真核生物基因表達的調(diào)控

第10章

真核生物基因表達的調(diào)控本文檔共112頁；當前第1頁；編輯于星期一\18點0分1單林娜制作10.1真核生物基因表達調(diào)控的特點和種類10.2真核生物DNA水平上的基因表達調(diào)控10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達調(diào)控10.4真核基因翻譯水平上的調(diào)控Chapter10ControllingoftheGeneExpression本文檔共112頁；當前第2頁；編輯于星期一\18點0分2單林娜制作10.1真核生物基因表達調(diào)控的特點和種類10.2真核生物DNA水平上的基因表達調(diào)控10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達調(diào)控10.4真核基因翻譯水平上的調(diào)控Chapter10ControllingoftheGeneExpression(Parttwo)Contents本文檔共112頁；當前第3頁；編輯于星期一\18點0分3單林娜制作10.1真核生物基因表達調(diào)控的特點和種類一、真核生物基因表達調(diào)控的特點二、真核生物基因表達調(diào)控的種類本文檔共112頁；當前第4頁；編輯于星期一\18點0分4單林娜制作原核生物的調(diào)控系統(tǒng)就是要在一個特定的環(huán)境中為細胞創(chuàng)造高速生長的條件，或使細胞在受到損傷時，盡快得到修復，所以，原核生物基因表達的開關(guān)經(jīng)常是通過控制轉(zhuǎn)錄的起始來調(diào)節(jié)的。真核基因表達調(diào)控的最顯著特征是能在特定時間和特定的細胞中激活特定的基因，從而實現(xiàn)"預定"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、真核生物基因表達調(diào)控的特點本文檔共112頁；當前第5頁；編輯于星期一\18點0分5單林娜制作真核生物基因表達調(diào)控與原核的共同點：基因表達都有轉(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真核生物基因表達調(diào)控的特點和種類本文檔共112頁；當前第6頁；編輯于星期一\18點0分6單林娜制作真核生物基因表達調(diào)控與原核的不同點：1、真核基因表達調(diào)控的環(huán)節(jié)更多：轉(zhuǎn)錄與翻譯間隔進行，具有多種原核生物沒有的調(diào)控機制；個體發(fā)育復雜，具有調(diào)控基因特異性表達的機制。2、真核生物活性染色體結(jié)構(gòu)的變化對基因表達具有調(diào)控作用：DNA拓撲結(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，且一個真核基因通常有多個調(diào)控序列，需要有多個激活物。10.1真核生物基因表達調(diào)控的特點和種類本文檔共112頁；當前第7頁；編輯于星期一\18點0分7單林娜制作根據(jù)其性質(zhì)可分為兩大類：一是瞬時調(diào)控或稱為可逆性調(diào)控，它相當于原核細胞對環(huán)境條件變化所做出的反應。瞬時調(diào)控包括某種底物或激素水平的升降，及細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，它決定了真核細胞生長、分化、發(fā)育的全部進程。二、真核生物基因表達調(diào)控的種類10.1真核生物基因表達調(diào)控的特點和種類本文檔共112頁；當前第8頁；編輯于星期一\18點0分8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：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真核生物基因表達調(diào)控的特點和種類本文檔共112頁；當前第9頁；編輯于星期一\18點0分9單林娜制作本文檔共112頁；當前第10頁；編輯于星期一\18點0分10單林娜制作10.1真核生物基因表達調(diào)控的特點和種類10.2真核生物DNA水平上的基因表達調(diào)控

