泡泡糖分子生物学基因表达的调控.ppt

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1、基因的表达与调控基因的表达与调控组员：黄慧超、胡璐、胡巧栋、何雪蓉、胡丹、何燕、高盼盼程功、付文韬、付世攀戴仕凡、邓爱、SK基因的概念：基因是位于染色体上具有遗传效应的DNA片段基因组的概念：是指来自一个生物体的一整套遗传物质基因的表达：基因负载的遗传信息转变生成具有生物学功能产物的过程，包括基因的激活、转变、翻译以及相关的加工修饰等基因表达的特点：时间特异性 空间特异性 种属特异性 基因表达的方式：1）组成性表达（基本表达），管家基因 2 2）非组成性表达（诱导非组成性表达（诱导或阻遏），可诱导或可阻或阻遏），可诱导或可阻遏基因遏基因基因表达调控的基本原理：1.多层次和复杂性 基因表达在染色

2、体基因表达在染色体DNADNA水平、转录水平、转录水平、转录后加工修饰、翻译和翻译后加水平、转录后加工修饰、翻译和翻译后加工修饰等水平进行调控。工修饰等水平进行调控。2.2.基因转录激活受到转录调节基因转录激活受到转录调节蛋白和启动子相互作用的结果蛋白和启动子相互作用的结果 基基因因表表达达的的调调节节与与基基因因的的结结构构、性性质质，生生物物个个体体或或细细胞胞所所处处的的内内、外外环环境境，以以及及细细胞胞内内所所存存在在的的转转录录调调节节蛋蛋白白有有关关。基基因因转转录录激激活活涉涉及及多多种种因因素素，包包括括特特异异DNADNA序序列列、转转录录调调节节蛋蛋白白、DNADNA与与

3、蛋蛋白白质质以以及及蛋蛋白白质质与与蛋蛋白白质质的的相相互互作作用用、RNARNA聚合酶活性等。聚合酶活性等。基因表达的调控基因表达的调控分为正性调控和分为正性调控和负性调控，同时负性调控，同时也分为顺式调节也分为顺式调节和反式调节，其和反式调节，其中，顺式调节是中，顺式调节是基因自身的产物基因自身的产物调节基因自身的调节基因自身的表达，反式调节表达，反式调节是一种基因的表是一种基因的表达产物调节另一达产物调节另一基因的表达基因的表达编码序列编码序列 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)(operator)原核基因表达的调节（负性调节为主）-操纵子操

4、纵子机机制制 操纵子：原核生物基因表达的协调控制单位，包括结构基因、启动序列、操纵序列等乳糖操纵子 1.无乳糖时无乳糖时2.调节基因表达生成阻遏蛋白调节基因表达生成阻遏蛋白 阻遏蛋白与操纵基序结合阻遏蛋白与操纵基序结合阻止阻止RNA聚合酶与启动序列结合聚合酶与启动序列结合2.有乳糖，有葡萄糖有乳糖，有葡萄糖 乳糖转变为半乳糖乳糖转变为半乳糖半乳糖与阻遏蛋白结合半乳糖与阻遏蛋白结合阻遏蛋白不能与操纵序列结合阻遏蛋白不能与操纵序列结合葡萄糖含量高，葡萄糖含量高，cAMP含量低含量低，cAMP与与CAP结合少，继而在启动序列附近结合少结合少，继而在启动序列附近结合少结构基因转录水平低结构基因转录水平

5、低3.有乳糖无葡萄糖有乳糖无葡萄糖 乳糖转变为半乳糖乳糖转变为半乳糖半乳糖与阻遏蛋白结合半乳糖与阻遏蛋白结合阻遏蛋白不能与操纵序列结合阻遏蛋白不能与操纵序列结合葡萄糖浓度低，葡萄糖浓度低，cAMP浓度高浓度高cAMP与与CAP结合，结合，继而在启动序列附继而在启动序列附近结合近结合结构基因转录水平低结构基因转录水平低原核基因的调控：原核基因的调控：主要为主要为 转录调控转录调控（一）（一）RNAP对转对转录起始的调控录起始的调控 RNAP与各与各启动子元件相互启动子元件相互作用的调节，各作用的调节，各启动子的启动子的RNAP亲亲和力不同，导致和力不同，导致启动子的强弱也启动子的强弱也不同。不同

6、。（二）调节蛋白对（二）调节蛋白对转录起始的调节转录起始的调节 1.一种为特异一种为特异性蛋白，主要改变性蛋白，主要改变RNAP与与DNA的其的其合理，抑制合理，抑制RNAP与非特异性与非特异性DNA结结合合2.另一种调节蛋另一种调节蛋白为阻遏因子，白为阻遏因子，它与其特异操纵它与其特异操纵子元件识别、结子元件识别、结合并阻断转录合并阻断转录 3.激活因子介导激活因子介导转录起始调节为转录起始调节为正性调节正性调节真核基因表达调控真核基因表达调控（正性调节为主）（正性调节为主）真核基因为单顺反子，即真核基因为单顺反子，即一个基因编码一条多肽链一个基因编码一条多肽链或或RNA链。链。真核基因为断

7、裂基因，内真核基因为断裂基因，内含子和外显子交替排列含子和外显子交替排列。真核基因转录调节真核基因转录调节主要是主要是3中中RNAP的的调节。调节。RNA Pol I的转录产物只有rRNA前体，经剪接修饰生成除5S rRNA外的各种rRNA。启动子元件包括：核心元件或核心启动子和上游控制元件RNA Pol III的转的转录产物：多种小录产物：多种小分子分子RNA，包括，包括tRNA、5S rRNA和一部分小核和一部分小核RNA。启动子位于转录启动子位于转录起始点下游，称起始点下游，称内部控制区内部控制区。RNA Pol II转录起始的调节转录起始的调节顺式作用元件：即位于基因附近或内顺式作用元

8、件：即位于基因附近或内部的能够调节基因自身表达的特定部的能够调节基因自身表达的特定DNA序列，是转录因子的结合位点，序列，是转录因子的结合位点，通过与转录因子结合而实现对真核基通过与转录因子结合而实现对真核基因转录的精确调控。因转录的精确调控。1.启启动动子子，真真核核基基因因启启动动子子是是RNA聚聚合合酶酶结结合合位位点点周周围围的的一一组组转转录录控控制制组组件件，至至少少包包括括一个转录起始点以及一个以上的功能组件。一个转录起始点以及一个以上的功能组件。2.增增强强子子，指指远远离离转转录录起起始始点点、决决定定基基因因的的时时间间、空空间间特特异异性性、增增强强启启动动子子转转录录活

9、活性性的的DNA序序列列。其其发发挥挥作作用用的的方方式式通通常常与与方方向向、距离无关。距离无关。RNA Pol II的转录途径的转录途径反式作用因子：反式作用因子：指由其它基因表指由其它基因表达产生的、能与达产生的、能与顺式作用元件直顺式作用元件直接或间接作用而接或间接作用而参与调节靶基因参与调节靶基因转录的蛋白因子转录的蛋白因子（转录因子）。（转录因子）。转录后水平的调节转录后水平的调节1.hnRNA加工成熟的调节：加工成熟的调节：首尾修饰，剪接，首尾修饰，剪接，RNA编编辑等辑等2.mRNA运输、在胞质中运输、在胞质中稳定性的调节稳定性的调节一些小分子一些小分子RNA也也对基因的专利和翻对基因的专利和翻译有调控作用，如译有调控作用，如一些非编码一些非编码RNA和和微笑微笑RNA、小干扰、小干扰RNA等等