生物化學課件：基因表達調(diào)控2

1、目錄目錄第十八章第十八章基因表達調(diào)控基因表達調(diào)控Regulation of Gene ExpressionDepartment of Biochemistry and Molecular Biology , Shanghai Medical College, Fudan University目錄目錄Summary of Prokaryotic Gene Expression Regulation nGene expression in prokayotes is controlled by the operon modelnThe operon can be switched off by a

2、 protein repressor by bing to the operatornThe repressor is the product of a separate regulatory genenSome operons are induced when the metabolic pathway is needed-Inducible OperonsnSome operons are repressed when the metabolic pathway is no longer needed-Repressible Operons目錄目錄nAn inducible operon

3、is one that is usually off; a molecule called an inducer inactivates the repressor and turns on transcriptionnThe lac operon is an inducible operonnA molecule called an inducer inactivates the repressor to turn the lac operon onnThe lac operons are also subject to positive control through a stimulat

4、ory protein, such as catabolite activator protein (CAP), an activator of transcription目錄目錄nA repressible operon is one that is usually on; binding of a repressor to the operator shuts off transcriptionnThe trp operon is a repressible operonnThe trp operon is regulated using attenuation mechanism at

5、the translation level. 目錄目錄第三節(jié)第三節(jié) 真核基因表達調(diào)控真核基因表達調(diào)控Regulation of Gene Expression in Eukaryote目錄目錄一、真核細胞基因表達的特點一、真核細胞基因表達的特點 真核基因組比原核基因組真核基因組比原核基因組大大得多得多 原核基因組的大部分序列都為編碼基因，而哺原核基因組的大部分序列都為編碼基因，而哺乳類基因組中只有乳類基因組中只有10%的序列編碼的序列編碼蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)、rRNA、tRNA等，其余等，其余90%的序列，包括大量的序列，包括大量的重復序列功能至今還不清楚，可能參與調(diào)控的重復序列功能至今還不清楚，可

6、能參與調(diào)控 真核生物編碼蛋白質(zhì)的基因是真核生物編碼蛋白質(zhì)的基因是不連續(xù)的不連續(xù)的，轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄后需要剪接去除內(nèi)含子，這就增加了基因表達后需要剪接去除內(nèi)含子，這就增加了基因表達調(diào)控的層次調(diào)控的層次 目錄目錄 原核生物的基因編碼序列在操縱子中，原核生物的基因編碼序列在操縱子中，多順反子多順反子mRNA使得幾個功能相關的基因自然協(xié)調(diào)控制；使得幾個功能相關的基因自然協(xié)調(diào)控制；而真核生物則是一個結構基因轉(zhuǎn)錄生成一條而真核生物則是一個結構基因轉(zhuǎn)錄生成一條mRNA，即，即mRNA是是單順反子單順反子（monocistron），許多功能相關的蛋白、即使是一種蛋白的不同，許多功能相關的蛋白、即使是一種蛋白的不同亞

7、基也將涉及到多個基因的協(xié)調(diào)表達亞基也將涉及到多個基因的協(xié)調(diào)表達目錄目錄 真核生物真核生物DNA在細胞核內(nèi)與多種蛋白質(zhì)結合構在細胞核內(nèi)與多種蛋白質(zhì)結合構成成染色質(zhì)染色質(zhì)，這種復雜的結構直接影響著基因表，這種復雜的結構直接影響著基因表達；達； 真核生物的遺傳信息不僅存在于真核生物的遺傳信息不僅存在于核核DNA上，還上，還存在存在線粒體線粒體DNA上，核內(nèi)基因與線粒體基因的上，核內(nèi)基因與線粒體基因的表達調(diào)控既相互獨立而又需要協(xié)調(diào)。表達調(diào)控既相互獨立而又需要協(xié)調(diào)。 目錄目錄圖圖18-5 18-5 真核生物基因表達的多層次復雜調(diào)控真核生物基因表達的多層次復雜調(diào)控目錄目錄二、染色質(zhì)結構與真核基因表達密切相