10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達調(diào)控10.4真核基因翻譯水平上的調(diào)控Chapter9ControllingoftheGeneExpression(Parttwo)Contents本文檔共112頁；當前第11頁；編輯于星期一\18點0分11單林娜制作一、基因丟失二、基因擴增三、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)與基因表達調(diào)控10.2真核生物DNA水平上的基因表達調(diào)控抗體分子的形成Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)座子本文檔共112頁；當前第12頁；編輯于星期一\18點0分12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。在細胞分化過程中，可以通過丟失掉某些基因而去除這些基因的活性。某些原生動物、線蟲、昆蟲和甲殼類動物在個體發(fā)育中，許多體細胞常常丟失掉整條或部分的染色體，只有將來分化產(chǎn)生生殖細胞的那些細胞一直保留著整套的染色體。目前，在高等真核生物（包括動物、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水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第13頁；編輯于星期一\18點0分13單林娜制作圖馬蛔蟲受精卵的早期分裂馬蛔蟲2n＝2，但染色體上有多個著絲粒。第一次卵裂是橫裂，產(chǎn)生上下2個子細胞。第二次卵裂時，一個子細胞仍進行橫裂，保持完整的基因組，而另一個子細胞卻進行縱向分裂，丟失部分染色體。體細胞生殖細胞10.2真核生物DNA水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第14頁；編輯于星期一\18點0分14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（始核分裂胞質(zhì)不分裂），其卵的后端含有一種特殊的細胞質(zhì)極細胞質(zhì)核→保持了全部40條染色體→生殖細胞其他細胞質(zhì)區(qū)域核→丟失32條、留8條→體細胞10.2真核生物DNA水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第15頁；編輯于星期一\18點0分15單林娜制作二、基因擴增基因擴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。如非洲爪蟾卵母細胞中rDNA的基因擴增是因發(fā)育需要而出現(xiàn)的基因擴增現(xiàn)象。10.2真核生物DNA水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第16頁；編輯于星期一\18點0分16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水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第17頁；編輯于星期一\18點0分17單林娜制作DNA含量的發(fā)育控制利用流式細胞儀對從擬南芥不同發(fā)育階段的組織中分離到的間期細胞核進行分析，發(fā)現(xiàn)多倍體的DNA含量與組織的成熟程度成正比。對于一給定的物種，C是單倍體基因組中的DNA質(zhì)量。本文檔共112頁；當前第18頁；編輯于星期一\18點0分18單林娜制作將一個基因從遠離啟動子的地方移到距它很近的位點從而啟動轉(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。三、基因重排10.2真核生物DNA水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第19頁；編輯于星期一\18點0分19單林娜制作產(chǎn)生抗體B細胞體液免疫

經(jīng)法氏囊(BarsaofFabricius)細胞分裂骨髓

經(jīng)胸腺調(diào)節(jié)免疫應答T細胞細胞免疫殺傷抗原10.2真核生物DNA水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第20頁；編輯于星期一\18點0分20單林娜制作動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水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第21頁；編輯于星期一\18點0分21單林娜制作抗體的基本結(jié)構(gòu)10.2真核生物DNA水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第22頁；編輯于星期一\18點0分22單林娜制作免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)本文檔共112頁；當前第23頁；編輯于星期一\18點0分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四個基因片斷組合而成。完整的輕鏈基因由VL、J和C3個片段組合而成。10.2真核生物DNA水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第24頁；編輯于星期一\18點0分24單林娜制作人類基因組中抗體基因片斷

10.2真核生物DNA水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第25頁；編輯于星期一\18點0分25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、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也可以在幾個bp的范圍內(nèi)移動。因此，可以從約300個抗體基因片段中產(chǎn)生109數(shù)量級的免疫球蛋白分子。10.2真核生物DNA水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第26頁；編輯于星期一\18點0分26單林娜制作本文檔共112頁；當前第27頁；編輯于星期一\18點0分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。當兩條鏈上的胞嘧啶都被甲基化時稱為完全甲基化。一般在復制剛完成時，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水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第28頁；編輯于星期一\18點0分28單林娜制作本文檔共112頁；當前第29頁；編輯于星期一\18點0分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水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第30頁；編輯于星期一\18點0分30單林娜制作甲基化位點的檢測特殊的限制性內(nèi)切酶——同裂酶HpaⅡ識別并切割未甲基化的CCGG(C↓CGG)MspⅠ識別無論是否甲基化的CCGG(C↓CGG或C↓CmGG)10.2真核生物DNA水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第31頁；編輯于星期一\18點0分31單林娜制作本文檔共112頁；當前第32頁；編輯于星期一\18點0分32單林娜制作本文檔共112頁；當前第33頁；編輯于星期一\18點0分33單林娜制作真核生物細胞內(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，對發(fā)育早期DNA甲基化位點的確定起重要作用。維持性甲基轉(zhuǎn)移酶：作用于半甲基化位點，使子代細胞具備親代的甲基化狀態(tài)。10.2真核生物DNA水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第34頁；編輯于星期一\18點0分34單林娜制作CH3CH3CH3CH3本文檔共112頁；當前第35頁；編輯于星期一\18點0分35單林娜制作在一些不表達的基因中，啟動區(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水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第36頁；編輯于星期一\18點0分36單林娜制作2.親本印記(imprinting)印記:來源于父母本的一對等位基因表達不同。如源于父本的IGF-Ⅱ(胰島素樣生長因子Ⅱ)基因可表達，而源于母本的則不能表達。這是由于卵母細胞中的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水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第37頁；編輯于星期一\18點0分37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)人類的印跡基因集中在三個簇中。在每個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，這些位點表現(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水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第38頁；編輯于星期一\18點0分38單林娜制作DNA甲基化導致某些區(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)錄因子與啟動區(qū)DNA的結(jié)合效率。3、DNA甲基化抑制基因轉(zhuǎn)錄的機理10.2真核生物DNA水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第39頁；編輯于星期一\18點0分39單林娜制作五、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與基因表達調(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水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第40頁；編輯于星期一\18點0分40單林娜制作真核細胞中基因轉(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水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第41頁；編輯于星期一\18點0分41單林娜制作本文檔共112頁；當前第42頁；編輯于星期一\18點0分42單林娜制作本文檔共112頁；當前第43頁；編輯于星期一\18點0分43單林娜制作活性染色質(zhì)的主要特點在結(jié)構(gòu)上：活性染色質(zhì)上具有DNaseI超敏感位點活性染色質(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水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第44頁；編輯于星期一\18點0分44單林娜制作活性染色質(zhì)上具有DNaseI超敏感位點：每個活躍表達的基因都有一個或幾個超敏感位點，大部分位于基因5′端啟動子區(qū)域。10.2真核生物DNA水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第45頁；編輯于星期一\18點0分45單林娜制作活性染色質(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，可增加基因表達水平10倍以上，說明MAR在基因表達調(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水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第46頁；編輯于星期一\18點0分46單林娜制作10.2真核生物DNA水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第47頁；編輯于星期一\18點0分47單林娜制作10.2真核生物DNA水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第48頁；編輯于星期一\18點0分48單林娜制作（二）活性染色體結(jié)構(gòu)變化1、對核酸酶敏感

