基因表達(dá)的調(diào)控(1)

1、.1 基因表達(dá)的調(diào)控基因表達(dá)的調(diào)控 .2 在生物個體發(fā)育過程中，基因的表達(dá)是受到嚴(yán)格的時空控制。 無論原核生物還是真核生物，任一時期的細(xì)胞只有部分基因發(fā) 生表達(dá)。 在所有組織細(xì)胞中均表達(dá)的基因稱之為持家基因（house keeping gene），它們?yōu)榻M成型（constitute）的表達(dá)； 只在部分發(fā)育時期或特定組織細(xì)胞中表達(dá)的基因?yàn)樯莩藁?（luxury gene），它們是組織特異性（tissue specific）的表達(dá)。 在原核生物中，基因的表達(dá)調(diào)控以轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控為主，主要 以操縱子為單位，在調(diào)節(jié)基因的作用下，多個結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄出 一條多順反子mRNA，并指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成；因轉(zhuǎn)錄和翻譯

2、是偶 聯(lián)的，很少發(fā)生mRNA的加工、修飾。 轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控也有例證，例如反義RNA，翻譯的調(diào)控， RNA開關(guān)等。 真核生物基因表達(dá)的調(diào)控十分復(fù)雜，可發(fā)生在多個層次、多個 水平：染色體、染色質(zhì)、DNA、轉(zhuǎn)錄、RNA加工與拼接、翻 譯及翻譯后加工、修飾等 .3 原核生物基因表達(dá)的調(diào)控原核生物基因表達(dá)的調(diào)控 乳糖操縱子乳糖操縱子可誘導(dǎo)的正調(diào)控和負(fù)調(diào)控模型可誘導(dǎo)的正調(diào)控和負(fù)調(diào)控模型 在有乳糖無葡萄糖的情況下，由本底水平在有乳糖無葡萄糖的情況下，由本底水平 表達(dá)的透性酶可使少量乳糖進(jìn)入細(xì)胞，并由半表達(dá)的透性酶可使少量乳糖進(jìn)入細(xì)胞，并由半 乳糖苷酶催化轉(zhuǎn)化為別構(gòu)乳糖，與調(diào)節(jié)基因的乳糖苷酶催化轉(zhuǎn)化為別構(gòu)乳

3、糖，與調(diào)節(jié)基因的 產(chǎn)物結(jié)合，使該阻遏蛋白四聚體變構(gòu)，從操縱產(chǎn)物結(jié)合，使該阻遏蛋白四聚體變構(gòu)，從操縱 區(qū)脫離，解除乳糖操縱子的阻遏狀態(tài)，區(qū)脫離，解除乳糖操縱子的阻遏狀態(tài)，RNA 聚合酶與啟動子結(jié)合，使三個結(jié)構(gòu)基因發(fā)生轉(zhuǎn)聚合酶與啟動子結(jié)合，使三個結(jié)構(gòu)基因發(fā)生轉(zhuǎn) 錄，再進(jìn)一步翻譯產(chǎn)生大量的蛋白產(chǎn)物，細(xì)胞錄，再進(jìn)一步翻譯產(chǎn)生大量的蛋白產(chǎn)物，細(xì)胞 就可大量利用乳糖使為其碳源和能源就可大量利用乳糖使為其碳源和能源. . .4 在葡萄糖、乳糖都存在的條件下，細(xì)菌優(yōu)先利在葡萄糖、乳糖都存在的條件下，細(xì)菌優(yōu)先利 用葡萄糖，當(dāng)其耗盡時，細(xì)菌再利用乳糖，這用葡萄糖，當(dāng)其耗盡時，細(xì)菌再利用乳糖，這 個效應(yīng)叫葡萄糖效應(yīng)

