遺傳學(xué)教學(xué)課件：真核生物基因表達(dá)調(diào)控

真核生物基因表達(dá)調(diào)控真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)(1)、RNA聚合酶(2)、多層次(3)、個(gè)體發(fā)育復(fù)雜(4)、活性染色體結(jié)構(gòu)變化：對(duì)核酸酶敏感、DNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化、DNA堿基修飾變化、組蛋白變化(5)、正性調(diào)節(jié)占主導(dǎo)(6)、轉(zhuǎn)錄與翻譯間隔進(jìn)行(7)、轉(zhuǎn)錄后修飾、加工原核生物真核生物操縱元調(diào)控。

多樣化調(diào)控，更為復(fù)雜。

基因組小，大腸桿菌：總長4.6×106bp,編碼4288個(gè)基因,每個(gè)基因約1100bp。

基因組大，人類基因組全長3×109bp，編碼10萬個(gè)基因，其余為重復(fù)序列。

基因分布在同一染色體上，操縱元控制。

DNA與組蛋白結(jié)合成染色質(zhì)，染色質(zhì)的變化調(diào)控基因表達(dá)；基因分布在不同的染色體上，存在不同染色體間基因的調(diào)控問題。

適應(yīng)外界環(huán)境，操縱元調(diào)控表達(dá)。

基因差別表達(dá)是細(xì)胞分化和功能的核心。

轉(zhuǎn)錄和翻譯同時(shí)進(jìn)行，大部分為轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控。

轉(zhuǎn)錄和翻譯在時(shí)間和空間上均不同，從DNA到蛋白質(zhì)的各層次上都有調(diào)控，但多數(shù)為轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控真核生物與原核生物的調(diào)控差異根據(jù)基因調(diào)控在同一事件中發(fā)生的先后次序可分為：DNA水平調(diào)控轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控翻譯水平調(diào)控蛋白質(zhì)加工水平的調(diào)控(一）真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控●基因丟失基因擴(kuò)增基因重排DNA甲基化狀態(tài)與調(diào)控染色體結(jié)構(gòu)與調(diào)控●●●●抗體分子的形成Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)座子1.基因丟失：在細(xì)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(dòng)物、線蟲、昆蟲和甲殼類動(dòng)物在個(gè)體發(fā)育中，許多體細(xì)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(xì)胞的那些細(xì)胞一直保留著整套的染色體。目前，在高等真核生物（包括動(dòng)物、植物）中尚未發(fā)現(xiàn)類似的基因丟失現(xiàn)象。2.基因擴(kuò)增：基因擴(kuò)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(xì)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。如非洲爪蟾體細(xì)胞中rDNA的基因擴(kuò)增是因發(fā)育需要而出現(xiàn)的基因擴(kuò)增現(xiàn)象?；蚪M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(jìn)化、基因組重組和最終物種形成的一種方式。發(fā)育或系統(tǒng)發(fā)生中的倍性增加在植物中普遍存在將一個(gè)基因從遠(yuǎn)離啟動(dòng)子的地方移到距它很近的位點(diǎn)從而啟動(dòng)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(dá)。3.基因重排：4.DNA的甲基化與基因調(diào)控：DNA的甲基化在真核生物中，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，形成所謂的“CpG島”（二）真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控1.真核生物的RNA聚合酶酶位置轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物相對(duì)活性對(duì)α-鵝膏蕈(xun)堿的敏感性RNA聚合酶Ⅰ核仁rRNA50-70%不敏感RNA聚合酶Ⅱ核質(zhì)hnRNA20-40%敏感RNA聚合酶Ⅲ核質(zhì)tRNA約10%存在物種特異性三種RNA聚合酶特征比較2.順式作用元件定義：影響自身基因表達(dá)活性的非編碼DNA序列。例：?jiǎn)?dòng)子、增強(qiáng)子、沉默子等（1）啟動(dòng)子：在DNA分子中，RNA聚合酶能夠識(shí)別、結(jié)合并導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄起始的序列。分為核心啟動(dòng)子和上游啟動(dòng)子。真核生物啟動(dòng)子TATAbox(TATAAA):構(gòu)成核心啟動(dòng)子(corepromoter),位于轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游-25~30bp處,由Hogness發(fā)現(xiàn),又稱為Hognessbox,相當(dāng)于原核生物啟動(dòng)子的Pribnowbox.功能：選擇正確的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn),保證精確起始CAATbox(CCAAT):位于轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游-70~-80bp處，功能：控制轉(zhuǎn)錄起始頻率GCbox(GGGCGG):位于轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游-80~-110bp處，功能：控制轉(zhuǎn)錄起始頻率（2）增強(qiáng)子：指能使與它連鎖的基因轉(zhuǎn)錄頻率明顯增加的DNA序列增強(qiáng)子可遠(yuǎn)距離起作用，且在基因的上游或下游都能起作用

增強(qiáng)子的作用與其序列的正反方向無關(guān)，將增強(qiáng)子方向倒置依然能起作用,而將啟動(dòng)子倒置就不能起作用。增強(qiáng)子要有啟動(dòng)子才能發(fā)揮作用,但其對(duì)啟動(dòng)子沒有嚴(yán)格的專一性，同一增強(qiáng)子可以影響不同類型啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄

增強(qiáng)子作用機(jī)理

（3）沉默子：某些基因含有負(fù)性調(diào)節(jié)元件——沉默子，當(dāng)其結(jié)合特異蛋白因子時(shí)，對(duì)基因轉(zhuǎn)錄起阻遏作用。3.反式作用因子定義：能直接或間接地識(shí)別或結(jié)合在各類順式作用元件核心序列上，參與調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄效率的蛋白質(zhì)。

TFⅡD（TATA）、CTF（CAAT）、SP1（GGGCGG）、HSF（熱激蛋白啟動(dòng)區(qū)）DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域連接區(qū)結(jié)構(gòu)域反式作用因子一般都具有不同功能的結(jié)構(gòu)域（domain），這些結(jié)構(gòu)域又各有其自身的結(jié)構(gòu)特征螺旋-轉(zhuǎn)折-螺旋（helix

turn

helix，HTH）鋅指結(jié)構(gòu)（zincfinger）堿性-亮氨酸拉鏈（basicleucinezipper,bZIP）DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域(1)、螺旋-轉(zhuǎn)折-螺旋(HTH)

該類轉(zhuǎn)錄因子中有至少2個(gè)α螺旋，中間由短側(cè)鏈氨基酸殘基形成“轉(zhuǎn)折”.與DNA相互作用時(shí)，第1、2兩個(gè)螺旋往往靠在外側(cè)，第3個(gè)螺旋則與DNA大溝相結(jié)合,并通過其N-端的多余臂與DNA的小溝相結(jié)合(2)、鋅指結(jié)構(gòu)(ZINCFINGER)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(gè)含有大約30個(gè)氨基酸的環(huán)和一個(gè)與環(huán)上的4個(gè)Cys或2個(gè)Cys和2個(gè)His配位的Zn構(gòu)成，形成的結(jié)構(gòu)像手指狀。

(3)、堿性-亮氨酸拉鏈(BZIP)肽鏈上每相隔6個(gè)AA就會(huì)有1個(gè)L，這些殘基位于DNA結(jié)合域的C端-α螺旋上，這樣α-螺旋的側(cè)面每2圈就會(huì)出現(xiàn)1個(gè)L，形成一個(gè)疏水