活化基因常有超敏位點，位于調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合位點附近。10.2真核生物DNA水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第49頁；編輯于星期一\18點0分49單林娜制作RNA-pol正超螺旋負超螺旋轉(zhuǎn)錄方向2、DNA拓撲結(jié)構(gòu)變化天然雙鏈DNA均以負性超螺旋構(gòu)象存在；基因活化后10.2真核生物DNA水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第50頁；編輯于星期一\18點0分50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，甲基化范圍與基因表達程度呈反比。10.2真核生物DNA水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第51頁；編輯于星期一\18點0分51單林娜制作4、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水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第52頁；編輯于星期一\18點0分52單林娜制作10.1真核生物基因表達調(diào)控的特點和種類10.2真核生物DNA水平上的基因表達調(diào)控10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達調(diào)控10.4真核基因翻譯水平上的調(diào)控Chapter9ControllingoftheGeneExpression(Parttwo)Contents本文檔共112頁；當前第53頁；編輯于星期一\18點0分53單林娜制作10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達調(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、反式作用因子本文檔共112頁；當前第54頁；編輯于星期一\18點0分54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)錄過程涉及復雜的染色質(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)真核生物啟動子以正調(diào)控為主，原核生物以負調(diào)控為主。10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第55頁；編輯于星期一\18點0分55單林娜制作“基因”的分子生物學定義：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)對應于mRNA的5’非翻譯區(qū)對應于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Trimmingscale本文檔共112頁；當前第56頁；編輯于星期一\18點0分56單林娜制作二、真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控順式作用元件

（cis-actingelement）定義：影響自身基因表達活性的非編碼DNA序列。例：啟動子、增強子、沉默子等10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第57頁；編輯于星期一\18點0分57單林娜制作1、啟動子在DNA分子中，RNA聚合酶能夠識別、結(jié)合并導致轉(zhuǎn)錄起始的序列。10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第58頁；編輯于星期一\18點0分58單林娜制作10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第59頁；編輯于星期一\18點0分59單林娜制作啟動子結(jié)構(gòu)GC盒

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

上游啟動子序列（UPS）決定基因表達的基礎水平Sp1,NF1,P1,……-25-35-70-80-11010.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第60頁；編輯于星期一\18點0分60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、增強子10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第61頁；編輯于星期一\18點0分61單林娜制作SV40的轉(zhuǎn)錄單元上發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄起始位點上游約200bp處有兩段長72bp的正向重復序列。增強子區(qū)域SP1結(jié)合區(qū)域復制原點本文檔共112頁；當前第62頁；編輯于星期一\18點0分62單林娜制作增強子特點：①增強效應十分明顯，一般能使基因轉(zhuǎn)錄頻率增加10-200倍②增強效應與其位置和取向無關(guān)，不論增強子以什么方向排列（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)出增強效應；

