真核基因的表達(dá)調(diào)控

1、第七章第七章 真核基因的表達(dá)調(diào)控真核基因的表達(dá)調(diào)控 原核細(xì)胞環(huán)境因素對調(diào)控起到?jīng)Q定性原核細(xì)胞環(huán)境因素對調(diào)控起到?jīng)Q定性的作用。群體中每一個細(xì)胞對環(huán)境變化的的作用。群體中每一個細(xì)胞對環(huán)境變化的反應(yīng)是直接的和一致的。反應(yīng)是直接的和一致的。 真核細(xì)胞基因表達(dá)調(diào)控最明顯的特征真核細(xì)胞基因表達(dá)調(diào)控最明顯的特征是在特定時間，特定的細(xì)胞中特定的基因是在特定時間，特定的細(xì)胞中特定的基因被激活，實(shí)現(xiàn)被激活，實(shí)現(xiàn)預(yù)定預(yù)定的、有序的、不可逆的、有序的、不可逆轉(zhuǎn)的分化、發(fā)育，并使生物的組織和器官轉(zhuǎn)的分化、發(fā)育，并使生物的組織和器官保持正常功能。這是生命活動規(guī)律決定的，保持正常功能。這是生命活動規(guī)律決定的，環(huán)境因素在其中

2、作用不大。環(huán)境因素在其中作用不大。 真核生物基因調(diào)控可分為兩大類，真核生物基因調(diào)控可分為兩大類，第一類是瞬時調(diào)控或稱可逆性調(diào)控，第一類是瞬時調(diào)控或稱可逆性調(diào)控，它相當(dāng)于原核細(xì)胞對環(huán)境條件變化它相當(dāng)于原核細(xì)胞對環(huán)境條件變化所做出的反應(yīng)，包括某種底物或激所做出的反應(yīng)，包括某種底物或激素水平升降，或細(xì)胞周期不同階段素水平升降，或細(xì)胞周期不同階段酶活性的調(diào)節(jié)；第二類是發(fā)育調(diào)控酶活性的調(diào)節(jié)；第二類是發(fā)育調(diào)控或稱不可逆調(diào)控，是真核基因調(diào)控或稱不可逆調(diào)控，是真核基因調(diào)控的精髓部分，它決定了真核細(xì)胞生的精髓部分，它決定了真核細(xì)胞生長、分化、發(fā)育的進(jìn)程。長、分化、發(fā)育的進(jìn)程。 根據(jù)基因調(diào)控發(fā)生的先后次序，可將其

3、根據(jù)基因調(diào)控發(fā)生的先后次序，可將其分為轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控及轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控。分為轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控及轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控。后者又進(jìn)一步分為后者又進(jìn)一步分為rna加工成熟過程的加工成熟過程的調(diào)控、翻譯水平的調(diào)控及蛋白質(zhì)加工水調(diào)控、翻譯水平的調(diào)控及蛋白質(zhì)加工水平的調(diào)控。平的調(diào)控。誘發(fā)基因轉(zhuǎn)錄的信號、誘發(fā)基因轉(zhuǎn)錄的信號、基因調(diào)控在哪一步基因調(diào)控在哪一步(模板模板dna的轉(zhuǎn)錄、的轉(zhuǎn)錄、mrna的成熟或蛋白質(zhì)合成的成熟或蛋白質(zhì)合成) 實(shí)現(xiàn)以及實(shí)現(xiàn)以及不同水平基因調(diào)控的分子機(jī)制是研究不同水平基因調(diào)控的分子機(jī)制是研究基因調(diào)控的三個主要內(nèi)容?；蛘{(diào)控的三個主要內(nèi)容。1 真核生物的基因結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)錄活性真核生物的基因結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)錄活性 真

4、核細(xì)胞與原核細(xì)胞在基因轉(zhuǎn)錄、翻譯真核細(xì)胞與原核細(xì)胞在基因轉(zhuǎn)錄、翻譯及及dna的空間結(jié)構(gòu)方面存在的差異的空間結(jié)構(gòu)方面存在的差異: (l)在真核細(xì)胞中，成熟在真核細(xì)胞中，成熟mrna為單順反為單順反子子mrna，很少存在原核生物中常見的，很少存在原核生物中常見的多基因操縱子形式。多基因操縱子形式。 (2)真核細(xì)胞真核細(xì)胞dna與組蛋白和大量非組蛋與組蛋白和大量非組蛋白相結(jié)合，只有一小部分白相結(jié)合，只有一小部分dna是裸露的。是裸露的。 (3)高等真核細(xì)胞高等真核細(xì)胞dna中很大部分是中很大部分是不轉(zhuǎn)錄的，大部分真核細(xì)胞的基因不轉(zhuǎn)錄的，大部分真核細(xì)胞的基因中間存在不被翻譯的內(nèi)含子。中間存在不被翻譯的

5、內(nèi)含子。 (4)真核生物能夠有序地根據(jù)生長發(fā)真核生物能夠有序地根據(jù)生長發(fā)育階段的需要進(jìn)行育階段的需要進(jìn)行dna片段重排，片段重排，還能在需要時增加細(xì)胞內(nèi)某些基因還能在需要時增加細(xì)胞內(nèi)某些基因的拷貝數(shù)，這種能力在原核生物中的拷貝數(shù)，這種能力在原核生物中是極為鮮見的。是極為鮮見的。 5 (5)在原核生物中，轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)區(qū)很小，大都在原核生物中，轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)區(qū)很小，大都位于轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游不遠(yuǎn)處；調(diào)控蛋白結(jié)位于轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游不遠(yuǎn)處；調(diào)控蛋白結(jié)合到調(diào)節(jié)位點(diǎn)上可直接促進(jìn)或抑制合到調(diào)節(jié)位點(diǎn)上可直接促進(jìn)或抑制rna聚合聚合酶對它的結(jié)合。酶對它的結(jié)合。 在真核生物中，基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)區(qū)則大得多，在真核生物中，基因

6、轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)區(qū)則大得多，可能遠(yuǎn)離核心啟動子達(dá)幾百個甚至上千個堿可能遠(yuǎn)離核心啟動子達(dá)幾百個甚至上千個堿基對。這些調(diào)節(jié)區(qū)也能與蛋白質(zhì)結(jié)合，但并基對。這些調(diào)節(jié)區(qū)也能與蛋白質(zhì)結(jié)合，但并不直接影響啟動子對不直接影響啟動子對rna聚合酶的接受程度，聚合酶的接受程度，而是通過改變整個基因而是通過改變整個基因5上游區(qū)上游區(qū)dna構(gòu)型來構(gòu)型來影響它與影響它與rna聚合酶的結(jié)合力。聚合酶的結(jié)合力。 (6)真核生物的真核生物的rna在細(xì)胞核中合成，在細(xì)胞核中合成，只有經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)穿過核膜，到達(dá)細(xì)胞質(zhì)只有經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)穿過核膜，到達(dá)細(xì)胞質(zhì)后，才能被翻譯成蛋白質(zhì)。原核生后，才能被翻譯成蛋白質(zhì)。原核生物中不存在這樣嚴(yán)格的空間間隔。物中不

