真核生物基因表達(dá)調(diào)控liuPPT課件

1、Chapter 10 Controlling of the Gene Expression(Part two)1Contents第1頁/共111頁7.1 7.1 真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點和種類2第2頁/共111頁一、真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點 真核基因表達(dá)調(diào)控的最顯著特征是能在特定時間和特定的細(xì)胞中激活特定的基因，從而實現(xiàn)預(yù)定的、有序的、不可逆轉(zhuǎn)的分化、發(fā)育過程，并使生物的組織和器官在一定的環(huán)境條件范圍內(nèi)保持正常功能。 3第3頁/共111頁真核生物基因表達(dá)調(diào)控與原核的共同點： 基因表達(dá)都有轉(zhuǎn)錄水平和轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控，且以轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控為最重要； 在結(jié)構(gòu)基因上游和下游、甚至內(nèi)部存在多種調(diào)控成分，并依

2、靠特異蛋白因子與這些調(diào)控成分的結(jié)合與否調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄。410.1 真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點和種類第4頁/共111頁真核生物基因表達(dá)調(diào)控與原核的不同點：1、真核基因表達(dá)調(diào)控的環(huán)節(jié)更多：轉(zhuǎn)錄與翻譯間隔進(jìn)行，具有多種原核生物沒有的調(diào)控機(jī)制；個體發(fā)育復(fù)雜，具有調(diào)控基因特異性表達(dá)的機(jī)制。2、真核生物活性染色體結(jié)構(gòu)的變化對基因表達(dá)具有調(diào)控作用：DNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化、DNA堿基修飾變化 、組蛋白變化；3、正性調(diào)節(jié)占主導(dǎo)，且一個真核基因通常有多個調(diào)控序列，需要有多個激活物。510.1 真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點和種類第5頁/共111頁二、真核生物基因表達(dá)調(diào)控的種類根據(jù)其性質(zhì)可分為兩大類：一是，它相當(dāng)于原核細(xì)胞

3、對環(huán)境條件變化所做出的反應(yīng)。瞬時調(diào)控包括某種底物或激素水平的升降，及細(xì)胞周期不同階段中酶活性和濃度的調(diào)節(jié)。二是，是真核基因調(diào)控的精髓部分，它決定了真核細(xì)胞生長、分化、發(fā)育的全部進(jìn)程。610.1 真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點和種類第6頁/共111頁根據(jù)基因調(diào)控在同一事件中發(fā)生的先后次序又可分為：710.1 真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點和種類第7頁/共111頁8第8頁/共111頁Chapter 9 Controlling of the Gene Expression(Part two)9Contents第9頁/共111頁7.2 7.2 真核生物DNADNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控一、基因丟失二、基因擴(kuò)增三

4、、基因重排四、DNA的甲基化與基因調(diào)控五、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與基因表達(dá)調(diào)控10第10頁/共111頁 在細(xì)胞分化過程中，可以通過丟失掉某些基因而去除這些基因的活性。某些原生動物、線蟲、昆蟲和甲殼類動物在個體發(fā)育中，許多體細(xì)胞常常丟失掉整條或部分的染色體，只有將來分化產(chǎn)生生殖細(xì)胞的那些細(xì)胞一直保留著整套的染色體。 目前，在高等真核生物（包括動物、植物）中尚未發(fā)現(xiàn)類似的基因丟失現(xiàn)象。1110.2 真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控第11頁/共111頁圖 馬蛔蟲受精卵的早期分裂 馬蛔蟲2n2，但染色體上有多個著絲粒。第一次卵裂是橫裂，產(chǎn)生上下2個子細(xì)胞。第二次卵裂時，一個子細(xì)胞仍進(jìn)行橫裂，保持完整的基因組，而

