第五章基因表达调控课件.ppt

1、第六章第六章 基因表达的调控基因表达的调控(Control of Gene Expression)(Control of Gene Expression)第一节第一节 概述概述 (Introduction)(Introduction)DNARNA蛋白质复制转录翻译逆转录RNA复制基因表达基因表达(gene expression)(gene expression)-基因转录及翻译的过基因转录及翻译的过程。程。rRNArRNA、tRNAtRNA的合成属于基因表达的合成属于基因表达中心法则中心法则(the central dogma)(the central dogma)：n通常情况下，真核生物细胞

2、只有通常情况下，真核生物细胞只有2-15%2-15%的基因的基因处于有转录活性的状态。处于有转录活性的状态。n表达调控是研究不同的环境和条件以及各种因表达调控是研究不同的环境和条件以及各种因素如何令基因表达或不表达，而且按一定的时素如何令基因表达或不表达，而且按一定的时间、空间有次序高效地运作。间、空间有次序高效地运作。n调控水平：调控水平：转录、转录后、翻译、翻译后转录、转录后、翻译、翻译后n调控：调控：细胞代谢的调控（细胞生存、适应内环境）基因细胞代谢的调控（细胞生存、适应内环境）基因表达的调控（生命延续、适应大环境）表达的调控（生命延续、适应大环境）n多水平的调控、多途径的调控多水平的调

3、控、多途径的调控n调控特点：复杂、多变、灵敏、准确调控特点：复杂、多变、灵敏、准确一、基因表达的时空特异性一、基因表达的时空特异性 (temporaltemporal and and spatial specificity)spatial specificity)n时间特异性时间特异性(temporal specificity)(temporal specificity)某一基因的表达严格按特定的时间顺序发生。某一基因的表达严格按特定的时间顺序发生。n Hb(hemoglobinHb(hemoglobin血红素血红素)n珠蛋白基因簇：珠蛋白基因簇：（胚胎型）（胚胎型）、n珠蛋白基因簇：珠蛋白基

4、因簇：（胚胎型）、（胚胎型）、（胎（胎儿型）、儿型）、n2 22 2 2 22 2 2 22 2n空间特异性空间特异性(spatial specificity)(spatial specificity)在个体生长全过程，某种基因产物在个体按不同在个体生长全过程，某种基因产物在个体按不同组织空间顺序出现组织空间顺序出现n同形异位盒基因同形异位盒基因(homeobox):(homeobox):高度保守的一段核高度保守的一段核苷酸序列（苷酸序列（180bp180bp）,控制胚胎发育的基因控制胚胎发育的基因n同形异位现象同形异位现象(homeosis):(homeosis):果蝇头部长触角部位长果蝇头

5、部长触角部位长出脚来出脚来一、基因表达的时空特异性一、基因表达的时空特异性 (temporaltemporal and and spatial specificity)spatial specificity)二、基因表达的方式二、基因表达的方式1 1、管家基因与奢侈基因、管家基因与奢侈基因n管家基因（管家基因（housekeeping genehousekeeping gene）-在一个生在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达的基因。物个体的几乎所有细胞中持续表达的基因。组成性基因表达组成性基因表达(constitutive gene(constitutive gene expression)

6、expression)指在个体发育的任一阶段都能在大多指在个体发育的任一阶段都能在大多数细胞中持续进行的基因表达。其基因表达产物通数细胞中持续进行的基因表达。其基因表达产物通常是对生命过程必需的或必不可少的，且较少受环常是对生命过程必需的或必不可少的，且较少受环境因素的影响。这类基因通常被称为境因素的影响。这类基因通常被称为持家基因持家基因（housekeeping genehousekeeping gene）。）。n奢侈基因（奢侈基因（luxury geneluxury gene）只在特定的细胞只在特定的细胞类型中表达的基因类型中表达的基因二、基因表达的方式二、基因表达的方式2 2、诱导和阻