7、存在這樣嚴(yán)格的空間間隔。 (7)許多真核生物的基因只有經(jīng)過復(fù)許多真核生物的基因只有經(jīng)過復(fù)雜的成熟和剪接過程，才能被順利雜的成熟和剪接過程，才能被順利地翻譯成蛋白質(zhì)。地翻譯成蛋白質(zhì)。1.1 外顯子和內(nèi)含子的可變調(diào)控外顯子和內(nèi)含子的可變調(diào)控 通常，一個基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物通過組成通常，一個基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物通過組成型剪接只能產(chǎn)生一種成熟型剪接只能產(chǎn)生一種成熟mrna。 由于選擇性剪接，有一些真核生物基由于選擇性剪接，有一些真核生物基因的原始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物可通過不同的剪接因的原始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物可通過不同的剪接方式，產(chǎn)生不同的方式，產(chǎn)生不同的mrna。 一些核基因由于轉(zhuǎn)錄時選擇不同的啟一些核基因由于轉(zhuǎn)錄時選擇不同的啟動子，

8、使動子，使mrna表達(dá)水平發(fā)生極大的表達(dá)水平發(fā)生極大的變化。變化。小鼠淀粉酶基因表達(dá)小鼠淀粉酶基因表達(dá) 由由s外顯子起始的轉(zhuǎn)錄物是由外顯子起始的轉(zhuǎn)錄物是由l外顯子起始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)外顯子起始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的物的100倍以上。倍以上。1.2 dna水平上的基因表達(dá)調(diào)控水平上的基因表達(dá)調(diào)控 在個體發(fā)育過程中，在個體發(fā)育過程中，dna會發(fā)生規(guī)律性變會發(fā)生規(guī)律性變化，從而控制基因表達(dá)和生物的發(fā)育?；瑥亩刂苹虮磉_(dá)和生物的發(fā)育。 成熟紅細(xì)胞能產(chǎn)生大量的可翻譯成熟珠蛋成熟紅細(xì)胞能產(chǎn)生大量的可翻譯成熟珠蛋白的白的mrna，它的前體細(xì)胞是不產(chǎn)生珠蛋，它的前體細(xì)胞是不產(chǎn)生珠蛋白的。這種變化是由于基因的拷貝數(shù)發(fā)生白的。這種

9、變化是由于基因的拷貝數(shù)發(fā)生了永久性變化所調(diào)控的。這樣的了永久性變化所調(diào)控的。這樣的dna水平水平的調(diào)控是真核生物發(fā)育調(diào)控的一種形式，的調(diào)控是真核生物發(fā)育調(diào)控的一種形式，這包括基因丟失、擴(kuò)增、重排和移位。這這包括基因丟失、擴(kuò)增、重排和移位。這種調(diào)控使基因組發(fā)生了改變。種調(diào)控使基因組發(fā)生了改變。10開放型活性染色質(zhì)結(jié)構(gòu)引起轉(zhuǎn)錄開放型活性染色質(zhì)結(jié)構(gòu)引起轉(zhuǎn)錄 真核基因的活躍轉(zhuǎn)錄是在染色質(zhì)真核基因的活躍轉(zhuǎn)錄是在染色質(zhì)上進(jìn)行的。準(zhǔn)備轉(zhuǎn)錄時，染色質(zhì)上進(jìn)行的。準(zhǔn)備轉(zhuǎn)錄時，染色質(zhì)在特定區(qū)域被解旋松弛，引起核在特定區(qū)域被解旋松弛，引起核小體結(jié)構(gòu)和小體結(jié)構(gòu)和dna局部結(jié)構(gòu)的變化，局部結(jié)構(gòu)的變化，并導(dǎo)致結(jié)構(gòu)基因暴露，

10、促進(jìn)轉(zhuǎn)錄并導(dǎo)致結(jié)構(gòu)基因暴露，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子與啟動子區(qū)因子與啟動子區(qū)dna的結(jié)合，誘的結(jié)合，誘發(fā)基因轉(zhuǎn)錄。發(fā)基因轉(zhuǎn)錄。 暴露的暴露的dna易受核酶的攻擊，活躍易受核酶的攻擊，活躍表達(dá)基因所在染色質(zhì)上含有表達(dá)基因所在染色質(zhì)上含有dna酶酶i超敏感位點(diǎn)，這些超敏感位點(diǎn)大多超敏感位點(diǎn)，這些超敏感位點(diǎn)大多位于基因位于基因5端啟動子區(qū)。端啟動子區(qū)。 非活性狀態(tài)基因非活性狀態(tài)基因5端相應(yīng)位點(diǎn)不表端相應(yīng)位點(diǎn)不表現(xiàn)對現(xiàn)對dna酶酶i的超敏感性。的超敏感性?；驍U(kuò)增基因擴(kuò)增 基因擴(kuò)增基因擴(kuò)增為了滿足某個階段生長發(fā)為了滿足某個階段生長發(fā)育的需要，基因的拷貝數(shù)專一性大量增育的需要，基因的拷貝數(shù)專一性大量增加的現(xiàn)象，是基

11、因活性調(diào)控的一種方式。加的現(xiàn)象，是基因活性調(diào)控的一種方式。例如，非洲爪蟾的卵母細(xì)胞中原有例如，非洲爪蟾的卵母細(xì)胞中原有rrna基因（基因（rdna）約）約500個拷貝。卵裂期和個拷貝。卵裂期和胚胎期，需要大量的胚胎期，需要大量的rrna，基因會大量，基因會大量復(fù)制復(fù)制rdna，使拷貝數(shù)達(dá)到，使拷貝數(shù)達(dá)到200萬，擴(kuò)增萬，擴(kuò)增約約4000倍。倍。13 dna甲基化與基因活性的調(diào)控甲基化與基因活性的調(diào)控 dna甲基化修飾途徑存在于所有高等甲基化修飾途徑存在于所有高等生物中并與基因表達(dá)調(diào)控密切相關(guān)。生物中并與基因表達(dá)調(diào)控密切相關(guān)。大量研究表明，大量研究表明，dna甲基化能關(guān)閉某甲基化能關(guān)閉某些基因的

