醫(yī)學(xué)遺傳與胚胎發(fā)育》5.基因表達(dá)調(diào)控 整合課程ppt課件

1、基因表達(dá)調(diào)控基因表達(dá)調(diào)控 基因表達(dá)的概念基因表達(dá)的概念 基因表達(dá)調(diào)控的根本原理基因表達(dá)調(diào)控的根本原理第一節(jié) 原核生物基因表達(dá)的調(diào)控 方式：誘導(dǎo)或阻遏一些相關(guān)蛋白質(zhì)的合成，調(diào)整與外環(huán)境之間的關(guān)系特點(diǎn)：快速 大腸桿菌 乳糖支配子lactose operon 色氨酸支配子(triptophan operon)原核生物轉(zhuǎn)錄與翻譯的偶聯(lián)一、乳糖支配子 1 .支配子的概念 operon 由幾個(gè)功能相關(guān)的構(gòu)造基因成簇陳列而組成的一個(gè)基因表達(dá)的協(xié)同單位a coordinated unit of expression，稱為支配子。 乳糖支配子的構(gòu)造基因、調(diào)控位點(diǎn)、阻遏物基因和誘導(dǎo)劑 構(gòu)造基因 Z 編碼半乳糖苷酶

2、， galactosidase Y (編碼通透酶，permease) a (編碼轉(zhuǎn)乙酰基酶，transacetylase) 調(diào)控位點(diǎn) P 啟動子 promoter O 支配基因 operator 阻遏物基因 I 編碼Lac阻遏物) 誘導(dǎo)劑 別構(gòu)乳糖 2 Lac阻遏物的作用 4亞基聚合蛋白 4 37KD 乳糖- 阻遏物 + O 28bp 轉(zhuǎn)錄- 乳糖+ 乳糖+阻遏物 轉(zhuǎn)錄+3 CAP 與cAMP復(fù)合物在乳糖支配子表達(dá)中的作用分解物阻遏作用 catabolite repression葡萄糖對其他酶的抑制效應(yīng),，與cAMP有關(guān)，而cAMP經(jīng)過與CAP catabolite gene activato

3、r protein ，分解物基因激活物蛋白結(jié)合發(fā)揚(yáng)作用。 CAP 二聚體，亞基中有與DNA 或cAMP結(jié)合的構(gòu)造域圖圖15-5 葡萄糖和乳糖在乳糖葡萄糖和乳糖在乳糖 支配子基因表達(dá)中的聯(lián)絡(luò)效應(yīng)支配子基因表達(dá)中的聯(lián)絡(luò)效應(yīng)原核生物基因表達(dá)調(diào)控1 環(huán)境條件的變化是相關(guān)基因表達(dá)的外界信號2 基因表達(dá)的負(fù)調(diào)控調(diào)控蛋白與相應(yīng)DNA序列結(jié)合抑制基因的表達(dá)阻遏物 + O3 基因表達(dá)的正調(diào)控調(diào)控蛋白與相應(yīng)DNA序列結(jié)合促進(jìn)基因的表達(dá) CAP cAMP + P二、色氨酸支配子阻遏物的負(fù)調(diào)控調(diào)控轉(zhuǎn)錄起始衰減作用attenuation調(diào)控轉(zhuǎn)錄中止2 阻遏物對色氨酸支配子的調(diào)控 色氨酸阻遏物同源二聚體 2X 107aa

4、 色氨酸阻遏物 + 色氨酸 共阻遏物 3 衰減作用對色氨酸支配子的調(diào)控 衰減子 位于L基因5端的140 bp序列，mRNA的片段1、2、3、 4構(gòu)成不同的發(fā)夾構(gòu)造 片段1含相鄰2個(gè)Trp密碼，原核生物轉(zhuǎn)錄與翻譯偶聯(lián)是產(chǎn)生衰減作用的根底原核生物在翻譯程度的調(diào)理作用于翻譯的起始和終止環(huán)節(jié)調(diào)理蛋白反義RNA第二節(jié) 真核生物基因表達(dá)的調(diào)控真核基因組的構(gòu)造特點(diǎn)構(gòu)造龐大1%編碼；轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為單順反子含有大量的反復(fù)序列具有不延續(xù)性非編碼序列和間隔區(qū)1 含有多種RNA聚合酶；RNAPol I (rRNA)、PolIII(tRNA)2 轉(zhuǎn)錄的激活與被轉(zhuǎn)錄區(qū)域的染色質(zhì)構(gòu)造變化有關(guān)； 3 正調(diào)控為主；4 轉(zhuǎn)錄與翻譯在

