分子生物學課件：第二章 基因表達調控

第二章

基因表達調控

基因表達——是指基因轉錄及翻譯的過程

（二）順式作用元件是調節(jié)轉錄的DNA片段生命科學的中心法則RNA一條主線：遺傳信息的傳遞—信息流二個階段：遺傳信息的表達—轉錄和翻譯三個層面：1.DNA2.RNA3.蛋白質第三節(jié)原核生物基因表達調控第二節(jié)基因表達調控的基本原理及其生物學意義第四節(jié)真核生物基因表達調控第二章基因表達調控第一節(jié)基因與基因組第一節(jié)基因與基因組第一節(jié)基因與基因組一、相關概念二、基因組結構三、生物學意義基因（gene）

基因組（genome）基因組學（genomics）一、相關概念第一節(jié)基因與基因組1.基因(gene)是1909年丹麥植物學家W.Johannsen根據(jù)希臘文單詞genos(birth，給予生命）創(chuàng)造的?，F(xiàn)代分子生物學的基因概念：表達（合成）有功能的蛋白質或RNA所必需的全部DNA序列，即一個基因不僅包括編碼蛋白質或RNA的核酸序列，還應包括為保證轉錄所必需的調控序列。基因就是一段DNA序列。但對RNA作為遺傳信息載體的RNA病毒而言，基因則是一段RNA序列第一節(jié)基因與基因組2.基因組（genome）：生物所具有的攜帶遺傳信息的遺傳物質的總和。是指生物細胞中所有的DNA，包括所有的基因和基因間區(qū)域。

人的核基因組大約有30億個（最新資料說28.5億個）鹼基對(bp)，2～2.5萬個蛋白編碼基因，這些編碼區(qū)僅占整個基因組很少一部分（不到3%），而大部分是非編碼區(qū)。第一節(jié)基因與基因組真核生物基因組核基因組線粒體基因組葉綠體基因組原核生物基因組染色體質粒第一節(jié)基因與基因組3.基因組學（genomics）由美國科學家ThomasRoderick于1986年首創(chuàng)?；蚪M學：在基因組水平上研究基因的科學，涉及基因組作圖、測序和整個基因組功能分析的一門學科。第一節(jié)基因與基因組基因組學（Genomics）：簡言之，就是研究基因組結構和功能的科學，其內容包括基因的結構、組成、存在方式、表達調控模式、基因的功能和相互作用等。第一節(jié)基因與基因組二、基因的結構基因分為：被轉錄區(qū)：從轉錄起始位點開始到轉錄終止位點結束的作為轉錄模板的被轉錄區(qū)域。2.調控區(qū)：對基因表達起調控作用的序列，如啟動子、增強子。第一節(jié)基因與基因組（一）原核生物的基因結構：

原核生物中，絕大多數(shù)基因按功能相關性成簇地串聯(lián)排列于染色體上，共同組成一個轉錄單位——操縱子（operon）。操縱子也是原核生物基因表達的協(xié)調控制單位。其被轉錄區(qū)包括功能上相關的幾個結構基因前后相連成串，位于上游的調控區(qū)序列同時調控下游的多個結構基因的表達。第一節(jié)基因與基因組圖2-1大腸桿菌基因及調控序列第一節(jié)基因與基因組阻遏蛋白基因啟動序列操縱序列結構基因編碼阻遏蛋白RNA聚合酶結合部位阻遏蛋白結合部位編碼數(shù)個功能相關蛋白5’-TAGTGTATTGACATGATAGAAGCACTCTACTATAATCTCAATAGGTCCACG-3’3’-ATCACATAACTGTACTATCTTCGTGAGATGATATAAGAGTTATCCAGGTGC-5’－35－10+1（一）原核生物的基因結構一般構成一個轉錄單位——操縱子（operon）包括：1.啟動序列：位于結構基因轉錄起始位點上游，TATA盒、

