分子生物學第十章真核基因表達的調(diào)控

分子生物學第十章真核基因表達的調(diào)控第一頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五原核與真核生物基因表達的差異RepeptitivegeneOverlappinggeneSplittinggenenointronPost-transcriptiontranscription&translation

RNAprocessingsynchronizelyEukaryoteProkaryote

DNA+histon→chromatin

NakedDNA回顧第二頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五enhancer&silencerAttenuatermonocistronpolycistron(operon)m5CgeneofftransfactoracetylationphosphorylationmethylationglucosylationactiveformEukaryoteProkaryote第三頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五10.1.1基因丟失10.1.2基因擴增10.1.2.1為滿足發(fā)育需要10.1.2.2外界環(huán)境因素引起基因擴增

10.1DNA水平的調(diào)控第四頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五10.1.3基因重排特異性調(diào)節(jié)例如：釀酒酵母接合型哺乳動物免疫球蛋白無序的第五頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五10.1.3.1釀酒酵母接合型Saccharomycescerevisiae接合型，MATa,MAT單倍體細胞，aor接合型可互變a←→

需要HO基因，編碼內(nèi)切酶S341第六頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五10.1.3.2Cassettemodel匣子模型1接合型互變的匣子模型MATa和MAT在同一染色體上，活躍匣子MAT

沉寂匣子HML,HMRS341第七頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五與活躍匣子不同類型的沉寂匣子可以取代活躍匣子，改變接合型接和型互變第八頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五2活躍匣子表達，HML和HMR保持沉默？Sir(silentinformationregulator)，編碼阻遏蛋白結(jié)合位點在HML和HMR啟動子上游1500bp以外在MAT上無結(jié)合位點如何控制轉(zhuǎn)錄？影響RNA聚合酶的結(jié)合染色質(zhì)濃縮

DNaseI超敏感位點第九頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五第十頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五3接合型的改變，實際上是DNA序列的代換，依賴于序列同源性與活躍匣子不同類型的沉寂匣子可以取代活躍匣子，改變接合型

匣子WXYZ1Z2totalHML723704747

239882501MAT723704747

239882501MATa723704642239882369HMRa704642239881585第十一頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五第十二頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五4轉(zhuǎn)換機制S426第十三頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五第十四頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五第十五頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五10.2染色質(zhì)水平上的基因活化調(diào)節(jié)10.2.1真核染色體的結(jié)構(gòu)10.2.2染色體對基因的表達有調(diào)控作用10.2.3組蛋白和有關蛋白質(zhì)的改變10.2.4轉(zhuǎn)錄活躍區(qū)對核酸酶的敏感性提高10.2.5甲基化程度降低第十六頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五10.3轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控10.3.1Britten-DavidsonmodelS接受調(diào)控信號I產(chǎn)生某種激活因子R被激活因子識別G結(jié)構(gòu)基因RNA/proSIRGmRNA第十七頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五10.3.1.1一個結(jié)構(gòu)基因受不同感受位點S的控制同處于一個感受位點S控制之下的所有結(jié)構(gòu)基因叫作一套(battery)基因s350第十八頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五10.3.1.2一個結(jié)構(gòu)基因受不同整合基因I-接受位點R的控制

含有同樣接受位點的基因組成一組（set）基因第十九頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五10.3.2基因轉(zhuǎn)錄的順式調(diào)控元件

cis-factor基礎轉(zhuǎn)錄水平特異誘導高效表達第二十頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五10.3.2.1啟動子第二十一頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五10.3.2.2.Enhancer

sv40S352第二十二頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五促進轉(zhuǎn)錄，不具有啟動子專一性功能與方向，位置無關遠距離發(fā)揮作用(100~500bp，10Kb)組織或細胞特異性必須有兩個(以上)增強子成份緊密相連，enhanson

特點第二十三頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五第二十四頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五10.3.2.3silencer負調(diào)控元件不受距離和方向限制可對異源基因的表達起作用對真核生物成簇基因的選擇性表達起重要作用例如酵母，matingtype

