高中生物竞赛：真核生物的转录及调控课件.pptx

《高中生物竞赛：真核生物的转录及调控课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中生物竞赛：真核生物的转录及调控课件.pptx（89页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、真核生物的转录及调控,建议阅读：基因10中文版第20章 587-613第21章 617-662第28章 860-890,第一节 真核生物的转录,一、引言,真核生物和原核生物的mRNA转录存在一个显著的区别：在细菌中，转录发生在DNA模板上，而在真核生物中，转录发生在染色质模板上。染色质的结构改变了一切事情，因此在转录的每一步中都必须将它考虑于其中。染色质必须处于开放结构；甚至在一个开放结构中，在RNA聚合酶能够结合之前，核小体八聚体必须从启动子上被去除。第二个主要不同之处在于，细菌RNA聚合酶与它的因子一起，可通过解读DNA序列来发现和结合它的启动子，而真核生物RNA聚合酶却不能解读DNA。因

2、此，真核生物启动子中的起始涉及许多蛋白质因子，这些因子在RNA聚合酶结合之前必须预先结合到形形色色的各种顺式作用元件上，这些因子称为基础转录因子( basal transcription factor)。接着RNA聚合酶可结合于基础转录因子/DNA复合体上。这些结合区域称为核心启动子( core promoter)。RNA聚合酶自身环绕转录起始点( start point)而结合，但并不直接接触到启动子中的上游延伸区。,一、引言,基础转录因子是转录起始时所需的，但在随后的转录过程中则不再需要其中的大多数因子。已经被打开的染色质模板链的转录起始需要RNA聚合酶结合于启动子上，同时转录因子( tr

3、anscription factor，TF)也要结合于增强子上。凡是转录起始过程必需的蛋白质，只要它不是RNA聚合酶的组分，就可将其定义为转录因子。许多转录因子是通过识别DNA上的顺式作用位点而发挥其功能的，然而结合DNA并不是转录因子的唯一作用方式。转录因子还可通过识别另一种因子而起作用，或识别RNA聚合酶，或者只是和其他几种蛋白质一起组成起始复合体。,真核基因在转录时RNA聚合酶需要多种转录因子的协助,一、引言,对于种真核生物聚合酶而言，在识别启动子过程中起主要作用的是转录因子而不是RNA聚合酶本身。对于所有真核生物RNA聚合酶而言，都是先由基础转录因子结合到启动子上形成一种结构，这样就为

4、RNA聚合酶提供可识别的目标。对于RNA聚合酶I和RNA聚合酶而言，与它们配合的转录因子相对比较简单；但对于RNA聚合酶来说，与它配合的转录因子是一个相当庞大的家族。基础转录因子与RNA聚合酶一起形成了环绕转录起始点的复合体，它们决定了转录起始的位置。总之，基础转录因子与RNA聚合酶一起组成了基础转录装置( basal apparatus)没有发现哪一种元件/因子组合形式是某个启动子必不可少的，这提示我们：由RNA聚合酶启动的转录起始可以拥有多条不同的途径。那些只在特定时间或空间才表达的启动子序列元件，它们有着只在同样的时间或空间才会出现的激活因子。RNA聚合酶I和聚合酶的启动子基本上都位于转

5、录起始点的上游，而RNA聚合酶的相当一部分启动子则位于起始点的下游。,一、引言,RNA聚合酶具有最强的转录活性，它位于核仁中，负责转录编码18S和28 S rRNA的基因，它承担了细胞中大部分RNA的合成（就数量而言）RNA聚合酶则是另一种主要的酶，它位于核质中，体现着细胞中的其余大部分酶活性，负责合成核不均一RNA( heterogeneous nuclear RNA，hnRNA)，即mRNA的前体和一些其他类型的RNA。经典的定义认为 hnRNA包含细胞核中除了tRNA和rRNA外的所有RNA(一般而言，我们认为mRNA只存在于细胞质中)。RNA聚合酶就其酶活力而言，是一种比较次要的酶，但