8、關二、染色質(zhì)結構與真核基因表達密切相關活性染色質(zhì)活性染色質(zhì) (active chromatin)(active chromatin)具有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)具有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)超敏位點（超敏位點（hypersensitive site)hypersensitive site)當染色質(zhì)活化后，常出現(xiàn)一些對核酸酶當染色質(zhì)活化后，常出現(xiàn)一些對核酸酶（如（如DNase I）高度敏感的位點）高度敏感的位點（一）轉(zhuǎn)錄活化的染色質(zhì)對核酸酶極為敏感（一）轉(zhuǎn)錄活化的染色質(zhì)對核酸酶極為敏感 目錄目錄(二二) 轉(zhuǎn)錄活化染色質(zhì)的組蛋白發(fā)生改變轉(zhuǎn)錄活化染色質(zhì)的組蛋白發(fā)生改變 組蛋白結構及其化學修飾組蛋白結構及其化學修飾（a

9、 a）組蛋白與）組蛋白與DNADNA組成的核小體；（組成的核小體；（b b）組蛋白的氨基端伸出核）組蛋白的氨基端伸出核小體，形小體，形 成組蛋白尾巴；（成組蛋白尾巴；（c c）四種組蛋白組成的八聚體）四種組蛋白組成的八聚體目錄目錄Organization/ packaging of DNANucleus= 5-10 m (0.01mm)Diploid genome= 6.4x109 bp0.34nm/bpDNA=2 meters (2000 mm)目錄目錄Chromatin Remodeling In eukaryotes, binding of histones to form chroma

10、tin generally represses gene expression, making specific repressor proteins unnecessary.DNA nucleosomes must be “unwound” or remodeled to allow transcription.nChromatin remodeling complexes nAcetylation or Methylation目錄目錄 組蛋白修飾對于基因表達影響的機制也包括組蛋白修飾對于基因表達影響的機制也包括兩種相互包容的理論。即：組蛋白的修飾直兩種相互包容的理論。即：組蛋白的修飾直接影

11、響染色質(zhì)或核小體的結構，以及化學修接影響染色質(zhì)或核小體的結構，以及化學修飾征集了其他調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì)，為其飾征集了其他調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì)，為其他功能分子與組蛋白結合搭建了一個平臺。他功能分子與組蛋白結合搭建了一個平臺。這些理論構成了這些理論構成了“組蛋白密碼組蛋白密碼”的假說。的假說。目錄目錄組蛋白組蛋白氨基酸殘基位點氨基酸殘基位點修飾類型修飾類型功功 能能H3Lys-4甲基化甲基化激活激活H3Lys-9甲基化甲基化染色質(zhì)濃縮染色質(zhì)濃縮H3Lys-9甲基化甲基化DNA甲基化所必需甲基化所必需H3Lys-9乙?；阴；せ罴せ頗3Ser-10磷酸化磷酸化激活激活H3Lys-14乙?；阴；?/p>

12、防止防止Lys-9的甲基化的甲基化H3Lys-79甲基化甲基化端粒沉默端粒沉默H4Arg-3甲基化甲基化H4Lys-5乙?；阴；b配裝配H4Lys-12乙?；阴；b配裝配H4Lys-16乙?；阴；诵◇w裝配核小體裝配H4Lys-16乙酰化乙?；疐ly X激活激活組蛋白修飾對染色質(zhì)結構與功能的影響組蛋白修飾對染色質(zhì)結構與功能的影響 目錄目錄Chromatin remodeling目錄目錄Figure 18-4Condensed chromatinDecondensed chromatinAcetyl group on histone目錄目錄（三三） CpG島甲基化水平降低島甲基化水平降低

13、CpG島（島（CpG island) ：甲基化胞嘧啶在基因組中并：甲基化胞嘧啶在基因組中并不是均勻分布，有些成簇的非甲基化不是均勻分布，有些成簇的非甲基化CG存在于整個存在于整個基因組中，人們將這些基因組中，人們將這些GC含量可達含量可達60%，長度為，長度為300-3000bp的區(qū)段成為的區(qū)段成為CpG島。島。 表觀遺傳（表觀遺傳（epigenetic inheritance) ：染色質(zhì)結構對：染色質(zhì)結構對基因表達的影響可以遺傳給子代細胞，其機制是細基因表達的影響可以遺傳給子代細胞，其機制是細胞內(nèi)存在著具有維持甲基化作用的胞內(nèi)存在著具有維持甲基化作用的DNA甲基轉(zhuǎn)移酶，甲基轉(zhuǎn)移酶，可以在可以