CAAT盒2.終止序列：結構基因下游3.操作序列：啟動基因鄰近，常與啟動序列部分重疊4.正調控蛋白結合位點:可加快轉錄的啟動第一節(jié)基因與基因組（二）真核生物的基因結構：最大特點：不連續(xù)性——斷裂基因：外顯子與內含子相間排列，組成真核生物基因的被轉錄區(qū)。1.外顯子：被轉錄并在轉錄后加工剪接時被保留最終呈現(xiàn)于成熟mRNA中的DNA片段（即與成熟mRNA中的DNA片段）。2.內含子：被轉錄但在轉錄后加工剪接時被除去的DNA片段。第一節(jié)基因與基因組第一節(jié)基因與基因組起始密碼子內含子外顯子終止密碼子調控區(qū)5'非翻譯區(qū)成熟mRNA3'非翻譯區(qū)轉錄起始位點圖2-2真核生物斷裂基因（二）真核生物的基因結構包括：1.啟動子（promoter）

：真核生物主要有三類啟動子（Ⅰ～Ⅲ）2.增強子(enhancer)：是真核生物基因中最重要的調控序列，決定著基因的表達水平3.沉默子(silencer)：屬于負性調控原件，可抑制（阻遏）基因的轉錄4.其他：絕緣子、位點控制區(qū)、核基質結合區(qū)，等第一節(jié)基因與基因組第一節(jié)基因與基因組圖2-真核生物基因及其調控序列增強子沉默子啟動子基因轉錄起始點外顯子內含子+1位點控制區(qū)等第一節(jié)基因與基因組Ⅰ類啟動子核心啟動子–156～–107bp上游調控元件–45～＋20bpⅢ類啟動子Ⅱ類啟動子核心啟動子增強子近端啟動子－37bp~＋32bp遠端啟動子沉默子C盒A盒＋10bp＋20bp＋50bpB盒三、基因組的結構特點第一節(jié)基因與基因組表2-2不同生物基因組的大小第一節(jié)基因與基因組大小（kb）雙螺旋線性長度（m）染色體數(shù)染色體（拷貝數(shù)）形狀病毒病毒SV405.20.0000017--環(huán)狀噬菌體φX1745.40.0000018--線性單鏈噬菌體λ460.000015--線性原核生物細菌大腸桿菌46000.0013611環(huán)狀真核生物釀酒酵母121000.00034171或2線性黑腹果蠅1800000.01442線性人30000001.222+X,Y2線性（一）病毒基因組的結構特點1.病毒基因組大小差異較大:病毒的基因組很小，但不同病毒基因組相差較大2.有的病毒基因組是DNA，而有的病毒基因組是RNA3.多數(shù)RNA病毒的基因組是由連續(xù)的核糖核酸鏈組成，但有些RNA病毒基因組由數(shù)條不連續(xù)的RNA鏈組成4.病毒基因組存在著基因重疊第一節(jié)基因與基因組5.病毒基因組的大部分區(qū)域是編碼蛋白質的，只有極小部分不被翻譯.6.有的病毒基因可以轉錄生成多順反子mRNA7.除反轉錄病毒外，病毒基因組都是單倍體，每個基因只有一個拷貝，即在病毒顆粒中只出現(xiàn)一次。反轉錄病毒基因組有兩個拷貝。8.噬菌體基因是連續(xù)的，而真核細胞病毒的基因是不連續(xù)的.第一節(jié)基因與基因組（二）原核生物基因組的結構特點原核生物的基因組較小，對其結構和功能的認識遠較真核生物深入。原核生物基因組DNA雖然與蛋白質結合，但并不形成真正的染色體結構，只是習慣上稱之為染色體DNA。原核生物的基因組主要是染色體DNA，有的含有質粒(可作載體)等其它攜帶遺傳物質的DNA。第一節(jié)基因與基因組原核生物基因組的結構具有以下特點：①基因組較小，基因組中很少有重復序列；②編碼蛋白的基因多為單拷貝基因，但編碼rRNA的基因是多拷貝基因；③編碼蛋白的基因在基因組中所占的比例約為50%；④許多編碼蛋白的結構基因在基因組中以操縱子（operon）為單位排列。第一節(jié)基因與基因組（三）真核生物基因組的結構特點