5、另一個子細(xì)胞卻進(jìn)行縱向分裂，丟失部分染色體。12體細(xì)胞生殖細(xì)胞10.2 真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控第12頁/共111頁圖 小麥癭蚊的染色體丟棄癭蚊卵跟果蠅相似（始核分裂胞質(zhì)不分裂），其卵的后端含有一種特殊的細(xì)胞質(zhì)極細(xì)胞質(zhì)核保持了全部40條染色體生殖細(xì)胞其他細(xì)胞質(zhì)區(qū)域核丟失32條、留8條體細(xì)胞138 4010.2 真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控第13頁/共111頁二、基因擴(kuò)增 基因擴(kuò)增是指某些基因的拷貝數(shù)專一性增大的現(xiàn)象，它使得細(xì)胞在短期內(nèi)產(chǎn)生大量的基因產(chǎn)物以滿足生長發(fā)育的需要，是基因活性調(diào)控的一種方式。 如非洲爪蟾卵母細(xì)胞中rDNA的基因擴(kuò)增是因發(fā)育需要而出現(xiàn)的基因擴(kuò)增現(xiàn)象。141

6、0.2 真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控第14頁/共111頁發(fā)育或系統(tǒng)發(fā)生中的倍性增加在植物中普遍存在 基因組拷貝數(shù)增加，即多倍性，在植物中是非常普遍的現(xiàn)象?；蚪M拷貝數(shù)增加使可供遺傳重組的物質(zhì)增多，這可能構(gòu)成了加速基因進(jìn)化、基因組重組和最終物種形成的一種方式。1510.2 真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控第15頁/共111頁DNA含量的發(fā)育控制16利用流式細(xì)胞儀對從擬南芥不同發(fā)育階段的組織中分離到的間期細(xì)胞核進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)多倍體的DNA含量與組織的成熟程度成正比。對于一給定的物種，C是單倍體基因組中的DNA質(zhì)量。第16頁/共111頁三、基因重排17 將一個基因從遠(yuǎn)離啟動子的地方移到距它很

7、近的位點從而啟動轉(zhuǎn)錄，這種方式被稱為基因重排。 通過基因重排調(diào)節(jié)基因活性的典型例子是免疫球蛋白結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)。10.2 真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控第17頁/共111頁 產(chǎn)生抗體 B細(xì)胞 體液免疫 經(jīng)法氏囊(Barsa of Fabricius) 細(xì)胞分裂骨髓 經(jīng)胸腺 調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答 T細(xì)胞 細(xì)胞免疫 殺傷抗原1810.2 真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控第18頁/共111頁動物抗體重排動物抗體重排 人體可產(chǎn)生人體可產(chǎn)生10108 8以上不同的抗體分子。以上不同的抗體分子。 抗體是蛋白質(zhì)，每一種特異抗體具有不同的氨基酸序列。抗體是蛋白質(zhì)，每一種特異抗體具有不同的氨基酸序列。 人類基因組中

8、編碼蛋白質(zhì)的基因大概只有人類基因組中編碼蛋白質(zhì)的基因大概只有3000030000個左右。個左右。 編碼抗體分子需要的基因是人體基因總數(shù)的編碼抗體分子需要的基因是人體基因總數(shù)的10001000倍倍! ! 可能嗎？可能嗎？ 1910.2 真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控第19頁/共111頁抗體的基本結(jié)構(gòu)抗體的基本結(jié)構(gòu)2010.2 真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控第20頁/共111頁免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)21第21頁/共111頁 在人類基因組中，所有抗體的重鏈和輕鏈都不是由固定的完整基因編碼的，而是由不同基因片段經(jīng)重排后形成的完整基因編碼的。 完整的重鏈基因由VH、D、J和C四個基因片斷組合而成。 完

9、整的輕鏈基因由VL、J和C 3個片段組合而成。2210.2 真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控第22頁/共111頁人類基因組中抗體基因片斷人類基因組中抗體基因片斷 V VD DJ JC C重鏈重鏈IGHIGH1414868630309 91111Kappa輕鏈(）Kappa輕鏈(）IGKIGK2 276760 05 51 1Lambda輕鏈(）Lambda輕鏈(）IGLIGL222252520 07 77 7抗體組成抗體組成基因座基因座所在染所在染色體色體基因片斷數(shù)目基因片斷數(shù)目2310.2 真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控第23頁/共111頁產(chǎn)生免疫球蛋白分子多樣性的遺傳控制重鏈和輕鏈的不