7、遏表达、诱导和阻遏表达n诱导（诱导（inductioninduction）：）：是指在特定环境因素刺激下，是指在特定环境因素刺激下，基因被激活，从而使基因的表达产物增加。这类基基因被激活，从而使基因的表达产物增加。这类基因称为可诱导基因。因称为可诱导基因。nDNADNA损伤损伤 修复酶基因激活修复酶基因激活n乳糖乳糖 利用乳糖的三种酶表达利用乳糖的三种酶表达n阻遏（阻遏（repressionrepression）：）：是指在特定环境因素刺激下，是指在特定环境因素刺激下，基因被抑制，从而使基因的表达产物减少。这类基基因被抑制，从而使基因的表达产物减少。这类基因称为可阻遏基因。因称为可阻遏基因。n

8、色氨酸色氨酸 色氨酸合成酶系色氨酸合成酶系三、基因表达调控的环节三、基因表达调控的环节多级调控多级调控 基因表达调控可见于基因表达调控可见于从基因激活到蛋白质生物从基因激活到蛋白质生物合成的各个阶段，因此基合成的各个阶段，因此基因表达的调控可分为因表达的调控可分为转录转录水平水平（基因激活及转录起（基因激活及转录起始），始），转录后水平转录后水平（加工（加工及转运），及转运），翻译水平及翻翻译水平及翻译后水平译后水平，但，但以转录水平以转录水平的基因表达调控最重要的基因表达调控最重要。n适应环境、维持生长和增殖适应环境、维持生长和增殖n维持个体发育与分化维持个体发育与分化四、基因表达调控的生物

9、学意义四、基因表达调控的生物学意义基因表达的调控因素基因表达的调控因素原核生物：营养状况，环境因子原核生物：营养状况，环境因子真核生物：激素水平，发育阶段真核生物：激素水平，发育阶段第二节第二节 原核生物基因表达的调控原核生物基因表达的调控 (Control of Prokaryotic Gene Exepression)(Control of Prokaryotic Gene Exepression)一、转录水平的调控一、转录水平的调控(control of(control of transcription)transcription)n操纵元操纵元(operon)(operon)：由调控区

10、（启动子和操纵子）：由调控区（启动子和操纵子）与信息区（结构基因）组成与信息区（结构基因）组成二、翻译水平的调控二、翻译水平的调控(control of translation)(control of translation)一、转录水平的调控一、转录水平的调控(control of transcription)(control of transcription)1 1、启动子、启动子(promoter)(promoter)：A A、启动子决定转录方向及模板链、启动子决定转录方向及模板链B B、启动子决定转录效率、启动子决定转录效率(一一)、影响转录的因素、影响转录的因素2 2、因子因子：识别

11、基因的启动子，控制转录时序：识别基因的启动子，控制转录时序 7070：识别大多数基因的启动子识别大多数基因的启动子 3232：识别热休克诱导基因的启动子，控制识别热休克诱导基因的启动子，控制热热休克蛋白休克蛋白(heat shock protein,Hsp)(heat shock protein,Hsp)基因表达。基因表达。(一一)、影响转录的因素、影响转录的因素一、转录水平的调控一、转录水平的调控(control of transcription)(control of transcription)激活蛋白激活蛋白(activating protein)(activating protein

12、)：与操纵子结合后能与操纵子结合后能增强或起动调控基因转录的调控蛋白称为增强或起动调控基因转录的调控蛋白称为激活蛋白激活蛋白，所介，所介导的调控方式称为导的调控方式称为正性调控正性调控(positive regulation)(positive regulation)，促进，促进转录。转录。3 3、阻遏蛋白与激活蛋白：调控转录、阻遏蛋白与激活蛋白：调控转录 阻遏蛋白阻遏蛋白(repressive protein)(repressive protein)：与操纵子结合后能与操纵子结合后能减弱或阻止其调控基因转录的调控蛋白称为减弱或阻止其调控基因转录的调控蛋白称为阻遏蛋白阻遏蛋白,其介其介导的调控