4、個效應(yīng)叫葡萄糖效應(yīng). . 在細(xì)菌的細(xì)胞膜上有一種ATP環(huán)化酶，該酶可使胞 內(nèi)的ATP環(huán)化產(chǎn)生cAMP，該酶的活性受到環(huán)境中葡萄 糖濃度的調(diào)節(jié)，在高濃度的葡萄糖存在時，該酶的活 性被抑制，無葡萄糖時，該酶被激活，產(chǎn)生的大量 cAMP作為第二信使與CAP蛋白結(jié)合形成cAMP-CAP復(fù) 合物，進(jìn)一步與乳糖及其它糖類的操縱子中的啟動子 結(jié)合，促進(jìn)RNA聚合酶與啟動子區(qū)的結(jié)合、啟始轉(zhuǎn)錄， 因而對糖類操縱子是正調(diào)控作用。事實(shí)上乳糖操縱子 的有效轉(zhuǎn)錄必須依賴cAMP-CAP蛋白的結(jié)合，這種蛋 白的突變，乳糖操縱子的轉(zhuǎn)錄水平很低。 .5 乳糖操縱子的調(diào)節(jié)模型 .6 半乳糖操縱子 Glu對gal 操縱子的調(diào)節(jié)

5、條件基因表達(dá) 有Glu 有GalP2啟動，S2轉(zhuǎn)錄gal E（組成型） 無GalOE、OI成環(huán)，轉(zhuǎn)錄20nt 無Glu 有GalP1啟動，轉(zhuǎn)錄三個基因 無GalP1不啟動 .7 阿拉伯糖操縱子阿拉伯糖操縱子 在有阿拉伯糖、有葡萄糖時，由于cAMP水平降低，cAMP- CRP含量下降，araC只有本底水平的表達(dá)，其調(diào)節(jié)產(chǎn)物結(jié) 合于O1操縱子區(qū)，阻止調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄。 但在有阿拉伯糖，無葡萄糖時，cAMP-CRP結(jié)合于， CAP 位點(diǎn)，阿拉伯糖與調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合形成誘導(dǎo)蛋白，結(jié)合于araI （-40-78）與，cAMP-CRP蛋白一起促進(jìn)RNA聚合酶結(jié)合 于+1-40區(qū)，促進(jìn)araPBAD的轉(zhuǎn)錄，產(chǎn)生三

6、種酶，分解代謝 阿拉伯糖，當(dāng)阿拉伯糖耗盡時，過量的調(diào)節(jié)蛋白為阻遏物， 又與araO1結(jié)合關(guān)閉操縱子，或同時結(jié)合araI和araO2使其成 環(huán)，阻止PC和PBAD的轉(zhuǎn)錄(見圖4.2)。 .8 條件表達(dá) 有Ara 有Glu 無cAMP- CRP araC本底水平表達(dá)少量阻遏蛋 白結(jié)合O1阻止轉(zhuǎn)錄 無Glu 有cAMP-CRPAra+CCindaraIaraPBAD轉(zhuǎn)錄 無Ara C阻遏蛋白結(jié)合O1阻遏PC，結(jié)合O1、O2成環(huán)， 阻遏PC、PBAD 阿拉伯糖的調(diào)控 .9 1. The Regulation of ara Operon (1) organization 6.4 The Regulati

7、on of Other Operons P t P t araC araB araA araD Activator/ Repressor I1 I2 AraC dimer CRP O2O1 .10 阿拉伯糖操 縱子的調(diào)控 .11 Arabinose absent Negative control araB A D O1 CRP araI araC O2 PC PBAD Blocked .12 Arabinose present Positive control araB A D O1 CRP araI araC PC PBAD O2 Transcription .13 色氨酸操縱子色氨酸操縱子