10、同組合，、H；在重鏈中，V、D、J和C片段的組合；輕鏈中V和C的組合；輕鏈中V、J和C的組合；基因片段之間的連接點也可以在幾個bp的范圍內(nèi)移動。因此，可以從約300個抗體基因片段中產(chǎn)生109 數(shù)量級的免疫球蛋白分子。 2410.2 真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控第24頁/共111頁25第25頁/共111頁四、DNA的甲基化與基因調(diào)控1、DNA的甲基化 胞嘧啶被甲基化修飾形成5-甲基胞嘧啶(mC) 幾乎所有的mC與其3的鳥嘌呤以5 mCpG3的形式存在。 當(dāng)兩條鏈上的胞嘧啶都被 甲基化時稱為完全甲基化。 一般在復(fù)制剛完成時，子鏈 上的C呈非甲基化狀態(tài)，稱 為半甲基化。265 mCpG33Gp

11、Cm55 mCpG3 3 Gp C510.2 真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控第26頁/共111頁27第27頁/共111頁 在真核生物中，5-甲基胞嘧啶主要出現(xiàn)在CpG序列、CpXpG、CCA/TGG和GATC中 CpG二核苷酸通常成串出現(xiàn)在DNA上，CpG島 2810.2 真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控第28頁/共111頁 特殊的限制性內(nèi)切酶同裂酶Hpa識別并切割未甲基化的CCGG (CCGG)Msp識別無論是否甲基化的CCGG (CCGG或CCmGG)2910.2 真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控第29頁/共111頁30第30頁/共111頁31第31頁/共111頁真核生物細(xì)胞內(nèi)存在

12、兩種甲基化酶活性： 構(gòu)建性甲基轉(zhuǎn)移酶：作用于非甲基化位點，對發(fā)育早期DNA甲基化位點的確定起重要作用。 維持性甲基轉(zhuǎn)移酶：作用于半甲基化位點，使子代細(xì)胞具備親代的甲基化狀態(tài)。3210.2 真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控第32頁/共111頁33CH3CH3CH3CH3第33頁/共111頁 在一些不表達(dá)的基因中，啟動區(qū)的甲基化程度很高，而處于活化狀態(tài)的基因則甲基化程度較低。3410.2 真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控第34頁/共111頁2.2.親本印記親本印記(imprinting)(imprinting) 印記:來源于父母本的一對等位基因表達(dá)不同。如源于父本的IGF-IGF- (胰島素樣

13、生長因子)基因可表達(dá)，而源于母本的則不能表達(dá)。這是由于卵母細(xì)胞中的IGF- 已被甲基化，而精子中的IGF-未被甲基化，所以這一對等位基因在合子中表現(xiàn)不同。3510.2 真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控第35頁/共111頁 目前在人類和鼠身上已辨明了20種印跡基因。大多數(shù)人類的印跡基因集中在三個簇中。在每個基因簇上都存在著特異的印記盒 (imprinting box)，能順式調(diào)節(jié)印跡基因的親本特異性表達(dá)，這些位點表現(xiàn)出親本特異性的甲基化作用和去甲基化作用。3610.2 真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控第36頁/共111頁3 3、DNADNA甲基化抑制基因轉(zhuǎn)錄的機(jī)理甲基化抑制基因轉(zhuǎn)錄的機(jī)理 D

14、NA甲基化導(dǎo)致某些區(qū)域DNA構(gòu)象變化，從而影響了蛋白質(zhì)與DNA的相互作用，抑制了轉(zhuǎn)錄因子與啟動區(qū)DNA的結(jié)合效率。 3710.2 真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控第37頁/共111頁五、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與基因表達(dá)調(diào)控（一）活性染色質(zhì)（一）活性染色質(zhì) 按功能狀態(tài)的不同可將染色質(zhì)分為活性染色質(zhì)和非活性染色質(zhì)： 活性染色質(zhì)是指具有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)； 非活性染色質(zhì)是指沒有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)。3810.2 真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控第38頁/共111頁l真核細(xì)胞中基因轉(zhuǎn)錄的模板是染色質(zhì)而不是裸露的DNA，因此染色質(zhì)呈疏松或緊密結(jié)構(gòu)，即是否處于活化狀態(tài)是決定RNA聚合酶能否有效行使轉(zhuǎn)錄功能的關(guān)鍵。391