真核生物的基因組比較龐大，并且不同生物種間差異很大。真核生物基因組具有以下特點：

①真核生物基因結構龐大，如人的單倍體基因組含有3×109bp，大約含有2萬～2.5萬個基因，而大腸桿菌基因組含有約4×106bp，約4000個基因；第一節(jié)基因與基因組②真核基因轉錄產物為單順反子，即一個編碼基因轉錄生成一個mRNA分子，經翻譯生成一條多肽鏈；③真核基因組含有大量的重復序列，重復序列或集中成簇，或散在分布于基因間；④真核基因中不被轉錄的區(qū)域遠遠超過被轉錄的區(qū)域?；騼蓚鹊牟槐晦D錄的序列往往是基因表達的調控區(qū)。在基因內部有內含子、外顯子之分，因此真核基因是不連續(xù)的。第一節(jié)基因與基因組第一節(jié)基因與基因組（二）順式作用元件是調節(jié)轉錄的DNA片段

順式作用元件：啟動子、增強子、轉錄終止子、沉默子第一節(jié)基因與基因組真核生物

順式作用元件(cis-actingelement)——可影響自身基因表達活性的DNA序列BADNA編碼序列轉錄起始點不同真核生物的順式作用元件中也會發(fā)現(xiàn)一些共有序列，如TATA盒、CAAT盒等，這些共有序列是RNA聚合酶或特異轉錄因子的結合位點。

第一節(jié)基因與基因組RNA轉錄起始-35區(qū)-10區(qū)TTGACATTAACTTTTACATATGATTTTACATATGTTTTGATATATAATCTGACGTACTGTN17N16N17N16N16N7N7N6N7N6AAAAAtrp

tRNATyrlacrecAAraBAD

TTGACA

TATAAT共有序列圖

五種E.coli啟動序列的共有序列原核啟動子在E.coli啟動子中，在-35和-10兩個序列中各堿基的出現(xiàn)頻率為：-35：T82G78A65C54A95；-10：T80A95T45A60T96。一般說來，強啟動子的序列與上述序列最接近，弱啟動子（基因表達較少量的mRNA）則與上述序列相差較大，這種調控作用與σ因子的作用有關。識別E.coli啟動子中一致性序列的σ因子主要是σ70亞單位。啟動子序列與上述序列越接近，σ70與之結合的能力越強。原核啟動子真核基因啟動子是RNA聚合酶結合位點周圍的一組轉錄控制組件，至少包括一個轉錄起始點以及一個以上的功能組件。TATA盒GC盒CAAT盒真核啟動子CCAAT盒GC盒TATA盒轉錄起始點高等真核生物上游激活序列（UAS）TATA盒轉錄起始點酵母圖

真核基因啟動子的典型結構真核啟動子真核啟動子元件名稱共同序列結合的蛋白因子名稱分子量結合DNA長度TATAboxTATAAAATBP30,000～10bpGCboxGGGCGGSP-1105,000～20bpCAATboxGGCCAATCTCTF/NF160,000～22bpOctamerATTTGCATOct-176,000～10bp

Oct-253,000～20bpkBGGGACTTTCCNFkB44,000～10bpATFGTGACGTAFT?20bp哺乳類RNA聚合酶Ⅱ啟動子中的元件序列第二節(jié)基因表達調控的基本原理及其生物學意義一、相關概念√二、基本規(guī)律(特點)三、生物學意義（一）基因表達的概念基因表達（geneexpreession）：是指基因負載的遺傳信息轉變生成具有生物學功能的產物的過程，包括基因的激活、轉錄、翻譯以及相關的加工修飾等多個步驟或過程。（二）基因表達調控的概念即基因表達的調節(jié)和控制（regulationandcontrol）一、基因表達與調控的概念（一）基因表達具有時間及空間特異性二、基因表達調控的特點時間特異性(temporalspecificity):基因的表達按一定的時間順序發(fā)生，即根據(jù)功能需要，某一特定基因的表達嚴格按特定的時間順序發(fā)生，稱為基因表達的時間特異性空間特異性(spatialspecificity):多細胞生物個體在某一特定生長發(fā)育階段，同一基因在不同的組織器官表達不同，稱之為基因表達的空間特異性?；疽?guī)律——特點三、基因表達的方式按對刺激的反應性，基因表達的方式分為：組成性表達（constitutiveexpression（基本表達）

