǎn)錄所必需的蛋白質(zhì)（決定性功能指標）識別并結(jié)合在啟動子序列上并非嚴格定義－－未包括增強子第一百三十八頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五a、

基本水平轉(zhuǎn)錄的

cis-factor

(promoterorbasicfactor)

Corepromoter

(Capsite,TATAbox必需因子)

UPE

(UpstreamPromoterElement)(CAATbox,GCbox)

對于housekeepinggene

(constitutiveexpression)

（1）啟動子的組成

b、

特異誘導高效表達的cis-factor

Enhancer

對于luxurygene

(inducibleexpression)

1、RNApolⅡ的啟動子和轉(zhuǎn)錄因子第一百三十九頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五第一百四十頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五第一百四十一頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五（2）轉(zhuǎn)錄因子的分類a、基本轉(zhuǎn)錄水平的轉(zhuǎn)錄因子(Trans-factor)

基礎因子－－－Corepromoter上游因子－－－UPE所有基因表達所必須-------基礎轉(zhuǎn)錄復合體每個元件都有相應的轉(zhuǎn)錄因子第一百四十二頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五元件名稱共有序列結(jié)合DNA長度因子TATAboxTATAAAA~10bpTBPCAATboxGGCCAATCT~22bpCTF/NF1GCboxGGGCGG~20bpSP1OctamerATTTGCAT~20bpOct-1OctamerATTTGCAT~23bpOct-2kBGGGACTTTCC~10bpNFkBATFGTGACGT~20bpATF第一百四十三頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五★真核生物必須有與基本轉(zhuǎn)錄相關的trans-factor在啟動子處的先期結(jié)合,RNApol才能啟動轉(zhuǎn)錄l

TF(I,II,III)轉(zhuǎn)錄因子l

TAF(TBP輔助因子)l

RAP(RNApol.結(jié)合蛋白)●TIC(轉(zhuǎn)錄起始復合物)等等……….此外第一百四十四頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五b、誘導型因子

特定時間、條件、或特定組織中合成或被活化

調(diào)控基因在不同時間、條件或不同地點表達應答元件----enhancer（3）轉(zhuǎn)錄因子的DNA結(jié)合域和活化結(jié)構域是獨立的

結(jié)合結(jié)構域和活化結(jié)構域之間的連接物是足夠柔性的l

多為變構蛋白第一百四十五頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五DNA-結(jié)合domain二聚化domain(在一些二聚體因子中)活化domain轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)構域aDNA結(jié)合:HTH、鋅指、堿性區(qū)域b蛋白質(zhì)結(jié)合：

Leu拉鏈、HLH、

c活化一段包括酸性AA的保守序列第一百四十六頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五（4）Enhancer的結(jié)構與功能

雙方向性，組織特異性，位點非專一性

a、由兩個以上的增強子成分(EnhancerElement)組成

b、EnhancerElement必需由兩個緊密相連,具有間距效應的

增強子元

(Enhanson）組成

c、各個Enhanson(cis-factor)與激活蛋白(trans-factor)結(jié)合

增強特異性轉(zhuǎn)錄

促進轉(zhuǎn)錄的復合體

+UPE+corepromoter基本轉(zhuǎn)錄復合體第一百四十七頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五Enhancer

特異的

transc.Factor(tran-factor)

特異的transc.Factor(tran-factor)

……..++增強子復合物的激活區(qū)增強子復合物的激活區(qū)……..EnhancerElementEnhancerElement……..

(<100bp)

Enhanson(cis-factor)

Enhanson(cis-factor)

……..(<5bp)

第一百四十八頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五e.g.SV40Enhancer(-179~-250)第一百四十九頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五

En.Elem.CEn.Elem.B

-250-180

coreCTCIITCIsphIIsphI

Ap3Ap2Ap1

遠距離控制，無方向性

mRNA

+1GCCAATTATA

近啟動子復合物基本轉(zhuǎn)錄復合體第一百五十頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五d、增強子復合物與近啟動子的轉(zhuǎn)錄起始復合物構型契合，而不與RNApolymerase結(jié)合

e、Enhancer的兩位點二元組織方式f、特化細胞內(nèi)，具全部反式作用因子（trans-factor）才表現(xiàn)增強效應即增強子的組織特異性

g、增強子的復雜結(jié)構，以正控制方式防止基因表達的紊亂

能利用有限的trans-factor提供更多基因的表達調(diào)控因子類型一位點的二元結(jié)構：A,Bfactor→AA,BB,AB,BA

兩位點的二元結(jié)構：AA-AA,AA-BB,AA-AB,AA-BABB-BB,BB-AA,BB-AB,BB-BAAB-BB,AB-AA,AB-AB,BA-BA……第一百五十一頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五（5）不同部位的反式因子相互作用假說

擰轉(zhuǎn)學派、滑動學派、接力學派和嚕噗學派第一百五十二頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五（6）可誘導的轉(zhuǎn)錄因子活性的調(diào)控方式a、合成轉(zhuǎn)錄因子b、蛋白質(zhì)磷酸化c、蛋白質(zhì)脫磷酸化d、結(jié)合配基第一百五十三頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五f、抑制劑釋放g、改變不同伴侶e、活性因子釋放第一百五十四頁，共一百六十七頁，編輯于2023年，星期五五、Euk.轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控1、hnRN