12、活性。些基因的活性。dna甲基化能引起染甲基化能引起染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、色質(zhì)結(jié)構(gòu)、dna構(gòu)象、構(gòu)象、dna穩(wěn)定性及穩(wěn)定性及dna與蛋白質(zhì)相互作用方式的改變，與蛋白質(zhì)相互作用方式的改變，從而控制基因表達(dá)。從而控制基因表達(dá)。dna的甲基化的甲基化 dna甲基化修飾過程通過改變基甲基化修飾過程通過改變基因的表達(dá)，參與細(xì)胞的生長、發(fā)因的表達(dá)，參與細(xì)胞的生長、發(fā)育過程及育過程及x染色體失活等的調(diào)控。染色體失活等的調(diào)控。 dna甲基化主要形成甲基化主要形成5-甲基胞嘧甲基胞嘧啶啶(5-mc)和少量的和少量的n6-甲基腺嘌呤甲基腺嘌呤(n6-ma)及及7-甲基鳥嘌呤甲基鳥嘌呤(7-mg)。 15 dna甲基化抑制基

13、因轉(zhuǎn)錄的機(jī)理甲基化抑制基因轉(zhuǎn)錄的機(jī)理 用組蛋白用組蛋白hl與含與含ccgg序列的甲基化和非序列的甲基化和非甲基化甲基化dna實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)：甲基化達(dá)到一定實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)：甲基化達(dá)到一定程度時會發(fā)生從常規(guī)的程度時會發(fā)生從常規(guī)的b-dna向向z-dna的的過渡。又由于過渡。又由于z-dna結(jié)構(gòu)收縮，螺旋加深，結(jié)構(gòu)收縮，螺旋加深，使許多蛋白質(zhì)因子賴以結(jié)合的元件縮入大使許多蛋白質(zhì)因子賴以結(jié)合的元件縮入大溝而不利于基因轉(zhuǎn)錄的起始。溝而不利于基因轉(zhuǎn)錄的起始。 dna甲基化導(dǎo)致某些區(qū)域甲基化導(dǎo)致某些區(qū)域dna構(gòu)象變化，構(gòu)象變化，影響蛋白質(zhì)與影響蛋白質(zhì)與dna的相互作用；抑制轉(zhuǎn)錄的相互作用；抑制轉(zhuǎn)錄因子與啟動區(qū)因子與

14、啟動區(qū)dna的結(jié)合效率。的結(jié)合效率。 用序列相同但甲基化水平不同的用序列相同但甲基化水平不同的dna為為材料，比較其作為材料，比較其作為rna聚合酶轉(zhuǎn)錄模板聚合酶轉(zhuǎn)錄模板的活性，發(fā)現(xiàn)甲基的引入不利于模板與的活性，發(fā)現(xiàn)甲基的引入不利于模板與rna聚合酶的結(jié)合，降低了其體外轉(zhuǎn)錄聚合酶的結(jié)合，降低了其體外轉(zhuǎn)錄活性?；钚浴?5-甲基胞嘧啶在甲基胞嘧啶在dna上并不是隨機(jī)分布上并不是隨機(jī)分布的，基因的的，基因的5端和端和3端往往富含甲基化端往往富含甲基化位點(diǎn)，而啟動區(qū)位點(diǎn)，而啟動區(qū)dna分子上的甲基化密分子上的甲基化密度與基因轉(zhuǎn)錄受抑制的程度密切相關(guān)。度與基因轉(zhuǎn)錄受抑制的程度密切相關(guān)。17 72 真核基

15、因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控真核基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控真核基因的調(diào)控主要也是在轉(zhuǎn)錄真核基因的調(diào)控主要也是在轉(zhuǎn)錄水平上進(jìn)行的。水平上進(jìn)行的。具體方式是特定的反式作用因子具體方式是特定的反式作用因子(trans-acting factor，又稱跨域，又稱跨域作用因子作用因子)與順式作用元件與順式作用元件(cis-acting，element)相互作用而進(jìn)相互作用而進(jìn)行的。行的。7.2.1 順式作用元件順式作用元件真核生物啟動子和增強(qiáng)子。它真核生物啟動子和增強(qiáng)子。它們由若干們由若干dna序列元件組成，序列元件組成，它們常與特定的功能基因連鎖它們常與特定的功能基因連鎖在一起。在一起。1.啟動子啟動子(promoter) 真核

16、基因啟動子由核心啟動子和真核基因啟動子由核心啟動子和上游啟動子兩個部分組成，是在上游啟動子兩個部分組成，是在基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)(+1)及其及其5上游上游大約大約100200bp以內(nèi)的一組具有以內(nèi)的一組具有獨(dú)立功能的獨(dú)立功能的dna序列，是決定序列，是決定rna聚合酶聚合酶轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)和轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)和轉(zhuǎn)錄頻率的關(guān)鍵元件。頻率的關(guān)鍵元件。20(1)核心啟動子核心啟動子(core promoter) 是指保證是指保證rna聚合酶聚合酶轉(zhuǎn)錄正常起轉(zhuǎn)錄正常起始所必需的、最少的始所必需的、最少的dna序列。包序列。包括轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)及轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上括轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)及轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游游-25-30

17、bp處的處的tata盒。核心啟盒。核心啟動子單獨(dú)起作用時，只能確定轉(zhuǎn)錄動子單獨(dú)起作用時，只能確定轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)并產(chǎn)生基礎(chǔ)水平的轉(zhuǎn)錄。起始位點(diǎn)并產(chǎn)生基礎(chǔ)水平的轉(zhuǎn)錄。(2)上游啟動子元件上游啟動子元件(upstream promoter element，upe)包括通常位于包括通常位于-7obp附近的附近的caat盒盒(ccaat)和和gc盒盒(gggcgg)等，能通過等，能通過tfd復(fù)復(fù)合物調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄起始的頻率，提高合物調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄起始的頻率，提高轉(zhuǎn)錄效率。轉(zhuǎn)錄效率。2.增強(qiáng)子及其對轉(zhuǎn)錄的影響增強(qiáng)子及其對轉(zhuǎn)錄的影響 增強(qiáng)子是指能使與它連鎖的基因增強(qiáng)子是指能使與它連鎖的基因轉(zhuǎn)錄頻率明顯增加的轉(zhuǎn)錄頻率明顯增

