基因表达调控讲稿.ppt

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1、关于基因表达调控第一页，讲稿共七十三页哦一、基因表达的概念一、基因表达的概念基因经过转录、翻译，产生具有特异生物学功能的蛋基因经过转录、翻译，产生具有特异生物学功能的蛋白质分子的过程。白质分子的过程。*基因表达基因表达(gene expression)(gene expression)基因表达是受调控的。基因表达是受调控的。第二页，讲稿共七十三页哦二、基因表达的时间性及空间性二、基因表达的时间性及空间性（一）时间特异性（一）时间特异性按功能需要，某一特定基因的表达严格按按功能需要，某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生，称之为基因表达的特定的时间顺序发生，称之为基因表达的时间时间特异性特异

2、性(temporal specificity)(temporal specificity)。多细胞生物基因表达的时间特异性又称多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶阶段特异性段特异性(stage specificity)(stage specificity)。第三页，讲稿共七十三页哦（二）空间特异性（二）空间特异性基因表达伴随时间顺序所表现出的这种分布差异基因表达伴随时间顺序所表现出的这种分布差异，实际上是由细胞在器官的分布决定的，所以空间特异，实际上是由细胞在器官的分布决定的，所以空间特异性又称性又称细胞或组织特异性细胞或组织特异性(cell or tissue(cell or tissue

3、specificity)specificity)在个体生长全过程，某种基因产物在个体按在个体生长全过程，某种基因产物在个体按不同组织空间顺序出现，称之为基因表达的不同组织空间顺序出现，称之为基因表达的空间空间特异性特异性(spatial specificity)(spatial specificity)第四页，讲稿共七十三页哦三、基因表达的方式三、基因表达的方式按对刺激的反应性，基因表达的方式分为：按对刺激的反应性，基因表达的方式分为：（一）组成性表达（一）组成性表达某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达，通常被称为表达，通常被称为管家基因管家基因(h

4、ousekeeping (housekeeping gene)gene)第五页，讲稿共七十三页哦无论表达水平高低，管家基因无论表达水平高低，管家基因较少受环境因素较少受环境因素影响影响，而是在个体各个生长阶段的大多数或几乎全，而是在个体各个生长阶段的大多数或几乎全部组织中持续表达，或变化很小。区别于其他基因部组织中持续表达，或变化很小。区别于其他基因，这 类 基 因 表 达 被 视 为，这 类 基 因 表 达 被 视 为组 成 性 基 因 表 达组 成 性 基 因 表 达(constitutive gene expression)(constitutive gene expression)第六

5、页，讲稿共七十三页哦管家基因管家基因(housekeeping gene)(housekeeping gene)某些基因在一个个体的几乎所有细胞某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达。中持续表达。bcl-2-actin1 2第七页，讲稿共七十三页哦（二）诱导和阻遏表达（二）诱导和阻遏表达在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活，在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活，基因表达产物增加，这种基因称为基因表达产物增加，这种基因称为可诱导基因。可诱导基因。可诱导基因在特定环境中可诱导基因在特定环境中表达增强表达增强的过程，称的过程，称为为诱导诱导(induction)(induction)。如果基

6、因对环境信号应答是如果基因对环境信号应答是被抑制被抑制，这种基因是，这种基因是可阻遏基因可阻遏基因。可阻遏基因表达产物水平降低的过程称可阻遏基因表达产物水平降低的过程称为为阻遏阻遏(repression)(repression)第八页，讲稿共七十三页哦四、基因表达调控的生物学意义四、基因表达调控的生物学意义（一）适应环境、维持生长和增殖（一）适应环境、维持生长和增殖（二）维持个体发育与分化（二）维持个体发育与分化第九页，讲稿共七十三页哦一、基因表达的多级调控一、基因表达的多级调控（一）（一）DNADNA水平水平基因丢失；基因丢失；基因扩增基因扩增基因重排；基因重排；甲基化修饰甲基化修饰染色质的

