《基因表達(dá)調(diào)控》課件

第十三章基因表達(dá)調(diào)控RegulationofGeneExpression1精選ppt第十三章基因表達(dá)調(diào)控RegulationofGen第一節(jié)

基本概念與原理BasicConceptionsandPrinciple2精選ppt第一節(jié)

基本概念與原理BasicConception一、基因表達(dá)的概念*基因組(genome)一個(gè)細(xì)胞或病毒所攜帶的全部遺傳信息或整套基因?！彩侵负幸粋€(gè)生物體生存、發(fā)育、活動(dòng)和繁殖所需要的全部遺傳信息的整套核酸。

3精選ppt一、基因表達(dá)的概念*基因組(genome)3精選ppt是指儲(chǔ)存遺傳信息的基因經(jīng)過一系列步驟表現(xiàn)出其生物功能的整個(gè)過程。典型的基因表達(dá)是基因經(jīng)過轉(zhuǎn)錄、翻譯，產(chǎn)生有生物活性的蛋白質(zhì)的過程。基因表達(dá)(geneexpression)4精選ppt是指儲(chǔ)存遺傳信息的基因經(jīng)過一系列步驟表現(xiàn)出其生物功能的整個(gè)過基因表達(dá)是受調(diào)控的

不是所有的基因表達(dá)都產(chǎn)生蛋白質(zhì)，rRNA或tRNA的基因經(jīng)轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后加工產(chǎn)生成熟的rRNA或tRNA,也是rRNA或tRNA的基因表達(dá)，因?yàn)閞RNA或tRNA就具有在蛋白質(zhì)翻譯方面的功能。但是基因表達(dá)＝轉(zhuǎn)錄＋翻譯5精選ppt基因表達(dá)是受調(diào)控的不是所有的基因表達(dá)都產(chǎn)生蛋白質(zhì)

大腸桿菌基因組（約4000個(gè)基因)，一般情況下只有5－10%在高水平轉(zhuǎn)錄狀態(tài)，其它基因有的處于較低水平的表達(dá)，或者暫時(shí)不表達(dá)。人的基因組約含有10萬個(gè)基因，但在一個(gè)組織細(xì)胞中通常只有一部分基因表達(dá)，多數(shù)基因處在沉靜狀態(tài)，典型的哺乳類細(xì)胞中開放轉(zhuǎn)錄的基因約在1萬個(gè)上下，即使蛋白質(zhì)合成量比較多、基因開放比例較高的肝細(xì)胞，一般也只有不超過20%的基因處于表達(dá)狀態(tài)。生物基因組的遺傳信息并不是同時(shí)全部都表達(dá)出來的6精選ppt生物基因組的遺傳信息6精選ppt二、基因表達(dá)的時(shí)間性及空間性（一）時(shí)間特異性按功能需要，某一特定基因的表達(dá)嚴(yán)格按特定的時(shí)間順序發(fā)生，稱之為基因表達(dá)的時(shí)間特異性(temporalspecificity)。多細(xì)胞生物基因表達(dá)的時(shí)間特異性又稱階段特異性(stagespecificity)。7精選ppt二、基因表達(dá)的時(shí)間性及空間性（一）時(shí)間特異性按功能需要，某一（二）空間特異性基因表達(dá)伴隨時(shí)間順序所表現(xiàn)出的這種分布差異，實(shí)際上是由細(xì)胞在器官的分布決定的，所以空間特異性又稱細(xì)胞或組織特異性(cellortissuespecificity)。在個(gè)體生長全過程，某種基因產(chǎn)物在個(gè)體按不同組織空間順序出現(xiàn)，稱之為基因表達(dá)的空間特異性(spatialspecificity)。8精選ppt（二）空間特異性基因表達(dá)伴隨時(shí)間順序所表現(xiàn)出的這種分布差異，三、基因表達(dá)的方式按對(duì)刺激的反應(yīng)性，基因表達(dá)的方式分為：（一）組成性表達(dá)某些基因在一個(gè)個(gè)體的幾乎所有細(xì)胞中持續(xù)表達(dá)，通常被稱為管家基因(housekeepinggene)。管家基因9精選ppt三、基因表達(dá)的方式按對(duì)刺激的反應(yīng)性，基因表達(dá)的方式分為：（一無論表達(dá)水平高低，管家基因較少受環(huán)境因素影響，而是在個(gè)體各個(gè)生長階段的大多數(shù)或幾乎全部組織中持續(xù)表達(dá)，或變化很小。區(qū)別于其他基因，這類基因表達(dá)被視為組成性基因表達(dá)(constitutivegeneexpression)?；镜幕虮磉_(dá)只受到啟動(dòng)序列或者啟動(dòng)子與RNA聚合酶相互作用的影響

