第八章基因表達(dá)與調(diào)控

第八章基因表達(dá)與調(diào)控第一頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一第一節(jié)調(diào)控元件

第二頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一§1、啟動(dòng)子

核心酶δ

因子全酶啟動(dòng)子（promoter）：位于基因轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游、負(fù)責(zé)啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄的DNA序列叫啟動(dòng)子。第三頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一

Promoterregionincluding

-35site：

RNApol.recognitionsite(Rsite)TTGAC(SextamaBox)looselybindingsite-10site：TATAAT(TATABox)firmlybindingsite(Bsite)起始位點(diǎn)：

+1RNAtranscriptionalstartPoint(Isite)

A/G-35

(R)-10

(B)+1

(I)mRNA精確轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)距起始位點(diǎn)9bpδ因子結(jié)合區(qū)精確起始轉(zhuǎn)錄第四頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一終止子（terminator）：位于基因轉(zhuǎn)錄結(jié)束位置上的DNA序列叫終止子。第五頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一§2、增強(qiáng)子和弱化子

增強(qiáng)子(enhance):指增加同它連鎖的基因轉(zhuǎn)錄頻率的DNA序列所謂強(qiáng)子就是遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)、決定基因的時(shí)間、空間特異性表達(dá)、增強(qiáng)啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄活性的DNA序列;其發(fā)揮作用的方式通常與方向、距離無(wú)關(guān)，可位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的上游或下游;從功能上講，增加轉(zhuǎn)錄效率10?200倍，沒(méi)有增強(qiáng)子存在，啟動(dòng)子通常不能表現(xiàn)活性；沒(méi)有啟動(dòng)子時(shí)，增強(qiáng)子也無(wú)法發(fā)揮作用。分為組織和細(xì)胞專一性增強(qiáng)子、誘導(dǎo)性增強(qiáng)子兩類。第六頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一

弱化子（attenuator）:在操縱區(qū)與結(jié)構(gòu)基因之間的一段可以終止轉(zhuǎn)錄作用的核苷酸序列。缺失突變?cè)黾愚D(zhuǎn)錄效率6倍第七頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一§3、絕緣子絕緣子（insulator）:通常位于啟動(dòng)子同正調(diào)控元件（增強(qiáng)子）或負(fù)調(diào)控因子（為異染色質(zhì)）之間的一種調(diào)控序列。絕緣子就是一類邊界序列，本身對(duì)基因的表達(dá)既沒(méi)有正效應(yīng)也沒(méi)有負(fù)效應(yīng)，其作用只是阻止鄰近的調(diào)控元件對(duì)其所界定的基因的啟動(dòng)子起增強(qiáng)或抑制作用，不讓其他調(diào)控元件對(duì)基因的活化效應(yīng)或失活效應(yīng)發(fā)生作用。第八頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一§4、沉默子沉默子(silencer)：

能夠?qū)蜣D(zhuǎn)錄起阻遏作用的DNA片段，屬于負(fù)性調(diào)控元件。最早在酵母中發(fā)現(xiàn)，以后在T淋巴細(xì)胞的T抗原受體基因的轉(zhuǎn)錄和重排中證實(shí)這種負(fù)調(diào)控順式元件的存在。目前對(duì)這種在基因轉(zhuǎn)錄降低或關(guān)閉中起作用的序列研究還不多，但從已有的例子看到：沉寂子的作用可不受序列方向的影響，也能遠(yuǎn)距離發(fā)揮作用，并可對(duì)異源基因的表達(dá)起作用。第九頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一§5、應(yīng)答元件

應(yīng)答元件：現(xiàn)代分子生物學(xué)上把能與某個(gè)（類）專一蛋白因子結(jié)合，從而控制基因特異表達(dá)的DNA上游序列稱為應(yīng)答元件（responseelement）。它們與細(xì)胞內(nèi)高度專一的轉(zhuǎn)錄因子相互作用，協(xié)調(diào)相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄。最常見的應(yīng)答元件有：

熱激應(yīng)答元件（heatshockresponseelement，HSE），

糖皮質(zhì)應(yīng)答元件（glucocorticoidresponseelement，GRE），

金屬應(yīng)答元件（metalresponseelement，MRE）第十頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一受熱后，果蠅細(xì)胞內(nèi)Hsp70mRNA水平提高1000倍，就是因?yàn)闊峒ひ蜃樱╤eatshockfactor，HSF）與hsp70基因TATA區(qū)上游60bp處的HSE相結(jié)合，激發(fā)轉(zhuǎn)錄起始。合成一系列熱激蛋白（分子伴侶），恢復(fù)維持蛋白質(zhì)原有的三維構(gòu)象，保持其正常功能。熱激應(yīng)答元件生物處在最適溫度范圍以上時(shí)，受到熱的誘導(dǎo)，就會(huì)使許多熱激基因轉(zhuǎn)錄，合成一系列熱激蛋白。熱激蛋白是一種分子陪伴，可以使因溫度升高而構(gòu)型發(fā)生改變的蛋白質(zhì)恢復(fù)成維持原有的三維構(gòu)象，不致喪失功能而使機(jī)體得以存活。隨著熱激溫度消失，細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)大量游離的Hsp70蛋白，它們與HSF相結(jié)合，并使其脫離DNA序列，最終形成沒(méi)有DNA結(jié)合能力的單體。