18、加的dna序列。序列。病毒、植物、動物和人類正常細(xì)病毒、植物、動物和人類正常細(xì)胞中都發(fā)現(xiàn)有增強(qiáng)子存在。作為胞中都發(fā)現(xiàn)有增強(qiáng)子存在。作為基因表達(dá)的重要調(diào)節(jié)元件，增強(qiáng)基因表達(dá)的重要調(diào)節(jié)元件，增強(qiáng)子通常具有下列特性子通常具有下列特性: (1)增強(qiáng)效應(yīng)十分明顯增強(qiáng)效應(yīng)十分明顯 一般能使基因轉(zhuǎn)錄一般能使基因轉(zhuǎn)錄頻率增加頻率增加10200倍，有的可以增加上千倍，有的可以增加上千倍。倍。 (2)增強(qiáng)效應(yīng)與其位置和取向無關(guān)增強(qiáng)效應(yīng)與其位置和取向無關(guān) 不論增不論增強(qiáng)子以什么方向排列強(qiáng)子以什么方向排列(53或或35)，甚，甚至與靶基因相距至與靶基因相距3000bp或在靶基因下游，或在靶基因下游，均表現(xiàn)出增強(qiáng)效應(yīng)。

19、均表現(xiàn)出增強(qiáng)效應(yīng)。 (3)大多為重復(fù)序列大多為重復(fù)序列 一般長約一般長約50bp，適合，適合與某些蛋白因子結(jié)合。其內(nèi)部常含有一個與某些蛋白因子結(jié)合。其內(nèi)部常含有一個產(chǎn)生增強(qiáng)效應(yīng)時所必需的核心序產(chǎn)生增強(qiáng)效應(yīng)時所必需的核心序列列:(g)tgga/ta/ta/t(g)。(4)沒有基因?qū)Ｒ恍?，可以在不同沒有基因?qū)Ｒ恍裕梢栽诓煌幕蚪M合上表現(xiàn)增強(qiáng)效應(yīng)。的基因組合上表現(xiàn)增強(qiáng)效應(yīng)。(5)許多增強(qiáng)子受外部信號的調(diào)控，許多增強(qiáng)子受外部信號的調(diào)控，如金屬硫蛋白基因啟動區(qū)上游所如金屬硫蛋白基因啟動區(qū)上游所帶的增強(qiáng)子，就可以對環(huán)境中的帶的增強(qiáng)子，就可以對環(huán)境中的鋅、鎬濃度做出反應(yīng)。鋅、鎬濃度做出反應(yīng)。25 增強(qiáng)子

20、的功能受增強(qiáng)子的功能受dna雙螺旋空間構(gòu)象的影響。雙螺旋空間構(gòu)象的影響。增強(qiáng)子有如下增強(qiáng)子有如下3種作用機(jī)制種作用機(jī)制:1.影響模板附近影響模板附近的的dna雙螺旋結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致雙螺旋結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致dna雙螺旋彎折或雙螺旋彎折或在反式因子的參與下，以蛋白質(zhì)之間的相互在反式因子的參與下，以蛋白質(zhì)之間的相互作用為媒介形成增強(qiáng)子與啟動子之間作用為媒介形成增強(qiáng)子與啟動子之間成環(huán)成環(huán)連接，活化基因轉(zhuǎn)錄。連接，活化基因轉(zhuǎn)錄。2.將模板固定在細(xì)胞將模板固定在細(xì)胞核內(nèi)特定位置，如連接在核基質(zhì)上，有利于核內(nèi)特定位置，如連接在核基質(zhì)上，有利于dna拓?fù)洚悩?gòu)酶改變拓?fù)洚悩?gòu)酶改變dna雙螺旋結(jié)構(gòu)的張力，雙螺旋結(jié)構(gòu)的張力，促進(jìn)

21、促進(jìn)rna聚合酶在聚合酶在dna鏈上的結(jié)合和滑動。鏈上的結(jié)合和滑動。3.增強(qiáng)子區(qū)可以作為反式作用因子或增強(qiáng)子區(qū)可以作為反式作用因子或rna聚聚合酶進(jìn)入染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的合酶進(jìn)入染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的 入口入口。722 反式作用因子反式作用因子 參與調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄效率的蛋白質(zhì)，它們參與調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄效率的蛋白質(zhì)，它們能識別或者結(jié)合在各類順式作用元件核心能識別或者結(jié)合在各類順式作用元件核心序列上序列上(如如:上游調(diào)控元件或增強(qiáng)子區(qū)域上游調(diào)控元件或增強(qiáng)子區(qū)域)。這些因子有兩種獨(dú)立的活性這些因子有兩種獨(dú)立的活性: 特異地與特異地與dna結(jié)合位點(diǎn)相結(jié)合，然后激活轉(zhuǎn)錄。兩種活結(jié)合位點(diǎn)相結(jié)合，然后激活轉(zhuǎn)錄。兩種活性可以獨(dú)立

22、分配給特定的蛋白結(jié)構(gòu)域，分性可以獨(dú)立分配給特定的蛋白結(jié)構(gòu)域，分別稱作別稱作dna結(jié)合結(jié)構(gòu)域和激活結(jié)構(gòu)域，兩結(jié)合結(jié)構(gòu)域和激活結(jié)構(gòu)域，兩者是相分離的。它們在蛋白質(zhì)的不同區(qū)域。者是相分離的。它們在蛋白質(zhì)的不同區(qū)域。1 dna結(jié)合結(jié)構(gòu)域結(jié)合結(jié)構(gòu)域 1. 螺旋螺旋-轉(zhuǎn)折轉(zhuǎn)折-螺旋螺旋(helix-turn-helix， h-t-h)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 這一類蛋白質(zhì)分子中有至少兩個這一類蛋白質(zhì)分子中有至少兩個螺旋，中間由短側(cè)鏈氨基酸殘基形成螺旋，中間由短側(cè)鏈氨基酸殘基形成“轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)折折”，近竣基端的，近竣基端的螺旋中氨基酸殘基的替螺旋中氨基酸殘基的替換會影響該蛋白質(zhì)在換會影響該蛋白質(zhì)在dna雙螺旋大溝中的雙螺旋大溝中的

23、結(jié)合。與結(jié)合。與dna相互作用時，同源域蛋白的相互作用時，同源域蛋白的第一、二兩個螺旋往往靠在外側(cè)，其第三第一、二兩個螺旋往往靠在外側(cè)，其第三個螺旋則與個螺旋則與dna大溝相結(jié)合，并通過其大溝相結(jié)合，并通過其n-端的多余臂與端的多余臂與dna的小溝相結(jié)合。的小溝相結(jié)合。 2. 鋅指結(jié)構(gòu)域鋅指結(jié)構(gòu)域 這種結(jié)構(gòu)域有兩種形式，這種結(jié)構(gòu)域有兩種形式，c2h2型鋅指通過型鋅指通過2個個半胱氨酸和半胱氨酸和2個組氨酸殘基固定，這四個殘基與個組氨酸殘基固定，這四個殘基與鋅離子在空間上形成一個四面體結(jié)構(gòu)。這種鋅指鋅離子在空間上形成一個四面體結(jié)構(gòu)。這種鋅指折疊形成一個緊密的結(jié)構(gòu)，由二條折疊形成一個緊密的結(jié)構(gòu)，由