8、 色氨酸操縱子屬于可阻遏的操縱子，由調(diào)節(jié) 基因trpR產(chǎn)生的阻遏蛋白四聚體，只有與色氨 酸結(jié)合后才有活性，結(jié)合到其操縱區(qū)trpO上， 因trpP（- 40+18）包括trpO（-21+1），因 而活性阻遏蛋白的結(jié)合可以排斥RNA聚合酶的 結(jié)合，抑制色氨酸結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄。 細(xì)菌中色氨酸濃度降低時，這種阻遏就不完 全，就有一部分RNA聚合酶與啟動子結(jié)合開始 trpP前導(dǎo)序列的轉(zhuǎn)錄，可通過衰減子進(jìn)一步控 制色氨酸結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄 . .14 色氨酸操縱子 及衰減機(jī)制 .15 整個前導(dǎo)區(qū)長度只有139nt，轉(zhuǎn)錄的同時就偶聯(lián)著這種翻譯 過程，固該前導(dǎo)序列有四段序列（序列1、序列2、序列3、序 列4）可以配

9、對成1-2，3-4；或者2-3。 長14個氨基酸的前導(dǎo)肽中有兩個相鄰的色氨酸，前導(dǎo)序列是 否能被核糖體正常翻譯可因細(xì)菌中色氨酸的水平而不同，當(dāng) 色氨酸濃度較高時，前導(dǎo)肽可正常翻譯，但當(dāng)色氨酸濃度較 低時，核糖體在翻譯到該色氨酸密碼子處會停頓、等待。 當(dāng)前導(dǎo)肽能正常翻譯時，可破壞1-2的配對和2-3的配對，因 為核糖體在+70處的終止密碼處停留，核糖體占據(jù)了整個序列 1和部分序列2，這時3-4序列配對，其后又是一串U，這樣就 形成終止子發(fā)卡結(jié)構(gòu)，于是實(shí)現(xiàn)了Trp轉(zhuǎn)錄的終止。 當(dāng)體內(nèi)色氨酸濃度較低時，前導(dǎo)肽的翻譯停留在兩個trp密碼 子處，這時核糖體占據(jù)了序列1，而完整的序列2和3配對，轉(zhuǎn) 錄出的

10、序列4就是單鏈狀態(tài)，從而不能產(chǎn)生發(fā)卡狀的終止子結(jié) 構(gòu)，轉(zhuǎn)錄就可以繼續(xù)進(jìn)行，完成BAD基因的轉(zhuǎn)錄. .16 受衰減子控制的氨基酸合成基因操縱子中的先導(dǎo)肽序列 操縱子先導(dǎo)肽的氨基酸序列 色氨酸Met Lys Ala Ile Phe Val Leu Lys Gly Trp Trp Arg Thr Ser 蘇氨酸Met Lys Arg Ile Ser Thr Thr Ile Thr Thr Thr Ile Thr Ile Thr Thr Gly Asn Gly Ala Gly 組氨酸Met Thr Arg Val Gln Phe Lys His His His His His His His Pro

11、Asp 異亮氨酸 纈氨酸A Met Thr Ala Leu Leu Arg Val Ile Ser Leu Val Val Ile Ser Val Val Val Ile Ile IlePro Pro Cys Gly Ala Ala Leu Gly Arg Gly Lys Ala 亮氨酸Met Ser His Ile Val Arg Phe Thr Gly Leu Leu Leu Leu Asn Ala Phe Ile Val Arg GlyVal Gly Gly Ile Gln His 苯丙氨酸Met Lys His Ile Pro Phe Phe Phe Ala Phe Phe Phe T

12、hr Phe Pro 異亮氨酸 纈氨酸B Met Thr Thr Ser Met Leu Asn Ala Lys Leu Leu Pro Thr Ala Pro Ser Ala Ala Val Val Val. Val Arg Val Val Val Val Val Gly Asn Ala Pro .17 枯草桿菌中色氨酸操縱子 .18 核糖體基因操縱子的反饋調(diào)節(jié) .19 mRNA起始位點(diǎn)結(jié)合區(qū)及16S rRNA結(jié)合區(qū)的比較 .20 紅霉素抗性基因編碼甲基化酶，可使23SrRNA的腺苷 甲基化，從而不能與紅霉素結(jié)合，而未甲基化的23S rRNA可與紅霉素結(jié)合可抑制蛋白質(zhì)的翻譯過程。 .21 當(dāng)