10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第63頁；編輯于星期一\18點0分63單林娜制作③大多為重復序列，一般長約50bp，適合與某些蛋白因子結(jié)合。其內(nèi)部常含有一個核心序列：（G）TGGA/TA/TA/T（G），該序列是產(chǎn)生增強效應時所必需的；④增強效應有嚴密的組織和細胞特異性，說明增強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調(diào)控本文檔共112頁；當前第64頁；編輯于星期一\18點0分64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)增強效應；⑥許多增強子還受外部信號的調(diào)控，如金屬硫蛋白的基因啟動區(qū)上游所帶的增強子，就可以對環(huán)境中的鋅、鎘濃度做出反應。10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第65頁；編輯于星期一\18點0分65單林娜制作增強子作用機理本文檔共112頁；當前第66頁；編輯于星期一\18點0分66單林娜制作某些基因含有負性調(diào)節(jié)元件——沉默子，當其結(jié)合特異蛋白因子時，對基因轉(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調(diào)控本文檔共112頁；當前第67頁；編輯于星期一\18點0分67單林娜制作三、反式作用因子

（轉(zhuǎn)錄因子，transcriptionfactor）（一）定義能直接或間接地識別或結(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(熱激蛋白啟動區(qū))

10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第68頁；編輯于星期一\18點0分68單林娜制作反式作用因子

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

轉(zhuǎn)錄因子SP1識別結(jié)合GCbox

轉(zhuǎn)錄因子CTF1識別結(jié)合CCAATbox10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第69頁；編輯于星期一\18點0分69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）

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調(diào)控本文檔共112頁；當前第70頁；編輯于星期一\18點0分70單林娜制作轉(zhuǎn)錄因子功能

TFⅡA穩(wěn)定TFⅡD促進RNApolⅡ結(jié)合TFⅡB辨認TATATFⅡDATPaseTFⅡE解螺旋酶TFⅡF促進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調(diào)控本文檔共112頁；當前第71頁；編輯于星期一\18點0分71單林娜制作TFⅡDTFⅡA

TFⅡBRNApolⅡ/TFⅡFTFⅡEPICDTATABFEDNA轉(zhuǎn)錄前起始復合物（Pre-initiationComplex，PIC）ARNApolⅡTATA基本轉(zhuǎn)錄因子（通用轉(zhuǎn)錄因子）本文檔共112頁；當前第72頁；編輯于星期一\18點0分72單林娜制作EF1因子

紅細胞Isl-I因子

胰島β細胞MyoDI因子

骨骼肌細胞NF-κB因子

B淋巴細胞DF3因子

乳腺癌細胞

CEA啟動子結(jié)合蛋白

CEA陽性的腫瘤細胞

意義：

不同組織細胞發(fā)揮不同生理功能的分子基礎。轉(zhuǎn)錄因子組織細胞2.組織或細胞特異性轉(zhuǎn)錄因子本文檔共112頁；當前第73頁；編輯于星期一\18點0分73單林娜制作

熱休克轉(zhuǎn)錄因子（HSTF）

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

血清應激因子（SRF）

血清中的生長因子CD28反應元件結(jié)合蛋白

抗原

激活蛋白2(AP-2)感染與炎癥反應意義：機體適應內(nèi)外環(huán)境變化的分子基礎。

轉(zhuǎn)錄因子

誘導因子

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（inducible）的轉(zhuǎn)錄因子本文檔共112頁；當前第74頁；編輯于星期一\18點0分74單林娜制作（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調(diào)控本文檔共112頁；當前第75頁；編輯于星期一\18點0分75單林娜制作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調(diào)控本文檔共112頁；當前第76頁；編輯于星期一\18點0分76單林娜制作螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋

