大學(xué)生物遺傳學(xué)第五章基因表達(dá)的調(diào)控

1、 第五章 基因(jyn)表達(dá)的調(diào)控 ( Regulation and control of gene expression )1共八十六頁(yè)概 述2共八十六頁(yè)基因(jyn)表達(dá) ( gene expression) 生物基因組中結(jié)構(gòu)基因所攜帶的遺傳信息，經(jīng)過轉(zhuǎn)錄、翻譯等一系列過程，合成具有特定(tdng)的生物學(xué)功能和生物學(xué)效應(yīng)的蛋白質(zhì)的全過程。一、基因表達(dá)的概念3共八十六頁(yè)二、基因(jyn)表達(dá)的時(shí)間性及空間性（一）時(shí)間特異性(temporal specificity) 按功能需要某一特定基因表達(dá)嚴(yán)格按特定的時(shí)間順序發(fā)生。4共八十六頁(yè)（二）空間(kngjin)特異性(spatial speci

2、ficity) 指在個(gè)體生長(zhǎng)全過程，某種基因產(chǎn)物在個(gè)體不同組織器官表達(dá)存在差異(chy)。又稱細(xì)胞或組織特異性(cell or tissue specificity)。5共八十六頁(yè) 按對(duì)刺激(cj)的反應(yīng)性分為兩大類：（一）基本（組成(z chn)性）表達(dá) (constitutive gene expression) 基因較少受環(huán)境因素影響，而是在個(gè)體各個(gè)生長(zhǎng)階段的大多數(shù)或幾乎全部組織中持續(xù)表達(dá)，或變化很小。如管家基因。三、基因表達(dá)的方式6共八十六頁(yè)（二）誘導(dǎo)(yudo)和阻遏表達(dá) 在特定環(huán)境(hunjng)信號(hào)刺激下，有些基因的表達(dá)表現(xiàn)為開放或增強(qiáng)。誘導(dǎo)表達(dá)(induction expres

3、sion) 在特定環(huán)境信號(hào)刺激下，有些基因的表達(dá)表現(xiàn)為關(guān)閉或下降。阻遏表達(dá)(repression expression)7共八十六頁(yè) 在一定機(jī)制下，功能相關(guān)的一組基因，協(xié)調(diào)一致，共同(gngtng)表達(dá)。協(xié)調(diào)(xitio)表達(dá)(coordinance expression)8共八十六頁(yè) 四、基因(jyn)表達(dá)的調(diào)控的概念 機(jī)體各種細(xì)胞中含有(hn yu)的相同遺傳信息(相同的結(jié)構(gòu)基因)，根據(jù)機(jī)體的不同發(fā)育階段、不同的組織細(xì)胞及不同的功能狀態(tài)，選擇性、程序性地表達(dá)特定數(shù)量的特定基因的過程。 9共八十六頁(yè)五、基因表達(dá)(biod)的調(diào)控因子： 蛋白質(zhì) ( 主要(zhyo) ) 小分子RNA ( 某些

4、環(huán)節(jié) )10共八十六頁(yè)六、基因表達(dá)(biod)的調(diào)控水平 基因組 轉(zhuǎn)錄(zhun l) 轉(zhuǎn)錄后 翻譯 翻譯后11共八十六頁(yè) 第一節(jié)原核生物基因(jyn)表達(dá)的調(diào)控 原核生物基因表達(dá)調(diào)控主要在轉(zhuǎn)錄水平，其次是翻譯水平。 本節(jié)主要以大腸桿菌(d chn n jn)為例介紹原核生物基因表達(dá)的調(diào)控。12共八十六頁(yè)一、原核生物(shngw)基因表達(dá)的特點(diǎn) 1.只有(zhyu)一種RNA聚合酶。2.基因表達(dá)以操縱子為基本單位。3.轉(zhuǎn)錄和翻譯偶聯(lián)進(jìn)行。4.mRNA翻譯起始部位有特殊的堿基序列-SD序列。 13共八十六頁(yè) SD （ Shine-Dalgarno ）序列(xli) 在起始密碼AUG上游413個(gè)堿