15、0.2 真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控第39頁/共111頁40第40頁/共111頁41第41頁/共111頁活性染色質(zhì)的主要特點 在結(jié)構(gòu)上： 活性染色質(zhì)上具有DNase I 超敏感位點 活性染色質(zhì)上具有基因座控制區(qū) 活 性 染 色 質(zhì) 上 具 有 核 基 質(zhì) 結(jié) 合 區(qū)（MAR序列）4210.2 真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控第42頁/共111頁活性染色質(zhì)上具有DNase I DNase I 超敏感位點：l 每個活躍表達(dá)的基因都有一個或幾個超敏感位點，大部分位于基因5端啟動子區(qū)域。4310.2 真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控第43頁/共111頁活性染色質(zhì)上具有核基質(zhì)結(jié)合區(qū)（ matr

16、ix attachment regionmatrix attachment region ，MARMAR）：l MAR一般位于DNA放射環(huán)或活性轉(zhuǎn)錄基因的兩端。在外源基因兩端接上MAR，可增加基因表達(dá)水平10倍以上，說明MAR在基因表達(dá)調(diào)控中有作用。是一種新的基因調(diào)控元件。4410.2 真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控第44頁/共111頁4510.2 真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控第45頁/共111頁4610.2 真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控第46頁/共111頁（二）活性染色體結(jié)構(gòu)變化（二）活性染色體結(jié)構(gòu)變化1 1、對核酸酶敏感、對核酸酶敏感 活化基因常有超敏位點，位于調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合

17、位點附近。4710.2 真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控第47頁/共111頁2 2、DNADNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化 天然雙鏈DNA均以負(fù)性超螺旋構(gòu)象存在； 基因活化后48RNA-pol正超螺旋正超螺旋負(fù)超螺旋負(fù)超螺旋轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向10.2 真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控第48頁/共111頁3 3、DNADNA堿基修飾變化堿基修飾變化 真核DNA約有5%的胞嘧啶被甲基化， 甲基化范圍與基因表達(dá)程度呈反比。4910.2 真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控第49頁/共111頁4 4、組蛋白變化、組蛋白變化 富含Lys組蛋白水平降低 H2A, H2B二聚體不穩(wěn)定性增加 組蛋白修飾：高乙酰

18、化 H3組蛋白巰基暴露5010.2 真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控第50頁/共111頁Chapter 9 Controlling of the Gene Expression(Part two)51Contents第51頁/共111頁10.3 10.3 真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控52第52頁/共111頁一、真核生物與原核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控的差異5310.3 真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控第53頁/共111頁“基因”的分子生物學(xué)定義：產(chǎn)生一條多肽鏈或功能RNA所必需的全部核苷酸序列。54轉(zhuǎn)錄區(qū)對應(yīng)于對應(yīng)于mRNA的的5非非翻譯區(qū)翻譯區(qū)對應(yīng)于對應(yīng)于mRNA的的

19、3非非翻譯區(qū)翻譯區(qū)編碼區(qū)上游調(diào)上游調(diào)控區(qū)控區(qū)PromoterIntronExon起始密起始密碼子碼子終止子Trimming scale第54頁/共111頁二、真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控順式作用元件 （cis-acting element）l 定義：影響自身基因表達(dá)活性的非編碼DNA序列。 l 例： 啟動子、增強子、沉默子等5510.3 真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控第55頁/共111頁1 1、啟動子、啟動子在DNA分子中，RNA聚合酶能夠識別、結(jié)合并導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄起始的序列。5610.3 真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控第56頁/共111頁57

20、10.3 真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控第57頁/共111頁啟動子結(jié)構(gòu)58 GC盒 TATA 盒結(jié)構(gòu)基因+1與與RNA pol II結(jié)合，決定轉(zhuǎn)結(jié)合，決定轉(zhuǎn)錄起始點的精錄起始點的精確定位。確定位。CAAT盒 上游啟動子序列（UPS）決定基因表達(dá)的基決定基因表達(dá)的基礎(chǔ)水平礎(chǔ)水平Sp1, NF1, P1, -25-35-70-80-11010.3 真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控第58頁/共111頁2 2、增強子、增強子 指能使與它連鎖的基因轉(zhuǎn)錄頻率明顯增加的DNA序列。5910.3 真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄水平