13、細(xì)菌發(fā)生饑餓，因無足量的氨基酸會導(dǎo)致大量空載 tRNA產(chǎn)生，大部分基因的轉(zhuǎn)錄被關(guān)閉，細(xì)胞通過維持最低 量的活性以渡過難關(guān)，此謂嚴(yán)謹(jǐn)反應(yīng)，這主要是細(xì)胞內(nèi)積 累兩個特殊的物質(zhì)引起，即ppGpp（四磷酸鳥苷）和 pppGpp（鳥苷5-三磷酸3二磷酸），也稱魔斑和魔斑 。 由于饑餓而導(dǎo)致大量空載的tRNA，在蛋白質(zhì)翻譯過程 中有可能進(jìn)入A位但是不能進(jìn)行肽基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，這時relA基 因編碼的應(yīng)急因子就與核糖體結(jié)合并催化GTP和ATP產(chǎn)生 pppGpp，而在其它幾種蛋白（例如TF-Tu和EF-G）的作用 下，可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為ppGpp。由于這兩種魔斑物質(zhì)的合成使 得A位空載的tRNA釋放，空載tRNA連續(xù)進(jìn)

14、入A位，又導(dǎo)致 這些魔斑物質(zhì)的合成，因此發(fā)生了多次的空轉(zhuǎn)反應(yīng)（idling reaction），一直到負(fù)載tRNA進(jìn)入才結(jié)束這種空轉(zhuǎn)反應(yīng)，否 則核糖體上的蛋白質(zhì)合成就宣告暫停或停止. .22 核糖開關(guān)系統(tǒng) 核糖開關(guān)系統(tǒng)（riboswitches）mRNA的5先導(dǎo)區(qū)還可形成更 復(fù)雜的二級結(jié)構(gòu)直接接受體內(nèi)的小分子代謝物（例如B12，硫 氨素焦磷酸，黃素單核苷酸，S腺苷甲硫氨酸，賴氨酸，腺嘌 呤，鳥嘌呤等,見圖4.8下），這些代謝物在體內(nèi)的濃度不同直 接關(guān)系到與mRNA先導(dǎo)區(qū)的結(jié)合狀態(tài)，進(jìn)一步?jīng)Q定其后的莖環(huán) 是否為轉(zhuǎn)錄終止子或抗終止子的結(jié)構(gòu)，或是否暴露SD序列起 始翻譯過程。 現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)核糖開關(guān)并不

15、局限于原核生物，在古細(xì)菌、真菌、 植物中也存在類似的系統(tǒng)，而且通過該系統(tǒng)，mRNA的轉(zhuǎn)錄是 否進(jìn)行取決于先導(dǎo)區(qū)是否結(jié)合了特定的代謝物，由其調(diào)控基因 的轉(zhuǎn)錄狀態(tài)，有證據(jù)表明核糖開關(guān)還可能影響其后mRNA翻譯 的起始（核糖體與SD序列的結(jié)合及起始密碼的識別）真核生 物內(nèi)含子切除（可變剪接過程），mRNA的穩(wěn)定性（切割）， 很可能是很多生物基因表達(dá)調(diào)控重要的機(jī)制之一。 .23 B12核糖開關(guān)控制原理示意圖 .24 核 糖 開 關(guān) 系 統(tǒng) .25 真核生物的基因表達(dá)調(diào)控 真核生物種類多樣，個體發(fā)育復(fù)雜，具有多階段和高 度有序性，表現(xiàn)為多層次、高度協(xié)調(diào)有序，和一定時 空順序的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，受環(huán)境的影響較小。