5、基之前有一段富含嘌呤的序列，其一致序列（consensus sequence）為AGGAGG，能與核糖體30S亞基中16S rRNA 3端富含嘧啶的序列結(jié)合，與蛋白質(zhì)合成(hchng)過程中起始復(fù)合物生成有關(guān)。 14共八十六頁(yè) 5.原核生物基因表達(dá)的調(diào)控(dio kn)主要在轉(zhuǎn)錄水平，即對(duì)RNA合成的調(diào)控。 通常有兩種方式(fngsh)： (1) 起始調(diào)控，即啟動(dòng)子調(diào)控； (2) 終止調(diào)控，即衰減子調(diào)控。15共八十六頁(yè)(一)轉(zhuǎn)錄起始(q sh)的調(diào)控 1.因子及RNA 聚合酶與轉(zhuǎn)錄(zhun l)起始的調(diào)控 (1) 因子調(diào)控RNA 聚合酶與DNA結(jié)合： 確保RNA 聚合酶與特異啟動(dòng)區(qū)穩(wěn)定結(jié)合，

6、而不是與其它位點(diǎn)結(jié)合。二、原核生物基因表達(dá)的調(diào)控機(jī)制 16共八十六頁(yè) （2）RNA 聚合酶與啟動(dòng)(qdng)區(qū)序列的相互作用RNA 聚合酶：大腸桿菌僅有的一種RNA 聚合酶，要識(shí)別相當(dāng)數(shù)量(shling)的啟動(dòng)區(qū)，需依賴數(shù)目繁多的輔助蛋白（如因子）完成這些功能。啟動(dòng)區(qū)序列：保守序列17共八十六頁(yè) 是RNA聚合酶結(jié)合并啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的特異DNA序列。 啟動(dòng)序列RNA轉(zhuǎn)錄起始-35區(qū)-10區(qū)TTGACATTAACTTTTACATATGATTTTACATATGTTTTGATATATAATCTGACGTACTGTN17N16N17N16N16N7N7N6N7N6AAAAAtrp tRNATyrlacrecA

7、Ara BAD TTGACA TATAAT共有序列18共八十六頁(yè) 共有序列決定(judng)啟動(dòng)序列的轉(zhuǎn)錄活性大小。某些(mu xi)特異因子（蛋白質(zhì)）決定RNA聚合酶對(duì)一個(gè)或一套啟動(dòng)序列的特異性識(shí)別和結(jié)合能力。19共八十六頁(yè) 2.轉(zhuǎn)錄起始(q sh)的負(fù)調(diào)控 操縱子（operon）：一個(gè)多順反子轉(zhuǎn)錄單位與其(yq)調(diào)控序列即構(gòu)成操縱子。 乳糖操縱子（lactose operon,lac）是原核生物基因轉(zhuǎn)錄負(fù)調(diào)控的最典型模式。 20共八十六頁(yè) 乳糖(r tn)操縱子(lac operon)的結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)基因Z： -半乳糖苷酶Y： 透酶A：乙酰基轉(zhuǎn)移酶阻遏基因I 調(diào)控區(qū)CAP結(jié)合位點(diǎn) 啟動(dòng)子操縱元

8、件ZYAOPDNA21共八十六頁(yè) 僅有葡萄糖葡萄糖耗完，有乳糖(r tn)存在22共八十六頁(yè) -10 +1 +10 +20 +30 . . . . .5ATGTTGTGTGGAATTGTGAGCGGATAACAATTTCACACAGGAA 33TACAACACACCTTAACACTCGCCTATTGTTAAAGTGTGTCCTT 5 lac操縱(cozng)區(qū)序列是一個(gè)以+11位GC堿基對(duì)為中心的反向重復(fù)序列 與lac阻遏蛋白結(jié)合的操縱基因區(qū)域具有(jyu)反向重復(fù)序列,這種反向重復(fù)序列是能與蛋白質(zhì)特異結(jié)合的DNA的特征性結(jié)構(gòu)。 23共八十六頁(yè)3.轉(zhuǎn)錄(zhun l)起始的正調(diào)控 阿拉伯糖操縱

9、子是正調(diào)控(dio kn)的典型例子。 阿拉伯糖操縱子的基因結(jié)構(gòu)圖 操縱子由結(jié)構(gòu)基因B、A、D以及調(diào)控元件I1、I2、O1、O2和啟動(dòng)子構(gòu)成。araC基因編碼調(diào)節(jié)蛋白AraC。24共八十六頁(yè) AraC 對(duì)阿拉伯糖操縱子的調(diào)節(jié)圖不存在阿拉伯糖時(shí)，AraC二聚體與O1、O2及I1結(jié)合(jih)，二聚體間相互作用使DNA彎曲成環(huán)結(jié)構(gòu)。由于I2不被占據(jù)，B、A、D基因不發(fā)生轉(zhuǎn)錄，但有低水平的araC基因轉(zhuǎn)錄。25共八十六頁(yè) 當(dāng)有阿拉伯糖時(shí)，AraC二聚體與阿拉伯糖形成復(fù)合物,使Ara C形狀改變，I1和I2由一個(gè)AraC二聚體占據(jù)，從而激發(fā)B、A、D基因轉(zhuǎn)錄(zhun l)。此時(shí)，可有一過性高水平的a