?-珠蛋白基因簇，T淋巴細胞激活所需要的CD4/CD8基因?qū)毎麃喰统墒爝^程中特異性的選擇表達第二十五頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五10.3.2.4.Responseelement應答元件、效應元件：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)專一蛋白結(jié)合，使基因?qū)ζ渥鞒龇磻卸痰墓灿行蛄性诓煌蛑?，拷貝相似與轉(zhuǎn)錄起點距離不固定位于上游元件或增強子內(nèi)有時有多個拷貝第二十六頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五Eukaryoticresponseelements.ResponseElementTranscriptionFactorConsensusSequenceMREmetalCGNCCCGGNCNCCRECREBTGACGTCAEREEstrogenreceptorAGGTCANNNTGACCTGREGlucocorticoidreceptor糖皮質(zhì)激素AGAACANNNTGTTCTHSEHeatshockfactorGAANNTTCNNGAATRE佛波酯TGACTCASRESerumresponsefactorCC(A/T)6GG*(A/T)6

meanssixAorT;N=any.第二十七頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五10.3.3基因轉(zhuǎn)錄的反式調(diào)控元件TF10.3.3.1結(jié)構(gòu)特征1.結(jié)構(gòu)DNAbindingdomain，<100bp，氫鍵，大溝transcriptionactivedomain，30-100aaregulardomain，與其它因子或調(diào)控蛋白結(jié)合第二十八頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五2.motif基序，基元，花式

構(gòu)成任何一種特征序列或結(jié)構(gòu)的基本單位在DNA結(jié)合中起主要作用第二十九頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五補充內(nèi)容

多肽鏈的構(gòu)象，C-N，C-C第三十頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五—螺旋第三十一頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五?-折疊第三十二頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五?-turn,轉(zhuǎn)角R1的C=O與R4的

NH形成氫鍵第三十三頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五（1）HTH,Helix-turn-helix2個螺旋被一個轉(zhuǎn)角隔開h1,識別，與DNA在大溝中特異結(jié)合h2,穿過大溝，與DNA非特異結(jié)合S386第三十四頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五許多調(diào)控蛋白都有HTHλ阻遏蛋白與cro蛋白酵母接合型調(diào)控蛋白α1，α2果蠅的觸角足基因Antp玉米的Kn1水稻的OSH1第三十五頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五果蠅的engrailed果蠅的觸角足蛋白哺乳動物轉(zhuǎn)錄因子第三十六頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五

Homeodomainhomeoticloci180bp,60aa從酵母到人類都存在homeobox,DNA序列高度保守參與調(diào)控第三十七頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五有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N末端位于小溝中，與DNA接觸

Homeodomain第三十八頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五第三十九頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五（2）ZincfingerA.Cys2/His2,經(jīng)典~23aaCys-X2-4-Cys-X3-Phe-X5-Leu-X2-His-X3-HisCys，His與Zn++結(jié)合中部芳香族氨基酸保守，疏水串聯(lián)重復排列，兩指間7-8aa鋅指數(shù)目多少不等S395第四十頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五SP1zyj271第四十一頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五TFIIIA344aaN端與DNA結(jié)合9個鋅指，～30aa與5srRNA基因內(nèi)啟動子（50bp)結(jié)合第四十二頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五第四十三頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五B.Cys2/Cys2zincfingerCys-X2-Cys-X13—Cys-X2-CysZn++與4個Cys結(jié)合DNA結(jié)合序列較短，對稱無大量重復性鋅指

Cys2/Cys2與Cys2/His2不同例如GAL4

哺乳類的固醇類激素受體第四十四頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五糖皮質(zhì)激素受體ZYJ272