16、在組織及細(xì) 胞結(jié)構(gòu)以上的編程死亡、特化；亞細(xì)胞水平的染色體 加倍、丟失、失活，DNA擴(kuò)增、重排等現(xiàn)象及表觀遺 傳學(xué)現(xiàn)象（基因的印記、甲基化修飾、組蛋白密碼）； 轉(zhuǎn)錄水平上基因表達(dá)調(diào)控（順式作用元件，反式作用 因子及調(diào)控網(wǎng)絡(luò)、信號傳導(dǎo)系統(tǒng)等）；轉(zhuǎn)錄后RNA的 加工、剪接、RNA編輯、RNA干擾等；翻譯水平的調(diào) 控及翻譯后產(chǎn)物的修飾、運(yùn)輸、定位及加工。 .26 真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控的真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控的Britten-Davidso模型模型 .27 改進(jìn)的改進(jìn)的BrittenDavidson模型模型 （1）多重調(diào)節(jié)基因）多重調(diào)節(jié)基因 .28 （2）多重受體基因）多重受體基因 .29 .30 .31 反式

17、作用因子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)反式作用因子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 鋅指結(jié)構(gòu)蛋白 鋅指結(jié)構(gòu)域是由半胱氨酸及 /或組氨酸與鋅原子結(jié)合形成一 個手指狀的結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的鋅指蛋 白往往有多個鋅指結(jié)構(gòu)域，其典 型的保守序列為Cys-X2-Cys-X3- phe-X5-leu-X2-His-X2-His，每 個鋅指的N端形成折疊，C端形 成螺旋。三個螺旋可進(jìn)入 DNA大溝的一個轉(zhuǎn)折處，每個 鋅指的螺旋與DNA形成兩個序 列特異性接觸 。 .32 同源異型域蛋白 同源異型域 （Homehdomains）蛋白是 存在于幾乎所有真核生物 基因組中含有60個氨基酸 保守序列DNA結(jié)合蛋白。 同源異型域蛋白屬于螺旋 轉(zhuǎn)角螺旋蛋白，可形 成三個

18、螺旋區(qū)，其中螺旋2， 螺旋3形成典型的螺旋轉(zhuǎn) 角螺旋域，螺旋3為識別 螺旋與DNA大溝的結(jié)合， 其N末端臂也參與DNA小 溝的結(jié)合，同源異型域蛋 白形成二聚體后才與DNA 結(jié)合 。 .33 -Barrels結(jié)構(gòu)域 -Barrels DNA結(jié)合域， 這個結(jié)合域是由多個 反向平行的折疊構(gòu) 成的-Barrels結(jié)構(gòu)， 每個亞基上的-識別 螺旋則與DNA大溝相 結(jié)合，兩個相鄰的大 溝被識別螺旋結(jié)合后 可導(dǎo)致DNA分子發(fā)生 45的彎曲。 .34 螺旋環(huán)螺旋結(jié)構(gòu)域 螺旋環(huán)螺旋結(jié)構(gòu)域 （Helix-loop-Helix，HLH） 由兩個長1516個氨基酸 的親水又親脂的螺旋及 長度不同的環(huán)（連接區(qū)） 組成。

19、兩個HLH蛋白形 成的兩個-螺旋疏水面相 互作用可形成同二聚體或 異二聚體，含有堿性區(qū)的 HLH稱為HLP（bHLH）， 是DNA的識別和結(jié)合所 必需的。 .35 亮氨酸拉鏈的結(jié)構(gòu)域 由雙親螺旋疏水面的亮氨酸 與另一個平行的亮氨酸拉鏈 蛋白亮氨酸突出交錯排列， 形成兩個互相纏繞的右手螺 旋，每7個殘基構(gòu)成一個完整 的重復(fù)單位，兩個蛋白形成 同二聚體或異二聚體。與其 相鄰的是高堿性氨基酸的 DNA結(jié)合區(qū)，整個二聚體呈Y 型結(jié)構(gòu)，拉鏈構(gòu)成莖，兩個 堿性區(qū)分叉形成臂，橫跨在 DNA分子上并與相鄰的DNA 兩個大溝結(jié)合。 .36 絕緣子（Insulator） 絕緣子位于同一基因 啟動子與增強(qiáng)子之間，

