八真核基因表達(dá)調(diào)控

1、一、轉(zhuǎn)錄前調(diào)控1、DNA水平的調(diào)控是發(fā)育調(diào)控的一種形式包括：基因丟失、擴(kuò)增、重排和移位等方式。(1) 基因丟失：在細(xì)胞分化時(shí)，消除某個(gè)基因活性的方式之一就是從細(xì)胞中除去那個(gè)基因。目前認(rèn)為這種調(diào)節(jié)方式主要是在較低等的真核生物中，如馬蛔蟲。(2) 基因擴(kuò)增：是指某些基因的拷貝數(shù)專一性大量增加的現(xiàn)象。如非洲爪蟾的卵母細(xì)胞中的rRNA基因在細(xì)胞分裂時(shí)迅速擴(kuò)增200萬(wàn)個(gè)拷貝。(3) 基因重排： 一個(gè)基因可以通過(guò)遠(yuǎn)離其啟動(dòng)子的地方移到距它很近的位點(diǎn)，而被起動(dòng)轉(zhuǎn)錄。如：小鼠Ig分子基因的表達(dá)。2、X染色體失活 哺乳類動(dòng)物細(xì)胞中兩條X染色體之一在發(fā)育早期隨機(jī)失活，以確保其與只有一條X染色體的雄性個(gè)體內(nèi)X染色體

2、基因的劑量相同。二、轉(zhuǎn)錄調(diào)控1、順式作用元件(cis-actingelements)主要是起正性調(diào)控作用的元件，包括啟動(dòng)子、增強(qiáng)子；沉寂子（弱化子）。哺乳類RNA聚合酶啟動(dòng)子中常見的元件元件名稱 共 同 序 列 結(jié) 合 的 蛋 白 因 子 名稱 分子量 DNA長(zhǎng)度 TATA TATAAA TFIID30,000 10bp GC GGGCGG SP1 105,000 20bp CAAT GGCCAATCT CTF/NF1 60,000 22bp kB GGGACTTTCCNFkB44,00010bpATFGTGACGTATF?20bpOctaneATTTGCATOct-176,00010bp真核

3、與原核生物啟動(dòng)子的比較原核生物TTGACA-TATAAT-起始位點(diǎn)-35-10真核生物增強(qiáng)子-GC-CAAT-TATAA5mGpp起始位點(diǎn)-110-70-25啟動(dòng)子中的元件可以分為兩種：核心啟動(dòng)子元件(corepromoterelement,CPE) 指RNA聚合酶起始轉(zhuǎn)錄所必需的最小的DNA序列，包括轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)及其上游25處的TATA盒。上游啟動(dòng)子元件(upstreampromoterelement,UPE)或稱上游激活序列（upstreamactivatingsequence,UAS) 包括通常位于70bp附近的CAAT盒和GC盒、以及距轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)更遠(yuǎn)的上游元件。2 2、反式作用因子(tr

4、ans(trans-acting acting factors)factors) 以反式作用影響轉(zhuǎn)錄的因子(transcriptionfactors,TF)，RNA聚合酶是一種反式作用因子，及其他協(xié)助轉(zhuǎn)錄的因子包括：RNA聚合酶的基本轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子分子量（分子量（kD)功功 能能TFII-D 30與與TATA盒結(jié)合盒結(jié)合TF-A12,19,35穩(wěn)定穩(wěn)定TF-D的結(jié)合的結(jié)合TF-B30,74幫助幫助RNA聚合酶聚合酶II與啟動(dòng)子區(qū)結(jié)合與啟動(dòng)子區(qū)結(jié)合TF-E34,37幫助幫助RNA聚合酶起聚合酶起始轉(zhuǎn)錄始轉(zhuǎn)錄 3、與DNA結(jié)合常見的蛋白質(zhì)功能域螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋(helixturnheli

5、x,HTH)螺旋-環(huán)-螺旋(helixloophelix,HLH)鋅指（zincfinger）堿性-亮氨酸拉鏈（basicleucinezipper，bZIP）同源域（Homeodomain）螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋(helixturnhelix, HTH)兩個(gè)-螺旋區(qū)和一個(gè)轉(zhuǎn)角。其中的一個(gè)被稱為識(shí)別螺旋區(qū)，帶有數(shù)個(gè)直接與DNA序列相識(shí)別的氨基酸。 兩個(gè)親脂性-螺旋，兩個(gè)螺旋之間由環(huán)狀結(jié)構(gòu)相連，DNA結(jié)合功能是由一個(gè)較短的富堿性氨基酸區(qū)所決定的。 螺旋-環(huán)-螺旋（basic helix-loop-helix）長(zhǎng)約30個(gè)aa，其中4個(gè)氨基酸（2個(gè)Cys半胱， 2個(gè)His組）與一個(gè)Zinc原子相結(jié)合。Zi