第四十五頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五-COOH，疏水面-NH2,堿性DNA結(jié)合域，富含堿性氨基酸，＋(3)Leuzipper依靠Leu的疏水作用,2個helix相互纏繞，形成拉鏈結(jié)構(gòu)第四十六頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五baseZIPmotifY形結(jié)構(gòu)第四十七頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五第四十八頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五GCN4第四十九頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五在真核生物中廣泛存在C/EBP增強子結(jié)合蛋白GCN4酵母激活因子CREB（cAMP應答元件結(jié)合蛋白）原癌基因jun,fos編碼產(chǎn)物homodimer,heterodimer

功能靈活性第五十頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五（4）bHLH（Helix-loop-helix）40～50aa含2個-helix，15~16aa,

連接區(qū)（環(huán)），12~28aa

兩親性,amphipathic二聚體堿性結(jié)合區(qū)，16aa第五十一頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五MyoD-DNA第五十二頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五第五十三頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五缺乏堿性區(qū)的蛋白質(zhì)，即使形成（同、異）二聚體，也無法同DNA結(jié)合zyj278第五十四頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五第五十五頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五3.轉(zhuǎn)錄激活域A酸性激活域如GCN4，GAL4Prich-Gln如SP1,AP2,oct1,oct2Qrich-pro如CTF/NF1不規(guī)則的，含雙性-helix第五十六頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五10.3.3.2反式作用因子的種類TF(I,II,III）通用因子，基礎因子上游因子誘導型因子constitutiveexpression,inducibleexpression第五十七頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五2RNApolII的上游元件及其轉(zhuǎn)錄因子s356（1）SP1第五十八頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五S356在大溝中結(jié)合，～20bpC末端DNA結(jié)合域,3個Zn指

2個活化結(jié)構(gòu)域,rich-Gln無組織特異性可提高轉(zhuǎn)錄10-25倍第五十九頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五ThespecifictranscriptionfactorSP1bindstoGCrichsequenceinTATAlesspromoterglutamine-richdomainsGC250150SP1110TBPzincfingermotifs第六十頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五（2）CTF結(jié)合CCAAT作用于大溝無組織專一性有許多蛋白質(zhì)可與CAAT結(jié)合

NF1,腺病毒復制原點的核因子1C/EBP,大鼠肝中

CTF家族

CP家族一種元件可被一種以上的TF識別！一個特定蛋白質(zhì)能識別不止一種序列！第六十一頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五10.3.4真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控機制基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控需要順～反蛋白質(zhì)之間的相互作用10.3.4.1順式元件與反式作用因子的相互作用1調(diào)控模型調(diào)控蛋白以多聚體（2,4）結(jié)合識別序列為palindromicseq.

第六十二頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五

Y277第六十三頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五S380節(jié)省編碼DNA，減少裝配的隨機錯誤迅速開關基因，提高調(diào)控特異性第六十四頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五2蛋白質(zhì)如何識別DNA特定序列？識別螺旋嵌入DNA大溝中非特異性結(jié)合，PO4離子特異性結(jié)合，氫鍵第六十五頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五CroS3893,例,cI和cro組成的轉(zhuǎn)錄開關系統(tǒng)第六十六頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五第六十七頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五S387cI第六十八頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五S388螺旋3嵌入大溝中,特異結(jié)合氨基端手臂伸到DNA背后,在大溝中與DNA接觸第六十九頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五第七十頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五調(diào)控蛋白識別DNA采用的HTH模式具有普遍意義S390第七十一頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五10.3.4.2cis-factor互作的模式Loopinghypothesisλ，cI，OR1~OR2GaloperonAraoperonSV40早期啟動子Enhancer，見下頁S397第七十二頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五第七十三頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五10.3.4.3誘導型轉(zhuǎn)錄因子活性調(diào)控

--熱休克應答1HSP（heatshockprotein)aa序列高度保守蛋白質(zhì)功能高度保守是一種分子伴侶chaperone第七十四頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五2hsp

核苷酸序列高度保守多基因家族多拷貝，成簇存在大部分無內(nèi)元，hsp70

第七十五頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五3HSE,heatshockelement位于hsp上游核心序列nGAAn保守第七十六頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五4HSF,heatshockfactor，hsp結(jié)合蛋白在體內(nèi)，以單體存在，不與DNA結(jié)合,無活性結(jié)構(gòu)DNA結(jié)合區(qū)多聚化區(qū)，4個Leu拉鏈，三聚體有活性