7、结构状态染色质的结构状态（二）（二）RNARNA水平水平转录水平调控转录水平调控RNARNA的转录后加工的转录后加工mRNAmRNA从核内向胞浆转运从核内向胞浆转运mRNAmRNA稳定性稳定性（三）（三）蛋白质水平蛋白质水平翻译过程翻译过程翻译后加工翻译后加工蛋白质的稳定性蛋白质的稳定性基因表达调控的基本原理基因表达调控的基本原理第十页，讲稿共七十三页哦二、基因转录激活调节基本要素二、基因转录激活调节基本要素1.1.特异的特异的DNADNA序列序列2.2.调节蛋白调节蛋白3.DNA-3.DNA-蛋白质，蛋白质蛋白质，蛋白质-蛋白质相互作用蛋白质相互作用4.RNA4.RNA聚合酶聚合酶如启动序列

8、，操纵序列，如启动序列，操纵序列，PribnowPribnow盒，盒，GCGC序列等序列等如阻遏蛋白，激活蛋白，如阻遏蛋白，激活蛋白，CAPCAP，转录因子等，转录因子等改变改变DNADNA的结构和的结构和RNARNA聚合酶的功能聚合酶的功能第十一页，讲稿共七十三页哦原核生物原核生物 蛋白质因子蛋白质因子 操纵子操纵子(operon)(operon)机制机制特异特异DNADNA序列序列编码序列编码序列 启动序列启动序列 操纵序列操纵序列 其他调节序列其他调节序列(promoter)(promoter)(operator)(operator)第十二页，讲稿共七十三页哦是是RNARNA聚合酶结合并

9、启动转录的聚合酶结合并启动转录的特异特异DNADNA序列。序列。1)1)启动序列启动序列RNARNA转录起始转录起始-35-35区区-10-10区区TTGACATTGACATTAACTTTAACTTTTACATTTACATATGATTATGATTTTACATTTACATATGTTTATGTTTTGATATTGATATATAATTATAATCTGACGCTGACGTACTGTTACTGTN N1717N N1616N N1717N N1616N N1616N N7 7N N7 7N N6 6N N7 7N N6 6A AA AA AA AA AtrptrptRNATyrtRNATyrlaclac

10、recArecAAra BADAra BAD TTGACA TTGACA TATAAT TATAAT共有序列共有序列第十三页，讲稿共七十三页哦共有序列共有序列(consensus sequence)(consensus sequence)决定启动决定启动序列的转录活性大小序列的转录活性大小某些特异因子（蛋白质）某些特异因子（蛋白质）决定决定RNARNA聚合酶聚合酶对对一个或一套启动序列的特异性识别和结合能力一个或一套启动序列的特异性识别和结合能力第十四页，讲稿共七十三页哦2 2 操纵序列操纵序列 阻遏蛋白阻遏蛋白(repressor)(repressor)的结合位点的结合位点当操纵序列结合有当

11、操纵序列结合有阻遏蛋白阻遏蛋白时，会阻碍时，会阻碍RNARNA聚聚合酶与启动序列的结合，或是合酶与启动序列的结合，或是RNARNA聚合酶不能沿聚合酶不能沿DNADNA向前移动向前移动 ，阻碍转录。，阻碍转录。启动序列启动序列编码序列编码序列操纵序列操纵序列pol阻遏蛋白阻遏蛋白第十五页，讲稿共七十三页哦3)3)其他调节序列、调节蛋白其他调节序列、调节蛋白例如例如激活蛋白激活蛋白(activator)(activator)可结合启动序列邻近可结合启动序列邻近的的DNADNA序列，促进序列，促进RNARNA聚合酶与启动序列的结合，聚合酶与启动序列的结合，增强增强RNARNA聚合酶活性聚合酶活性第十

12、六页，讲稿共七十三页哦真核生物真核生物1)1)顺式作用元件顺式作用元件(cis-acting element)(cis-acting element)可影响自身基因表达活性的可影响自身基因表达活性的DNADNA序列序列B BA ADNADNA编码序列编码序列转录起始点转录起始点不同真核生物的顺式作用元件中也会发现不同真核生物的顺式作用元件中也会发现一些共有序列一些共有序列 ，如，如TATATATA盒、盒、CAATCAAT盒等，这些共盒等，这些共有序列是有序列是RNARNA聚合酶或特异转录因子的结合位点聚合酶或特异转录因子的结合位点 第十七页，讲稿共七十三页哦2)2)真核基因的调节蛋白真核基因的