14、在DNA復制后，依照親本復制后，依照親本DNA鏈的甲基化位置鏈的甲基化位置催化子鏈催化子鏈DNA在相同位置上發(fā)生甲基化在相同位置上發(fā)生甲基化目錄目錄DNA MethylationnDNA methylation, the addition of methyl groups to certain bases in DNA, is associated with reduced transcription in some speciesnDNA methylation can cause long-term inactivation of genes in cellular differentia

15、tion目錄目錄Epigenetic InheritancenAlthough the chromatin modifications just discussed do not alter DNA sequence, they may be passed to future generations of cellsnThe inheritance of traits transmitted by mechanisms not directly involving the nucleotide sequence is called epigenetic inheritance 目錄目錄三、基因

16、組中的順式作用元件是轉(zhuǎn)錄起三、基因組中的順式作用元件是轉(zhuǎn)錄起始的關鍵調(diào)節(jié)部位始的關鍵調(diào)節(jié)部位順式作用元件順式作用元件 指可影響自身基因表達活性的指可影響自身基因表達活性的DNADNA序列序列目錄目錄 Sequence: TATAAAA Location: - 25 - 30 bp Function: It is the binding site for TFII D, which is required for RNA polymerase binding. It controls the veracity and frequency of transcriptional initiation

17、.TATA box目錄目錄nSequence: GCCAATnLocation: -70 bpnFunction: It is the binding site for CTF1 (CAAT-binding transcription factor1) and C/EBP (enhancer binding protein). CAAT box目錄目錄 Sequence: GGGCGGLocation: -30 -110 bpFunction: It is the binding site for a protein called Sp1. GC box目錄目錄圖圖18-718-7順式作用元件

18、順式作用元件A A、B B分別代表同一基因中的兩段特異分別代表同一基因中的兩段特異DNADNA序列。序列。B B序列通過一定機制影序列通過一定機制影響響A A序列，并通過序列，并通過A A序列控制該基因的轉(zhuǎn)錄起始的準確性及頻率。序列控制該基因的轉(zhuǎn)錄起始的準確性及頻率。A A、B B序列就是調(diào)節(jié)這個基因轉(zhuǎn)錄活性的順式作用元件序列就是調(diào)節(jié)這個基因轉(zhuǎn)錄活性的順式作用元件目錄目錄（一）真核生物啟動子結構和調(diào)節(jié)遠較原核（一）真核生物啟動子結構和調(diào)節(jié)遠較原核生物復雜生物復雜真核基因啟動子是真核基因啟動子是RNA聚合酶結合位聚合酶結合位點周圍的一組轉(zhuǎn)錄控制組件，至少包括一點周圍的一組轉(zhuǎn)錄控制組件，至少包括一

19、個個轉(zhuǎn)錄起始點轉(zhuǎn)錄起始點以及一個以上的以及一個以上的功能組件功能組件。TATA盒盒GC盒盒CAAT盒盒目錄目錄CCAAT盒盒GC盒盒TATA盒盒轉(zhuǎn)錄起始點轉(zhuǎn)錄起始點高等真核生物高等真核生物上游激活序上游激活序列（列（UAS）TATA盒盒轉(zhuǎn)錄起始點轉(zhuǎn)錄起始點酵母酵母真核基因啟動子的典型結構真核基因啟動子的典型結構目錄目錄（二）增強子是能夠提高轉(zhuǎn)錄效率的順式（二）增強子是能夠提高轉(zhuǎn)錄效率的順式調(diào)控元件調(diào)控元件增強子的功能及其作用特征如下：增強子的功能及其作用特征如下： 與被調(diào)控基因位于同一條與被調(diào)控基因位于同一條DNA鏈上，屬于鏈上，屬于順式作用元件順式作用元件。 是組織特異性轉(zhuǎn)錄因子的是組織特異

20、性轉(zhuǎn)錄因子的結合部位結合部位 不僅能夠在基因的不僅能夠在基因的上游上游或或下游下游起作用，而且起作用，而且還可以還可以遠距離遠距離實施調(diào)節(jié)作用實施調(diào)節(jié)作用 作用與序列的作用與序列的方向性無關方向性無關 需要有啟動子需要有啟動子才能發(fā)揮作用才能發(fā)揮作用目錄目錄nIt is a DNA sequence that can determine the temporal and spatial specificities of expression and increase the promoter activity. Enhancer目錄目錄（三）沉默子能夠抑制基因的轉(zhuǎn)錄（三）沉默子能夠抑制基因的轉(zhuǎn)