第十一頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一§6、轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子（transcriptionfactor）:是起正調(diào)控作用的反式作用因子，是由基因編碼的一類蛋白質(zhì)。是轉(zhuǎn)錄起始中RNA聚合酶所需的輔助因子。第十二頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一1、“鋅指“DNA結(jié)合基序鋅指基因：其蛋白產(chǎn)物主要通過(guò)與DNA相互作用而起轉(zhuǎn)錄因子作用，調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)以適應(yīng)生物體發(fā)育、分化、成熟過(guò)程的需要。C2H2型（C半光氨酸、H組氨酸）第十三頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一2、其他轉(zhuǎn)錄因子同源域激活真核生物基因轉(zhuǎn)錄的一系列蛋白質(zhì)。

同源框基因編碼的蛋白質(zhì)是一類轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，都具有由相應(yīng)同源框序列編碼的60個(gè)氨基酸組成的結(jié)構(gòu)域，即同源域（homeodomain），通過(guò)其與特異的DNA序列結(jié)合，調(diào)控下游基因的轉(zhuǎn)錄活性。同源框基因又稱同源異型盒基因（homeoboxgenes）是一類調(diào)節(jié)細(xì)胞正常分化、發(fā)育的主控基因。同源框基因的共同點(diǎn)是都具有180個(gè)核苷酸長(zhǎng)度的同源區(qū)，即同源框（homeobox）。（1）亮氨酸拉鏈（2）螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋（3）螺旋-環(huán)-螺旋（4）同源域第十四頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一§1、轉(zhuǎn)錄調(diào)控類型（1）轉(zhuǎn)錄酶原核生物：RNApol全酶真核生物：RNApolIRNApolIIRNApolIIImRNA、tRNA、rRNArRNAmRNAtRNA第二節(jié)轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控第十五頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一Promoterregionincluding

-35site：

RNApol.recognitionsite(Rsite)TTGAC(SextamaBox)-35siteRNApol.looselybindingsite-10site：TATAAT(pribnowBox)

-10siteRNApol.firmlybindingsite(Bsite)起始位點(diǎn)：

+1RNAtranscriptionalstartpoint(Isite)

A/G-35

(R)-10

(B)+1

(I)mRNACCAAT

（CAAT盒）-80site：

CTF、CPTFIID、A、BTBP-80第十六頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一T4inE.coliandSPO1inB.SubtilisEarlygenemiddlegeneslategenes

hostδ

phageδ28

phageδ-late

RNApol全酶δ因子第十七頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一TFIIIBallowsRNApolIIItobindandinitiatetranscription

tRNA

RNApolIII

+1TFIIIB第十八頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一（2）調(diào)控元件的作用終止：RNA轉(zhuǎn)錄停止在終止信號(hào)上，RNA釋放。終止子結(jié)構(gòu)特征：基因3‘端的具有反向重復(fù)特殊序列，具有終止轉(zhuǎn)錄的作用。Rho因子：在轉(zhuǎn)錄中起到終止轉(zhuǎn)錄的作用的輔助蛋白。依賴Rho因子的終止子是弱終止子，不依賴Rho因子的終止子是強(qiáng)終止子。第十九頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一§2、轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控（1）原核生物：毋需加工第二十頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一加帽：5‘甲基化G加尾：3’加多聚Ａ甲基化RNA選擇性剪接RNA編輯（移碼）（2）真核生物：第二十一頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一第三節(jié)翻譯水平上的調(diào)控第二十二頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一§1、翻譯因子磷酸化調(diào)控蛋白質(zhì)可逆磷酸化的調(diào)節(jié)在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中有重要作用，是細(xì)胞生命活動(dòng)的調(diào)控中心。蛋白質(zhì)的磷酸化則是指由蛋白激酶催化的把ATP或GTPγ位的磷酸基傳移到底物蛋白質(zhì)氨基酸殘基上的過(guò)程，其逆轉(zhuǎn)過(guò)程是由蛋白磷酸酶催化的，稱為蛋白質(zhì)的脫磷酸化.第二十三頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一第二十四頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一§2、翻譯后的加工修飾（1）多肽的切割加工：

例如：脊椎動(dòng)物的胰島素加工過(guò)程：最初前胰島素原有105個(gè)氨基酸，加工中先將N端的24個(gè)氨基酸殘基切除，形成前體胰島素然后切除中間一段氨基酸序列，留下21個(gè)氨基酸殘基的Ａ鏈和30個(gè)氨基酸殘基的B鏈由二硫鍵連接兩條肽鏈。第二十五頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一（2）多肽的化學(xué)修飾：b)蛋白質(zhì)的糖基化：蛋白質(zhì)的糖基化(glycosylation)：一些大分子量碳水化合物加到多肽鏈上。糖分子連接在絲氨酸或蘇氨酸的羥基上，形成O-連糖基化(O-linkedglycosylation)；與天門冬氨酸的氨基相連則形成N-連糖基化(N-linkedglycosylation)。a)蛋白質(zhì)的磷酸化:

提高或降低酶活性。第二十六頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一蛋白質(zhì)內(nèi)含子：同mRNA一樣，一些前體蛋白質(zhì)具有內(nèi)含子(intein)序列，位于多肽序列的中間經(jīng)加工切除后，兩端的蛋白質(zhì)外顯子(extein)連接為成熟蛋白質(zhì)分子。特點(diǎn)：①

切割位點(diǎn)保守：②具有自動(dòng)切割加工能力：（3）多聚蛋白質(zhì)切割：第二十七頁(yè)，共二