13、调节蛋白还有蛋白质因子可特异识别、结合自身还有蛋白质因子可特异识别、结合自身基因的调节序列，调节自身基因的表达，称基因的调节序列，调节自身基因的表达，称顺式作用顺式作用由某一基因表达产生的蛋白质因子，通由某一基因表达产生的蛋白质因子，通过与另一基因的特异的顺式作用元件相互作过与另一基因的特异的顺式作用元件相互作用，调节其表达。用，调节其表达。反式作用因子反式作用因子(trans-acting factor)(trans-acting factor)这种调节作用称为这种调节作用称为反式作用反式作用第十八页，讲稿共七十三页哦c cDNADNAa aDNADNA反式调节反式调节C C顺式调节顺式调节

14、 mRNA mRNA C C蛋白质蛋白质C CB BA A mRNA mRNA蛋白质蛋白质A AA A第十九页，讲稿共七十三页哦指的是反式作用因子与顺式作用元件之间指的是反式作用因子与顺式作用元件之间的特异识别及结合。通常的特异识别及结合。通常是非共价结合是非共价结合，被识别，被识别的的DNADNA结合位点通常呈对称、或不完全对称结构结合位点通常呈对称、或不完全对称结构绝大多数调节蛋白质结合绝大多数调节蛋白质结合DNADNA前，需通过蛋白前，需通过蛋白质质-蛋白质相互作用，形成蛋白质相互作用，形成二聚体二聚体(dimer)(dimer)或多聚体或多聚体(polymer)(polymer)2.D

15、NA-2.DNA-蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质-蛋白质蛋白质的相互作用的相互作用第二十页，讲稿共七十三页哦3.RNA3.RNA聚合酶聚合酶 原核启动序列原核启动序列/真核启动子与真核启动子与RNARNA聚合酶活性聚合酶活性 RNARNA聚合酶与其的亲和力，影响转录。聚合酶与其的亲和力，影响转录。调节蛋白与调节蛋白与RNARNA聚合酶活性聚合酶活性一些特异调节蛋白在适当环境信号刺激下表一些特异调节蛋白在适当环境信号刺激下表达，然后通过达，然后通过DNA-DNA-蛋白质、蛋白质蛋白质、蛋白质-蛋白质相互作用蛋白质相互作用影响影响RNARNA聚合酶活性。聚合酶活性。第二十一页，讲稿共七十三页哦第二十二页

16、，讲稿共七十三页哦(一一)转录起始的调控转录起始的调控 （启动子调控）（启动子调控）(二二)转录终止的调控转录终止的调控（衰减子的调控）（衰减子的调控）(三三)翻译水平的调控翻译水平的调控 第一节第一节 原核生物基因表达的调控原核生物基因表达的调控第二十三页，讲稿共七十三页哦 方式方式 特点特点 调控机制调控机制 -操纵子操纵子 正调控正调控 负调控负调控 转录翻译偶联转录翻译偶联 快速快速乳糖操纵子乳糖操纵子 -负、正调控负、正调控 转录转录起始起始的调控的调控 色氨酸操纵子色氨酸操纵子-负调控负调控 转录转录起始、起始、终止终止的调控的调控（一）转录起始的调控（一）转录起始的调控第二十四页

17、，讲稿共七十三页哦1 1、乳糖操纵子、乳糖操纵子(lactose operon)(lactose operon)操纵子（操纵子（operonoperon）：原核生物原核生物中几个功能相关的结构基因成中几个功能相关的结构基因成簇串联排列组成的一个基因表达的协同簇串联排列组成的一个基因表达的协同单位（单位（DNADNA序列）序列）.一个操纵子一个操纵子 =编码序列（编码序列（2-62-6）+启动序列启动序列+操纵序列操纵序列+(+(其他调节序列其他调节序列)第二十五页，讲稿共七十三页哦 乳糖操纵子的发现：乳糖操纵子的发现：细菌以细菌以葡萄糖葡萄糖为能量来源为能量来源葡萄糖充分时：葡萄糖充分时：与与