21、上的基因表達(dá)調(diào)控第59頁/共111頁60增強子區(qū)域增強子區(qū)域SP1結(jié)合區(qū)域復(fù)制原點第60頁/共111頁增強子特點： 增強效應(yīng)十分明顯，一般能使基因轉(zhuǎn)錄頻率增加10-20010-200倍 增強效應(yīng)與其位置和取向無關(guān)，不論增強子以什么方向排列（5 533或3 355），甚至和靶基因相距3 kb3 kb，或在靶基因下游，均表現(xiàn)出增強效應(yīng)；6110.3 真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控第61頁/共111頁大多為重復(fù)序列，一般長約50bp50bp，適合與某些蛋白因子結(jié)合。其內(nèi)部常含有一個核心序列：（G G）TGGA/TA/TA/TTGGA/TA/TA/T（G G），該序列

22、是產(chǎn)生增強效應(yīng)時所必需的； 增強效應(yīng)有嚴(yán)密的組織和細(xì)胞特異性，說明增強子只有與特定的蛋白質(zhì)（轉(zhuǎn)錄因子）相互作用才能發(fā)揮其功能；6210.3 真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控第62頁/共111頁 沒有基因?qū)Ｒ恍?，可以在不同的基因組合上表現(xiàn)增強效應(yīng)； 許多增強子還受外部信號的調(diào)控，如金屬硫蛋白的基因啟動區(qū)上游所帶的增強子，就可以對環(huán)境中的鋅、鎘濃度做出反應(yīng)。6310.3 真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控第63頁/共111頁增強子作用機(jī)理64第64頁/共111頁3 3、沉默子、沉默子 某些基因含有負(fù)性調(diào)節(jié)元件沉默子，當(dāng)其結(jié)合特異蛋白因子

23、時，對基因轉(zhuǎn)錄起阻遏作用。6510.3 真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控第65頁/共111頁三、反式作用因子（轉(zhuǎn)錄因子，（轉(zhuǎn)錄因子，transcription factor）（一）定義（一）定義 能直接或間接地識別或結(jié)合在各類順式作用元件上，參與調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì),也稱為轉(zhuǎn)錄因子（transcriptional factor，TF）。 如：TFD（TATA）、CTF（CAAT）、SP1(GGGCGG)、HSF(熱激蛋白啟動區(qū)) 6610.3 真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控第66頁/共111頁6710.3 真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的

24、基因表達(dá)調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控第67頁/共111頁（二）反式作用因子的類型（二）反式作用因子的類型1. 1. 基本轉(zhuǎn)錄因子（通用轉(zhuǎn)錄因子）基本轉(zhuǎn)錄因子（通用轉(zhuǎn)錄因子） 又稱TATA盒結(jié)合蛋白，如TF、TF和TF等。6810.3 真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控第68頁/共111頁與RNA pol II 相關(guān)的基本轉(zhuǎn)錄因子69轉(zhuǎn)錄因子功能 TF A穩(wěn)定TFD促進(jìn)RNA pol結(jié)合TF B辨認(rèn)TATATF DATPaseTF E解螺旋酶TF F促進(jìn)TFD結(jié)合TF -I唯一的轉(zhuǎn)錄因子10.3 真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)

25、控第69頁/共111頁基本轉(zhuǎn)錄因子（通用轉(zhuǎn)錄因子）70TFD TF A TFBRNA pol/TFFTFEPICDTATABFEDNA轉(zhuǎn)錄前起始復(fù)合物轉(zhuǎn)錄前起始復(fù)合物（Pre-initiation Complex，PIC）ARNA polTATA第70頁/共111頁2. 2. 組織或細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子組織或細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子71 EF1因子 紅細(xì)胞 Isl-I因子 胰島細(xì)胞 Myo DI因子 骨骼肌細(xì)胞 NF-B因子 B淋巴細(xì)胞 DF3因子 乳腺癌細(xì)胞 CEA啟動子結(jié)合蛋白 CEA陽性的腫瘤細(xì)胞 意義：意義： 不同組織細(xì)胞發(fā)揮不同生理功能的分子基礎(chǔ)。轉(zhuǎn)錄因子組織細(xì)胞第71頁/共111頁72 熱