13、方式称为导的调控方式称为负性调控负性调控(negative regulation)(negative regulation)，抑制抑制转录；转录；一、转录水平的调控一、转录水平的调控(control of transcription)(control of transcription)(一一)、影响转录的因素、影响转录的因素 它是一段位于结构基因上游前导区具有它是一段位于结构基因上游前导区具有终止子结构的短序列，通过前导序列转录产终止子结构的短序列，通过前导序列转录产生的生的mRNAmRNA形成类似于终止子的二级结构，达形成类似于终止子的二级结构，达到终止转录的目的。到终止转录的目的。一、转录

14、水平的调控一、转录水平的调控(control of transcription)(control of transcription)4 4、弱化子（、弱化子（attenuatorattenuator）(一一)、影响转录的因素、影响转录的因素n乳糖操纵元调控的机制乳糖操纵元调控的机制n色氨酸操纵元的调控机制色氨酸操纵元的调控机制（二）、转录的调控机制（二）、转录的调控机制一、转录水平的调控一、转录水平的调控(control of transcription)(control of transcription)莫洛莫洛(Monod)(Monod)和雅各布和雅各布(Jacob)(Jacob)获获19

15、651965年诺贝尔生理学和医学奖年诺贝尔生理学和医学奖乳糖操纵元调控的机制乳糖操纵元调控的机制一、操纵子模型的提出一、操纵子模型的提出n19401940年，年，MonodMonod发现：细菌在含葡萄糖和乳糖的培发现：细菌在含葡萄糖和乳糖的培养基上生长时，细菌先利用葡萄糖，葡萄糖用完后，养基上生长时，细菌先利用葡萄糖，葡萄糖用完后，才利用乳糖；在糖源转变期，细菌的生长会出现停才利用乳糖；在糖源转变期，细菌的生长会出现停顿。即产生顿。即产生“二次生长曲线二次生长曲线”。n文献：细胞中存在两种酶，即组成酶与适应酶（诱文献：细胞中存在两种酶，即组成酶与适应酶（诱导酶）。导酶）。n19471947年，

16、报告：年，报告：“酶的适应现象及其在细胞分化中酶的适应现象及其在细胞分化中的意义的意义”。乳糖操纵元调控的机制乳糖操纵元调控的机制一、操纵子模型的提出一、操纵子模型的提出n19511951年，年，MonodMonod与与JacobJacob合作。合作。n发现两对基因：发现两对基因：nZ Z基因：与合成基因：与合成-半乳糖苷酶有关；半乳糖苷酶有关；nI I基因：决定细胞对诱导物的反应。基因：决定细胞对诱导物的反应。nSzilardSzilard：I I基因决定阻遏物的合成，当阻遏物存在时，基因决定阻遏物的合成，当阻遏物存在时，酶无法合成，只有诱导物存在，才能去掉该阻遏物。酶无法合成，只有诱导物存

17、在，才能去掉该阻遏物。nJacobJacob：结构基因旁有开关基因（即操纵基因），阻：结构基因旁有开关基因（即操纵基因），阻遏物通过与开关基因的结合，控制结构基因的表达。遏物通过与开关基因的结合，控制结构基因的表达。乳糖操纵元调控的机乳糖操纵元调控的机制制一、操纵子模型的提出一、操纵子模型的提出二、操纵元的结构与功能二、操纵元的结构与功能操纵元操纵元(operon):(operon):结构基因结构基因(structural gene)(structural gene)、启、启动子动子(promoter,(promoter,P P)和操纵子和操纵子(operator,(operator,O O)

18、。n阻遏物基因阻遏物基因(inhibitor,(inhibitor,I I),),产生阻遏物产生阻遏物(repressor)(repressor)。乳糖操纵元调控的机制乳糖操纵元调控的机制 Z编码编码-半乳糖苷酶半乳糖苷酶；Y编码编码-半乳糖苷透过酶半乳糖苷透过酶；A编码编码-半乳糖苷乙酰基转移酶半乳糖苷乙酰基转移酶。-半乳糖苷酶是一种半乳糖苷酶是一种-半乳糖苷键的专一性酶，除半乳糖苷键的专一性酶，除能将乳糖水解成葡萄糖和半乳糖外，还能水解其他能将乳糖水解成葡萄糖和半乳糖外，还能水解其他-半半乳糖苷（如苯基半乳糖苷）。乳糖苷（如苯基半乳糖苷）。-半乳糖苷透过酶的作用是使外界的半乳糖苷透过酶的作