18、葡萄糖代谢葡萄糖代谢有关的酶基因有关的酶基因-表达表达 与与其他糖代谢其他糖代谢有关的酶基因有关的酶基因-关闭关闭葡萄糖耗尽时，乳糖存在（培养基）：葡萄糖耗尽时，乳糖存在（培养基）：与与乳糖代谢乳糖代谢有关的酶基因有关的酶基因 -表达表达 与与葡萄糖代谢葡萄糖代谢有关的酶基因有关的酶基因-关闭关闭乳糖操纵子是原核生物基因转录负调控的最典型乳糖操纵子是原核生物基因转录负调控的最典型模式。模式。第二十六页，讲稿共七十三页哦（1 1）乳糖操纵子（）乳糖操纵子（lactose opronlactose opron）结构结构IPOZYA调控基因 控制位点 结构基因DNA阻遏蛋白阻遏蛋白启动序列启动序列c

19、AMP-CAPcAMP-CAP结合位点结合位点操纵序列操纵序列半乳糖苷酶半乳糖苷酶通透酶通透酶乙酰基转移酶乙酰基转移酶RNA聚合酶结合位点第二十七页，讲稿共七十三页哦 细菌代谢酶的诱导葡萄糖葡萄糖乳糖乳糖细菌合成代谢葡萄糖葡萄糖的酶类细菌合成代谢乳糖乳糖的酶类第二十八页，讲稿共七十三页哦 细菌对乳糖的利用及其相关的细菌对乳糖的利用及其相关的酶酶:乳糖乳糖(在通透酶作用下进入细菌）在通透酶作用下进入细菌）半乳糖苷酶半乳糖苷酶 （细菌中少量存在）（细菌中少量存在）别位乳糖别位乳糖 半乳糖苷酶半乳糖苷酶 （细菌中少量存在）（细菌中少量存在）葡萄糖葡萄糖+半乳糖半乳糖 半乳糖苷酶半乳糖苷酶 （细菌中少

20、量存在）（细菌中少量存在）第二十九页，讲稿共七十三页哦（2 2）LacLac阻遏物的作用阻遏物的作用-负调控负调控 LacLac阻遏物阻遏物 结构特点结构特点 调控机制调控机制 （负调控）（负调控）由由基因基因I I编码生成的编码生成的蛋白质蛋白质 具有四级结构的蛋白质具有四级结构的蛋白质 具有具有4 4个相同亚基个相同亚基 每个亚基中都每个亚基中都有一与诱导剂结合的有一与诱导剂结合的位点位点 LacLac阻遏物与阻遏物与O O基因结合基因结合：结构基因结构基因关闭关闭 LacLac阻遏物与阻遏物与诱导剂诱导剂结合：结合：不与不与O O基因结合，结构基因基因结合，结构基因开放开放 RNARNA

21、聚合酶结合，转录开始聚合酶结合，转录开始第三十页，讲稿共七十三页哦 生理性诱导剂生理性诱导剂 实验常用诱导剂实验常用诱导剂l别位乳糖别位乳糖l异丙基硫代半乳糖（异丙基硫代半乳糖（IPTGIPTG）lLac操纵子诱导剂操纵子诱导剂第三十一页，讲稿共七十三页哦mRNAmRNA阻遏蛋白阻遏蛋白I IDNADNAZ ZY YA AO OP Ppolpol没有乳糖存在时没有乳糖存在时2 2、阻遏蛋白的负性调节、阻遏蛋白的负性调节阻遏基因阻遏基因与操纵序列结合，与操纵序列结合，RNA RNA 聚合酶则不起聚合酶则不起作用，不转录作用，不转录第三十二页，讲稿共七十三页哦mRNAmRNA阻遏蛋白阻遏蛋白有乳糖

22、存在时有乳糖存在时I IDNADNAZ ZY YA AO OP Ppolpol启动转录启动转录mRNAmRNA乳糖乳糖别乳糖别乳糖-半乳糖苷酶半乳糖苷酶第三十三页，讲稿共七十三页哦+转录转录无葡萄糖，无葡萄糖，cAMPcAMP浓度高时浓度高时有葡萄糖，有葡萄糖，cAMPcAMP浓度低时浓度低时3 3、cAMP-CAPcAMP-CAP的正性调节的正性调节Z ZY YA AO OP PDNADNACAPCAPCAPCAPCAPCAPCAPCAPCAPCAPCAPCAP第三十四页，讲稿共七十三页哦cAMP:cAMP:环一磷酸腺苷环一磷酸腺苷 CAPCAP：分解代谢基因激活蛋白质分解代谢基因激活蛋白质