6、它合成一类稳定而必需的RNA，这种核质中的酶负责合成tRNA、5S核糖体RNA和其他小RNA。,一、引言,区分真核生物中不同RNA聚合酶的主要方法之一是依据它们对双环八肽-鹅膏蕈碱(- amanitin)的应答稀褶黑菇( Amanita)中的毒性化合物。基本上，所有真核生物细胞的RNA聚合酶的活性都能被低浓度的-鹅膏蕈碱迅速地抑制。RNA聚合酶I则不被抑制。RNA聚合酶对-鹅膏蕈碱的应答具有较低的保守性，在动物细胞中，它可被高浓度的-鹅膏蕈碱抑制，但在酵母和昆虫细胞中则不被抑制。,通用因子(General factor)（1）是所有启动子起始RNA合成所必须（2）与RNA 聚合酶在起始位点周围

7、形成复合体，并决定起始的位置。,Pol I,TBP,TAFIs,Pol III,(B, TBP, BRF),TF III B,真核生物顺式作用元件(cis-acting element) 顺式作用元件是指与结构基因串联的特定DNA序列，是转录因子的结合位点，它们通过与转录因子结合而调控基因转录的精确起始和转录效率。,转录起始点,TATA盒,CAAT盒,GC盒,AATAAA,转录终止点,外显子,内含子,OCT-1,OCT-1：ATTTGCAT八聚体,二、RNA聚合酶I的转录,一个拷贝的18S，5.8S和28SrRNA基因组成一个的转录单元，中间被非转录的间隔序列分开。,（一）rRNA基因（Rib

8、osomal RNA Genes ）多拷贝基因,（二）RNA聚合酶启动子,RNA Pol I promoters 启动子即型启动子，由2部分保守序列组成： 核心启动子（core promoter）或核心元件（core element），位于-45到 +20，负责转录的起始。 上游控制元件（upstream control element , UCE），从-180延伸到-107，可增加核心元件的转录起始的效率。,1、选择因子1（SL1）（1）组成：4个亚基 a、TBP (TATA-binding protein): 是保证RNA pol 准确结合到起始位点的一个通用转录因子 b、其他的三个亚基T

9、AF：（TBP 相关因子） 为RNApol I转录所需的亚基称为TAFI（2）功能：是使RNA 聚合酶正确的定位在起始位点。,（三）RNA Pol I的辅助因子(UBF1 & SL1),2、上游结合因子（UBF1）（1）可以与UCE结合（2）可与核心元件的一段序列结合（3）两个UBF1通过蛋白蛋白相互作用而相互结合，导致在两个结合位点间的DNA形成一个环状结构。,（三）RNA Pol I的辅助因子(UBF1 & SL1),两个UBF分别特异性地结合到上游控制元件(UCE）和核心启动子上SL-1结合到UBF-DNA复合物上RNA聚合酶I就结合到核心启动子上，形成开放性起始复合物。,三、RNA 聚

10、合酶 II 基因的转录,位于核质中用于所有蛋白质编码基因mRNA前体的合成前体mRNA需经过加冒、加尾及剪接等加工过程。,三、RNA 聚合酶 II 基因的转录,（一）RNA聚合酶 II 的启动子 1、组成： 1）核心启动子（core promoter） TATA盒（Hogness box） - 25 -35bp 决定RNApol II的定位与转录精确起始 起始子(initiator，Inr)，与转录起始位点重叠的短的较保守序列,缺少TATA 盒启动子（1）无TATA盒，只有一个起始子（2）既无TATA框，也无起始子，这种基因通常转录速率很低,（一）RNA聚合酶 II 的启动子 1、组成： 2）

11、上游启动子（upstream promoter element，UPE） 控制转录起始的频率（基本不参与起始位点的精确定位） CAAT盒 ：-70 -80区（ -70区） GC盒：-80 -110区（-90区） 功能特点：正反方向排列均能发挥作用,三、RNA 聚合酶 II 基因的转录,（一）RNA聚合酶 II 的启动子 1、组成： 3）增强子（Enhancer） 能从启动子的上游或下游数千个碱基处激活转录的序列元件 增强子的基本特性 赋予其相连基因从正确的起始位点的强转录活性，不管位于其连 接的基因的上游或下游均可激活转录；可在远离起始位点处发挥作 用，优先激活两个串联的启动子中距离最近的一个