6、nc finger（鋅指）Leucine zippers（亮氨酸拉鏈）親脂性的螺旋，兩條肽鏈以此形成二聚體,每隔6個(gè)殘基出現(xiàn)一個(gè)亮氨酸。Homeodomain（同源域） 長(zhǎng)約60個(gè)氨基酸，其中的DNA結(jié)合區(qū)與 helix-turn-helix 相似，主要與DNA大溝相結(jié)合。 4、轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域 帶有負(fù)電荷的螺旋結(jié)構(gòu) 富含谷氨酰胺的結(jié)構(gòu) 富含脯氨酸的結(jié)構(gòu)三、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控1、RNA加工成熟 無(wú)論是rRNA、tRNA、mRNA，轉(zhuǎn)錄后都必須經(jīng)過(guò)加工，才能成為有功能的分子。2、轉(zhuǎn)錄后加工的多樣性（1）簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)錄單位編碼產(chǎn)生一個(gè)多肽，轉(zhuǎn)錄后加工有3種形式?；驔]有內(nèi)含子，轉(zhuǎn)錄后無(wú)需加工，也沒poly(A),

7、如組蛋白基因。沒有內(nèi)含子，無(wú)需剪切，但需要加poly(A)尾，如-干擾素基因。有內(nèi)含子，需要加工，及加poly(A)尾。（2）復(fù)雜轉(zhuǎn)錄單位轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物可通過(guò)不同的方式加工成兩個(gè)或兩個(gè)以上的mRNA。 利用多個(gè)剪接位點(diǎn)產(chǎn)生不同的蛋白質(zhì)。 有一個(gè)起始位點(diǎn)，但有多個(gè)加poly(A)位點(diǎn)，不同的剪接方式可得到不同的蛋白質(zhì)。四、翻譯調(diào)控1、蛋白質(zhì)合成的起始-掃描模式40S核糖體首先與mRNA5端處結(jié)合，向3端滑行，遇到AUG起始密碼時(shí)，與60S結(jié)合形成80S起始復(fù)合物掃描模式。 但只有當(dāng)AUG處于合適的前后序列時(shí)才能如此。即A/GNNAUGG，決定了40S是否與60S結(jié)合，起始翻譯蛋白質(zhì)。2、mRNA帽子結(jié)

8、構(gòu)的識(shí)別帽子結(jié)合蛋白（capbindingprotein,CBP) 能專一識(shí)別帽子結(jié)構(gòu)的蛋白，具有促進(jìn)有帽子mRNA的蛋白質(zhì)合成的活性。mRNA5端先導(dǎo)序列 由帽子到起始密碼之間的核苷酸序列是不編碼蛋白質(zhì)的，稱為先導(dǎo)序列，742個(gè)核苷酸左右，太短影響起始的精確性，但其長(zhǎng)度對(duì)翻譯效率影響不大。3.mRNA穩(wěn)定性控制真核生物能否長(zhǎng)時(shí)間、及時(shí)地利用mRNA翻譯出蛋白質(zhì)以供生長(zhǎng)、發(fā)育的需要，是和mRNA的穩(wěn)定性以及屏蔽狀態(tài)的解除相關(guān)的。原核生物mRNAmRNA的半衰期很短，平均大約3min3min。真核生物mRNAmRNA的半衰期平均3h3h，有的長(zhǎng)達(dá)數(shù)天。 4. 4. 蛋白質(zhì)因子的修飾與翻譯起始調(diào)控

9、許多可溶性蛋白因子，即起始因子，對(duì)蛋白質(zhì)合成的起始有重要作用，對(duì)這些因子的修飾也會(huì)影響翻譯起始。 五、翻譯后調(diào)控多肽的切割：切去前端的信號(hào)肽多肽的有限水解：酶原水解多肽的化學(xué)修飾：磷酸化、糖基化多肽的剪接：剪接成數(shù)個(gè)片段，再以一定的順序結(jié)合起來(lái)，形成有活性的蛋白質(zhì)。六、真核基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)1、基因組DNA存在的形式核小體形成染色質(zhì)并與蛋白質(zhì)結(jié)合成緊密結(jié)構(gòu)很難進(jìn)入轉(zhuǎn)錄狀態(tài)，不具備快速起始的能力。（1）染色質(zhì)結(jié)構(gòu)影響基因轉(zhuǎn)錄（2）組蛋白的作用早期體外實(shí)驗(yàn)觀察到組蛋白與DNA結(jié)合阻止DNA上基因的轉(zhuǎn)錄，去除組蛋白基因又能夠轉(zhuǎn)錄。（3）轉(zhuǎn)錄活躍區(qū)域?qū)怂崦缸饔妹舾卸仍黾釉诤诵◇w區(qū)DNA受組蛋白掩蓋的