26、休克轉(zhuǎn)錄因子（HSTF） 高溫環(huán)境 cAMP效應(yīng)元件結(jié)合蛋白(CREBF) cAMP 血清應(yīng)激因子（SRF） 血清中的生長因子 CD28反應(yīng)元件結(jié)合蛋白 抗原 激活蛋白2(AP-2) 感染與炎癥反應(yīng)意義：意義：機(jī)體適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境變化的分子基礎(chǔ)。 轉(zhuǎn)錄因子 誘導(dǎo)因子 與UPS結(jié)合的SP1因子;CCAAT盒轉(zhuǎn)錄因子(CTF);POU蛋白質(zhì)因子;EBP等第72頁/共111頁（三）轉(zhuǎn)錄因子上的幾種（三）轉(zhuǎn)錄因子上的幾種 重要結(jié)構(gòu)域重要結(jié)構(gòu)域 反式因子有兩個必需的結(jié)構(gòu)域73DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域結(jié)合結(jié)構(gòu)域：與順式元：與順式元 件識別、結(jié)合件識別、結(jié)合轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域：與：與RNA聚聚 合酶結(jié)合合酶結(jié)

27、合結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域連接區(qū)連接區(qū)10.3 真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控第73頁/共111頁1 1、DNADNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域結(jié)合結(jié)構(gòu)域螺旋-轉(zhuǎn)折-螺旋（鋅指結(jié)構(gòu)堿性-亮氨酸拉鏈（basic - leucine zipper）堿性-螺旋-環(huán)-螺旋（basic helix /loop /helix，bHLH）7410.3 真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控第74頁/共111頁(1)螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋（helix-turn-helix，HTH） HTH的基本結(jié)構(gòu)是兩個螺旋被一個轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)分開。 螺旋由短肽鏈組成，肽鏈的氨基酸順序因不同的轉(zhuǎn)錄因子而不

28、同。 其中一個螺旋識別特異的順式作用元件上的DNA序列，另一個螺旋則結(jié)合在DNA上，調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄。 7510.3 真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控第75頁/共111頁7610.3 真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控第76頁/共111頁螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋(helix-turn-helix，HTH)及 螺旋-環(huán)-螺旋(helix-loop-helix，HLH) 這類結(jié)構(gòu)至少有兩個螺旋其間由短肽段形成的轉(zhuǎn)角或環(huán)連接，兩個這樣的motif結(jié)構(gòu)以二聚體形式相連，距離正好相當(dāng)于DNA一個螺距（3.4nm）,兩個螺旋剛好分別嵌入DNA的深溝。 7

29、7HTH結(jié)構(gòu)及其與DNA的結(jié)合 第77頁/共111頁7810.3 真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控第78頁/共111頁（2 2）鋅指結(jié)構(gòu)79定義：是一種常出現(xiàn)在DNA結(jié)合蛋白中的結(jié)構(gòu)基元。是由一個含有大約30個 氨 基 酸 的 環(huán) 和 一 個 與 環(huán) 上 的 4 個Cys或2個Cys和2個His配位的Zn構(gòu)成，形成的結(jié)構(gòu)像手指狀。 配位鍵2-9個10.3 真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控第79頁/共111頁80第80頁/共111頁鋅指的N-端部分形成折疊結(jié)構(gòu)，C-端部分形成螺旋結(jié)構(gòu)每個螺旋有兩處識別特異的DNA序列；3個螺旋結(jié)構(gòu)與