10、raC mRNA形成，維持到O1-O2環(huán)結(jié)構(gòu)形成。 AraC 對(duì)阿拉伯糖操縱子的調(diào)節(jié)圖26共八十六頁(yè) 4轉(zhuǎn)錄起始的復(fù)合(fh)調(diào)控 在大腸桿菌的許多操縱子中，基因的轉(zhuǎn)錄不是(b shi)由單一因子調(diào)控的，而是通過負(fù)調(diào)控因子和正調(diào)控因子進(jìn)行復(fù)合調(diào)控。典型例子：糖代謝有關(guān)的操縱子，如lac 操縱子。27共八十六頁(yè) cAMP與葡萄糖相關(guān)性：葡萄糖，cAMP 葡萄糖，cAMPcAMP:環(huán)一磷酸(ln sun)腺苷 CAP：分解代謝基因激活蛋白質(zhì)(catabolite gene activator protein，CAP) CAP的活性依賴(yli)cAMP， 形成cAMP-CAP復(fù)合物，促進(jìn)多種操縱子

11、的轉(zhuǎn)錄起始。28共八十六頁(yè)+ + + + 轉(zhuǎn)錄無葡萄糖，cAMP濃度(nngd)高時(shí)有葡萄糖，cAMP濃度(nngd)低時(shí)ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAP29共八十六頁(yè)mRNA沒有(mi yu)乳糖有乳糖(r tn) 葡萄糖低 cAMP濃度高 葡萄糖高cAMP濃度低RNA-polOOOO30共八十六頁(yè) 當(dāng)阻遏蛋白封閉(fngb)轉(zhuǎn)錄時(shí)，CAP對(duì)該系統(tǒng)不能發(fā)揮作用；如無CAP存在，即使沒有阻遏蛋白與操縱序列(xli)結(jié)合，操縱子仍無轉(zhuǎn)錄活性。31共八十六頁(yè) （二）轉(zhuǎn)錄終止(zhngzh)的調(diào)控 原核生物的轉(zhuǎn)錄終止(zhngzh)調(diào)控方式分兩大類：A.依賴因子的終止調(diào)控；B.不

12、依賴因子的終止調(diào)控。此外，核糖體也參與轉(zhuǎn)錄終止。例:色氨酸操縱子表達(dá)的調(diào)控有兩種方式:a.通過阻遏蛋白的負(fù)調(diào)控b.通過衰減子作用 32共八十六頁(yè)Trp Trp 高時(shí) Trp 低時(shí) mRNA OPtrpR調(diào)節(jié)(tioji)區(qū) 結(jié)構(gòu)(jigu)基因 RNA聚合酶 RNA聚合酶 （2）轉(zhuǎn)錄衰減的調(diào)控色氨酸操縱子6700個(gè)核苷酸140個(gè)核苷酸33共八十六頁(yè)UUUUUUUU調(diào)節(jié)區(qū) 結(jié)構(gòu)基因 trpROP前導(dǎo)(qindo)序列 衰減子區(qū)域 UUUU前導(dǎo)mRNA1234衰減子結(jié)構(gòu) 第10、11密碼子為trp密碼子 終止密碼子 14aa前導(dǎo)(qindo)肽編碼區(qū): 包含序列1 形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)能力: 序列1/2序

13、列2/3序列3/4 trp 密碼子 UUUU34共八十六頁(yè) 色氨酸操縱子mRNA引導(dǎo)序列不同區(qū)域互補(bǔ)所形成(xngchng)的不同二級(jí)結(jié)構(gòu) 引導(dǎo)序列由一段14氨基酸前導(dǎo)肽編碼區(qū)和一個(gè)衰減子組成，AUG密碼子后面(hu mian)緊跟13個(gè)密碼子，第10、11為色氨酸密碼子。35共八十六頁(yè)色氨酸操縱子的轉(zhuǎn)錄(zhun l)衰減作用 色氨酸豐富時(shí)，核蛋白體順利沿引導(dǎo)序列移動(dòng)直達(dá)最后一個(gè)密碼子UGA，合成(hchng)完整的引導(dǎo)肽。RNA 聚合酶停止在衰減子部位。 色氨酸缺乏時(shí)，核蛋白體終止在1區(qū)Trp密碼子部位，RNA 聚合酶通過衰減子而繼續(xù)轉(zhuǎn)錄。 36共八十六頁(yè) 意義：這種機(jī)制可以保證充分(ch