24、二條鏈和一個鏈和一個-螺旋組成，螺旋組成，-螺旋與螺旋與dna大溝結(jié)合。該大溝結(jié)合。該-螺旋區(qū)螺旋區(qū)域上含有保守的堿性氨基酸，負(fù)責(zé)與域上含有保守的堿性氨基酸，負(fù)責(zé)與dna的結(jié)合。的結(jié)合。另一鋅指結(jié)構(gòu)是鋅離子與另一鋅指結(jié)構(gòu)是鋅離子與4個半胱氨酸結(jié)合，它個半胱氨酸結(jié)合，它出現(xiàn)在一百多種類固醇激素受體轉(zhuǎn)錄因子中。這出現(xiàn)在一百多種類固醇激素受體轉(zhuǎn)錄因子中。這些因子由同型或異型的二聚體組成，其中每一單些因子由同型或異型的二聚體組成，其中每一單體包含體包含2個個c4鋅指結(jié)構(gòu)。兩個單體通過鋅離子穩(wěn)鋅指結(jié)構(gòu)。兩個單體通過鋅離子穩(wěn)定折疊成更復(fù)雜的構(gòu)象，再把每個單體的定折疊成更復(fù)雜的構(gòu)象，再把每個單體的-螺旋螺旋

25、插入到插入到dna的連續(xù)大溝中。的連續(xù)大溝中。303. 堿性結(jié)構(gòu)域堿性結(jié)構(gòu)域 在許多在許多dna結(jié)合蛋白中都發(fā)現(xiàn)了堿性結(jié)構(gòu)結(jié)合蛋白中都發(fā)現(xiàn)了堿性結(jié)構(gòu)域，它通常是與亮氨酸拉鏈或域，它通常是與亮氨酸拉鏈或hlh基序中基序中的一個聯(lián)合在一起的，結(jié)果被稱做堿性亮的一個聯(lián)合在一起的，結(jié)果被稱做堿性亮氨酸拉鏈氨酸拉鏈(bzip)或堿性或堿性hlh蛋白。蛋白的蛋白。蛋白的二聚作用使二個堿性結(jié)構(gòu)城相鄰，進(jìn)而可二聚作用使二個堿性結(jié)構(gòu)城相鄰，進(jìn)而可與與dna發(fā)生作用。發(fā)生作用。2 二聚體結(jié)構(gòu)域二聚體結(jié)構(gòu)域 1. 亮氨酸拉鏈亮氨酸拉鏈 亮氨酸拉鏈的肽鏈上每相亮氨酸拉鏈的肽鏈上每相隔七個殘基就會有一個疏水的亮氨酸殘基

26、，隔七個殘基就會有一個疏水的亮氨酸殘基，這些殘基位于這些殘基位于dna結(jié)合域的結(jié)合域的c端端-螺旋上，螺旋上，這樣這樣-螺旋的側(cè)面每兩圈就會出現(xiàn)一個亮螺旋的側(cè)面每兩圈就會出現(xiàn)一個亮氨酸，形成一個疏水的表面。結(jié)果在氨酸，形成一個疏水的表面。結(jié)果在-螺螺旋的疏水表面間就可以互相作用，形成二旋的疏水表面間就可以互相作用，形成二聚體。這種相互作用形成一個卷曲的卷曲聚體。這種相互作用形成一個卷曲的卷曲結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) (coiled-coilstructure)。 bzip轉(zhuǎn)錄因子包含一個堿性的轉(zhuǎn)錄因子包含一個堿性的dna結(jié)合區(qū)域，結(jié)合區(qū)域，其其n端與亮氨酸拉鏈相連，這也可以被看作端與亮氨酸拉鏈相連，這也可以被

27、看作是是-螺旋螺旋c端的延伸。每個端的延伸。每個-螺旋相連的堿性螺旋相連的堿性結(jié)構(gòu)域形成一個對稱的結(jié)構(gòu)，沿結(jié)構(gòu)域形成一個對稱的結(jié)構(gòu)，沿dna相反的相反的方向延伸并與對稱的方向延伸并與對稱的dna識別位點(diǎn)發(fā)生作用，識別位點(diǎn)發(fā)生作用，最終像一個夾子夾在最終像一個夾子夾在dna上。亮氨酸拉鏈在上。亮氨酸拉鏈在一些利用一些利用dna結(jié)合結(jié)構(gòu)域的蛋白中也可以不結(jié)合結(jié)構(gòu)域的蛋白中也可以不通過堿性結(jié)構(gòu)域而作為二聚體結(jié)構(gòu)域使用，通過堿性結(jié)構(gòu)域而作為二聚體結(jié)構(gòu)域使用，包括一些同源域蛋白。包括一些同源域蛋白。2. 螺旋螺旋-環(huán)環(huán)-螺旋（螺旋（hlh）結(jié)構(gòu)域）結(jié)構(gòu)域 這一結(jié)構(gòu)在總體上與亮氨酸拉鏈相似，這一結(jié)構(gòu)在總體

28、上與亮氨酸拉鏈相似，只是它的二個只是它的二個-螺旋被一個非螺旋的螺旋被一個非螺旋的多肽環(huán)分成二個單體蛋白，多肽環(huán)分成二個單體蛋白，c端端-螺螺旋一側(cè)的疏水殘基可以二聚化。與亮旋一側(cè)的疏水殘基可以二聚化。與亮氨酸拉鏈一樣，氨酸拉鏈一樣，hlh結(jié)構(gòu)也經(jīng)常與堿結(jié)構(gòu)也經(jīng)常與堿性結(jié)構(gòu)域相鄰，以形成性結(jié)構(gòu)域相鄰，以形成dna結(jié)合所需結(jié)合所需的二聚體。的二聚體。7223 轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域 1. 酸性激活結(jié)構(gòu)域酸性激活結(jié)構(gòu)域 通過比較酵母通過比較酵母gcn4和和gal4的轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域、哺的轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域、哺乳動物糖皮質(zhì)激素受體以及疤疹病毒乳動物糖皮質(zhì)激素受體以及疤疹病毒激活子激活子vpl6發(fā)現(xiàn)它