（helix-turn-helix，HTH）

HTH的基本結(jié)構(gòu)是兩個α螺旋被一個轉(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α螺旋識別特異的順式作用元件上的DNA序列，另一個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調(diào)控本文檔共112頁；當前第77頁；編輯于星期一\18點0分77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調(diào)控本文檔共112頁；當前第78頁；編輯于星期一\18點0分78單林娜制作螺旋-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α螺旋其間由短肽段形成的轉(zhuǎn)角或環(huán)連接，兩個這樣的motif結(jié)構(gòu)以二聚體形式相連，距離正好相當于DNA一個螺距（3.4nm）,兩個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)合本文檔共112頁；當前第79頁；編輯于星期一\18點0分79單林娜制作10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第80頁；編輯于星期一\18點0分80單林娜制作（2）鋅指結(jié)構(gòu)配位鍵2-9個定義：是一種常出現(xiàn)在DNA結(jié)合蛋白中的結(jié)構(gòu)基元。是由一個含有大約30個氨基酸的環(huán)和一個與環(huán)上的4個Cys或2個Cys和2個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調(diào)控本文檔共112頁；當前第81頁；編輯于星期一\18點0分81單林娜制作本文檔共112頁；當前第82頁；編輯于星期一\18點0分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α螺旋有兩處識別特異的DNA序列；3個α螺旋結(jié)構(gòu)與一個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調(diào)控本文檔共112頁；當前第83頁；編輯于星期一\18點0分83單林娜制作123456789蛋白質(zhì)圖圖15-1110.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第84頁；編輯于星期一\18點0分84單林娜制作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調(diào)控本文檔共112頁；當前第85頁；編輯于星期一\18點0分85單林娜制作轉(zhuǎn)錄因子SP1（GC盒）、連續(xù)的3個鋅指重復結(jié)構(gòu)

10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第86頁；編輯于星期一\18點0分86單林娜制作（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，在基因表達調(diào)控中同樣具有重要意義。亮氨酸拉鏈是蛋白質(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。某些癌基因(如c-jun，v-jun，c-fos，v-fos等)表達產(chǎn)物通過亮氨酸拉鏈形成同源或異源二聚體，大大增加對DNA的結(jié)合能力，調(diào)控基因表達。本文檔共112頁；當前第87頁；編輯于星期一\18點0分87單林娜制作亮氨酸拉鏈是一個高亮氨酸組成的α螺旋，每兩個螺圈出現(xiàn)一個亮氨酸，形成拉鏈的一邊。兩個蛋白質(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調(diào)控本文檔共112頁；當前第88頁；編輯于星期一\18點0分88單林娜制作亮氨酸拉鏈結(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個富含堿性氨基酸結(jié)構(gòu)域與DNA結(jié)合。本文檔共112頁；當前第89頁；編輯于星期一\18點0分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)域整體作為基礎的。本文檔共112頁；當前第90頁；編輯于星期一\18點0分90單林娜制作一段肽鏈中每隔7個AA即有一個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)亮氨酸拉鏈本文檔共112頁；當前第91頁；編輯于星期一\18點0分91單林娜制作圖15-12亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)本文檔共112頁；當前第92頁；編輯于星期一\18點0分92單林娜制作亮氨酸拉鏈區(qū)域亮氨酸重復區(qū)域堿性區(qū)域亮氨酸殘基本文檔共112頁；當前第93頁；編輯于星期一\18點0分93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（motif）。當來自同一個或不同多肽鏈的兩個α-螺旋的疏水面（常常含有亮氨酸殘基）相互作用形成一個圈對圈的二聚體結(jié)構(gòu)時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調(diào)控本文檔共112頁；當前第94頁；編輯于星期一\18點0分94單林娜制作（4）堿性-螺旋-環(huán)-螺旋

helix-loop-helix本文檔共112頁；當前第95頁；編輯于星期一\18點0分95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：b本文檔共112頁；當前第96頁；編輯于星期一\18點0分96單林娜制作2、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-helix本文檔共112頁；當前第97頁；編輯于星期一\18點0分97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)錄因子幫助下， 形成轉(zhuǎn)錄起始復合物。10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達調(diào)控本文檔共112頁；當前第98頁；編輯于星期一\18點0分98單林娜制作轉(zhuǎn)錄起始復合物本文檔共112頁；當前第99頁；編輯于星期一\18點0分99單林娜制作10.1真核生物基因表達調(diào)控的特點和種類10.2真核生物DNA水平上的基因表達調(diào)控10.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達調(diào)控

10.4真核基因翻譯水平上的調(diào)控Chapter9ControllingoftheGeneExpression(Parttwo)Contents本文檔共112頁；當前第100頁；編輯于星期一\18點0分100單林娜制作

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)磷酸化對翻譯效率的影響三．3’UTR(untranslatedregion)結(jié)構(gòu)與mRNA穩(wěn)定性調(diào)控本文檔共112頁；當前第101頁；編輯于星期一\18點0分101單林娜制作一.5’UTR(untranslatedregion)結(jié)構(gòu)與翻譯起始的調(diào)節(jié)5’UTR