21、錄 沉默子是一類基因表達的負性調(diào)控元件，沉默子是一類基因表達的負性調(diào)控元件，當其結合特異蛋白因子時，對基因轉(zhuǎn)錄起當其結合特異蛋白因子時，對基因轉(zhuǎn)錄起阻遏作用阻遏作用目錄目錄 nIt is a negative regulation element.nIt will repress the transcription once interacted with specific proteins. Silencer目錄目錄四、轉(zhuǎn)錄因子是轉(zhuǎn)錄調(diào)控的關鍵分子四、轉(zhuǎn)錄因子是轉(zhuǎn)錄調(diào)控的關鍵分子真核基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白又稱轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子或真核基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白又稱轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子或轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子（transcri

22、ption factor, TF）。）。絕大多數(shù)真核轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子由其編碼基因表達絕大多數(shù)真核轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子由其編碼基因表達后，進入細胞核，通過識別、結合特異的順式后，進入細胞核，通過識別、結合特異的順式作用元件而增強或降低相應基因的表達。作用元件而增強或降低相應基因的表達。轉(zhuǎn)錄因子也被稱為反式作用蛋白或轉(zhuǎn)錄因子也被稱為反式作用蛋白或反式作用因反式作用因子子。目錄目錄真核基因的調(diào)節(jié)蛋白真核基因的調(diào)節(jié)蛋白 還有蛋白質(zhì)因子可特異識別、結合自身還有蛋白質(zhì)因子可特異識別、結合自身基因的調(diào)節(jié)序列基因的調(diào)節(jié)序列，調(diào)節(jié)自身基因的表達，調(diào)節(jié)自身基因的表達，稱稱順式作用順式作用。 由某一基因表達產(chǎn)生的蛋白質(zhì)因子，通

23、由某一基因表達產(chǎn)生的蛋白質(zhì)因子，通過與另一基因的特異的順式作用元件相過與另一基因的特異的順式作用元件相互作用，調(diào)節(jié)其表達。這種調(diào)節(jié)作用稱互作用，調(diào)節(jié)其表達。這種調(diào)節(jié)作用稱為為反式作用反式作用。 反式作用因子反式作用因子(trans-acting factor) 目錄目錄圖圖18-8 18-8 反式與順式作用蛋白反式與順式作用蛋白目錄目錄通用轉(zhuǎn)錄因子通用轉(zhuǎn)錄因子(general transcription factors)是是RNA聚合酶結合啟動子所必需的一聚合酶結合啟動子所必需的一組蛋白因子，決定三種組蛋白因子，決定三種RNA(mRNA、tRNA及及rRNA)轉(zhuǎn)錄的類別。轉(zhuǎn)錄的類別。1. 轉(zhuǎn)錄

24、調(diào)節(jié)因子分類轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子分類（按功能特性）（按功能特性）通用轉(zhuǎn)錄因子通用轉(zhuǎn)錄因子特異轉(zhuǎn)錄因子特異轉(zhuǎn)錄因子目錄目錄特異轉(zhuǎn)錄因子特異轉(zhuǎn)錄因子(special transcription factors)為個別基因轉(zhuǎn)錄所必需，決定該基因為個別基因轉(zhuǎn)錄所必需，決定該基因的時間、空間特異性表達。的時間、空間特異性表達。 轉(zhuǎn)錄激活因子轉(zhuǎn)錄激活因子 轉(zhuǎn)錄抑制因子轉(zhuǎn)錄抑制因子目錄目錄Transcription factorsnControlling the expression of eukaryotic genes requires transcription factors.general transcr

25、iption factors are required for transcription initiationnrequired for proper binding of RNA polymerase to the DNAspecific transcription factors increase transcription in certain cells or in response to signals目錄目錄2. 轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子結構轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子結構DNA結合域結合域轉(zhuǎn)錄激活域轉(zhuǎn)錄激活域TF蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)結合域蛋白質(zhì)結合域（二聚化結構域）（二聚化結構域） 谷氨酰胺富含域谷氨酰胺