組成性基因表達(dá)也是相對(duì)的，而不是一成不變的，其表達(dá)強(qiáng)弱也是受一定機(jī)制調(diào)控的。10精選ppt無論表達(dá)水平高低，管家基因較少受環(huán)境因素影響，而是在個(gè)體各個(gè)（二）誘導(dǎo)和阻遏表達(dá)適應(yīng)性表達(dá)(adaptiveexpression)指環(huán)境的變化容易使其表達(dá)水平變動(dòng)的一類基因表達(dá)。

改變基因表達(dá)的情況以適應(yīng)環(huán)境，例如與適宜溫度下生活相比較，在冷或熱環(huán)境下適應(yīng)生活的動(dòng)物，其肝臟合成的蛋白質(zhì)圖譜就有明顯的不同；長期攝取不同的食物，體內(nèi)合成代謝酶類的情況也會(huì)有所不同。所以，基因表達(dá)調(diào)控是生物適應(yīng)環(huán)境生存的必需。11精選ppt（二）誘導(dǎo)和阻遏表達(dá)適應(yīng)性表達(dá)(adaptiveexpre

是指在特定環(huán)境因素刺激下，可誘導(dǎo)基因被激活，從而使基因的表達(dá)產(chǎn)物增加。如:DNA發(fā)生損傷時(shí)，修復(fù)酶的誘導(dǎo)激活。誘導(dǎo)表達(dá)（induction）

在特定環(huán)境信號(hào)刺激下，相應(yīng)的基因被激活，基因表達(dá)產(chǎn)物增加，這種基因稱為可誘導(dǎo)基因。12精選ppt是指在特定環(huán)境因素刺激下，可誘導(dǎo)基因被激活，從而使基如果基因?qū)Νh(huán)境信號(hào)應(yīng)答是被抑制，這種基因是可阻遏基因?？勺瓒艋虮磉_(dá)產(chǎn)物水平降低的過程稱為阻遏。阻遏(repression)如：周圍有充足的葡萄糖，細(xì)菌就可以利用葡萄糖作能源和碳源，不必更多去合成利用其它糖類的酶類，如乳糖操縱子被阻遏、關(guān)閉13精選ppt如果基因?qū)Νh(huán)境信號(hào)應(yīng)答是被抑制，這種基因是可阻遏基因。可阻遏在一定機(jī)制控制下，功能上相關(guān)的一組基因，無論其為何種表達(dá)方式，均需協(xié)調(diào)一致、共同表達(dá)，即為協(xié)調(diào)表達(dá)(coordinateexpression)，這種調(diào)節(jié)稱為協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)(coordinateregulation)。14精選ppt在一定機(jī)制控制下，功能上相關(guān)的一組基因，無論其為何種表達(dá)方式四、基因表達(dá)調(diào)控的生物學(xué)意義（一）適應(yīng)環(huán)境、維持生長和增殖（二）維持個(gè)體發(fā)育與分化15精選ppt四、基因表達(dá)調(diào)控的生物學(xué)意義（一）適應(yīng)環(huán)境、維持生長和增殖（基因激活轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄后加工mRNA降解蛋白質(zhì)降解等蛋白質(zhì)翻譯翻譯后加工修飾轉(zhuǎn)錄起始（一）基因表達(dá)的多級(jí)調(diào)控五、基因表達(dá)調(diào)控的基本原理轉(zhuǎn)錄水平的基因表達(dá)調(diào)控最重要16精選ppt基因激活轉(zhuǎn)錄起始蛋白質(zhì)降解等蛋白質(zhì)翻譯翻譯后加工修飾轉(zhuǎn)錄起（二）基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)基本要素基因表達(dá)的調(diào)節(jié)與基因的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)，生物個(gè)體或細(xì)胞所處的內(nèi)、外環(huán)境，以及細(xì)胞內(nèi)所存在的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白有關(guān)。1.特異DNA序列和調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)17精選ppt（二）基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)基本要素基因表達(dá)的調(diào)節(jié)與基因的結(jié)構(gòu)、性原核生物