29、們都含有很高比例發(fā)現(xiàn)它們都含有很高比例的酸性氨基酸，這樣的結(jié)構(gòu)域被稱作的酸性氨基酸，這樣的結(jié)構(gòu)域被稱作酸性激活結(jié)構(gòu)域，且是許多轉(zhuǎn)錄激活酸性激活結(jié)構(gòu)域，且是許多轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域的特征。結(jié)構(gòu)域的特征。 2. 富含谷氨酰胺結(jié)構(gòu)域富含谷氨酰胺結(jié)構(gòu)域 富含谷氨酞胺富含谷氨酞胺的結(jié)構(gòu)域是在轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)構(gòu)域是在轉(zhuǎn)錄因子spl的二個激活的二個激活區(qū)域上首次發(fā)現(xiàn)的。與酸性結(jié)構(gòu)域一樣，區(qū)域上首次發(fā)現(xiàn)的。與酸性結(jié)構(gòu)域一樣，谷氨酰胺殘基所占的比例很重要。谷氨酰胺殘基所占的比例很重要。 3. 富含脯氨酸結(jié)構(gòu)域富含脯氨酸結(jié)構(gòu)域 在一些轉(zhuǎn)錄因子在一些轉(zhuǎn)錄因子中所發(fā)現(xiàn)的富含脯氨酸結(jié)構(gòu)域，與谷氨中所發(fā)現(xiàn)的富含脯氨酸結(jié)構(gòu)域，與谷氨

30、酰氨相似，有一個能激活轉(zhuǎn)錄的連續(xù)脯酰氨相似，有一個能激活轉(zhuǎn)錄的連續(xù)脯氨酸殘基鏈。氨酸殘基鏈。7224 阻抑物結(jié)構(gòu)域阻抑物結(jié)構(gòu)域 轉(zhuǎn)錄的阻抑有可能是通過間接地對激轉(zhuǎn)錄的阻抑有可能是通過間接地對激活因子功能的干擾而實(shí)現(xiàn)的，有以下活因子功能的干擾而實(shí)現(xiàn)的，有以下幾種情況幾種情況: 阻斷了激活因子的阻斷了激活因子的dna結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合位點(diǎn) (與與原核生物的阻抑蛋白一樣原核生物的阻抑蛋白一樣)。 并非阻礙并非阻礙dna結(jié)合而是掩蓋了激活結(jié)結(jié)合而是掩蓋了激活結(jié)構(gòu)域。構(gòu)域。 哺乳動物甲狀腺激素受體的結(jié)構(gòu)域哺乳動物甲狀腺激素受體的結(jié)構(gòu)域在缺少甲狀腺激素的情況下可以阻在缺少甲狀腺激素的情況下可以阻抑轉(zhuǎn)錄，而在與配

31、體結(jié)合后又可激抑轉(zhuǎn)錄，而在與配體結(jié)合后又可激活轉(zhuǎn)錄。活轉(zhuǎn)錄。wilms癌基因癌基因wt1的產(chǎn)物的產(chǎn)物是一個抑癌蛋白，這個抑癌蛋白就是一個抑癌蛋白，這個抑癌蛋白就有一個特定的富脯氨酸阻抑結(jié)構(gòu)域。有一個特定的富脯氨酸阻抑結(jié)構(gòu)域。723 轉(zhuǎn)錄調(diào)控的對象轉(zhuǎn)錄調(diào)控的對象 激活結(jié)構(gòu)城多樣性的存在給我們提出了一激活結(jié)構(gòu)城多樣性的存在給我們提出了一個問題，即在起始轉(zhuǎn)錄復(fù)合體中它們的調(diào)個問題，即在起始轉(zhuǎn)錄復(fù)合體中它們的調(diào)控對象是相同的還是不同的控對象是相同的還是不同的?酸性激活結(jié)構(gòu)酸性激活結(jié)構(gòu)域可以從下游的增強(qiáng)子位點(diǎn)激活轉(zhuǎn)錄，而域可以從下游的增強(qiáng)子位點(diǎn)激活轉(zhuǎn)錄，而富含脯氨酸結(jié)構(gòu)域的激活力很弱，富含谷富含脯氨酸結(jié)

32、構(gòu)域的激活力很弱，富含谷氨酰氨根本無法激活氨酰氨根本無法激活;在酵母中富含脯氨酸在酵母中富含脯氨酸的結(jié)構(gòu)域和酸性結(jié)構(gòu)域具有活性，而富含的結(jié)構(gòu)域和酸性結(jié)構(gòu)域具有活性，而富含谷氨酰胺的結(jié)構(gòu)域則沒有活性，這些都表谷氨酰胺的結(jié)構(gòu)域則沒有活性，這些都表明激活結(jié)構(gòu)域有著不同的調(diào)控對象。明激活結(jié)構(gòu)域有著不同的調(diào)控對象。 不同的轉(zhuǎn)錄激活因子調(diào)控的對象是不一樣的，不同的轉(zhuǎn)錄激活因子調(diào)控的對象是不一樣的，可能的情況有以下幾種可能的情況有以下幾種: 染色質(zhì)結(jié)構(gòu)染色質(zhì)結(jié)構(gòu); 與與tfd作用作用; 與與tfb作用作用; 對對tfh復(fù)合體的調(diào)整和作用。復(fù)合體的調(diào)整和作用。 不同的激活結(jié)構(gòu)域有著不同的調(diào)控對象，而不同的激活

33、結(jié)構(gòu)域有著不同的調(diào)控對象，而且轉(zhuǎn)錄起始和延伸過程的任何組分或階段都且轉(zhuǎn)錄起始和延伸過程的任何組分或階段都可能成為調(diào)控的對象，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄的多階可能成為調(diào)控的對象，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄的多階段調(diào)控。段調(diào)控。724 轉(zhuǎn)錄調(diào)控實(shí)例轉(zhuǎn)錄調(diào)控實(shí)例 1. 組成性轉(zhuǎn)錄因子組成性轉(zhuǎn)錄因子:spl spl與一段富含與一段富含gc的保守序列的保守序列g(shù)ggcc沿相連，是一種組沿相連，是一種組成性轉(zhuǎn)錄因子。成性轉(zhuǎn)錄因子。spl存在于所有的細(xì)胞類型存在于所有的細(xì)胞類型中，包含中，包含3個鋅指結(jié)構(gòu)以及個鋅指結(jié)構(gòu)以及2個富含谷氨酰個富含谷氨酰胺轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域。胺轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域。spl的富含谷氨酰胺結(jié)的富含谷氨酰胺結(jié)構(gòu)域與構(gòu)域與t

34、afll0發(fā)生特異性作用，而發(fā)生特異性作用，而tafll0與與tata結(jié)合蛋白（結(jié)合蛋白（tbp)相結(jié)合相結(jié)合組成組成tfd。這就是。這就是spl如何調(diào)控起始轉(zhuǎn)錄如何調(diào)控起始轉(zhuǎn)錄復(fù)合體的一種方式。復(fù)合體的一種方式。2. 激素調(diào)控激素調(diào)控: 類固醇激素受體類固醇激素受體 激素由一類細(xì)胞分泌，激素由一類細(xì)胞分泌，然后將信號轉(zhuǎn)移給另一類細(xì)胞。如類固醇然后將信號轉(zhuǎn)移給另一類細(xì)胞。如類固醇激素是脂溶性的，可以穿過細(xì)胞膜與被稱激素是脂溶性的，可以穿過細(xì)胞膜與被稱作類固醇激素受體的轉(zhuǎn)錄因子相互作用。作類固醇激素受體的轉(zhuǎn)錄因子相互作用。在沒有類固醇激素存在的條件下，該受體在沒有類固醇激素存在的條件下，該受體與