23、(catabolite gene activator protein，CAP)cAMPcAMP与葡萄糖相关性：与葡萄糖相关性：葡萄糖葡萄糖，cAMPcAMP 葡萄糖葡萄糖，cAMPcAMPCAPCAP的活性依赖的活性依赖cAMPcAMP，形成形成cAMP-CAPcAMP-CAP复合复合物，促进多种操纵子的转录起始。物，促进多种操纵子的转录起始。第三十五页，讲稿共七十三页哦 葡萄糖存在时：葡萄糖存在时：优先利用葡萄糖作为能源。优先利用葡萄糖作为能源。与与阻遏蛋白阻遏蛋白的存在有关的存在有关 -乳糖操纵子的负调控乳糖操纵子的负调控 与与cAMPcAMP有关：有关：葡萄糖葡萄糖 cAMP cAMP

24、Lac Lac操纵子（操纵子（-）只有乳糖存在时：只有乳糖存在时：只能利用乳糖只能利用乳糖 解除解除阻遏蛋白阻遏蛋白的作用的作用 CAP-cAMPCAP-cAMP复合物的激活作用复合物的激活作用 CAP+cAMPCAP+cAMP 乳糖操纵子乳糖操纵子 导致结构基因转录导致结构基因转录(正调控正调控)cAMPcAMP 在原核生物中的作用在原核生物中的作用 （饥饿信号）（饥饿信号）CAP(CAP(分解物基因激活物蛋白分解物基因激活物蛋白):):有二个相同亚基的蛋白质有二个相同亚基的蛋白质 一个与一个与DNADNA结合的结合的domaindomain 一个与一个与cAMPcAMP结合的结合的doma

25、in domain 第三十六页，讲稿共七十三页哦当阻遏蛋白封闭转录时，当阻遏蛋白封闭转录时，CAPCAP对该系统不能对该系统不能发挥作用；发挥作用；如无如无CAPCAP存在，即使没有阻遏蛋白与操纵存在，即使没有阻遏蛋白与操纵序列结合，操纵子仍无转录活性。序列结合，操纵子仍无转录活性。第三十七页，讲稿共七十三页哦原核生物基因表达的一般情况原核生物基因表达的一般情况（乳糖操纵子）（乳糖操纵子）环境条件的变化是相关基环境条件的变化是相关基因表达的外界信号因表达的外界信号 基因表达的基因表达的负调控负调控 基因表达的基因表达的正调控正调控 正、负调控协同表达正、负调控协同表达葡萄糖、乳糖浓度的葡萄糖、

26、乳糖浓度的变化变化LacLac阻遏物阻遏物与操纵基因与操纵基因cAMP+CAPcAMP+CAP与相应的与相应的DNADNA序列序列第三十八页，讲稿共七十三页哦（二）转录终止的调控（二）转录终止的调控 原核生物的转录终止调控方式分两大类：原核生物的转录终止调控方式分两大类：A.A.依赖依赖因子的终止调控；因子的终止调控；B.B.不依赖不依赖因子的终止调控。因子的终止调控。此外，核糖体也参与转录终止此外，核糖体也参与转录终止。例例:色氨酸操纵子表达的调控有两种方式色氨酸操纵子表达的调控有两种方式:a.a.通过阻遏蛋白的负调控通过阻遏蛋白的负调控b.b.通过衰减子作用通过衰减子作用 第三十九页，讲稿

27、共七十三页哦Trp Trp 高时高时 Trp 低时低时 mRNA OPtrpR调节区调节区 结构基因结构基因 RNARNA聚合酶聚合酶 RNARNA聚合酶聚合酶 转录衰减的调控转录衰减的调控色氨酸操纵子色氨酸操纵子6700个核苷酸个核苷酸140个核苷酸个核苷酸第四十页，讲稿共七十三页哦UUUUUUUU调节区调节区 结构基因结构基因 trpROP前导序列前导序列 衰减子区域衰减子区域 UUUU前导前导mRNA1234衰减子结构衰减子结构 第第1010、1111密码子为密码子为trptrp密码子密码子 终止密码子终止密码子 14aa14aa前导肽编码区前导肽编码区:包含序列包含序列1 1 形成发夹