蛋白質(zhì)因子——

操縱子(operon)

機(jī)制特異DNA序列

編碼序列

啟動(dòng)序列

操縱序列

其他調(diào)節(jié)序列(promoter)(operator)18精選ppt原核生物蛋白質(zhì)因子——操縱子(operon)機(jī)制特異是RNA聚合酶結(jié)合并啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的特異DNA序列。1)啟動(dòng)序列RNA轉(zhuǎn)錄起始-35區(qū)-10區(qū)TTGACATTAACTTTTACATATGATTTTACATATGTTTTGATATATAATCTGACGTACTGTN17N16N17N16N16N7N7N6N7N6AAAAAtrptRNATyrlacrecAAraBADTTGACATATAAT共有序列19精選ppt是RNA聚合酶結(jié)合并啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的特異DNA序列。1)啟動(dòng)序列共有序列(consensussequence)

決定啟動(dòng)序列的轉(zhuǎn)錄活性大小。某些特異因子（蛋白質(zhì)）決定RNA聚合酶對(duì)一個(gè)或一套啟動(dòng)序列的特異性識(shí)別和結(jié)合能力。20精選ppt共有序列(consensussequence)決定啟動(dòng)序——阻遏蛋白(repressor)的結(jié)合位點(diǎn)當(dāng)操縱序列結(jié)合有阻遏蛋白時(shí)，會(huì)阻礙RNA聚合酶與啟動(dòng)序列的結(jié)合，或是RNA聚合酶不能沿DNA向前移動(dòng)，阻礙轉(zhuǎn)錄。啟動(dòng)序列編碼序列操縱序列pol阻遏蛋白2

操縱序列

21精選ppt——阻遏蛋白(repressor)的結(jié)合位點(diǎn)當(dāng)操縱序列結(jié)合有3)其他調(diào)節(jié)序列、調(diào)節(jié)蛋白例如激活蛋白(activator)可結(jié)合啟動(dòng)序列鄰近的DNA序列，促進(jìn)RNA聚合酶與啟動(dòng)序列的結(jié)合，增強(qiáng)RNA聚合酶活性。啟動(dòng)序列編碼序列操縱序列pol激活蛋白22精選ppt3)其他調(diào)節(jié)序列、調(diào)節(jié)蛋白例如激活蛋白(activator有些基因在沒有激活蛋白存在時(shí)，RNA聚合酶很少或完全不能結(jié)合啟動(dòng)序列。啟動(dòng)序列編碼序列操縱序列pol激活蛋白23精選ppt有些基因在沒有激活蛋白存在時(shí)，RNA聚合酶很少或完全不能結(jié)合真核生物1)順式作用元件(cis-actingelement)——可影響自身基因表達(dá)活性的DNA序列BADNA編碼序列轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)

順式作用元件并非都位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的上游(5’端)

啟動(dòng)子增強(qiáng)子沉默子24精選ppt真核生物1)順式作用元件(cis-actingeleme順式作用元件通常是基因的非編碼序列。不同真核生物的順式作用元件中也會(huì)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(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點(diǎn)。25精選ppt順式作用元件通常是基因的非編碼序列。25精選ppt2)真核基因的調(diào)節(jié)蛋白由某一基因表達(dá)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)因子，通過與另一基因的特異的順式作用元件相互作用，調(diào)節(jié)其表達(dá)。反式作用因子(trans-actingfactor)