35、抑制蛋白結(jié)合，游離在細(xì)胞質(zhì)中，對轉(zhuǎn)與抑制蛋白結(jié)合，游離在細(xì)胞質(zhì)中，對轉(zhuǎn)錄有阻抑作用。當(dāng)類固醇激素與受體結(jié)合錄有阻抑作用。當(dāng)類固醇激素與受體結(jié)合后，可以使受體從抑制蛋白上游離出來，后，可以使受體從抑制蛋白上游離出來，然后受體二聚化，進(jìn)而轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中，然后受體二聚化，進(jìn)而轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中，轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)錄激活因子。轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)錄激活因子。 3. 磷酸化調(diào)控磷酸化調(diào)控:stat蛋白蛋白 某些激素不穿過細(xì)胞，它們與細(xì)胞表面的受體結(jié)某些激素不穿過細(xì)胞，它們與細(xì)胞表面的受體結(jié)合，通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的過程將信號傳遞給細(xì)胞內(nèi)的合，通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的過程將信號傳遞給細(xì)胞內(nèi)的蛋白。如蛋白。如-干擾素通過激活干擾素通過激活jak激酶，

36、誘發(fā)轉(zhuǎn)錄激酶，誘發(fā)轉(zhuǎn)錄因子（因子（statl）的磷酸化（當(dāng)）的磷酸化（當(dāng)statl沒有磷酸沒有磷酸化時，以單體的形成存在于細(xì)胞質(zhì)中，沒有轉(zhuǎn)錄化時，以單體的形成存在于細(xì)胞質(zhì)中，沒有轉(zhuǎn)錄活性）。它的一個特定酪氨酸殘基發(fā)生磷酸化后，活性）。它的一個特定酪氨酸殘基發(fā)生磷酸化后，便能夠形成同型二聚體，并從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞便能夠形成同型二聚體，并從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中，進(jìn)而激活在啟動子處含有一保守核中，進(jìn)而激活在啟動子處含有一保守dna結(jié)合結(jié)合序列的目標(biāo)基因的表達(dá)序列的目標(biāo)基因的表達(dá) 。 4. 轉(zhuǎn)錄延伸：轉(zhuǎn)錄延伸：hiv tat hiv編碼一種稱為編碼一種稱為tat的激活蛋白，該蛋白的激活蛋白，該蛋白為為

37、hiv基因的大量表達(dá)所必需?；虻拇罅勘磉_(dá)所必需。tat與與rna上的一段稱為上的一段稱為tar的莖環(huán)結(jié)構(gòu)結(jié)合（的莖環(huán)結(jié)構(gòu)結(jié)合（tar是是hiv rna5端的轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)后的一段不端的轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)后的一段不翻譯區(qū)域）。在哺乳動物細(xì)胞中翻譯區(qū)域）。在哺乳動物細(xì)胞中tat所起的所起的主要作用表現(xiàn)在轉(zhuǎn)錄延伸的過程中，若沒主要作用表現(xiàn)在轉(zhuǎn)錄延伸的過程中，若沒有有tat的存在，的存在，rna聚合酶聚合酶轉(zhuǎn)錄復(fù)合體將轉(zhuǎn)錄復(fù)合體將因進(jìn)程過慢而使因進(jìn)程過慢而使hiv的轉(zhuǎn)錄過早終止。的轉(zhuǎn)錄過早終止。 tat可與可與rna結(jié)合因子一起以復(fù)合體形結(jié)合因子一起以復(fù)合體形式結(jié)合在轉(zhuǎn)錄物的式結(jié)合在轉(zhuǎn)錄物的tar序列上，序列上

38、，tat-rna復(fù)合體可以向后成環(huán)，并與裝配在復(fù)合體可以向后成環(huán)，并與裝配在啟動子處的新形成的轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合體作啟動子處的新形成的轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合體作用，這種作用導(dǎo)致用，這種作用導(dǎo)致tfh的激酶活性被的激酶活性被激活，結(jié)果激活，結(jié)果rna聚合酶聚合酶的羧基端結(jié)構(gòu)的羧基端結(jié)構(gòu)域域 (ctd)實(shí)現(xiàn)磷酸化，使得實(shí)現(xiàn)磷酸化，使得rna聚合酶聚合酶前進(jìn)，完成前進(jìn)，完成hiv轉(zhuǎn)錄單位的閱讀，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄單位的閱讀，實(shí)現(xiàn)hiv蛋白的大量合成。蛋白的大量合成。5. 胚胎發(fā)育胚胎發(fā)育:同源域蛋白同源域蛋白 同源框是一段保守的同源框是一段保守的dna序列，編碼一種序列，編碼一種同源異型域的螺旋同源異型域的螺旋-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角-螺

39、旋的螺旋的dna結(jié)合結(jié)合蛋白。果蠅同源異型基因編碼的轉(zhuǎn)錄因子蛋白。果蠅同源異型基因編碼的轉(zhuǎn)錄因子中的同源異型域負(fù)責(zé)身體各部分的正確分中的同源異型域負(fù)責(zé)身體各部分的正確分化化 。例如，同源異型基因中的一種。例如，同源異型基因中的一種antennapedia的突變可使果蠅在應(yīng)該長觸的突變可使果蠅在應(yīng)該長觸角的地方長出腿來。角的地方長出腿來。 73 轉(zhuǎn)錄后的基因調(diào)控轉(zhuǎn)錄后的基因調(diào)控 轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)是基因表達(dá)調(diào)控的最重要方式，轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)是基因表達(dá)調(diào)控的最重要方式，但還有其他方式?；虮磉_(dá)的過程中可能但還有其他方式?；虮磉_(dá)的過程中可能被調(diào)控，步驟越多產(chǎn)生調(diào)控的形式也會越被調(diào)控，步驟越多產(chǎn)生調(diào)控的形式也會越多。