26、富含域酸性激活域酸性激活域脯氨酸富含域脯氨酸富含域目錄目錄最常見的最常見的DNA結合域：結合域：1. 鋅指模體鋅指模體(zinc finger)常結合常結合GC盒盒C=半胱氨酸；半胱氨酸；H=組氨酸；組氨酸；F=苯苯丙氨酸；丙氨酸；L=亮氨酸；亮氨酸；Y=酪氨酸；酪氨酸；Zn=鋅離子鋅離子圖圖18-9鋅指結構鋅指結構目錄目錄2. 2. 堿性螺旋堿性螺旋- -環(huán)環(huán)- -螺旋螺旋（basic helix-loop-helix,bHLH)（a）獨立的堿性螺旋）獨立的堿性螺旋-環(huán)環(huán)-螺旋模體結構示螺旋模體結構示意圖；（意圖；（b）bLHL模體二聚體與模體二聚體與DNA結合結合的示意圖。兩個的示意圖。兩

27、個 -螺旋的堿性區(qū)分別嵌入螺旋的堿性區(qū)分別嵌入DNA雙螺旋的大溝內(nèi)雙螺旋的大溝內(nèi)常結合常結合CAAT盒盒目錄目錄常結合常結合CAAT盒盒3. 3.堿性亮氨酸拉鏈堿性亮氨酸拉鏈( (basic leucine zipper, Bzip) （a）堿性亮氨酸拉鏈模體結構示意圖；（）堿性亮氨酸拉鏈模體結構示意圖；（b）bZIP模體與模體與DNA結合的示意圖結合的示意圖。兩個。兩個 -螺旋上的亮氨酸殘基彼此接近，形成了類似拉鏈的結構，而富含堿性螺旋上的亮氨酸殘基彼此接近，形成了類似拉鏈的結構，而富含堿性氨基酸殘基的區(qū)域與氨基酸殘基的區(qū)域與DNA骨架上的磷酸基團結合骨架上的磷酸基團結合目錄目錄 目錄目錄五

28、、轉(zhuǎn)錄起始復合物的動態(tài)構成是五、轉(zhuǎn)錄起始復合物的動態(tài)構成是轉(zhuǎn)錄調(diào)控的主要方式轉(zhuǎn)錄調(diào)控的主要方式（一）啟動序列（一）啟動序列/啟動子與啟動子與RNA聚合酶活性聚合酶活性（二）調(diào)節(jié)蛋白與（二）調(diào)節(jié)蛋白與RNA聚合酶活性聚合酶活性啟動序列或啟動子的核苷酸序列會影響其與啟動序列或啟動子的核苷酸序列會影響其與RNA聚合酶的親和力，而親和力大小則直接影響聚合酶的親和力，而親和力大小則直接影響轉(zhuǎn)錄起始的頻率轉(zhuǎn)錄起始的頻率真核真核RNA聚合酶聚合酶II不能單獨識別、結合啟動不能單獨識別、結合啟動子，而是先由基本轉(zhuǎn)錄因子與子，而是先由基本轉(zhuǎn)錄因子與RNA聚合酶聚合酶II形成形成一個功能性的轉(zhuǎn)錄前起始復合物。一個

29、功能性的轉(zhuǎn)錄前起始復合物。目錄目錄圖圖18-12 轉(zhuǎn)錄起始復合物的形成轉(zhuǎn)錄起始復合物的形成 真核真核RNA聚合酶聚合酶在轉(zhuǎn)錄因子幫助下，在轉(zhuǎn)錄因子幫助下，形成轉(zhuǎn)錄起始復合物。形成轉(zhuǎn)錄起始復合物。PolTFHTAFTFFTAFTAFTFATFBTBP DNATATAEBPTBP目錄目錄Basal Transcription 目錄目錄Combinatorial Gene RegulationnCoactivators and Mediators are also required for the function of transcription factors.Coactivators and

30、mediators bind to transcription activators and bind to other parts of the transcription apparatusAn example of a coactivator is the mediator complex, consisting of 20 or more proteins that bind to activators and to the carboxy-terminal domain of RNA polymerase II.目錄目錄目錄目錄Combinatorial Model of Gene