28、结构能力形成发夹结构能力:序列序列1/21/2序列序列2/32/3序列序列3/4 3/4 trp 密码子密码子 UUUU衰减子：是一种位于结构基因上游前导区的终止子。衰减子：是一种位于结构基因上游前导区的终止子。第四十一页，讲稿共七十三页哦 引导序列由一段引导序列由一段1414氨基酸前导肽编码区和一个衰减子组成，氨基酸前导肽编码区和一个衰减子组成，AUGAUG密码子密码子后面紧跟后面紧跟1313个密码子，个密码子，第第1010、1111为色氨酸密码子。为色氨酸密码子。色氨酸操纵子色氨酸操纵子mRNA引导序列不同区域互补所形成的不同二级结构引导序列不同区域互补所形成的不同二级结构第四十二页，讲稿

29、共七十三页哦UUUU34UUUU 334 核糖体核糖体前导肽前导肽 前导前导mRNA1.1.当色氨酸浓度高时当色氨酸浓度高时 转录衰减机制转录衰减机制 125 trp 密码子密码子 衰减子结构衰减子结构就是终止子就是终止子可使转录可使转录前导前导DNA UUUU 3 RNARNA聚合酶聚合酶 终止终止第四十三页，讲稿共七十三页哦UUUU342423UUUU核糖体核糖体 前导肽前导肽 前导前导mRNA 15 trp 密码子密码子 结构基因结构基因前导前导DNA RNARNA聚合酶聚合酶 2.2.当色氨酸浓度低时当色氨酸浓度低时 Trp合成酶系相关合成酶系相关结构基因被转录结构基因被转录 序列序列

30、3 3、4 4不能形成衰减子结构不能形成衰减子结构 第四十四页，讲稿共七十三页哦色氨酸操纵子的转录衰减作用色氨酸操纵子的转录衰减作用 色氨酸丰富时，色氨酸丰富时，核蛋白体顺利沿引导序列移动直达最后一个密码核蛋白体顺利沿引导序列移动直达最后一个密码子子UGAUGA，合成完整的引导肽。合成完整的引导肽。RNARNA聚合酶停止在衰减子部位。聚合酶停止在衰减子部位。色氨酸缺乏时，色氨酸缺乏时，核蛋白体终止在核蛋白体终止在1 1区区TrpTrp密码子部位，密码子部位，RNARNA聚合酶通过聚合酶通过衰减子而继续转录。衰减子而继续转录。第四十五页，讲稿共七十三页哦(三三)翻译水平的调控翻译水平的调控 翻译

31、一般在起始和终止阶段受到调节。翻译一般在起始和终止阶段受到调节。调节分子调节分子:RNA:RNA、蛋白质、蛋白质 调节分子可直接或间接决定翻译起始位点能否调节分子可直接或间接决定翻译起始位点能否为核蛋白体所利用。为核蛋白体所利用。第四十六页，讲稿共七十三页哦第第 三三 节节 真核基因转录调节真核基因转录调节Regulation of Eukaryotic Gene Transcription第四十七页，讲稿共七十三页哦一、真核基因组结构特点一、真核基因组结构特点（一）真核基因组结构庞大（一）真核基因组结构庞大哺乳类动哺乳类动物基因组物基因组DNADNA 约约 3 3 10 10 9 9 碱基对

32、碱基对编码基因编码基因约有约有 30000 30000 个个rDNArDNA等重复基因等重复基因约占约占 5%5%10%10%第四十八页，讲稿共七十三页哦（二）单顺反子（二）单顺反子单顺反子单顺反子(monocistron)(monocistron)即一个编码基因转录生成一个即一个编码基因转录生成一个mRNAmRNA分子，分子，经翻译生成一条多肽链经翻译生成一条多肽链（三）重复序列（三）重复序列单拷贝序列（一次或数次）单拷贝序列（一次或数次）高度重复序列（高度重复序列（10106 6 次）次）中度重复序列（中度重复序列（10103 310104 4次）次）多拷贝序列多拷贝序列（四）基因不连续性

33、（四）基因不连续性第四十九页，讲稿共七十三页哦二、真核基因表达调控特点二、真核基因表达调控特点（一）（一）RNARNA聚合酶聚合酶（二）（二）核心途径(活性染色体结构变化活性染色体结构变化)：环境信号转导 染色质活化 转录的激活1.1.对核酸酶敏感对核酸酶敏感活化基因常有超敏位点，位于调节蛋白活化基因常有超敏位点，位于调节蛋白结合位点附近结合位点附近第五十页，讲稿共七十三页哦2.DNA2.DNA拓扑结构变化拓扑结构变化天然双链天然双链DNADNA均以负性超螺旋构象存在；均以负性超螺旋构象存在；基因活化后基因活化后RNA-pol正超螺旋正超螺旋负超螺旋负超螺旋转录方向转录方向3.DNA3.DNA