一個生物個體的幾乎所有組織細胞中和所有時間階段都持續(xù)表達的基因，其表達水平變化很小且較少受環(huán)境變化的影響。如GAPDH、β-肌動蛋白等

此類基因只受啟動子序列或啟動子與RNA聚合酶相互作用的影響，不受其他機制的調節(jié)。基本規(guī)律——方式非組成性表達（適應性表達）環(huán)境的變化容易使其表達水平變動

非組成性表達是指受特定環(huán)境信號刺激后表達水平發(fā)生變化的一類基因表達，隨環(huán)境條件變化:

1.基因表達水平增高的現(xiàn)象稱為誘導（induction），這類基因稱為可誘導基因；

2.隨環(huán)境條件變化，基因表達水平降低的現(xiàn)象稱為阻遏（repression），相應的基因稱為可阻遏基因。誘導和阻遏現(xiàn)象在生物界普遍存在，是生物體適應環(huán)境的基本途徑?；疽?guī)律——方式四、基因表達調控的生物學意義適應環(huán)境、維持生長和增殖維持細胞分化與個體發(fā)育在疾病發(fā)生發(fā)展過程中起重要作用第三節(jié)原核生物基因表達調控第二章基因表達調控一、原核生物基因表達調控的特點二、轉錄水平的調節(jié)——操縱子調控模式三、翻譯水平的調節(jié)一、原核生物基因轉錄調控的特點第二節(jié)原核表達調控（一）相對較簡單（二）多級調控，主要在轉錄水平（三）操縱子調控模式具有普遍性：乳糖操縱子（lac

operon）;色氨酸操縱子（trpoperon

）（四）負性調控比較常見二、轉錄水平的調節(jié)——操縱子調控模式乳糖操縱子（lac

operon）色氨酸操縱子（trpoperon

）第二節(jié)原核表達調控操縱子模型的普遍性

原核生物絕大多數(shù)基因按功能相關性成簇地串聯(lián)、密集于染色體上，共同組成一個轉錄單位──操縱子（operon）。一個操縱子只含一個啟動序列（promoter）及數(shù)個可轉錄的編碼基因。通常，這些編碼基因可轉錄出多順反子mRNA。原核基因的協(xié)調表達就是通過調控單個啟動基因的活性來完成的。第二節(jié)原核表達調控大腸桿菌乳糖操縱子結構lacIlacYPlacOlacZlacA啟動子調節(jié)基因阻遏蛋白基因結構基因操縱基因第二節(jié)原核表達調控乳糖操縱子(lacoperon)的結構

調控區(qū)CAP（激活蛋白）結合位點啟動序列操縱序列

結構基因Z：β-半乳糖苷酶Y：通透酶A：乙?；D移酶ZYAOPDNA第二節(jié)原核表達調控IPOZYA調控基因控制位點結構基因DNA阻遏蛋白啟動序列cAMP-CAP結合位點操縱序列β半乳糖苷酶通透酶乙?；D移酶RNA聚合酶結合位點Lac操縱子mRNA阻遏蛋白IDNAZYAOPpol沒有乳糖存在時阻遏基因阻遏蛋白的負性調節(jié)Lac操縱子mRNA阻遏蛋白有乳糖存在時IDNAZYAOPpol啟動轉錄mRNA乳糖半乳糖β-半乳糖苷酶生理性誘導劑實驗常用誘導劑異半乳糖異丙基硫代半乳糖（IPTG）Lac操縱子誘導劑生理性誘導劑實驗常用誘導劑Lac操縱子屬于負調控，實質是去阻遏。2.Lac操縱子正調控cAMP-CAP激活Lac操縱子與負調控相反，當調控蛋白結合于特異DNA序列后促進基因的轉錄，這種基因表達調控的方式稱為正調控。E.coli中的一些弱啟動子，本身結合RNA聚合酶的作用很弱,對于這些啟動子來說,正調控作用是很重要的。CAP蛋白（分解代謝物基因活化蛋白