40、真核生物轉(zhuǎn)錄之后到達(dá)翻譯的路比原多。真核生物轉(zhuǎn)錄之后到達(dá)翻譯的路比原核生物長，所經(jīng)步驟也多，因此，基因的核生物長，所經(jīng)步驟也多，因此，基因的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控就顯得更為重要。轉(zhuǎn)錄后調(diào)控就顯得更為重要。rna的加工的加工成熟和蛋白質(zhì)合成，在真核基因調(diào)控中起成熟和蛋白質(zhì)合成，在真核基因調(diào)控中起著重要作用。著重要作用。731 mrna加工成熟過程中的調(diào)控加工成熟過程中的調(diào)控 編碼蛋白質(zhì)的基因轉(zhuǎn)錄時首先生成前體編碼蛋白質(zhì)的基因轉(zhuǎn)錄時首先生成前體pre-mrna(或稱或稱hnrna)，然后再加工剪，然后再加工剪接為成熟有生物功能的接為成熟有生物功能的mrna。這些加工。這些加工主要包括在主要包括在mrna的的5

41、末端加末端加“帽子帽子”，在其在其3末端加上末端加上poly(a)，進(jìn)行，進(jìn)行rna的剪接的剪接以及核苷酸的甲基化修飾等。由于以及核苷酸的甲基化修飾等。由于hnrna被不同的加工會產(chǎn)生不同被不同的加工會產(chǎn)生不同mrna，它作為，它作為蛋白質(zhì)合成模板的功能就會不同，所以蛋白質(zhì)合成模板的功能就會不同，所以mrna的加工成熟是基因表達(dá)的重要調(diào)控的加工成熟是基因表達(dá)的重要調(diào)控環(huán)節(jié)。環(huán)節(jié)。1、復(fù)雜轉(zhuǎn)錄單位對調(diào)控的影響、復(fù)雜轉(zhuǎn)錄單位對調(diào)控的影響 一些編碼組織和發(fā)育特異性蛋白質(zhì)的基因含有復(fù)一些編碼組織和發(fā)育特異性蛋白質(zhì)的基因含有復(fù)雜轉(zhuǎn)錄單位，它們除了含有數(shù)量不等的內(nèi)含子以雜轉(zhuǎn)錄單位，它們除了含有數(shù)量不等的內(nèi)

42、含子以外，其原始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物能通過多種不同方式加工成外，其原始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物能通過多種不同方式加工成兩個或兩個以上的兩個或兩個以上的mrna。 (1)利用多個利用多個5端轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)或剪接位點(diǎn)產(chǎn)生不端轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)或剪接位點(diǎn)產(chǎn)生不同的蛋白質(zhì)。下圖說明肌球蛋白堿性輕鏈基因選同的蛋白質(zhì)。下圖說明肌球蛋白堿性輕鏈基因選用了不同的用了不同的5轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)及剪接不同外顯子產(chǎn)轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)及剪接不同外顯子產(chǎn)生蛋白質(zhì)異構(gòu)體生蛋白質(zhì)異構(gòu)體lcl和和lc3的過程。的過程。 (2)利用多個加利用多個加poly(a)位點(diǎn)和不同的位點(diǎn)和不同的剪接方式產(chǎn)生不同的蛋白質(zhì)。這類剪接方式產(chǎn)生不同的蛋白質(zhì)。這類基因調(diào)控點(diǎn)在于有兩個或多個加基

43、因調(diào)控點(diǎn)在于有兩個或多個加poly(a)位點(diǎn)，可通過不同的剪接方位點(diǎn)，可通過不同的剪接方式得到不同的蛋白質(zhì)。例如大鼠降式得到不同的蛋白質(zhì)。例如大鼠降鈣素基因就是如此。鈣素基因就是如此。2、mrna有效性的調(diào)控有效性的調(diào)控 真核生物能否及時、長時間利用成熟的真核生物能否及時、長時間利用成熟的mrna翻譯出蛋白質(zhì)，與翻譯出蛋白質(zhì)，與mrna的穩(wěn)定性相的穩(wěn)定性相關(guān)。關(guān)。 原核生物原核生物mrna的半衰期平均大約的半衰期平均大約3min。 高等真核生物迅速生長的細(xì)胞中高等真核生物迅速生長的細(xì)胞中mrna的半的半衰期平均約為衰期平均約為3h。在高度分化的終端細(xì)胞中。在高度分化的終端細(xì)胞中許多許多mrna

44、極其穩(wěn)定，有的壽命長達(dá)十幾天，極其穩(wěn)定，有的壽命長達(dá)十幾天，加上強(qiáng)啟動子的多次轉(zhuǎn)錄，使一些終端細(xì)胞加上強(qiáng)啟動子的多次轉(zhuǎn)錄，使一些終端細(xì)胞特有的蛋白質(zhì)合成達(dá)到驚人的水平。特有的蛋白質(zhì)合成達(dá)到驚人的水平。1112 例如，家蠶絲心蛋白基因具有很強(qiáng)例如，家蠶絲心蛋白基因具有很強(qiáng)的啟動子，幾天內(nèi)即可轉(zhuǎn)錄出的啟動子，幾天內(nèi)即可轉(zhuǎn)錄出105個個絲心蛋白絲心蛋白mrna，而它的壽命長達(dá)，而它的壽命長達(dá)4天，每個天，每個mrna分子能重復(fù)翻譯出分子能重復(fù)翻譯出105個絲心蛋白，所以個絲心蛋白，所以4天內(nèi)可產(chǎn)生天內(nèi)可產(chǎn)生1010個絲心蛋白，說明個絲心蛋白，說明mrna壽命壽命的延長是的延長是mrna有效性的一個重

45、要有效性的一個重要因素。因素。732 翻譯水平的調(diào)控翻譯水平的調(diào)控 在高等真核生物中轉(zhuǎn)運(yùn)鐵蛋白受體（在高等真核生物中轉(zhuǎn)運(yùn)鐵蛋白受體（tfr）和鐵蛋白負(fù)責(zé)鐵吸收和鐵解毒。這兩個和鐵蛋白負(fù)責(zé)鐵吸收和鐵解毒。這兩個mrna上存在相似的順式作用元件鐵上存在相似的順式作用元件鐵應(yīng)答元件應(yīng)答元件(iron responsive element，ire)，ire與與ire結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白(irebp)相互作相互作用控制了這兩個用控制了這兩個mrna的翻譯效率。當(dāng)細(xì)的翻譯效率。當(dāng)細(xì)胞處于缺鐵或高鐵水平時，能產(chǎn)生兩個數(shù)胞處于缺鐵或高鐵水平時，能產(chǎn)生兩個數(shù)量級的蛋白水平差異，卻沒有在量級的蛋白水平差異，卻沒有在mrna水水平上發(fā)現(xiàn)存在顯著差異。平上發(fā)現(xiàn)存在顯著差異。 研究表明，位于研究表明，位于5非翻譯區(qū)的非翻譯區(qū)的ire控制控制了鐵蛋白了鐵蛋白mrna的翻譯效率，去掉這個