這種調(diào)節(jié)作用稱為反式作用。aDNA反式調(diào)節(jié)BAmRNA蛋白質(zhì)AA26精選ppt2)真核基因的調(diào)節(jié)蛋白由某一基因表達(dá)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)因子，通過cDNAC順式調(diào)節(jié)mRNAC蛋白質(zhì)C還有蛋白質(zhì)因子可特異識(shí)別、結(jié)合自身基因的調(diào)節(jié)序列，調(diào)節(jié)自身基因的表達(dá)，稱順式作用。27精選pptcDNAC順式調(diào)節(jié)mRNAC蛋白質(zhì)C還有蛋白質(zhì)因子可指的是反式作用因子與順式作用元件之間的特異識(shí)別及結(jié)合。通常是非共價(jià)結(jié)合，被識(shí)別的DNA結(jié)合位點(diǎn)通常呈對(duì)稱、或不完全對(duì)稱結(jié)構(gòu)。2.DNA-蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)的相互作用28精選ppt指的是反式作用因子與順式作用元件之間的特異識(shí)別及結(jié)合。通常是絕大多數(shù)調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)合DNA前，需通過蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用，形成二聚體(dimer)或多聚體(polymer)。（同質(zhì)或異質(zhì)）也有的是在結(jié)合DNA前，需要蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)之間的解聚過程

真核生物中由于蛋白質(zhì)因子的濃度等的不同，會(huì)造成不同細(xì)胞中同一基因表達(dá)程度的不同29精選ppt絕大多數(shù)調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)合DNA前，需通過蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用3.RNA聚合酶⑴原核啟動(dòng)序列/真核啟動(dòng)子與RNA聚合酶活性

原核啟動(dòng)序列/真核啟動(dòng)子的堿基序列影響RNA聚合酶與其的親和力，而親和力大小直接影響轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)的頻率。所以啟動(dòng)子有強(qiáng)弱只分。另外，由于真核啟動(dòng)子與RNA-pol的結(jié)合需要轉(zhuǎn)錄因子的參與，所以真核的RNA-pol活性除與啟動(dòng)子序列有關(guān)，和轉(zhuǎn)錄因子的存在與否有關(guān)30精選ppt3.RNA聚合酶⑴原核啟動(dòng)序列/真核啟動(dòng)子與RNA聚合酶⑵調(diào)節(jié)蛋白與RNA聚合酶活性啟動(dòng)序列決定基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄頻率，一些特異調(diào)節(jié)蛋白在適當(dāng)環(huán)境信號(hào)（如誘導(dǎo)劑和阻遏劑等）刺激下在細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，然后通過DNA-蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用影響RNA聚合酶活性，使基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄頻率發(fā)生變化，從而引起表達(dá)的變化。熱休克反應(yīng)細(xì)菌的RNA聚合酶

70

（啟動(dòng)常規(guī)基因表達(dá)）被32取代，從而啟動(dòng)另一套基因的表達(dá)。31精選ppt⑵調(diào)節(jié)蛋白與RNA聚合酶活性啟動(dòng)序列決定基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄頻率，一些第二節(jié)

原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)RegulationofProkaryoticGeneTranscription32精選ppt第二節(jié)

原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)Regulationof——調(diào)節(jié)的主要環(huán)節(jié)在轉(zhuǎn)錄起始一、原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)特點(diǎn)（一）σ因子決定RNA聚合酶識(shí)別特異性

——只有一種RNA-pol，但是有很多種σ因子（二）操縱子模型的普遍性（三）阻遏蛋白與阻遏機(jī)制的普遍性33精選ppt——調(diào)節(jié)的主要環(huán)節(jié)在轉(zhuǎn)錄起始一、原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)特點(diǎn)（一）σ

存在于原核生物中的一種主要的調(diào)控模式是操縱子（operon）調(diào)控模式，該模式也見于低等真核生物中。在原核生物中，若干結(jié)構(gòu)基因可串聯(lián)在一起，其表達(dá)受到同一調(diào)控系統(tǒng)的調(diào)控，這種基因的組織形式稱為操縱子（operon）操縱子34精選ppt存在于原核生物中的一種主要的調(diào)控模式是操縱子（op典型的操縱子可分為控制區(qū)和信息區(qū)兩部分?？刂茀^(qū)由各種調(diào)控基因所組成，而信息區(qū)則由若干結(jié)構(gòu)基因串聯(lián)在一起構(gòu)成。