10、結(jié)構(gòu)有變化，出現(xiàn)了對(duì)DNase高敏感點(diǎn)。核小體的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，有利于調(diào)控蛋白結(jié)合而促進(jìn)轉(zhuǎn)錄。（4）DNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化正性超螺旋會(huì)拆散核小體，有利于RNA聚合酶向前移動(dòng)轉(zhuǎn)錄；而負(fù)性超螺旋則有利于核小體的再形成。（5）DNA甲基化抑制基因轉(zhuǎn)錄某些轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點(diǎn)內(nèi)含有CG序列，甲基化以后直接影響了蛋白質(zhì)因子的結(jié)合活性，阻礙轉(zhuǎn)錄因子與DNA特定部位的結(jié)合從而影響轉(zhuǎn)錄。（6）CG島沒有被甲基化的CG小片段，稱為CG島。70%的CG島與持家基因偶聯(lián)在不同基因中長(zhǎng)度大致相同約12kb2、轉(zhuǎn)錄在細(xì)胞核、翻譯在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行擴(kuò)大了基因表達(dá)調(diào)控的范圍3、基因表達(dá)調(diào)控在多個(gè)水平上進(jìn)行順式作用元件，反式作用因子的相

11、互作用。4、不同組織和細(xì)胞類型合成不同的蛋白質(zhì)一個(gè)物種的所有細(xì)胞含有相同的DNA，在個(gè)體發(fā)育中開啟、關(guān)閉基因是受到嚴(yán)格控制的。5、真核生物基因調(diào)控的信號(hào)分子蛋白因子、激素等其它信號(hào)分子作為基因的調(diào)控物質(zhì)6、持家基因和時(shí)態(tài)基因持家基因：不同細(xì)胞類型中總有一組經(jīng)常保持表達(dá)狀態(tài)的基因。時(shí)態(tài)基因：只有在發(fā)育一定時(shí)期才能表達(dá)的一些特異性基因。七、真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的主要模式1、蛋白質(zhì)磷酸化ATP或GTP上的磷酸基轉(zhuǎn)移到蛋白質(zhì)氨基酸殘基上的過(guò)程，可逆。蛋白質(zhì)磷酸化與去磷酸化是生物體內(nèi)普遍存在的信息傳導(dǎo)調(diào)節(jié)方式。2、蛋白質(zhì)磷酸化在信號(hào)傳導(dǎo)中的作用介導(dǎo)胞外信號(hào)專一應(yīng)答對(duì)外界刺激做出迅速的反應(yīng)對(duì)外界信號(hào)具有級(jí)聯(lián)放

12、大作用對(duì)外界信號(hào)的持續(xù)反應(yīng)3、跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑離子通道G蛋白偶聯(lián)受體跨膜蛋白激酶受體4、 蛋白激酶的種類與功能根據(jù)是否有調(diào)節(jié)物可分成兩大類 信使依賴性蛋白質(zhì)激酶 非信使依賴型蛋白激酶。根據(jù)作用底物可分為三類： 絲氨酸/蘇氨酸型 酪氨酸型 雙重底物特異性蛋白激酶既可使絲/蘇氨酸磷酸化又可使酪氨酸磷酸化。（1）受cAMP調(diào)控的A激酶依賴于cAMP的蛋白酶稱為A激酶（PKA）PKA全酶由4個(gè)亞基組成(R2C2） C亞基具有催化活性，R亞基具有調(diào)節(jié)功能，R亞基對(duì)C亞基具有抑制作用全酶（R2C2）無(wú)催化活性。R亞基與cAMP結(jié)合導(dǎo)致C亞基解離表現(xiàn)出活性。（2） 受Ca 2+ 調(diào)控的 C激酶C激酶（PKC）是依賴于Ca2+的蛋白質(zhì)激酶。IP3（肌醇三磷酸）引起細(xì)胞質(zhì)Ca2+濃度升高，C激酶被DAG（二?；视停┖虲a2+的雙重影響所激活，使絲/蘇氨酸磷酸化導(dǎo)致信號(hào)的傳遞。5、激素調(diào)節(jié) 激素調(diào)控作用是通過(guò)啟始基因轉(zhuǎn)錄而實(shí)現(xiàn)的。 cAMP作為第二信使 解除受體蛋白與DNA結(jié)合區(qū)起始基因表達(dá)HCI蛋白質(zhì)合成抑制劑沒有elF-2蛋白起始因子IRE鐵應(yīng)答元件(1) 基因丟失：在細(xì)胞分化時(shí)，消除某個(gè)基因活性的方式之一就是從細(xì)胞中除去那個(gè)基因。目前認(rèn)為這種調(diào)節(jié)方式主要是在較低等的真核生物中，如馬蛔蟲。真核與原核生物啟動(dòng)子的比較原核生物TTGACA-TATAAT-起始位點(diǎn)-35-10真核生物增強(qiáng)子-G