12、。,三、RNA 聚合酶 II 基因的转录,RNA聚合酶II自身不能起始转录，需要依靠转录因子的协助。,（二）RNApol II 的转录因子 TFIID （TBP，TATA盒结合蛋白）+ TAFs（TBP协同因子 ） 结合在DNA小沟（其他DNA结合蛋白为大沟），识别和结合核心 启动子(TATA盒和Inr) TF II A 含数个亚基，可能通过解除TAFs的抑制而激活TBP TF II B 覆盖靠近起始点的启动位置，C端与TFIID和DNA的复合物结合， N-端与TFF协同作用募集RNA聚合酶II。,三、RNA 聚合酶 II 基因的转录,RNA聚合酶起始复合物的组装启动子TATA盒+ TFD +

13、 TFA + TFB +(RNA聚合酶+ TFF)复合物 +TFE 、TFJ +TFH（解旋酶、蛋白激酶）DNA解旋、RNA聚合酶的 CTD磷酸化 pol 从转录因子中释放出来从起始点向下游移动,（三）转录的终止 （1）终止位点： 目前还不清楚RNA聚合酶基因的精确终止位点 （2）AAUAAA序列： 初始转录物3末端的保守序列对于转录产物的准确切割及加poly（A）是必须的,三、RNA 聚合酶 II 基因的转录,四、RNA 聚合酶III 基因的转录,5s 和tRNA转录,（一）tRNA基因的转录 1、启动子-基因内启动子 （1）启动子的两个保守序列： A框（5-TGGCNNAGTGG-3)；

14、B框(5-GGTTCGANNCC-3) 2、tRNA基因转录因子 （1）TFC：识别boxB （2）TFB：与A框上游50kb上游序列结合 功能：是RNA聚合酶真正的起始因子,四、RNA 聚合酶III 基因的转录,5s 和tRNA转录,（二）5S rRNA 基因的转录 1、5S rRNA 基因： 特点：串连排列，形成基因簇 （是唯一单独被转录的rRNA亚基） 2、启动子： C框 ；A框 3、转录因子： (1) TFIIIA ：结合位点为C box 。 (2) TFIIIC (3) TFIIIB,二、 Promoters,TATA框 核心元件 起始子（initiator，Inr） TFIIB识别

15、元件 下游启动子元件 CAAT box、类启动子 上游元件组成 GC box Oct 增强子（enhomcer） 远端调控区 减弱子（dehancer） 静息子（sisencer） 上游激活序列（upstream activating seguences UASs）,第二节 真核生物的转录后修饰Post-transcriptional Modification,原初转录产物经过一系列变化转变为成熟的 RNA分子的过程，称为转录后加工（post-transcriptional processing）,RNA加工反应的分类,引自Advanced Molecular Biologiy:A Conci

16、se Referencetabl 27.1，Richard M .Twyman,BIOS Scintific publishers limited,1998,一、mRNA的转录后加工 1. 5-端加帽：m7GpppG 2. 3-端加尾：多聚腺苷酸 (poly A) 3. 剪接 ：外显子和内含子、断裂基因(interrupted gene) 4. 编辑,5pppN,5 pN,ppi,pppG pi,5 GpppN,5 m7GpppN,（S-腺苷甲硫氨酸）CH3,磷酸酶,甲基化酶,mRNA,mRNA,mRNA,mRNA,1、5-末端帽子的生成 先于剪接加工,注：帽子结构中G未甲基化，翻译效果差，但

17、稳定性不变,mRNA鸟苷酰转移酶,5pppN,5 pN,ppi,pppG pi,5 GpppN,5 m7GpppN,（S-腺苷甲硫氨酸）CH3,磷酸酶,甲基化酶,mRNA,mRNA,mRNA,mRNA,1、5-末端帽子的生成 先于剪接加工,注：帽子结构中G未甲基化，翻译效果差，但稳定性不变,mRNA鸟苷酰转移酶,帽子结构:m7GpppNm,mRNA的帽结构可以与帽结合蛋白(cap binding protein，CBP)结合。,先于剪接加工 poly A polymerase 催化，转录后修饰点序列（AAUAAA）提供信号 一般长度为100200个腺苷酸,2、3-末端多聚腺苷酸的合成,hnRN