操縱子的結(jié)構(gòu)35精選ppt典型的操縱子可分為控制區(qū)和信息區(qū)兩部分。控制區(qū)由各種調(diào)控基因可誘導(dǎo)和可阻遏的操縱子36精選ppt可誘導(dǎo)和可阻遏的操縱子36精選ppt二、乳糖操縱子調(diào)節(jié)機(jī)制（一）乳糖操縱子(lacoperon)的結(jié)構(gòu)

調(diào)控區(qū)CAP結(jié)合位點(diǎn)啟動(dòng)序列操縱序列

結(jié)構(gòu)基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透酶A：乙?；D(zhuǎn)移酶ZYAOPDNA37精選ppt二、乳糖操縱子調(diào)節(jié)機(jī)制（一）乳糖操縱子(lacoperonmRNA阻遏蛋白IDNAZYAOPpol沒有乳糖存在時(shí)（二）阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)節(jié)阻遏基因38精選pptmRNA阻遏蛋白IDNAZYAOPpol沒有乳糖存在時(shí)（二）mRNA阻遏蛋白有乳糖存在時(shí)IDNAZYAOPpol啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄mRNA乳糖半乳糖β-半乳糖苷酶39精選pptmRNA阻遏蛋白有乳糖存在時(shí)IDNAZYAOPpol啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄++++轉(zhuǎn)錄無葡萄糖，cAMP濃度高時(shí)有葡萄糖，cAMP濃度低時(shí)（三）CAP的正性調(diào)節(jié)ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAP40精選ppt++++轉(zhuǎn)錄無葡萄糖，cAMP濃度高時(shí)有葡萄糖，cA

阻遏基因轉(zhuǎn)錄翻譯阻遏蛋白R(shí)，R與操縱基因結(jié)合，阻止結(jié)合在啟動(dòng)子上的DDRP前移，結(jié)構(gòu)基因不被轉(zhuǎn)錄

1）無乳糖也無葡萄糖存在時(shí)：OO2）當(dāng)無乳糖，有葡萄糖時(shí)：由于葡萄糖不能使阻遏蛋白失活，乳糖操縱子關(guān)閉，另外，由于有葡萄糖，cAMP含量低，CAP的正性調(diào)節(jié)不起作用總結(jié)：所以：無乳糖時(shí)，無論有無葡萄糖，操縱子關(guān)閉41精選ppt阻遏基因轉(zhuǎn)錄翻譯阻遏蛋白R(shí)，R與操縱基因結(jié)合，阻止結(jié)

由于有葡萄糖，cAMP含量低，CAP的正性調(diào)節(jié)不起作用，抑制乳糖操縱子的轉(zhuǎn)錄，使細(xì)菌只能利用葡萄糖。

3）既有乳糖，又有葡萄糖時(shí)：O

乳糖與阻遏蛋白結(jié)合，使阻遏蛋白變構(gòu)，失去與操縱基因結(jié)合的能力而脫落42精選ppt由于有葡萄糖，cAMP含量低，CAP的正性調(diào)節(jié)不起作

由于不含葡萄糖，細(xì)胞內(nèi)cAMP含量高，cAMP與CAP結(jié)合成復(fù)合物，與DNA結(jié)合，并推動(dòng)DDRP向前移動(dòng)，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄。4）有乳糖，無葡萄糖時(shí)：mRNARNA-polO