19、用是使外界的-半乳糖苷半乳糖苷（如乳糖）能透过大肠杆菌细胞壁和原生质膜进入细胞（如乳糖）能透过大肠杆菌细胞壁和原生质膜进入细胞内。内。-半乳糖苷乙酰基转移酶的作用是把乙酰辅酶半乳糖苷乙酰基转移酶的作用是把乙酰辅酶A上上的乙酰基转到的乙酰基转到-半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖。半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖。J.Lederberg 1948 不同不同Lac-突变型突变型 细菌结合转移和转导试验细菌结合转移和转导试验 证明三基因紧密连锁证明三基因紧密连锁实验验证实验验证 在这些突变体中，有一类突变体，它体内的半乳糖苷在这些突变体中，有一类突变体，它体内的半乳糖苷酶的形成不依赖于诱导物的存在，即没有乳糖或别

20、的半乳酶的形成不依赖于诱导物的存在，即没有乳糖或别的半乳糖苷存在时也能合成糖苷存在时也能合成-半乳糖苷酶，这种突变体称为半乳糖苷酶，这种突变体称为组成组成型突变型突变。分为两类：。分为两类：I型和型和O型。型。I型：野生型为型：野生型为I+，突变型为，突变型为I-；O型：野生型为型：野生型为O+，突变型为，突变型为Oc。调节基因调节基因 I+I-或或O+Oc后，后，Z、Y、A结构基因均表现为永久表结构基因均表现为永久表达，所以达，所以I基因被称为调节基因基因被称为调节基因(regulatory gene)。I基因是一个产生阻遏物的调节基因，其产物使体系基因是一个产生阻遏物的调节基因，其产物使体

21、系关闭。关闭。I-突变体由于不能产生阻遏物，使细胞成为突变体由于不能产生阻遏物，使细胞成为lac永久永久表达型。表达型。1 1、阻遏蛋白的、阻遏蛋白的负负调节调节(negative control of repressor)(negative control of repressor)n无乳糖无乳糖(no lactose):(no lactose):laclac操纵元处于阻遏状操纵元处于阻遏状态态(repression)(repression)n有乳糖有乳糖(presence of lactose)(presence of lactose)：laclac操纵元操纵元即可被诱导即可被诱导(der

22、epression,induction)(derepression,induction)n 诱导剂诱导剂(inducer):(inducer):别乳糖、半乳糖、别乳糖、半乳糖、IPTGIPTG（异丙基硫代半乳糖苷）（异丙基硫代半乳糖苷）乳糖操纵元调控的机制乳糖操纵元调控的机制三、乳糖操纵元调控方式三、乳糖操纵元调控方式阻遏蛋白的阻遏蛋白的负负调节调节(negative control of repressor)(negative control of repressor)mRNA-半乳糖苷乙酰转移酶-半乳糖苷通透酶-半乳糖苷酶翻译转录无活性的阻遏蛋白诱导物阻遏蛋白阻遏物蛋白亚基有诱导物时lac

23、 ALac YLac ZOPi基因CAPcAMPCAP-cAMPRNA聚合酶阻遏蛋白 阻遏物蛋白亚基无诱导物时lac ALac YLac ZOPi基因2 2、CAPCAP的的正正调节（调节（Positive Control of CAPPositive Control of CAP）nCAP(catabolite activator protein)CAP(catabolite activator protein)分解代谢基因激活蛋白分解代谢基因激活蛋白n同二聚体同二聚体nDNADNA结合区结合区 ncAMP(cyclic AMPcAMP(cyclic AMP环磷酸腺苷环磷酸腺苷)结合位点结合