catabolitegeneactivatorprotein）：這種蛋白可將葡萄糖饑餓信號傳遞給許多操縱子，使細菌在缺乏葡萄糖的環(huán)境中可以利用其他碳源。CAP結合DNA由cAMP控制。葡萄糖cAMPcAMPcAMP—CAPCAPDNA乳糖代謝操縱子cAMPCAP轉錄CAP—DNA++++轉錄無葡萄糖，cAMP濃度高時有葡萄糖，cAMP濃度低時ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAPLac操縱子乳糖操縱子中的P是一個弱啟動子。3、協(xié)調調節(jié)即阻遏蛋白的負性調節(jié)與CAP的正性調節(jié)的協(xié)調。Lac操縱子mRNA低半乳糖時高半乳糖時葡萄糖低cAMP濃度高葡萄糖高cAMP濃度低RNA-polOOOO協(xié)調作用CAPCAP結合位點啟動子操縱基因結構基因+葡萄糖+乳糖+葡萄糖-乳糖-葡萄糖-乳糖-葡萄糖+乳糖開放關閉關閉關閉轉錄mRNA阻遏物RNA聚合酶乳糖操縱子中的P是一個弱啟動子。協(xié)調作用Lac操縱子調節(jié)機制（B）有葡萄糖，有乳糖（A）有葡萄糖，無乳糖（C）無葡萄糖，有乳糖很少的mRNA轉錄誘導劑阻遏蛋白CAP無轉錄ZAYOPIPIRNAPolCAP-cAMP大量的mRNA轉錄ZAYOPIPIZAYOPIPI阻遏蛋白CAPRNAPol阻遏蛋白RNAPol第二節(jié)原核表達調控三、翻譯水平的調控

原核生物的基因表達調控主要在轉錄水平上，這種調控方式顯然更符合生物界的“經濟”原則。但在mRNA被轉錄出來之后，再從翻譯水平給予調控，作為轉錄水平調控的補充。與轉錄類似，翻譯一般在起始和終止階段受到調節(jié)，尤其是起始階段。翻譯起始的調節(jié)主要靠調節(jié)分子，調節(jié)分子可直接或間接決定翻譯起始位點能否為核糖體所利用。調節(jié)分子可以是蛋白質，也可以是RNA。第二節(jié)原核表達調控三、翻譯水平的調控（一）多種方式SD序列mRNA穩(wěn)定性翻譯產物（二）小分子RNA（包括反義RNA）轉錄核糖體mRNA核糖體DNAprotein第二節(jié)原核表達調控第四節(jié)真核生物基因表達調控一、真核生物基因表達調控特點二、染色質水平的調節(jié)三、轉錄水平調控四、轉錄后水平調控五、翻譯水平和翻譯后水平調節(jié)第二章基因表達調控（一）真核基因組結構特征（二）不同功能模體構成的調節(jié)蛋白的結構特征第三節(jié)真核表達調控一、真核生物基因表達調控特點獨特的結構特征（一）結構特點1.真核基因組結構龐大哺乳類動物基因組DNA

約3×109堿基對。

人編碼基因約2萬個，編碼序列僅占總長的1%。

重復基因約占5%~10%。第三節(jié)真核表達調控2.真核基因轉錄產物為單順反子單順反子(monocistron)

即一個編碼基因轉錄生成一個mRNA分子，經翻譯生成一條多肽鏈。第三節(jié)真核表達調控3.真核基因中存在非編碼序列和間隔區(qū)，故：具有不連續(xù)性第三節(jié)真核表達調控4.真核基因組含有大量的重復序列單拷貝序列（一次或數(shù)次）高度重復序列（106

次）中度重復序列（103~104次）多拷貝序列第三節(jié)真核表達調控（二）不同功能模體構成的調節(jié)蛋白的結構特征螺旋-轉角-螺旋堿性亮氨酸拉鏈模體鋅指模體“溴”結構域第三節(jié)真核表達調控HTH第三節(jié)真核表達調控最常見的DNA結合域：鋅指(zincfinger)C——CysH——His常結合GC盒第三節(jié)真核表達調控ZnCysHis圖