5、不同的區(qū)域進(jìn)展不偶聯(lián)；5 轉(zhuǎn)錄后修飾與加工更為復(fù)雜真核基因表達(dá)的調(diào)控特點(diǎn)一、具有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)構(gòu)造的變化便于RNA聚合酶及轉(zhuǎn)錄因子附著u活化基因常有活化基因常有高敏位點(diǎn)高敏位點(diǎn)， 位于調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合位點(diǎn)附近位于調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合位點(diǎn)附近u天然雙鏈天然雙鏈DNADNA均以負(fù)性超螺旋存在均以負(fù)性超螺旋存在u基因活化后基因活化后: :負(fù)超螺旋負(fù)超螺旋 RNAP RNAP 正超螺旋正超螺旋高敏位點(diǎn)高敏位點(diǎn)DNADNA堿基的甲基化修飾變化堿基的甲基化修飾變化 二、參與基因調(diào)控的順式作用元件和反式作用因子1 順式作用元件 和被轉(zhuǎn)錄的構(gòu)造基因在間隔上比較接近的DNA序列 1. 啟動子和啟動子上游近側(cè)序列 TATA

6、 box CAAT box GC box CpG島 MeCP1、 MeCP22. 加強(qiáng)子enhancer概念：特點(diǎn)：不受與啟動子間隔、序列及方向的制約； 有組織特異性 。3.反響元件概念：特點(diǎn)：協(xié)同作用。4. 沉默子Silencer概念：特點(diǎn)：負(fù)性調(diào)理元件。2 反式作用因子 兩個(gè)必需構(gòu)造域： 與順式元件結(jié)合的構(gòu)造域 與反式元件或RNA聚合酶結(jié)合的激活構(gòu)造域3 反式作用因子的構(gòu)造方式 1 螺旋轉(zhuǎn)角螺旋 helix- turn- helix其中一個(gè)為識別螺旋，含有較多能與DNA相互作用的AA殘基 (2) 鋅指 zinc finger 約30氨基酸殘基，4個(gè)氨基酸殘基兩個(gè)cys,兩個(gè) his, 或4

7、個(gè)cys)以配位鍵與Zn2+相互作用3亮氨酸拉鏈 leucine zippers 一段肽鏈中每隔7個(gè)氨基酸即有一個(gè)亮氨酸，該肽段所構(gòu)成的螺旋可出現(xiàn)疏水及親水二個(gè)面，疏水面即亮氨酸拉鏈。4螺旋環(huán)螺旋helix-loop-helixRNA pol II 轉(zhuǎn)錄終止的調(diào)理機(jī)制?反式作用因子的作用特點(diǎn)和規(guī)律反式作用因子的作用特點(diǎn)和規(guī)律.一種反式因子能與多種順式作用元件結(jié)合.一種順式作用元件能與多種反式因子結(jié)合.多以異二聚體方式與順式作用元件結(jié)合.化學(xué)修飾可調(diào)理其活性.反式因子相互作用發(fā)揚(yáng)功能基因翻譯程度及翻譯后階段的調(diào)控基因翻譯程度及翻譯后階段的調(diào)控對翻譯起始因子的磷酸化修飾決議了其活性；RNA結(jié)合蛋白參與了對翻譯起始的調(diào)理；對翻譯產(chǎn)物程度及活性的調(diào)理可以快速調(diào)控基因表達(dá)；小分子RNA對基因表達(dá)的調(diào)理：微小RN