18、A 和 snRNPhnRNA 成熟 mRNA 前身（含非编码内含子）snRNP(small nuclear ribonucleoprotein，小核核糖核蛋白体) 由 hnRNA和核内蛋白质组成，作为RNA剪接场所。,3、mRNA的剪接,断裂基因(splite gene),真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。,外显子(exon) 内含子(intron),mRNA的剪接snRNP与hnRNA结合成为并接体,（1）剪接接口（边界序列） 内含子5-末端的GU和3-末端AG，也即5 GU

19、-AG- 3 （2）剪接体（splicesome） 由snRNP复合体完成。其功能：致内含子形成套索，并使上、下游外显子靠近的。,鸡卵清蛋白基因,hnRNA,首、尾修饰,hnRNA剪接,成熟的mRNA,RNA编辑作用说明，基因的编码序列经过转录后加工，是可有多用途分化的，因此也称为分化加工(differential RNA processing)。,指在转录水平上发生改变 RNA 编码序列，致一种基因产生不止一种蛋白质的加工方式。,4、mRNA的编辑(mRNA editing),成熟的mRNA由氨基酸编码区和非编码区构成,成熟的真核生物mRNA,从mRNA分子5末端起的第一个AUG开始，每3个

20、核苷酸为一组称为密码子,位于起始密码子和终止密码子之间的核苷酸序列称为开放阅读框(open reading frame, ORF)，决定了多肽链的氨基酸序列 。,在mRNA的开放读框的两侧，为非翻译序列（untranslated region，UTR），即5-UTR和3-UTR。,二、tRNA的加工,转运RNA(transfer RNA, tRNA)在蛋白质合成过程中作为各种氨基酸的载体, 将氨基酸转呈给mRNA。由7495核苷酸组成；占细胞总RNA的15%；具有很好的稳定性。,tRNA的加工分成3个阶段,(1)“斩头”，形成5末端。RNaseP识别二级结构发夹所组成的tRNA(外部引导区 )

21、。 (2) 去尾，形成3-OH末端。由内切酶和外切酶的共同参与。前者识别发夹结构，后者识别CCA序列。(3)修饰：在前体tRNA的一些专一部位的碱基需要通过甲基化酶，硫醇酶，假尿嘧啶核苷化酶等的作用进行修饰成为特殊的碱基，如氨基酸臂上5的4-硫尿苷（4tu），D臂上的2甲基鸟苷（2mG），TC臂上的假尿苷（）以及反密码子环上的2异戊腺苷（2ipA）,二、tRNA的加工,tRNA具有局部的茎环(stem-loop)结构或发卡(hairpin)结构。,tRNA的倒L三级结构,tRNA的3-末端为CCA结尾。3-末端的A与氨基酸以酯键相连生成氨基酰-tRNA 。不同的tRNA结合不同的氨基酸。,tR

22、NA的3-末端连接氨基酸,tRNA的反密码子环上有反密码子(anticodon)。tRNA上的反密码子通过碱基互补识别mRNA上的密码子。,tRNA的反密码子识别mRNA的密码子,核糖体的组成,三、rRNA的转录后加工,三、rRNA的转录后加工,1 . 甲基化 先于切割拼接，主要位置在核糖2-OH上，约占2%(真核)左右，真核rRNA甲基化程度比原核的高 2 .rRNA前体剪切成一定链长的rRNA分子；3 . rRNA在修饰酶催化下进行碱基修饰(原核生物)；4 . rRNA与蛋白质结合形成核糖体的大、小亚基,rRNA的转录后加工,5.8S和28S-rRNA,rDNA,内含子,内含子,28S,5

23、.8S,18S,45S - rRNA,四、其他非编码RNA参与基因表达的调控,长链非编码RNA（long non-coding RNA, lncRNA）,非编码RNA（ Non-coding RNA, ncRNA）,不编码蛋白质但具有重要生物学功能的RNA分子。,短链（小）非编码RNA（small non-coding RNA, sncRNA）,第三节 真核基因表达调控,图18-5 真核生物基因表达的多层次复杂调控,一、真核细胞基因表达的特点, 真核基因组比原核基因组大得多 原核基因组的大部分序列都为编码基因，而哺乳类基因组中只有10%的序列编码蛋白质、rRNA、tRNA等，其余90%的序列，