31、ExpressionLiverRegulatoryTFs increasetranscriptionactivityBrainNo reg.TFs in this cell for albumin enhancer目錄目錄六、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控主要影響真核六、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控主要影響真核mRNA的結構與功能的結構與功能（一）（一）mRNA穩(wěn)定性的影響真核生物基因表達穩(wěn)定性的影響真核生物基因表達1. 5 -端的帽子結構可以增加端的帽子結構可以增加mRNA的穩(wěn)定性的穩(wěn)定性2. 3 -端的端的poly(A)尾結構防止尾結構防止mRNA降解降解 RNA無論是在核內(nèi)進行加工、由胞核運至胞漿，還無論是在核內(nèi)進行加工、由

32、胞核運至胞漿，還是在胞漿內(nèi)停留（至降解），都是通過與蛋白質(zhì)結合形是在胞漿內(nèi)停留（至降解），都是通過與蛋白質(zhì)結合形成成核蛋白顆粒核蛋白顆粒(ribonucleoprotein, RNP)進行的。進行的。 目錄目錄與原核基因表達調(diào)節(jié)一樣，某些小分子與原核基因表達調(diào)節(jié)一樣，某些小分子RNA也可調(diào)節(jié)真也可調(diào)節(jié)真核基因表達。核基因表達。這些這些RNA都是非編碼都是非編碼RNA（noncoding RNA, ncRNA）。）。如：具有催化活性的如：具有催化活性的RNA（核酶）、細胞核小分子（核酶）、細胞核小分子RNA （snRNA）以及核仁小分子）以及核仁小分子RNA（snoRNA）目前人們廣泛關注的非編

33、碼目前人們廣泛關注的非編碼RNA有有miRNA和和siRNA。小分子小分子RNA對基因表達的調(diào)節(jié)十分復雜，對基因表達的調(diào)節(jié)十分復雜， （二）一些非編碼小分子（二）一些非編碼小分子RNA可引起轉(zhuǎn)錄后可引起轉(zhuǎn)錄后基因沉默基因沉默目錄目錄（三）（三）mRNA前體的選擇性剪接可以調(diào)節(jié)真前體的選擇性剪接可以調(diào)節(jié)真核生物基因表達核生物基因表達 真核生物基因所轉(zhuǎn)錄出的真核生物基因所轉(zhuǎn)錄出的mRNA前體含有交替前體含有交替連接的內(nèi)含子和外顯子。通常狀態(tài)下，連接的內(nèi)含子和外顯子。通常狀態(tài)下，mRNA前體經(jīng)過剔除內(nèi)含子序列后成為一個成熟的前體經(jīng)過剔除內(nèi)含子序列后成為一個成熟的mRNA，并被翻譯成為一條相應的多肽鏈

34、。但，并被翻譯成為一條相應的多肽鏈。但是，參與拼接的外顯子可以不按照其在基因組是，參與拼接的外顯子可以不按照其在基因組內(nèi)的線性分布次序拼接，內(nèi)含子也可以不完全內(nèi)的線性分布次序拼接，內(nèi)含子也可以不完全被切除，由此產(chǎn)生了被切除，由此產(chǎn)生了選擇性剪接選擇性剪接目錄目錄七、真核基因表達在翻譯以及翻譯后七、真核基因表達在翻譯以及翻譯后仍可受到調(diào)控仍可受到調(diào)控（一）對翻譯起始因子活性的調(diào)節(jié)主要通過磷（一）對翻譯起始因子活性的調(diào)節(jié)主要通過磷酸化修飾進行酸化修飾進行蛋白質(zhì)合成速率的快速變化在很大程度上取蛋白質(zhì)合成速率的快速變化在很大程度上取決于起始水平，通過磷酸化調(diào)節(jié)翻譯起始因子決于起始水平，通過磷酸化調(diào)節(jié)翻

35、譯起始因子（eukaryotic initiation factor, eIF）的活性對起）的活性對起始階段有重要的控制作用。始階段有重要的控制作用。1 1翻譯起始因子翻譯起始因子eIF-2eIF-2的磷酸化抑制翻譯起始的磷酸化抑制翻譯起始 目錄目錄2 2eIF-4EeIF-4E及及eIF-4EeIF-4E結合蛋白的磷酸化激活翻譯起始結合蛋白的磷酸化激活翻譯起始 帽結合蛋白帽結合蛋白eIF-4E與與mRNA帽結構的結合是翻譯帽結構的結合是翻譯起始的限速步驟，磷酸化修飾及與抑制物蛋白的起始的限速步驟，磷酸化修飾及與抑制物蛋白的結合均可調(diào)節(jié)結合均可調(diào)節(jié)eIF-4E的活性。的活性。磷酸化的磷酸化的e