14、ngfn)地消耗色氨酸，使其合成維持在滿足需要的水平，防止色氨酸堆積和過多地消耗能量。同時(shí)，也使細(xì)菌能夠優(yōu)先將環(huán)境中的色氨酸消耗完，然后開始自身合成。3937共八十六頁(yè) (三) 翻譯水平(shupng)的調(diào)控 翻譯一般在起始和終止階段受到調(diào)節(jié)。 調(diào)節(jié)分子(fnz):RNA、蛋白質(zhì) 調(diào)節(jié)分子可直接或間接決定翻譯起始位點(diǎn)能否為核蛋白體所利用。 38共八十六頁(yè)1.反義RNA的調(diào)控(dio kn)作用 反義RNA 指能與特定mRNA互補(bǔ)結(jié)合的RNA片段，反義RNA由反義基因轉(zhuǎn)錄而來。天然的具有功能的反義RNA分子一般在200個(gè)堿基以下(yxi)。反義RNA又稱mRNA干擾性互補(bǔ)RNA（mRNA int

15、erfering complementary RNA, micRNA）。 4139共八十六頁(yè)反義RNA有三種作用(zuyng)方式：反義RNA與mRNA 5端非翻譯區(qū)包括SD序列相結(jié)合，阻止(zzh)mRNA與核糖體小亞基結(jié)合，直接抑制翻譯。反義RNA與mRNA 5端編碼區(qū)起始密碼子AUG結(jié)合，抑制mRNA翻譯起始。反義RNA與mRNA的非編碼區(qū)互補(bǔ)結(jié)合，使mRNA構(gòu)象改變，影響其與核糖體結(jié)合，間接抑制了mRNA的翻譯。4240共八十六頁(yè) 反義RNA調(diào)控Tn10轉(zhuǎn)位(zhun wi)酶基因的表達(dá)示意圖Tn10轉(zhuǎn)位酶基因由PIN啟動(dòng)子控制，反義RNA的基因由POUT啟動(dòng)子控制。兩個(gè)啟動(dòng)子方向相反

16、，轉(zhuǎn)錄(zhun l)區(qū)有35個(gè)堿基重疊，互補(bǔ)區(qū)覆蓋了Tn10轉(zhuǎn)位酶mRNA的翻譯起始區(qū)，活性POUT比PIN更強(qiáng)。結(jié)果是轉(zhuǎn)位酶的表達(dá)效率非常低，轉(zhuǎn)位作用極少發(fā)生。細(xì)菌DNA突變機(jī)會(huì)減少，易于存活。4341共八十六頁(yè)2. RNA的穩(wěn)定性與調(diào)控(dio kn)的關(guān)系 mRNA的降解速度是翻譯調(diào)控的另一個(gè)重要機(jī)制。蛋白質(zhì)合成速率的快速改變，與許多細(xì)菌mRNA降解速度很快有很大關(guān)系。 例：E.coli的許多mRNA在37時(shí)的平均壽命大約(dyu)為2min，細(xì)菌可以對(duì)環(huán)境變化作出快速反應(yīng)。 42共八十六頁(yè) 3.蛋白質(zhì)合成(hchng)中的自身調(diào)控 大腸桿菌核糖體蛋白有50余種，它們既可與 rRNA

17、組裝成核糖體，也可與自身 mRNA 翻譯起始區(qū)結(jié)合。50種核糖體蛋白的基因分布(fnb)在幾個(gè)不同的操縱子中。43共八十六頁(yè)第二節(jié) 真核生物基因(jyn)表達(dá)的調(diào)控 單細(xì)胞真核生物，如酵母基因表達(dá)的調(diào)控和原核生物表達(dá)的調(diào)控基本相同。 多細(xì)胞(xbo)真核生物，遺傳信息從細(xì)胞核的基因組DNA傳遞到基因編碼的蛋白質(zhì)均受到多層次的調(diào)控。44共八十六頁(yè)一、真核生物基因表達(dá)(biod)的特點(diǎn) （1）細(xì)胞具有全能性 全能性：指同一種生物的所有細(xì)胞都含有相同的基因組DNA，都有發(fā)育(fy)成完整個(gè)體的潛能。 （2）基因表達(dá)的時(shí)間性和空間性 時(shí)間性：個(gè)體發(fā)育的不同階段，基因表達(dá)的種類和數(shù)量是不同的；空間性：在