24、包括大量的重复序列功能至今还不清楚，可能参与调控 真核生物编码蛋白质的基因是不连续的，转录后需要剪接去除内含子，这就增加了基因表达调控的层次,一、真核细胞基因表达的特点, 原核生物的基因编码序列在操纵子中，多顺反子mRNA使得几个功能相关的基因自然协调控制；而真核生物则是一个结构基因转录生成一条mRNA，即mRNA是单顺反子（monocistron），许多功能相关的蛋白、即使是一种蛋白的不同亚基也将涉及到多个基因的协调表达。 真核生物DNA在细胞核内与多种蛋白质结合构成染色质，这种复杂的结构直接影响着基因表达； 真核生物的遗传信息不仅存在于核DNA上，还存在线粒体DNA上，核内基因与线粒体基因

25、的表达调控既相互独立而又需要协调。,二、染色质结构与真核基因表达密切相关,活性染色质 (active chromatin),具有转录活性的染色质,超敏位点（hypersensitive site),当染色质活化后，常出现一些对核酸酶（如DNase I）高度敏感的位点,（一）转录活化的染色质对核酸酶极为敏感,二、染色质结构与真核基因表达密切相关,(二) 转录活化染色质的组蛋白发生改变,组蛋白结构及其化学修饰,（a）组蛋白与DNA组成的核小体；（b）组蛋白的氨基端伸出核小体，形成组蛋白尾巴；（c）四种组蛋白组成的八聚体,二、染色质结构与真核基因表达密切相关,(二) 转录活化染色质的组蛋白发生改变,

26、组蛋白修饰对于基因表达影响的机制也包括两种相互包容的理论。即：组蛋白的修饰直接影响染色质或核小体的结构，以及化学修饰征集了其他调控基因转录的蛋白质，为其他功能分子与组蛋白结合搭建了一个平台。这些理论构成了“组蛋白密码”的假说。,二、染色质结构与真核基因表达密切相关,(二) 转录活化染色质的组蛋白发生改变,组蛋白乙酰化和脱乙酰化影响染色质的紧密程度从而影响转录因子与启动子结合。在S期以外，染色质中的组蛋白乙酰化通常与基因表达状态有关。这种情况大量发生是因为当一个基因被活化时，在启动子附近的核小体被乙酰化。,二、染色质结构与真核基因表达密切相关,(二) 转录活化染色质的组蛋白发生改变,乙酰化反应是

27、可逆的，每个方向的反应都由特殊类型的酶催化。可以乙酰化蛋白质中赖氨酸残基的酶称为赖氨酸乙酰转移酶( lysine acetyltransferase，KAT)。当这些酶靶向组蛋白中的赖氨酸残基时，可将其称为组蛋白乙酰转移酶( histone acetyltransferase，HAT)。这些乙酰基团可被组蛋白脱乙酰酶( histone deacetylase，HDAC)去除。体内存在着两种HAT酶：A组酶作用于染色质中的组蛋白，它与转录调控有关；B组酶作用于细胞质中新合成的组蛋白，并参与核小体的装配。,如图所示，其中RNA聚合酶结合在超敏位点，而辅激活因子正在乙酰化附近的核小体上的组蛋白。,二

28、、染色质结构与真核基因表达密切相关,(二) 转录活化染色质的组蛋白发生改变,在分析乙酰化作用中，两种抑制剂非常有用。曲古菌素( trichostatin)和丁酸( butyricacid)可抑制组蛋白去乙酰化，这会引起乙酰化的核小体积累。乙酰化与转录激活有关，而去乙酰化与转录阻遏有关。,组蛋白修饰对染色质结构与功能的影响,二、染色质结构与真核基因表达密切相关,（三） CpG岛甲基化水平降低,DNA甲基化发生在特殊位点。在细菌中，这与噬菌体防御所使用的鉴定细菌的限制性酶切甲基化系统有关，这也与区分复制和未复制的DNA有关；在真核生物细胞中，它的已知主要功能是与转录控制有关，即甲基化的调控区常常与