34、碱基修饰变化碱基修饰变化真核真核DNADNA约有约有5%5%的胞嘧啶被甲基化，的胞嘧啶被甲基化，甲基化范围与基因表达程度呈反比。甲基化范围与基因表达程度呈反比。第五十一页，讲稿共七十三页哦4.4.组蛋白变化组蛋白变化 富含富含LysLys组蛋白水平降低组蛋白水平降低 H2A,H2BH2A,H2B二聚体不稳定性增加二聚体不稳定性增加 组蛋白修饰组蛋白修饰 H3H3组蛋白巯基暴露组蛋白巯基暴露（三）正性调节占主导（三）正性调节占主导（四）转录与翻译分隔进行（四）转录与翻译分隔进行（五）转录后修饰、加工（五）转录后修饰、加工第五十二页，讲稿共七十三页哦（一）（一）顺式作用元件顺式作用元件真核生物真核

35、生物DNADNA序列序列和被转录的结构基因距离较近和被转录的结构基因距离较近包括：启动子（启动子上游近侧序列）包括：启动子（启动子上游近侧序列）增强子增强子和转录调控有关和转录调控有关(可影响自身编码基因表达活性可影响自身编码基因表达活性)三、真核基因转录激活调节三、真核基因转录激活调节第五十三页，讲稿共七十三页哦1.1.启动子和启动子上游近侧序列启动子和启动子上游近侧序列是是RNARNA聚合酶结合位点周围的聚合酶结合位点周围的DNADNA序列序列位于转录起始点的上游位于转录起始点的上游按其对按其对RNARNA聚合酶的影响分为两类聚合酶的影响分为两类:位于较上游的元件，强烈影响位于较上游的元件

36、，强烈影响转录起始转录起始 CAAT box CAAT box，GC boxGC box离转录点较近，起离转录点较近，起转录起始调控转录起始调控作用作用 TATA boxTATA box真核基因启动子是真核基因启动子是RNARNA聚合酶结合位点周围的一组转聚合酶结合位点周围的一组转录控制组件，至少包括一个录控制组件，至少包括一个转录起始点转录起始点以及一个以上的以及一个以上的功功能组件能组件第五十四页，讲稿共七十三页哦第五十五页，讲稿共七十三页哦2.2.增强子增强子一类能增强真核生物启动子功能的顺式作一类能增强真核生物启动子功能的顺式作用元件用元件（DNADNA序列）序列）增强子、启动子交错覆

37、盖增强子、启动子交错覆盖/连续连续没有增强子没有增强子 启动子不表现活性启动子不表现活性没有启动子没有启动子 增强子无法发挥作用增强子无法发挥作用增强子作用不受序列方向的制约增强子作用不受序列方向的制约有组织特异性有组织特异性第五十六页，讲稿共七十三页哦3 3 其他元件其他元件 包括负调控元件和终止子等。包括负调控元件和终止子等。负调控元件负调控元件:沉默子（沉默子（silencer)silencer)衰减子（衰减子（dehancerdehancer）某些基因的负性调节元件，当其结合特异蛋某些基因的负性调节元件，当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用白因子时，对基因转录起阻遏作用第五十七

38、页，讲稿共七十三页哦反应元件反应元件真核细胞处于某一特定环境时真核细胞处于某一特定环境时 有反应的基因具有相同的顺式作用元件有反应的基因具有相同的顺式作用元件 这这一类一类顺式作用元件顺式作用元件-反应元件反应元件（DNADNA序列）序列）特点：（）具较短的保守序列特点：（）具较短的保守序列（）与转录起始点的距离不固定（）与转录起始点的距离不固定（）可位于启动子或增强子内（）可位于启动子或增强子内举例：激素反应元件（举例：激素反应元件（HREHRE）第五十八页，讲稿共七十三页哦当糖皮质激素当糖皮质激素作用时作用时,真核细真核细胞中有反应的基胞中有反应的基因具有此类顺式因具有此类顺式作用元件作用