36、IF-4E與帽結構的結合力是非磷酸化與帽結構的結合力是非磷酸化 的的eIF-4E的的4倍，因而可提高翻譯的效率。倍，因而可提高翻譯的效率。目錄目錄（二）（二）RNA結合蛋白參與了對翻譯起始的調(diào)節(jié)結合蛋白參與了對翻譯起始的調(diào)節(jié) RNA結合蛋白（結合蛋白（RNA binding protein, RBP），是指那些能夠與是指那些能夠與RNA特異序列結合的蛋白質(zhì)。特異序列結合的蛋白質(zhì)。 基因表達的許多調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)都有基因表達的許多調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)都有RBP的參與，如的參與，如前述轉(zhuǎn)錄終止、前述轉(zhuǎn)錄終止、RNA剪接、剪接、RNA轉(zhuǎn)運、轉(zhuǎn)運、RNA胞胞漿內(nèi)穩(wěn)定性控制以及翻譯起始等。漿內(nèi)穩(wěn)定性控制以及翻譯起始等。 目

37、錄目錄（三）對翻譯產(chǎn)物水平及活性的調(diào)節(jié)可以快速（三）對翻譯產(chǎn)物水平及活性的調(diào)節(jié)可以快速調(diào)控基因表達調(diào)控基因表達 新合成蛋白質(zhì)的半衰期長短是決定蛋白質(zhì)生物新合成蛋白質(zhì)的半衰期長短是決定蛋白質(zhì)生物學功能的重要影響因素學功能的重要影響因素。因此，通過對新生肽。因此，通過對新生肽鏈的水解和運輸，可以控制蛋白質(zhì)的濃度在特鏈的水解和運輸，可以控制蛋白質(zhì)的濃度在特定的部位或亞細胞器保持在合適的水平。定的部位或亞細胞器保持在合適的水平。 許多蛋白質(zhì)需要在合成后經(jīng)過特定的修飾才具許多蛋白質(zhì)需要在合成后經(jīng)過特定的修飾才具有功能活性有功能活性。通過對蛋白質(zhì)的可逆的磷酸化、。通過對蛋白質(zhì)的可逆的磷酸化、甲基化、?；?/p>

38、修飾，可以達到調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)功甲基化、酰基化修飾，可以達到調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)功能的作用，是基因表達的快速調(diào)節(jié)方式。能的作用，是基因表達的快速調(diào)節(jié)方式。 目錄目錄RNA InterferencenRNA interference involves the use of small RNA moleculesnThe enzyme Dicer chops double stranded RNA into small pieces of RNAmicro-RNAs bind to complementary RNA to prevent translationsmall interfering RNAs deg

39、rade particular mRNAs before translation目錄目錄nThe phenomenon of inhibition of gene expression by RNA molecules is called RNA interference (RNAi)nsiRNAs and miRNAs are similar but form from different RNA precursors目錄目錄 RNA沉默沉默(RNA silencing)是普遍存在于植物、動是普遍存在于植物、動物物(RNAi)和真菌和真菌(quelling)等真核生物細胞中的一種抵等真核生物

40、細胞中的一種抵抗外源遺傳因子抗外源遺傳因子(病毒、轉(zhuǎn)座子或轉(zhuǎn)基因病毒、轉(zhuǎn)座子或轉(zhuǎn)基因)及調(diào)控基因及調(diào)控基因表達的防御機制，可特異而高效的降解靶表達的防御機制，可特異而高效的降解靶mRNA，以，以保持生物體自身基因組的完整和穩(wěn)定。保持生物體自身基因組的完整和穩(wěn)定。 目錄目錄 The left petunia ( 牽牛花） is wild-type; the right petunias contain transgenes that induce suppression of both transgene and endogenous gene expression, giving rise to the unpigmented white areas of the flower.目錄目錄是一大家族小分子非編碼單鏈是一大家族小分子非編碼單鏈RNA，長度約，長度約20-25個個堿基，由一段具有發(fā)夾