20、可抑制增強(qiáng)子對轉(zhuǎn)錄 的激活，但絕緣子并 不能抑制啟動子下游 的增強(qiáng)子對同一啟動 子的激活，也不能抑 制該增強(qiáng)子對另外一 段基因的激活作用。 絕緣子上可結(jié)合特定 的蛋白質(zhì)，從空間阻 礙著增強(qiáng)子與啟動子 的聯(lián)系。 .37 真核生物基因表達(dá)的組合控制真核生物基因表達(dá)的組合控制 不同的反式作用因子，因蛋白和蛋白之間的相互作用， 在不同的細(xì)胞中對同一個靶基因特定DNA調(diào)控元件 可產(chǎn)生全新的調(diào)控活性，這些元件稱為復(fù)合應(yīng)答元件 （composite response element）。 小鼠TTR基因在肝實(shí)質(zhì)（Hepatocytes）中的表達(dá)除了 通用轉(zhuǎn)錄因子（TFIIA，TFIIB， TFIID ，TFI

21、IF， TFIIE， TFIIH）、中介蛋白（srb/mediator）和RNA 聚合酶外，還需五種激活蛋白及輔助因子（C/EBP， HNF1，HNF3，HNF4，AP1）。只有在肝細(xì)胞中這 五個激活蛋白均表達(dá)時，它們與啟動子的近端及遠(yuǎn)端 增強(qiáng)子區(qū)結(jié)合，造成DNA彎曲，然后與基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄因 子，中介蛋白、輔激活子一起促進(jìn)RNA多聚酶II的轉(zhuǎn) 錄，而在其它細(xì)胞中，只表達(dá)五種激活蛋白的兩到三 種，TTR基因并不被激活。因此這些轉(zhuǎn)錄因子有很強(qiáng) 的協(xié)同性 。 .38 .39 在海膽的Endo-16基因5，上游2kb左右有十多個核蛋 白位點(diǎn)，可形成七個調(diào)節(jié)區(qū)，每個區(qū)域均與不同的轉(zhuǎn)錄 因子結(jié)合。不同發(fā)育時期，

22、不同細(xì)胞中該基因的表達(dá)完 全依賴于這些調(diào)節(jié)區(qū)結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子的種類和數(shù)量組合。 .40 基因的轉(zhuǎn)錄活性不 但受到激活蛋白的 促進(jìn)，也會受到阻 抑蛋白的抑制。 .41 基因表達(dá)的信號整合 多個轉(zhuǎn)錄因子信號的整合對真核生物基因的組 合激活和抑制還包括啟動子遠(yuǎn)上游的超距離作 用，僅其轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)的數(shù)目、類型可分 為三類，單個因子結(jié)合位點(diǎn)，多個串聯(lián)重復(fù)結(jié) 合位點(diǎn)，多個不同因子結(jié)合位點(diǎn)。在真核生物 中其基因的表達(dá)調(diào)控最少包括三個不同的調(diào)節(jié) 網(wǎng)絡(luò)，即轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)、信號傳導(dǎo)調(diào)節(jié)網(wǎng) 絡(luò)、染色質(zhì)構(gòu)型及組蛋白密碼調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)。 .42 .43 .44 .45 k鏈可變區(qū)至少有 30043=3600種，輕 鏈233

23、=18種，重鏈 2504109=90000種， 輕重鏈任意組合至少應(yīng)有 3.2410 8 ，其實(shí)際數(shù)量 可能還遠(yuǎn)不止此數(shù)，再加 上無模板添加和體細(xì)胞可 變區(qū)的超突變，產(chǎn)生抗體 的多樣性。 .46 k鏈可變區(qū)至少有30043=3600種，輕 鏈233=18種，重鏈 2504109=90000種，輕重鏈任意組 合至少應(yīng)有3.2410 8 ，其實(shí)際數(shù)量可能 還遠(yuǎn)不止此數(shù)，再加上無模板添加和體細(xì) 胞可變區(qū)的超突變，產(chǎn)生抗體的多樣性 。 .47 采用復(fù)雜的剪接加工，采用多種方式選擇不同的外顯子 產(chǎn)生多種有功能的基因表達(dá)產(chǎn)物，稱之為差別剪接或可 變剪接（Differential alternative s