29、基因失活有关。在真核生物中的甲基化主要发生在一些基因5区的CpG岛( CpG island)，这些岛由于存在着高密度双核苷酸序列CpG而得名。甲基化发生在胞嘧啶的5位点，它形成5-甲基化胞嘧啶。大多数甲基基团存在于CpG岛中的CG双核苷酸序列中，而通常短回文序列的两条链的C残基都被甲基化。,三、基因组中的顺式作用元件是转录起始的关键调节部位,三、基因组中的顺式作用元件是转录起始的关键调节部位,（一）真核生物启动子结构和调节远较原核生物复杂,真核基因启动子的典型结构,三、基因组中的顺式作用元件是转录起始的关键调节部位,（二）增强子是能够提高转录效率的顺式调控元件,增强子的功能及其作用特征如下：,

30、与被调控基因位于同一条DNA链上，属于顺式作用元件。是组织特异性转录因子的结合部位不仅能够在基因的上游或下游起作用，而且还可以远距离实施调节作用作用与序列的方向性无关需要有启动子才能发挥作用,三、基因组中的顺式作用元件是转录起始的关键调节部位,（三）沉默子能够抑制基因的转录,沉默子是一类基因表达的负性调控元件，当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用,四、转录因子是转录调控的关键分子,真核基因的转录调节蛋白又称转录调节因子或转录因子（transcription factor, TF）。绝大多数真核转录调节因子由其编码基因表达后，进入细胞核，通过识别、结合特异的顺式作用元件而增强或降低相应基

31、因的表达。转录因子也被称为反式作用蛋白或反式作用因子。,真核基因的调节蛋白,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，称顺式作用。,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用，调节其表达。这种调节作用称为反式作用。,反式作用因子(trans-acting factor),图 反式与顺式作用蛋白,四、转录因子是转录调控的关键分子,通用转录因子(general transcription factors),是RNA聚合酶结合启动子所必需的一组蛋白因子，决定三种RNA(mRNA、tRNA及rRNA)转录的类别。,特异转录因子(special

32、 transcription factors),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。,转录激活因子,转录抑制因子,四、转录因子是转录调控的关键分子,转录调节因子结构,最常见的DNA结合域：,锌指模体(zinc finger),常结合GC盒,C=半胱氨酸；H=组氨酸；F=苯丙氨酸；L=亮氨酸；Y=酪氨酸；Zn=锌离子,最常见的DNA结合域：,2. 碱性螺旋-环-螺旋（basic helix-loop-helix,bHLH),（a）独立的碱性螺旋-环-螺旋模体结构示意图；（b）bLHL模体二聚体与DNA结合的示意图。两个-螺旋的碱性区分别嵌入DNA双螺旋的大沟内,常结合CAAT

33、盒,最常见的DNA结合域：,3.碱性亮氨酸拉链(basic leucine zipper, Bzip),常结合CAAT盒,（a）碱性亮氨酸拉链模体结构示意图；（b）bZIP模体与DNA结合的示意图。两个-螺旋上的亮氨酸残基彼此接近，形成了类似拉链的结构，而富含碱性氨基酸残基的区域与DNA骨架上的磷酸基团结合,五、转录起始复合物的动态构成是转录调控的主要方式,（一）启动序列/启动子与RNA聚合酶活性,启动序列或启动子的核苷酸序列会影响其与RNA聚合酶的亲和力，而亲和力大小则直接影响转录起始的频率,（二）调节蛋白与RNA聚合酶活性,真核RNA聚合酶II不能单独识别、结合启动子，而是先由基本转录因子

34、与RNA聚合酶II形成一个功能性的转录前起始复合物。,图 转录起始复合物的形成,真核RNA聚合酶在转录因子帮助下，形成转录起始复合物。,六、转录后调控主要影响真核mRNA的结构与功能,（一）mRNA稳定性的影响真核生物基因表达,5-端的帽子结构可以增加mRNA的稳定性3-端的poly(A)尾结构防止mRNA降解,RNA无论是在核内进行加工、由胞核运至胞浆，还是在胞浆内停留（至降解），都是通过与蛋白质结合形成核蛋白颗粒(ribonucleoprotein, RNP)进行的。,六、转录后调控主要影响真核mRNA的结构与功能,（二）一些非编码小分子RNA可引起转录后基因沉默,与原核基因表达调节一样，