乳糖與阻遏蛋白結(jié)合，使阻遏蛋白變構(gòu)，失去與操縱基因結(jié)合的能力而脫落，結(jié)合在啟動(dòng)子上的DDRP向前移動(dòng)，結(jié)構(gòu)基因被轉(zhuǎn)錄翻譯，合成與乳糖代謝有關(guān)的酶類從而利用乳糖所以：有乳糖時(shí)，只有沒有葡萄糖，操縱子才開放有葡萄糖存在，操縱子關(guān)閉43精選ppt由于不含葡萄糖，細(xì)胞內(nèi)cAMP含量高，cAMP與C（四）協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)※當(dāng)阻遏蛋白封閉轉(zhuǎn)錄時(shí)，CAP對(duì)該系統(tǒng)不能發(fā)揮作用；※如無CAP存在，即使沒有阻遏蛋白與操縱序列結(jié)合，操縱子仍無轉(zhuǎn)錄活性。單純?nèi)樘谴嬖跁r(shí)，細(xì)菌利用乳糖作碳源；若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在時(shí)，細(xì)菌首先利用葡萄糖。葡萄糖對(duì)lac操縱子的阻遏作用稱分解代謝阻遏(catabolicrepression)。

44精選ppt（四）協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)※當(dāng)阻遏蛋白封閉轉(zhuǎn)錄時(shí)，CAP對(duì)該系統(tǒng)不能發(fā)揮三、原核生物轉(zhuǎn)錄的終止調(diào)節(jié)原核生物轉(zhuǎn)錄的終止：1）依賴于Rho的轉(zhuǎn)錄終止2）不依賴于Rho的轉(zhuǎn)錄終止——形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)

原核生物轉(zhuǎn)錄過程中可以通過形成相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，而使得轉(zhuǎn)錄提前終止，達(dá)到調(diào)節(jié)的目的，如衰減。如果要制止終止的發(fā)生，可以形成抗終止。45精選ppt三、原核生物轉(zhuǎn)錄的終止調(diào)節(jié)原核生物轉(zhuǎn)錄的終止：原核生物四、原核生物翻譯水平的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合mRNA靶位點(diǎn)，阻止核蛋白體識(shí)別翻譯起始區(qū)，從而阻斷翻譯調(diào)節(jié)蛋白一般作用于自身mRNA，抑制自身的合成，稱為自我控制調(diào)節(jié)的位點(diǎn)主要在翻譯的起始階段1、蛋白質(zhì)分子的自我調(diào)節(jié)46精選ppt四、原核生物翻譯水平的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合mRNA靶位點(diǎn)，阻止核調(diào)節(jié)基因表達(dá)的RNA，稱為調(diào)節(jié)RNA反義RNA：細(xì)菌中的一種調(diào)節(jié)RNA,含有與特定mRNA翻譯的起始部位互補(bǔ)的序列，通過與mRNA的雜交阻斷30S小亞基對(duì)AUG的識(shí)別及與SD序列的結(jié)合，抑制翻譯的起始反義RNA的調(diào)節(jié)作用，稱為反義控制2、反義RNA對(duì)翻譯的調(diào)節(jié)作用47精選ppt2、反義RNA對(duì)翻譯的調(diào)節(jié)作用47精選ppt第三節(jié)

真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)RegulationofEukaryoticGeneTranscription48精選ppt第三節(jié)

真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)Regulationo一、真核基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（一）真核基因組結(jié)構(gòu)龐大哺乳類動(dòng)物基因組DNA約3×109

堿基對(duì)編碼基因約有40000個(gè)，占總長的6%rDNA等重復(fù)基因約占5%～10%49精選ppt一、真核基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（一）真核基因組結(jié)構(gòu)龐大哺乳類動(dòng)物基因（二）單順反子單順反子(monocistron)

即一個(gè)編碼基因轉(zhuǎn)錄生成一個(gè)mRNA分子，經(jīng)翻譯生成一條多肽鏈。（三）重復(fù)序列（正向重復(fù)、反向重復(fù)）單拷貝序列（一次或數(shù)次）高度重復(fù)序列（106

次）中度重復(fù)序列（103~104次）多拷貝序列（四）基因不連續(xù)性——斷裂基因50精選ppt（二）單順反子單順反子(monocistron)（三）重復(fù)二、真核基因表達(dá)調(diào)控特點(diǎn)（一）RNA聚合酶