鋅指結構第三節(jié)真核表達調控a-螺旋常結合CAAT盒堿性螺旋-環(huán)-螺旋堿性亮氨酸拉鏈

第三節(jié)真核表達調控第三節(jié)真核表達調控亮氨酸拉鏈形成倒Y字結構騎跨在DNA雙螺旋的大溝上。與轉錄因子結合的DNA區(qū)常是一段反向重復序列，因此許多轉錄因子常以二聚體形式與DNA結合。第三節(jié)真核表達調控HTH結構域組成：兩個α-螺旋區(qū)被一個β-轉角隔開。其中一個a-螺旋常帶有幾個與DNA序列相識別的氨基酸可與DNA大溝結合。第三節(jié)真核表達調控第三節(jié)真核生物基因表達調控一、獨特的結構特征二、染色質水平的調節(jié)四、轉錄后水平的調控五、翻譯水平和翻譯后水平的調節(jié)六、非編碼RNA與真核基因表達調控第二章基因表達調控第三節(jié)真核表達調控一、獨特的結構特征①真核基因組比原核基因組大得多；②原核基因組的大部分序列為編碼序列，而哺乳類基因組中只有10%的序列編碼蛋白質、rRNA、tRNA，其余90%的序列的功能至今還不清楚，可能參與調控；③真核生物編碼蛋白質的基因是不連續(xù)的，轉錄后需要剪接去除內含子，這就增加了基因表達調控的層次；第三節(jié)真核表達調控④原核生物的基因編碼序列在操縱子中，多順反子mRNA使得幾個功能相關的基因自然協(xié)調控制；而真核生物則是一個基因轉錄生成一條mRNA，即mRNA是單順反子（monocistron），許多功能相關蛋白，即使是一種蛋白質的不同亞基也將涉及多個基因的協(xié)調表達；⑤真核生物DNA在細胞核內與多種蛋白質構成染色質，這種復雜的結構直接影響著基因表達；⑥真核生物的遺傳信息不僅存在于核DNA上，還存在線粒體DNA上，核內基因與線粒體基因的表達調控既相互獨立而又需要協(xié)調。第三節(jié)真核表達調控

由于真核基因組的這些特點，真核基因表達的調控過程較原核生物要復雜許多（如下圖）。該過程包括了染色質激活、轉錄激活、轉錄后修飾、轉錄產物的細胞內轉運、翻譯起始、翻譯后修飾等多個步驟。在上述過程的每一個環(huán)節(jié)都可以對基因表達進行干預，從而使得基因表達調控呈現(xiàn)出多層次和綜合協(xié)調的特點。但一般來講，轉錄起始的調控是基因表達調控的較為關鍵的環(huán)節(jié)。染色質雙鏈DNAhnRNAmRNA未折疊蛋白質成熟蛋白質染色質激活轉錄起始轉錄后加工修飾及轉運翻譯起始翻譯后加工修飾基因表達調控中的可調控點第三節(jié)真核表達調控二、染色質水平調節(jié)（一）染色質結構的調節(jié)（二）DNA的甲基化修飾（一）染色質結構的調節(jié)組蛋白修飾組蛋白修飾的常見形式包括乙?；c去乙酰化、甲基化與去甲基化、磷酸化與去磷酸化等

乙?；揎検咕o湊的核小體結構變得松散，有利于轉錄因子與DNA的結合，從而激活基因的轉錄；而去乙?；揎椀淖饔脛t相反染色質水平調控2.染色質重塑染色質重塑同樣在真核基因轉錄起始的激活過程中具有重要作用。如圖13-9B所示，轉錄激活因子也可通過結合招募染色質重塑復合物，使啟動子區(qū)域的DNA暴露出來，促進轉錄起始前復合體形成而激活轉錄起始染色質水平調控真核轉錄水平轉錄激活因子轉錄激活因子啟動子啟動子組蛋白乙?；溉旧|重塑復合物組蛋白乙?；D錄起始復合物的形成染色質重塑轉錄起始復合物的形成（A）（B）（二）DNA的甲基化修飾

在染色質水平上，DNA的甲基化修飾也是真核生物控制基因表達尤其是轉錄起始激活的重要機制。DNA的甲基化主要發(fā)生在CpG島（CpGislands）區(qū)域。CpG島是指基因組DNA中長度為300bp～3000bp的富含CpG二核甘酸的一些區(qū)域，主要存在于調控基因轉錄的啟動子區(qū)。約有60%以上基因的啟動子區(qū)域含有CpG島。染色質水平調控（二）DNA的甲基化修飾