35、某些小分子RNA也可调节真核基因表达。这些RNA都是非编码RNA（noncoding RNA, ncRNA）。如：具有催化活性的RNA（核酶）、细胞核小分子RNA （snRNA）以及核仁小分子RNA（snoRNA）目前人们广泛关注的非编码RNA有miRNA（microRNA）和siRNA（Small interfering RNA）。小分子RNA对基因表达的调节十分复杂，,是一大家族小分子非编码单链RNA，长度约20-25个碱基，由一段具有发夹环结构，长度为7090个碱基的单链RNA 前体(pre-miRNA)经Dicer酶剪切后形成。这些成熟的miRNA 与其他蛋白质一起组成RNA诱导的沉默

36、复合体（RNA-induced silencing complex, RISC），通过与其靶mRNA 分子的3 端非翻译区域（3 UTR）互补匹配，再以目前尚不清楚的机制抑制该mRNA 分子的翻译。,1微小RNA (microRNA, miRNA),1微小RNA (microRNA, miRNA),其长度一般为2025个碱基；在不同生物体中普遍存在；其序列在不同生物中具有一定的保守性；具有明显的表达阶段特异性和组织特异性；miRNA 基因以单拷贝、多拷贝或基因簇等多种形式存在于基因组中，大多位于基因间隔区。,miRNA的特点：,2小干扰RNA (small interfering RNA, s

37、iRNA),是细胞内一类双链RNA(double-stranded RNA，dsRNA)在特定情况下通过一定酶切机制，转变为具有特定长度(2123个碱基)和特定序列的小片段RNA。双链siRNA参与RISC组成，与特异的靶mRNA完全互补结合，导致靶mRNA降解，阻断翻译过程。由siRNA介导的基因表达抑制作用被称为RNA干涉(RNA interference，RNAi)。,siRNA 和miRNA的差异比较,六、转录后调控主要影响真核mRNA的结构与功能,（三）mRNA前体的选择性剪接可以调节真核生物基因表达,真核生物基因所转录出的mRNA前体含有交替连接的内含子和外显子。通常状态下，mRN

38、A前体经过剔除内含子序列后成为一个成熟的mRNA，并被翻译成为一条相应的多肽链。但是，参与拼接的外显子可以不按照其在基因组内的线性分布次序拼接，内含子也可以不完全被切除，由此产生了选择性剪接,七、长链非编码RNA在基因表达调控中的作用不容忽视,长链非编码RNA（lncRNA）是一类转录本长度超过200个核苷酸的RNA分子，不直接参与基因编码和蛋白质合成，但是可在表观遗传水平、转录水平和转录后水平调控基因的表达。,八、真核基因表达在翻译以及翻译后仍可受到调控,（一）对翻译起始因子活性的调节主要通过磷酸化修饰进行,蛋白质合成速率的快速变化在很大程度上取决于起始水平，通过磷酸化调节翻译起始因子（eu

39、karyotic initiation factor, eIF）的活性对起始阶段有重要的控制作用。,1翻译起始因子eIF-2的磷酸化抑制翻译起始,2eIF-4E及eIF-4E结合蛋白的磷酸化激活翻译起始,帽结合蛋白eIF-4E与mRNA帽结构的结合是翻译起始的限速步骤，磷酸化修饰及与抑制物蛋白的结合均可调节eIF-4E的活性。磷酸化的eIF-4E与帽结构的结合力是非磷酸化 的eIF-4E的4倍，因而可提高翻译的效率。,八、真核基因表达在翻译以及翻译后仍可受到调控,（二）RNA结合蛋白参与了对翻译起始的调节,RNA结合蛋白（RNA binding protein, RBP），是指那些能够与RNA特异序列结合的蛋白质。基因表达的许多调节环节都有RBP的参与，如前述转录终止、RNA剪接、RNA转运、RNA胞浆内稳定性控制以及翻译起始等。,八、真核基因表达在翻译以及翻译后仍可受到调控,（三）对翻译产物水平及活性的调节可以快速调控基因表达,新合成蛋白质的半衰期长短是决定蛋白质生物学功能的重要影响因素。因此，通过对新生肽链的水解和运输，可以控制蛋白质的浓度在特定的部位或亚细胞器保持在合适的水平。许多蛋白质需要在合成后经过特定的修饰才具有功能活性。通过对蛋白质的可逆的磷酸化、甲基化、酰基化修饰，可以达到调节蛋白质功能的作用，是基因表达的快速调节方式。,