真核生物中存在RNApolⅠ、Ⅱ、Ⅲ三種不同的RNA聚合酶，分別負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄不同的RNA。這些RNA聚合酶與相應(yīng)的轉(zhuǎn)錄因子形成復(fù)合體，從而激活或抑制該酶的催化活性。51精選ppt二、真核基因表達(dá)調(diào)控特點(diǎn)（一）RNA聚合酶真核生物中（二）活性染色體結(jié)構(gòu)變化1.對(duì)核酸酶敏感活化基因常有超敏位點(diǎn)，位于調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合位點(diǎn)附近。2.DNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化天然雙鏈DNA均以負(fù)性超螺旋構(gòu)象存在；基因活化后RNA-pol正超螺旋負(fù)超螺旋轉(zhuǎn)錄方向52精選ppt（二）活性染色體結(jié)構(gòu)變化1.對(duì)核酸酶敏感活化基因常有超敏位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(dá)程度呈反比。CpG島——甲基化常發(fā)生在某些基因的5’側(cè)翼區(qū)的CpG序列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④H3組蛋白巰基暴露53精選ppt3.DNA堿基修飾變化真核DNA約有5%的胞嘧啶被甲基化，（四）轉(zhuǎn)錄與翻譯分隔進(jìn)行（五）轉(zhuǎn)錄后修飾、加工（三）正性調(diào)節(jié)占主導(dǎo)

真核基因基因組大，通過利用各種轉(zhuǎn)錄因子正性激活RNA聚合酶是真核基因調(diào)控的主要機(jī)制。

——

更精確，更經(jīng)濟(jì)

轉(zhuǎn)錄與翻譯過程分別存在于不同的亞細(xì)胞部位，可分別進(jìn)行調(diào)控。54精選ppt（四）轉(zhuǎn)錄與翻譯分隔進(jìn)行（五）轉(zhuǎn)錄后修飾、加工（三）正性調(diào)節(jié)三、真核基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)（一）順式作用元件1.啟動(dòng)子真核基因啟動(dòng)子是RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)周圍的一組轉(zhuǎn)錄控制組件，至少包括一個(gè)轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)以及一個(gè)以上的功能組件。TATA盒GC盒CAAT盒55精選ppt三、真核基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)（一）順式作用元件1.啟動(dòng)子真核基TATA盒——

轉(zhuǎn)錄因子TF-ⅡD結(jié)合位點(diǎn)典型的啟動(dòng)子：CAAT盒和（或）GC盒＋TATA盒＋轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)最簡單的啟動(dòng)子：TATA盒＋轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)但是，不是所有的啟動(dòng)子都有TATA盒56精選pptTATA盒——轉(zhuǎn)錄因子TF-ⅡD結(jié)合位點(diǎn)典型的啟動(dòng)子2.增強(qiáng)子(enhancer)指遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)、決定基因的時(shí)間、空間特異性、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、距離無關(guān)。①在轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)5’或3’側(cè)均能起作用；②相對(duì)于啟動(dòng)子的任一指向均能起作用；③發(fā)揮作用與受控基因的遠(yuǎn)近距離相對(duì)無關(guān)；④對(duì)異源性啟動(dòng)子也能發(fā)揮作用；⑤通常具有一些短的重復(fù)順序。

特點(diǎn)57精選ppt2.增強(qiáng)子(enhancer)指遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)、決定基因的3.沉默子(silencer)某些基因的負(fù)性調(diào)節(jié)元件，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。58精選ppt3.沉默子(silencer)某些基因的負(fù)性調(diào)節(jié)元件，當(dāng)其同一DNA序列可被不同蛋白質(zhì)識(shí)別同一蛋白質(zhì)因子可與多種不同DNA序列發(fā)生聯(lián)系，少數(shù)是直接結(jié)合，多數(shù)是蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用后再影響DNA。蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)或DNA-蛋白質(zhì)的結(jié)合，均導(dǎo)致構(gòu)象上的微細(xì)變化，構(gòu)象變化常是實(shí)現(xiàn)調(diào)控功能的分子基礎(chǔ)。反式作用因子在自身生物合成過程中，有相當(dāng)大的可變性和可塑性。（二）反式作用因子59精選ppt同一DNA序列可被不同蛋白質(zhì)識(shí)別（二）反式作用因子59精選1.轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子分類（按功能特性）基本轉(zhuǎn)錄因子(genera