24、plicing），所得到的各種 剪接產(chǎn)物稱之為剪接變異體或剪接異構(gòu)體（splice variants, splice isoforms）。 可變剪接的主要方式： 多個5轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)和單一的polyA位點(diǎn)。 相同的5轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)，不同的polyA位點(diǎn) 不同外顯子的利用 互斥型外顯子 內(nèi)含子保留。 盒子型外顯子 在內(nèi)含子和外顯子上往往具有一些調(diào)節(jié)剪接的位點(diǎn)，它們 有些促進(jìn)剪接，有些抑制剪接 。 .48 肌鈣蛋白T基因的18個外顯子，有11個外顯子在所有 mRNA中共有（1-3，9-15和18），16、17互斥，而4、5、 6、7、8五個盒型外顯子就有32種不同的組合方式，再加 上16、17互斥型，大鼠肌

25、鈣蛋白T基因的mRNA拼接產(chǎn)物 就有64種之多 。 .49 .50 果蠅DSCAM基因是人類唐氏綜合癥致病基因的同源 基因，該基因長61.2kb，成熟mRNA長7.8kb，有24 個外顯子，但在基因組中有4個外顯子在RNA剪接中 有可變剪接。其中4、6、9、17中的外顯子為盒子型 外顯子，第4外顯子有12個等位變異形式（即在基因 組中有12個外顯子，轉(zhuǎn)錄加工后只隨機(jī)保留其中一 個，為互斥型），第6外顯子有48個，第9外顯子有 33個，而第17外顯子有2個。其它外顯子均為正常組 成型剪接，如此計算果蠅DSCAM基因轉(zhuǎn)錄后的可變 剪接就可以產(chǎn)生1248332=38016個不同的 mRNA剪接變異體

26、。 .51 在雌蠅早期胚胎中最早由PE啟動子起始轉(zhuǎn)錄的性致死基因 （sex-lethal，sxl），其產(chǎn)物是一種序列特異性RNA結(jié)合蛋白，該蛋 白只在早期雌蠅胚胎中存在，在雄蠅中不存在，隨后雌蠅中的PE啟 動的sxl基因轉(zhuǎn)錄被抑制。雌雄蠅中由上游晚期啟動子(PL)啟動的sxl 被激活，在雌蠅中早期sxl蛋白可指導(dǎo)早期sxl轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的剪接，從而 產(chǎn)生有功能晚期sxl蛋白；與此相反在雄蠅中由于無早期sxl蛋白的參 與，發(fā)生組成性剪接，產(chǎn)生無功能的晚期sxl蛋白。這是因?yàn)樵摶?的四個外顯子在雌蠅中由于早期sxl蛋白與第三外顯子的5末端結(jié)合， 從而導(dǎo)致剪接產(chǎn)物不含第3外顯子，而第3外顯子中有終止密碼

27、，因 而在雄蠅中含有該外顯子產(chǎn)生了較短的不含RNP結(jié)構(gòu)域的無功能多 肽，在雌蠅中卻是形成行RNP的有功能產(chǎn)物。 在雌蠅中該蛋白又可進(jìn)一步指導(dǎo)轉(zhuǎn)化基因（transformer tra) mRNA前體的剪接，結(jié)合到該基因第2外顯子5端，從而產(chǎn)生Tra蛋白。 雄蜂中無有功能的sxl蛋白，該基因發(fā)生組成性剪接，因第二外顯子 中有終止密碼，也是無功能的產(chǎn)物。盡管Tra蛋白無RNA結(jié)合域，但 它可與另一個含RNA結(jié)合域的轉(zhuǎn)化蛋白2（Tra2）形成復(fù)合物。 在雌蠅中，該產(chǎn)物進(jìn)一步作用于第3個基因雙性基因（double- sex.dsx），與該基因第4外顯子的5端結(jié)合，從而產(chǎn)生雌性特異的 dsx mRNA ，