24、位点乳糖操纵元调控的机制乳糖操纵元调控的机制三、乳糖操纵元调控方式三、乳糖操纵元调控方式CAPCAP的的正性正性调节（调节（Positive Control of CAPPositive Control of CAP）-35-100CAPcAMPORNA聚合酶结合无葡萄糖:有葡萄糖:cAMPcAMP(促进转录)(不促进转录)n负调节与正调节协调合作负调节与正调节协调合作n阻遏蛋白封闭转录时，阻遏蛋白封闭转录时，CAPCAP不发挥作用不发挥作用n如没有如没有CAPCAP加强转录，即使阻遏蛋白从加强转录，即使阻遏蛋白从P P上解聚仍无转上解聚仍无转录活性录活性 葡萄糖葡萄糖/乳糖共同存在时，细菌优

25、先利用葡萄糖乳糖共同存在时，细菌优先利用葡萄糖n葡萄糖可降低葡萄糖可降低cAMPcAMP浓度，阻碍其与浓度，阻碍其与CAPCAP结合从而抑制转录结合从而抑制转录结论：结论：laclac操纵元强的诱导作用既需要乳糖又需缺乏葡萄糖。操纵元强的诱导作用既需要乳糖又需缺乏葡萄糖。乳糖操纵元调控的机制乳糖操纵元调控的机制三、乳糖操纵元调控方式三、乳糖操纵元调控方式3 3、协调调节、协调调节(coordinate regulation)(coordinate regulation)色氨酸操纵元的调控机制色氨酸操纵元的调控机制 trptrp操纵元操纵元属属阻遏型操纵元阻遏型操纵元，主要，主要调控一系列用于色

26、氨酸合成代谢的酶蛋白的调控一系列用于色氨酸合成代谢的酶蛋白的转录合成。转录合成。色氨酸操纵子通常处于开放状态，其辅阻色氨酸操纵子通常处于开放状态，其辅阻遏蛋白不能与操纵基因结合而阻遏转录。而当遏蛋白不能与操纵基因结合而阻遏转录。而当色氨酸合成过多时，色氨酸作为辅阻遏物与辅色氨酸合成过多时，色氨酸作为辅阻遏物与辅阻遏蛋白结合而形成阻遏蛋白，后者与操纵基阻遏蛋白结合而形成阻遏蛋白，后者与操纵基因结合而使基因转录关闭因结合而使基因转录关闭 一、辅阻遏蛋白的负调控一、辅阻遏蛋白的负调控trp trp 操纵元操纵元辅阻遏蛋白的负调控辅阻遏蛋白的负调控 无色氨酸时操纵子基因开始转录，此后转录速无色氨酸时操

27、纵子基因开始转录，此后转录速率受转录率受转录弱化机制弱化机制(attenuation)(attenuation)调节。调节。在在结构基因结构基因与与O O之间有一之间有一衰减子区域衰减子区域 ，该区域含，该区域含有有4 4段特殊的序列，高浓度色氨酸时能形成不依赖段特殊的序列，高浓度色氨酸时能形成不依赖因子的转录终止信号，因子的转录终止信号，RNARNA聚合酶脱落，转录终止。聚合酶脱落，转录终止。低浓度色氨酸时则不能形成转录终止信号，转录继低浓度色氨酸时则不能形成转录终止信号，转录继续。续。色氨酸操纵元的调控机制色氨酸操纵元的调控机制二、弱化子的负调控二、弱化子的负调控trp trp 操纵元弱化

28、子的负调控操纵元弱化子的负调控二、翻译水平的调控二、翻译水平的调控nSDSD序列序列(Shine-Dalgarno sequence)(Shine-Dalgarno sequence)：mRNAmRNA起始密起始密码前的一码前的一段富含嘌呤核苷酸的序列。段富含嘌呤核苷酸的序列。(9-12bp)(9-12bp)5-5-AGGAAGGAPuPuUUUPuPuPuPuUUUPuPuAUGAUG-3-3nSDSD序列的顺序及位置对翻译的影响序列的顺序及位置对翻译的影响nmRNAmRNA二级结构隐蔽二级结构隐蔽SDSD序列的作用序列的作用（一）（一）SDSD序列对翻译的影响序列对翻译的影响mRNAmRN

