《生物化学与分子生物学》第13章基因表达调控课件.ppt

1、 生物体通过特定的蛋白质与生物体通过特定的蛋白质与DNA、蛋白质与蛋、蛋白质与蛋白质之间的相互作用来控制基因是否表达，或白质之间的相互作用来控制基因是否表达，或调节表达产物的多少以满足生物体的自身需求调节表达产物的多少以满足生物体的自身需求以及适应环境变化的过程。以及适应环境变化的过程。 当操纵序列结合有阻遏蛋白时，会阻碍当操纵序列结合有阻遏蛋白时，会阻碍RNA聚合酶与聚合酶与启动序列的结合，或使启动序列的结合，或使RNA聚合酶不能沿聚合酶不能沿DNA向前移向前移动动 ，阻碍转录，介导负性调节。，阻碍转录，介导负性调节。操纵序列操纵序列ZYAOP没有乳糖存在时没有乳糖存在时IZYAOPpolm

2、RNA+ + + + + + + + ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAPmRNA 低低RNA-polOOOO操纵子操纵子基础状态基础状态调控方式调控方式分解代谢分解代谢关闭关闭由由诱导物诱导物开放开放合成代谢合成代谢开放开放由由辅阻遏物辅阻遏物关闭关闭 转录终止机制：转录终止机制： 终止调节方式：终止调节方式： 衰减衰减导致导致RNA链的过早终止；链的过早终止； 抗终止抗终止阻止衰减的发生，使下游基因得以表达。阻止衰减的发生，使下游基因得以表达。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

3、衰减子结构衰减子结构 第第10、11密码子为密码子为trp密码子密码子 终止密码子终止密码子 14aa前导肽编码区前导肽编码区: 包含序列包含序列1 形成发夹结构能力强弱：形成发夹结构能力强弱： 序列序列1/2序列序列2/3序列序列3/4 trp 密码子密码子 UUUUUUUU34UUUU 334核糖体核糖体 前导肽前导肽 前导前导mRNA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 RNA聚合酶聚合酶 终止终止UUUU342423UUUU核糖体核糖体 前导肽前导肽

4、 15 trp 密码子密码子 结构基因结构基因前导前导DNA RNA聚合酶聚合酶 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3、4不能不能形成衰减子结构形成衰减子结构 前导前导mRNA 真核基因组真核基因组 原核基因组原核基因组基因组庞大，与组蛋白结合形成基因组庞大，与组蛋白结合形成染色质染色质只有一个只有一个DNADNA分子或分子或RNARNA分子分子许多许多DNADNA不转录不转录绝大部分参与基因的表达或调控绝大部分参与基因的表达或调控单顺反子单顺反子多顺反子多顺反子有重复序列有重复序列重复序列少重复序列少断裂基因（有内含子）断裂

5、基因（有内含子）操纵子结构（无内含子）操纵子结构（无内含子） TATA Box CAAT Box GC Box Enhancercis-acting elements structural gene-GCGC-CAAT-TATAInitiation site 基因活化蛋白质与增强子或基因活化蛋白质与增强子或UASs的结合；的结合；通用转录因子在启动子处的组装；通用转录因子在启动子处的组装；辅助激活子辅助激活子(coactivator)和和/或中介子（或中介子（medicator）在通用转录因子在通用转录因子/RNA聚合酶聚合酶II复合物与基因活化复合物与基因活化蛋白质之间的辅助和中介作用。蛋白

6、质之间的辅助和中介作用。 RNA聚合酶聚合酶II与启动子的结合、启动转录需与启动子的结合、启动转录需要诸多蛋白质因子的协同作用。这通常包括：要诸多蛋白质因子的协同作用。这通常包括：TATA盒盒TF IIDRNA聚合酶聚合酶II通用转录因子通用转录因子转录方向转录方向中介子中介子活化蛋白活化蛋白活化蛋白活化蛋白增强子增强子增强子增强子DNATF IIA有助于保护有助于保护mRNA免于被核糖核酸酶降解；免于被核糖核酸酶降解；5 帽结合蛋白复合体参与帽结合蛋白复合体参与mRNA和核糖体的和核糖体的结合来起始翻译结合来起始翻译 。促进促进mRNA从细胞核运输到细胞浆；从细胞核运输到细胞浆；协助协助mR