28、指導(dǎo)合成Dsx蛋白。該蛋白可進(jìn)一步抑制雄性發(fā)育所需 基因的轉(zhuǎn)錄。在雄性中因無功能的Tra蛋白存在，則產(chǎn)生另一種雄性 特異的dsx mRNA和Dsx蛋白，從而進(jìn)一步抑制雌性發(fā)育所需的基因 轉(zhuǎn)錄 。 .52 .53 .54 內(nèi)耳聽覺細(xì)胞從基底到 頂端可分別感受從50Hz 到5000Hz的聲音頻率并 依賴于胞內(nèi)Ca2+濃度的 K+ 離子通道的開放。編 碼該通道的基因slo轉(zhuǎn)錄 剪拼變異體可感受不同 濃度的Ca2+，從而決定 K+離子通道的開放狀態(tài)。 該基因八個外顯子參與 可變剪接可產(chǎn)生576種可 能的剪接變異蛋白 .55 SR蛋白質(zhì)是指含有絲氨酸、精氨酸二肽重復(fù)序列的含 SR結(jié)構(gòu)域（SR motif

29、）的蛋白，其N端一般有一個RNA 識別結(jié)構(gòu)域（RNA Recognition motif, RRM ），又稱 RNA結(jié)合域（RNA binding domain）或RNP一致序列區(qū) 域（RNP-consensus sequence domain），有些SR蛋白具 有兩個RRM。該蛋白的主要作用是早期與mRNA前體 結(jié)合，決定5剪接點(diǎn)，促進(jìn)剪接體的組裝；可能是強(qiáng) 化剪接元件與5剪接位點(diǎn)的結(jié)合，穩(wěn)定U1SnRNP與 mRNA前體的結(jié)合，也可以誘導(dǎo)mRNA 前體的二級或 三級結(jié)構(gòu)，以利于剪接體的形成或其它組分的結(jié)合。 如果5剪接位點(diǎn)突變，在該位點(diǎn)不能發(fā)生剪接體的組 裝就會激活附近的5隱蔽剪接位點(diǎn)。

30、.56 結(jié)合于多聚嘧啶束的蛋白質(zhì)包括有些SR蛋白，但還有 其它非SR蛋白的類型，如PTB和PSF，PTB即結(jié)合于多 聚的嘧啶束蛋白（poly pyrimidine tract-binding protein,PTB），PSF為PTB相關(guān)剪接因子（PTB associated splicing factor）。 另外，還有其它的難以歸類剪接調(diào)節(jié)蛋白，例如帽子結(jié) 合蛋白，剪接體形成蛋白，依賴于ATP的RNA解旋酶及 SR蛋白激酶等。可以看出在mRNA 前體的可變剪接中， 各種調(diào)節(jié)蛋白幾乎作用到剪接作用的各個過程，它們通 過干擾、促進(jìn)特定的剪接過程直接影響剪接反應(yīng)，從而 產(chǎn)生各種不同形式的剪接變異體。 .57 翻譯和翻譯后水平調(diào)控翻譯和翻譯后水平調(diào)控 mRNA的結(jié)構(gòu)與其穩(wěn)定性與翻譯調(diào)控 .58 真核生物中鐵的吸收和利用 轉(zhuǎn)鐵蛋白mRNA的3末端和轉(zhuǎn)鐵蛋白受體的5，末端有 非常相似的鐵反應(yīng)元件（iron response element，IRE）， 該區(qū)域可形成多個復(fù)雜的莖環(huán)結(jié)構(gòu)中，其中轉(zhuǎn)鐵蛋白 受體的3，末端非翻譯區(qū)有五個莖環(huán)結(jié)構(gòu)， A、E環(huán)和 中間大環(huán)與鐵反應(yīng)無關(guān)，而