啟動子區(qū)中CpG島的甲基化可導致基因轉錄抑制，而CpG島甲基化水平的降低是基因轉錄激活所必需的在組織中低表達的基因多呈高甲基化。目前認為，甲基化影響基因表達的機制主要有：①DNA的甲基化影響DNA特異序列與轉錄因子的結合；②DNA高甲基化促進染色質形成致密結構，不利于基因表達。染色質水平調控三、轉錄水平的調控

與原核生物一樣，真核基因表達調控的關鍵也是在轉錄水平，并且主要是在轉錄起始。但與原核生物不同的是，真核基因轉錄水平的調控涉及位于基因調控區(qū)的各種順式作用元件與大量轉錄因子的相互作用。（一）順式作用元件與基因調控區(qū)

順式作用元件（cis-actingelement）是指位于DNA中的一些能夠調節(jié)相鄰基因轉錄的特殊的序列。順式作用元件與其調控的基因位于同一條DNA鏈上，順式作用元件通常位于基因的調控區(qū)。轉錄因子正是通過與順式作用元件結合而調控基因轉錄?；虻恼{控區(qū)包括啟動子、增強子和沉默子等，其作用模式以及順式作用元件組成特點也有所不同。轉錄水平的調控啟動子

真核基因的啟動子可以大致分為核心啟動子、近端啟動子和遠端啟動子三部分區(qū)域。

核心啟動子是指RNA聚合酶精確起始轉錄所需要的最少的一段DNA，長度約40個核苷酸，能與RNA聚合酶和通用轉錄因子結合起始轉錄.

近端啟動子和遠端啟動子位于核心啟動子區(qū)域的上游和更上游區(qū)域，主要含有能夠與各種特異性轉錄因子結合的順式作用元件，這些順式作用元件主要參與調控不同細胞類型或不同生理/病理條件下各種基因的特異性轉錄.轉錄水平的調控2.增強子增強子則是一種位于核心啟動子之外、轉錄起始位點較遠的位置上（1kb～30kb，通常是在其上游）的調控序列。其長度約200bp，可使基因轉錄效率提高100倍或更多轉錄水平的調控3.沉默子沉默子是一類基因表達的負性調控元件，當其結合特異蛋白因子時，對基因轉錄起阻遏作用。沉默子與增強子類似，其作用亦不受序列方向的影響，也能遠距離發(fā)揮作用，并可對異源基因的表達起作用。轉錄水平的調控（二）反式作用因子與轉錄因子反式作用因子（trans-actingfactor）是指能夠通過直接結合或間接作用于DNA或RNA核酸分子，對基因表達發(fā)揮不同調節(jié)作用（激活或抑制）的各類蛋白質分子。

轉錄因子則是能夠直接結合或間接作用于靶基因啟動子、促進轉錄起始前復合體形成的蛋白質因子轉錄水平的調控有的蛋白質因子可特異識別、結合自身基因的調節(jié)序列，調節(jié)自身基因的表達(開啟或關閉)，稱順式調節(jié)作用。具有這種調節(jié)方式的調節(jié)蛋白因子稱為順式作用因子由某一基因表達產生的蛋白質因子，通過與另一基因的特異的順式作用元件相互作用，調節(jié)(激活或抑制)其表達。這種調節(jié)作用稱為反式作用.具有這種調節(jié)方式的調節(jié)蛋白因子稱為反式作用因子。轉錄水平的調控cDNAaDNA反式調節(jié)C順式調節(jié)

mRNAC蛋白質CBA

mRNA蛋白質AA轉錄水平的調控APA蛋白質ABPBDNAmRNA反式調節(jié)順式調節(jié)（三）轉錄激活的調節(jié)機制

一般來講，真核基因的轉錄調節(jié)是正性調節(jié)。也就是說，基因只有被激活才被轉錄，否則就處于不表達的被抑制狀態(tài)。真核基因轉錄調節(jié)的關鍵節(jié)點是轉錄起始的激活，該步驟的關鍵是完成轉錄起始前復合體的裝配，轉