29、A二级结构隐蔽二级结构隐蔽SDSD序列序列 大肠杆菌有大肠杆菌有7 7个操纵元与核糖体蛋白质合成有关。从个操纵元与核糖体蛋白质合成有关。从这些操纵元转录而来的每一种这些操纵元转录而来的每一种mRNAmRNA，能够被同一操纵元，能够被同一操纵元内编码的核糖体蛋白质识别与结合。如果其中有一种核内编码的核糖体蛋白质识别与结合。如果其中有一种核糖体蛋白质在细胞中过量积累，它们将与其自身的糖体蛋白质在细胞中过量积累，它们将与其自身的mRNAmRNA结合，阻止进一步翻译。结合位点通常包括结合，阻止进一步翻译。结合位点通常包括 mRNA 5 mRNA 5端端非翻译区非翻译区(untranslated reg

30、ion(untranslated region，UTR)UTR)、启动子区域的、启动子区域的 Shine-Dalgarno Shine-Dalgarno 序列。序列。二、翻译水平的调控二、翻译水平的调控（二）核糖体合成反馈抑制（二）核糖体合成反馈抑制（三）（三）mRNAmRNA的稳定性的稳定性 mRNA mRNA的降解速度受细菌的生理状态、环境因素及的降解速度受细菌的生理状态、环境因素及mRNAmRNA结构的影响。结构的影响。反义反义RNARNA主要通过以下三种方式调控翻译：主要通过以下三种方式调控翻译：1 1、反义反义RNARNA与与mRNAmRNA上核糖体结合位点结合上核糖体结合位点结合，

31、使核糖体脱落，使核糖体脱落，使得翻译不能起始。使得翻译不能起始。2 2、反义反义RNARNA可与目的基因的可与目的基因的5UTR5UTR或翻译起始区的或翻译起始区的Shine-Shine-DalgarnoDalgarno序列结合序列结合，使，使mRNAmRNA不能与核糖体有效地结合，不能与核糖体有效地结合，从而阻止蛋白质的合成。从而阻止蛋白质的合成。3 3、反义反义RNARNA也可与也可与mRNAmRNA结合结合，形成双螺旋结构，由于所形成，形成双螺旋结构，由于所形成的双螺旋结构成为内切酶的特异底物，使与其结合的的双螺旋结构成为内切酶的特异底物，使与其结合的RNARNA变得不稳定。变得不稳定。

32、二、翻译水平的调控二、翻译水平的调控（四）反义（四）反义RNA(antisense)RNA(antisense)的调控的调控 真核基因组结构特点真核基因组结构特点n真核基因组结构庞大真核基因组结构庞大 3 310109 9 bpbpn单顺反子单顺反子n含有大量重复序列含有大量重复序列 n基因不连续性基因不连续性 内含子内含子 外显子外显子n非编码区较多非编码区较多 多于编码序列多于编码序列(9:1)(9:1)第三节第三节 真核生物基因表达的调控真核生物基因表达的调控 (Control of Eukaryotic Gene Exepression)(Control of Eukaryotic G

33、ene Exepression)第三节第三节 真核生物基因表达的调控真核生物基因表达的调控 (Control of Eukaryotic Gene Exepression)(Control of Eukaryotic Gene Exepression)nDNADNA水平的调控水平的调控n转录水平的调控转录水平的调控(transcriptional regulation)(transcriptional regulation)n转录后水平的调控转录后水平的调控(post-transcriptional(post-transcriptional regulation)regulation)n翻译水

34、平的调控翻译水平的调控(translational regulation)(translational regulation)n翻译后水平的调控翻译后水平的调控(protein maturation)(protein maturation)一、一、DNADNA水平的调控水平的调控（一）基因的丢失（一）基因的丢失：不可逆不可逆n核的全能性：细胞核内保存了个体发育所必需的全核的全能性：细胞核内保存了个体发育所必需的全部基因部基因（二）基因剂量与基因扩增（二）基因剂量与基因扩增：增加基因的拷贝数增加基因的拷贝数n非洲爪蟾卵母细胞非洲爪蟾卵母细胞rRNArRNA基因卵裂时，扩增基因卵裂时，扩增4000