7、NA的剪接。在剪接第一个外显子时，的剪接。在剪接第一个外显子时，剪接体的形成需要帽结合蛋白的参与；剪接体的形成需要帽结合蛋白的参与；poly(A)尾可结合一种或多种特殊蛋白，尾可结合一种或多种特殊蛋白，避免避免mRNA被酶降解，并在翻译过程中具有被酶降解，并在翻译过程中具有重要作用。重要作用。人视黄醛还原酶人视黄醛还原酶mRNA的选择性剪接的选择性剪接mRNAPre-mRNA同种异型同种异型mRNA不同真核基因的不同真核基因的mRNA的降解速率大不相同。的降解速率大不相同。 暂时需要的基因产物：暂时需要的基因产物：半衰期可能仅为几分钟、半衰期可能仅为几分钟、甚至几秒钟。甚至几秒钟。 经常需要的

8、基因产物：经常需要的基因产物：其其mRNA 可在多代细胞可在多代细胞中稳定存在。中稳定存在。 真核细胞真核细胞mRNA降解由每种降解由每种mRNA分子的分子的序列所决定。序列所决定。 poly(A)的逐渐短缩：最常见的途径的逐渐短缩：最常见的途径vmRNA分子一旦进入细胞浆中，核酸外切酶会使分子一旦进入细胞浆中，核酸外切酶会使poly(A)末端逐步短缩，当剩下约末端逐步短缩，当剩下约30个个A时，时，5 端端发生脱帽，发生脱帽，mRNA分子被迅速降解。分子被迅速降解。v一些一些mRNA分子的分子的3 UTR的特殊序列有助于特殊的特殊序列有助于特殊蛋白质的结合，增加或降低蛋白质的结合，增加或降低

9、poly(A)短缩的速度。短缩的速度。 RNA与蛋白质结合形成与蛋白质结合形成核蛋白体复合物（核蛋白体复合物（RNP）。 铁转运蛋白受体（铁转运蛋白受体（TfR）mRNA稳定性的调节决定于稳定性的调节决定于mRNA分子中分子中3 UTR特定的重复序列，特定的重复序列， 称为称为铁反应元件铁反应元件（iron-response element, IRE)。细胞内高铁浓度时，细胞内高铁浓度时，IRE可促进可促进TfR mRNA的降解。的降解。细胞内铁不足时，细胞内铁不足时， TfR mRNA稳定性增加，受体蛋白稳定性增加，受体蛋白合成增多。合成增多。 IRE-BP对转铁蛋白受体对转铁蛋白受体mRN

10、A稳定性的调节稳定性的调节低铁状态低铁状态转铁蛋白受体转铁蛋白受体mRNA5编码区编码区活化的活化的IRE-BP3poly(A)n翻译翻译TfR蛋白蛋白IRE高铁状态高铁状态转铁蛋白受体转铁蛋白受体mRNA5编码区编码区铁铁失活的失活的IRE-BP3poly(A)nmRNA降解降解IRE700bp左右左右RNA前体前体配对碱基配对碱基DICER20-25bp miRNA5RISC靶靶mRNA未配对区域未配对区域靶靶mRNA降解降解导入的双链导入的双链RNA片段片段siRNARDE-1DICERRISCRISCRISC5靶靶mRNA靶靶mRNA被核酸被核酸内切酶切割内切酶切割靶靶mRNA被核酸被核酸外切酶降解外切酶降解 miRNA 与与siRNA使靶使靶mRNA沉默机制沉默机制5铁蛋白铁蛋白mRNA活化的活化的IRE-BP编码区编码区3翻译不能进行翻译不能进行5铁蛋白铁蛋白mRNA失活的失活的IRE-BP铁铁编码区编码区3翻译翻译 答案：答案： A