C末端（452～488）保守區(qū)第七十七頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五5熱休克應答的調(diào)控機制HSF無活性拉鏈1,4相互作用Hsp70,hsp90的共同作用大量變性和錯誤折疊的蛋白質(zhì)出現(xiàn),與Hsp70,hsp90競爭結(jié)合,使拉鏈區(qū)暴露第七十八頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五HSF解離多聚化（trimer)與HSE結(jié)合產(chǎn)生HSPHSP積累，可與HSF結(jié)合脫離HSE，形成HSF單體第七十九頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五shen256熱休克應答現(xiàn)象普遍存在

熱休克基因家族是迄今被發(fā)現(xiàn)的最保守的遺傳系統(tǒng)

熱休克反應可被多種因素誘導，應激反應第八十頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五10.4轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控10.4.1hnRNA選擇加工及運輸?shù)诎耸豁摚惨话倭闼捻?，編輯?023年，星期五10.4.2alternativesplicing10.4.2.1概念PremRNA→mRNA組成型拼接選擇性拼接(產(chǎn)生兩種以上的mRNA)第八十二頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五10.4.2.2產(chǎn)生原因及類型有兩個以上的啟動子,未發(fā)現(xiàn)實例有多個加尾信號,如免疫去蛋白選用不同的拼接位點幾者兼有第八十三頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五果蠅，性別決定第八十四頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五免疫球蛋白,不同3’末端型第八十五頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五S366大鼠肌鈣蛋白T基因第八十六頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五大鼠降鈣素,calcitoninylf420Calcitoningenerelatedpeptide第八十七頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五10.4.2.3調(diào)控機制實質(zhì)是5’供體與3’受體拼接點的選擇搭配如何選擇不同的位點？

SR蛋白家族SF2RNP的調(diào)節(jié)（hnRNP-A1,U5-snRNP)第八十八頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五

可變剪接機制的多樣化基因的定義隨之擴展以獨立轉(zhuǎn)錄的一段DNA作為確定一個基因的標準？10.4.2.4意義Intron的功能之一是使同一個基因表達出多種蛋白質(zhì)第八十九頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五10.4.2.5trans-splicing第九十頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五10.4.3RNAediting10.4.3.1細胞色素氧化酶亞基Ⅱ（coxⅡ）第九十一頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五10.4.3.2如何插入多個U？

guideRNA55-70nt5’端與RNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物互補3‘端有5-25個U第九十二頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五插入U的兩步轉(zhuǎn)酯反應gRNA的3’OH攻擊mRNA產(chǎn)生5‘段

3’段(5‘端與gRNA3’相連)5‘段的3’-OH攻擊gRNA的U-U生成RNA編輯產(chǎn)物(插入一個U)gRNA（少一個U）第九十三頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五editingsignal?editosomestructure?相繼在真核生物和病毒中發(fā)現(xiàn)生物學意義生物適應中的保護措施之一中心法則的發(fā)展

第九十四頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五10.5翻譯水平的調(diào)控10.5.1翻譯起始因子的磷酸化10.5.2mRNA結(jié)構(gòu)10.5.3mRNA穩(wěn)定性10.5.4pro.合成的自體調(diào)控例，轉(zhuǎn)鐵蛋白mRNA的翻譯調(diào)控第九十五頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五（1）TfR(transferrinreceptor),用于鐵的運輸鐵含量高時，TfR合成減少低時，TfR合成增加IRE,在3’-UTR區(qū),與IRE-BP結(jié)合穩(wěn)定mRNA第九十六頁，共一百零四頁，編輯于2023年，星期五（2）Ferritin，鐵蛋白，用于鐵的解毒鐵含量高時，ferritin合成增加低時，ferritin合成減少IRE,在5’-UTR區(qū)，與IRE-BP結(jié)合阻止翻譯第九十七頁，