30、一個DNA雙螺旋的深溝（major groove）結(jié)合，調(diào)控RNA的轉(zhuǎn)錄。螺旋的氨基酸順序視不同的轉(zhuǎn)錄因子而不同。8110.3 真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控第81頁/共111頁82123456789蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)圖圖圖圖15-1110.3 真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控第82頁/共111頁83 Cys2 / Cys2鋅指鋅指Cys2 / His2鋅指鋅指見于見于甾體激素受體甾體激素受體見于見于SP1，TF A等等10.3 真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控第83頁/共111頁轉(zhuǎn)錄因子SP1 （GC

31、盒） 、連續(xù)的3個鋅指重復(fù)結(jié)構(gòu) 8410.3 真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控第84頁/共111頁（Leucine zipper） 蛋白質(zhì)之間的相互作用是生命現(xiàn)象的普遍規(guī)律之一，在基因表達(dá)調(diào)控中同樣具有重要意義。 亮氨酸拉鏈?zhǔn)堑鞍踪|(zhì)二聚體化(蛋白質(zhì)相互作用的一種方式)的一種結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。 某些癌基因(如c-jun，v-jun，c-fos，v-fos等)表達(dá)產(chǎn)物通過亮氨酸拉鏈形成同源或異源二聚體，大大增加對DNA的結(jié)合能力，調(diào)控基因表達(dá)。85第85頁/共111頁 亮氨酸拉鏈?zhǔn)且粋€高亮氨酸組成的螺旋，每兩個螺圈出現(xiàn)一個亮氨酸，形成拉鏈的一邊。 兩個蛋白質(zhì)因子的螺旋通過亮

32、氨酸的疏水作用結(jié)合在一起形成拉鏈結(jié)構(gòu)。 在亮氨酸拉鏈近N-端有富含堿性(帶正電荷)氨基酸殘基的區(qū)域，是DNA的結(jié)合區(qū)。8610.3 真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控第86頁/共111頁87 二聚體 亮氨酸之間相互作用形成二聚體，形成“拉鏈” 。 肽鏈氨基端2030個富含堿性氨基酸結(jié)構(gòu)域與DNA結(jié)合。第87頁/共111頁這 類 蛋 白質(zhì) 的 D N A結(jié)合結(jié)構(gòu)域?qū)嶋H是以堿性區(qū)和亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)域整體作為基礎(chǔ)的。88第88頁/共111頁89第89頁/共111頁90圖圖15-12第90頁/共111頁91亮氨酸拉鏈區(qū)域亮氨酸重復(fù)區(qū)域堿性區(qū)域亮氨酸殘基第91頁/共111頁

33、定義：出現(xiàn)在DNA結(jié)合蛋白質(zhì)和其它蛋白質(zhì)中的一種結(jié)構(gòu)基元（motif）。當(dāng)來自同一個或不同多肽鏈的兩個-螺旋的疏水面（常常含有亮氨酸殘基）相互作用形成一個圈對圈的二聚體結(jié)構(gòu)時就形成了亮氨酸拉鏈。 9210.3 真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控第92頁/共111頁（4 4）堿性- -螺旋- -環(huán)- -螺旋helix-loop-helix 93第93頁/共111頁二聚體形成的螺旋-環(huán)-螺旋蛋白94二聚體二聚體螺旋區(qū)域環(huán)a ：b第94頁/共111頁2 2、轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域 酸性激活域(acidic activation domain)，如酵母轉(zhuǎn)錄因子GCN

34、4，GAL4 谷氨酰胺富含域(glutamine-rich domain)，如SP1, AP2, oct1, oct2 脯氨酸富含域(proline-rich domain)，如CTF/NF1 不規(guī)則的，含雙性-helix95第95頁/共111頁（四）（四）mRNAmRNA轉(zhuǎn)錄激活及其調(diào)轉(zhuǎn)錄激活及其調(diào)節(jié)節(jié) RNA聚合酶II在轉(zhuǎn)錄因子幫助下，形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物。9610.3 真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控第96頁/共111頁轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物97第97頁/共111頁Chapter 9 Controlling of the Gene Expression(Part two)98Contents第98頁/共111頁 10.4 10.4 的調(diào)控99第99頁/共111頁 5UTR通常不到100nt 幾乎所有的真核生物和病毒mRNA的5端都具有帽子結(jié)構(gòu)，其作用 保護(hù)mRNA免遭5外