35、4000倍，倍，达达10101212个核糖体个核糖体n药物：诱导抗药性基因的扩增；肿瘤细胞：原癌基药物：诱导抗药性基因的扩增；肿瘤细胞：原癌基因拷贝数异常增加因拷贝数异常增加（三）基因重排（三）基因重排：n如免疫球蛋白基因重排，多样性如免疫球蛋白基因重排，多样性一、一、DNADNA水平的调控水平的调控（四）（四）DNADNA甲基化甲基化(DNA methylation)(DNA methylation)：nm mCpGCpG，即，即“CpGCpG岛岛(CpG-rich islands)(CpG-rich islands)”n甲基化甲基化(methylated)(methylated)程度高，基

36、因表达降低；程度高，基因表达降低；n去甲基化去甲基化(undermethylated)(undermethylated)：基因表达增加：基因表达增加一、一、DNADNA水平的调控水平的调控（五）染色质（五）染色质(chromatin)(chromatin)结构改变参与基因表达的调控结构改变参与基因表达的调控 常染色质常染色质:结构松散，基因表达结构松散，基因表达异染色质异染色质:结构紧密，基因不表达结构紧密，基因不表达有基因表达活性的染色质有基因表达活性的染色质DNADNA对对DNaseDNase更敏感，即更敏感，即DnaseDnase的的敏感性敏感性可作为该基因的转录活性的标志可作为该基因的

37、转录活性的标志二、转录水平的调控二、转录水平的调控（一）顺式作用元件的调控（一）顺式作用元件的调控（二）反式作用因子的调控（二）反式作用因子的调控（一）、顺式作用元件的调控（一）、顺式作用元件的调控顺式作用元件顺式作用元件（cis-actingelement）又称分子内作）又称分子内作用元件，指存在于用元件，指存在于DNA分子上的一些与基因转录调控有分子上的一些与基因转录调控有关的特殊顺序。主要包括启动子、增强子、沉默子关的特殊顺序。主要包括启动子、增强子、沉默子1 1、启动子：、启动子：存在于结构基因上游，与基因转录启动有存在于结构基因上游，与基因转录启动有关的一段特殊关的一段特殊DNADN

38、A顺序称为启动子。与原核生物类似，顺序称为启动子。与原核生物类似，也含有一段富含也含有一段富含TATATATA的顺序，称为的顺序，称为TATATATA盒。除此之外，盒。除此之外，还可见还可见CAATCAAT盒和盒和GCGC盒。盒。2 2、沉默子：、沉默子：负性调节元件，起阻遏作用负性调节元件，起阻遏作用二、转录水平的调控二、转录水平的调控3 3、增强子、增强子：位于结构基因附近，远离转录起始点：位于结构基因附近，远离转录起始点（1 1 30kb30kb），能够增强该基因转录活性的一段），能够增强该基因转录活性的一段DNADNA顺序顺序称为增强子。称为增强子。结构特点：结构特点：在转录起始点在转

39、录起始点55或或33侧均能起作用；侧均能起作用；相对于启动子的任一指向均能起作用；相对于启动子的任一指向均能起作用；发挥作用与受控基因的远近距离相对无关；发挥作用与受控基因的远近距离相对无关；对异源性启动子也能发挥作用；对异源性启动子也能发挥作用；通常具有一些短的重复顺序。通常具有一些短的重复顺序。（一）、顺式作用元件的调控（一）、顺式作用元件的调控二、转录水平的调控二、转录水平的调控（二）、反式作用因子的调控（二）、反式作用因子的调控 反式作用因子（反式作用因子（trans-acting factortrans-acting factor）又称为分）又称为分子间作用因子，指一些与基因表达调控

40、有关的蛋白质子间作用因子，指一些与基因表达调控有关的蛋白质因子。真核生物反式作用因子通常属于转录因子因子。真核生物反式作用因子通常属于转录因子（transcription factortranscription factor，TFTF）反式作用因子与顺式）反式作用因子与顺式作用元件之间的共同作用，才能够达到对特定基因进作用元件之间的共同作用，才能够达到对特定基因进行调控的目的。行调控的目的。1 1、转录因子的种类、转录因子的种类基本转录因子基本转录因子(general transcription factors):RNA(general transcription factors):RNA聚合