39、元件第五十九页，讲稿共七十三页哦（二）反式作用因子（二）反式作用因子（转录因子（转录因子 transcription factortranscription factor）一类一类在在真核细胞核真核细胞核中发挥作用的中发挥作用的蛋白质因子蛋白质因子 反式作用因子反式作用因子 识别识别/结合结合 顺式作用元件中的靶序列顺式作用元件中的靶序列 启动转录启动转录例：转录因子例：转录因子TFD TFD 识别结合识别结合 TATA boxTATA box 转录因子转录因子 SP1 SP1 识别结合识别结合 GC box GC box 转录因子转录因子 CTF1 CTF1 识别结合识别结合 CCAATbo

40、xCCAATbox第六十页，讲稿共七十三页哦（二）反式作用因子（二）反式作用因子 1.1.转录调节因子分类（按功能特性）转录调节因子分类（按功能特性）*基本转录因子基本转录因子(general transcription(general transcription factors)factors)是是RNARNA聚合酶结合启动子所必需的一组蛋白因子聚合酶结合启动子所必需的一组蛋白因子，决定三种，决定三种RNA(mRNARNA(mRNA、tRNAtRNA及及rRNA)rRNA)转录的类别转录的类别第六十一页，讲稿共七十三页哦*特异转录因子特异转录因子(special transcription

41、factors)(special transcription factors)为个别基因转录所必需，决定该基因的时为个别基因转录所必需，决定该基因的时间、空间特异性表达。间、空间特异性表达。转录激活因子转录激活因子转录抑制因子转录抑制因子第六十二页，讲稿共七十三页哦 反式因子有两个必需的结构域反式因子有两个必需的结构域DNA DNA 结合结构域：结合结构域：与顺式元件识别、结与顺式元件识别、结合合转录激活结构域：转录激活结构域：与与RNARNA聚合酶结合聚合酶结合蛋白质蛋白质 谷氨酰胺富含域谷氨酰胺富含域酸性激活域酸性激活域脯氨酸富含域脯氨酸富含域第六十三页，讲稿共七十三页哦l反式作用因子（反

42、式作用因子（DNADNA结合域）结构模式结合域）结构模式 -蛋白质蛋白质 Helix-turn-helix Helix-turn-helix 螺旋螺旋-转角转角-螺旋螺旋第六十四页，讲稿共七十三页哦 Zinc-fingersZinc-fingers 锌指锌指 最常见最常见DNADNA结合域之一结合域之一 约有约有3030个个AAAA残基残基 其中其中4 4个个AAAA残基残基（2 2个个CysCys，2 2个个HisHis或或4 4个个CysCys）配位键配位键 ZnZn2+2+锌指锌指 与与DNADNA双螺旋大沟结合。双螺旋大沟结合。存在于多种真核转录因子存在于多种真核转录因子 具多个具多个

43、锌指锌指结构结构第六十五页，讲稿共七十三页哦第六十六页，讲稿共七十三页哦123456789蛋白质蛋白质第六十七页，讲稿共七十三页哦 Leucine-zippersLeucine-zippers 亮氨酸拉链亮氨酸拉链 一段肽链中每隔一段肽链中每隔7 7个个AAAA 即有一个即有一个LeuLeu 螺旋螺旋 亲水面：亲水亲水面：亲水AAAA组成组成 疏水面：疏水面：LeuLeu组成组成 （亮氨酸拉链条）（亮氨酸拉链条）可形成二聚体（发挥作用）可形成二聚体（发挥作用）（同二聚体（同二聚体/异二聚体）异二聚体）DNADNA的结合域：的结合域：拉链区以外结构拉链区以外结构第六十八页，讲稿共七十三页哦图图15-12第六十九页，讲稿共七十三页哦图图15-13第七十页，讲稿共七十三页哦 helix-loop-helixhelix-loop-helix 螺旋螺旋-环环-螺旋螺旋 -螺旋有兼性螺旋有兼性 形成二聚体形成二聚体 有利于其与有利于其与DNADNA结合结合第七十一页，讲稿共七十三页哦二聚体二聚体第七十二页，讲稿共七十三页哦感谢大家观看感谢大家观看第七十三页，讲稿共七十三页哦