41、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,主要包括主要包括TFTF，TFTF，TF TF。特异转录因子特异转录因子(special transcription factors):(special transcription factors):个个别基因转录所必需的转录因子别基因转录所必需的转录因子.二、转录水平的调控二、转录水平的调控2 2、转录因子的结构、转录因子的结构 三个功能结构域：三个功能结构域：DNADNA结合功能域（结合功能域（DNA-banding DNA-banding domaindomain）；转录活性功能域）；转录活性功能域(transcrip

42、tional(transcriptional activation domain)activation domain)；其它转录因子结合功能域。；其它转录因子结合功能域。其中其中DNADNA结合功能域结合功能域的模式主要有三种：的模式主要有三种：HTH(helix-turn-helix)HTH(helix-turn-helix)和和HLH(helix-loop-HLH(helix-loop-helix,HLH)helix,HLH)结构结构锌指结构锌指结构 (zinc finger motif)(zinc finger motif)亮氨酸拉链结构亮氨酸拉链结构(leucine zipper)(l

43、eucine zipper)（二）反式作用因子的调控（二）反式作用因子的调控二、转录水平的调控二、转录水平的调控NextNextBackBackBackBackBackBack3 3、转录因子的作用特点、转录因子的作用特点 同一同一DNADNA顺式作用元件可被不同的转录因子所识别；顺式作用元件可被不同的转录因子所识别；同一转录因子也可识别不同的同一转录因子也可识别不同的DNADNA顺式作用元件；顺式作用元件；TFTF与与TFTF之间存在相互作用；之间存在相互作用；当当TFTF与与TFTF，TFTF与与DNADNA结合时，可导致构象改变；结合时，可导致构象改变；TFTF在合成过程中，有较大的可变

44、性和可塑性。在合成过程中，有较大的可变性和可塑性。二、转录水平的调控二、转录水平的调控三、转录后水平的调控三、转录后水平的调控（一）（一）55端加帽端加帽(cap)(cap)和和33端多聚腺苷酸化端多聚腺苷酸化(polyA)(polyA)的调控的调控n使使mRNAmRNA稳定，在转录过程中不被降解稳定，在转录过程中不被降解（二）（二）mRNAmRNA的的选择剪接选择剪接(alternative splicing)(alternative splicing)对基因表达的调控对基因表达的调控n外显子选择外显子选择(optional exon)(optional exon)、内含子选择、内含子选择(

45、optional intron)(optional intron)、互斥外显子、内部剪、互斥外显子、内部剪接位点接位点（三）（三）mRNAmRNA运输的控制运输的控制NextNextBackBack四、翻译水平的调控四、翻译水平的调控1 1、翻译起始的调控、翻译起始的调控n隐蔽隐蔽mRNAmRNA的激活的激活n阻遏蛋白的调控阻遏蛋白的调控n翻译起始因子的调控翻译起始因子的调控n5AUG5AUG对翻译的调控作用对翻译的调控作用nmRNA5mRNA5端非编码区长度对翻译的影响端非编码区长度对翻译的影响2 2、小分子、小分子RNARNA（MicroRNA,miRNAMicroRNA,miRNA）对翻译水平的影响）对翻译水平的影响五、翻译后水平的调控五、翻译后水平的调控(一一)新生肽链的水解；新生肽链的水解；(二二)肽链中氨基酸的共价修饰肽链中氨基酸的共价修饰：磷酸化、甲基化、：磷酸化、甲基化、酰基化；酰基化；(三三)蛋白质内含子的去除蛋白质内含子的去除；(四四)蛋白质的正确折叠（分子伴侣）蛋白质的正确折叠（分子伴侣）；(五五)通过信号肽通过信号肽(signal peptide)(signal peptide)分拣、运输、分拣、运输、定位。定位。