18、不同組織和器官中，基因表達(dá)的種類和數(shù)量是不同的。45共八十六頁(yè) （3）轉(zhuǎn)錄和翻譯分開(fn ki)進(jìn)行 真核生物DNA在核中轉(zhuǎn)錄生成 mRNA，在胞質(zhì)中合成蛋白質(zhì)。 （4）初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物要經(jīng)過轉(zhuǎn)錄后加工修飾 初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物核不均一性RNA（heterogeneous nuclear RNA ,hnRNA），要經(jīng)過戴帽(m7GpppN)、加PolyA尾、切除(qich)插入的內(nèi)含子和拼接外顯子等過程，才形成成熟的mRNA分子。46共八十六頁(yè) （5）不存在超基因式操縱子結(jié)構(gòu) 真核生物基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為單順反子，一條 mRNA只翻譯一種(y zhn)蛋白質(zhì)。功能相關(guān)的基因大多數(shù)分散在不同的染色體上，分別進(jìn)行

19、轉(zhuǎn)錄。 （6）部分基因多拷貝 既可滿足細(xì)胞(xbo)的需要，也是表達(dá)調(diào)控的一種有效方式。47共八十六頁(yè)（一）基因組DNA水平(shupng)的調(diào)控 1.染色質(zhì)的丟失 不可逆的調(diào)控。如一些低等生物（如線蟲）體細(xì)胞發(fā)育(fy)過程中發(fā)生染色質(zhì)丟失。二、真核生物基因表達(dá)調(diào)控的機(jī)制48共八十六頁(yè)2.基因擴(kuò)增（gene amplification） 當(dāng)細(xì)胞對(duì)某種基因產(chǎn)物需要量劇增，單純靠調(diào)節(jié)其表達(dá)活性不足(bz)滿足需要，只有增加這種基因的拷貝數(shù)。49共八十六頁(yè)3.基因(jyn)重排（gene rearrangement） 指某些基因(jyn)片段改變?cè)瓉泶嬖陧樞蚨匦屡帕薪M合，成為一個(gè)完整的轉(zhuǎn)錄單位。

20、調(diào)節(jié)表達(dá)產(chǎn)物多樣性。50共八十六頁(yè)4.基因的甲基化修飾 DNA上特定(tdng)的CpG序列處的胞嘧啶發(fā)生甲基化修飾（5mC）。甲基化程度與基因的表達(dá)一般呈反比關(guān)系。甲基化程度愈高，基因的表達(dá)則降低。去甲基化，基因的表達(dá)增加。 意義：調(diào)控真核生物基因的表達(dá)，維護(hù)染色體的完整性，調(diào)節(jié)DNA重組的某些環(huán)節(jié)。51共八十六頁(yè) 5.染色質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控(dio kn)作用 常染色質(zhì)中疏松狀態(tài)的活性染色質(zhì)是基因轉(zhuǎn)錄前在染色質(zhì)水平上獨(dú)特的調(diào)控機(jī)制。 組蛋白與DNA結(jié)合與解離是真核基因表達(dá)調(diào)控的重要機(jī)制(jzh)之一。組蛋白可保護(hù)DNA免受損傷，維持基因組穩(wěn)定性，抑制基因表達(dá)。去除組蛋白基因轉(zhuǎn)錄活性增高

21、。 非組蛋白主要作為調(diào)節(jié)基因表達(dá)的反式作用因子。 52共八十六頁(yè)（二）轉(zhuǎn)錄水平(shupng)的調(diào)控 主要通過反式作用(zuyng)因子與順式作用(zuyng)元件和RNA聚合酶（RNA polymerase, RNA pol）的相互作用完成。 53共八十六頁(yè)1 . 順式作用(zuyng)元件(cis-acting element) 指某些(mu xi)能影響基因表達(dá)但不編碼新的蛋白質(zhì)和RNA的DNA序列，按照功能分為啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、負(fù)調(diào)控元件（沉默子等）。 54共八十六頁(yè) （1）啟動(dòng)子(promoter) 真核基因啟動(dòng)子是在基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)(+1)及其5上游近端大約100200 bp 以內(nèi)的

22、一組具有獨(dú)立功能的DNA序列(xli)。每個(gè)元件長(zhǎng)度約為720 bp，是決定RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)和轉(zhuǎn)錄頻率的關(guān)鍵元件。 55共八十六頁(yè) 真核類基因的順式作用(zuyng)元件圖 核心(hxn)啟動(dòng)子(core promoter)上游啟動(dòng)子元件( upstream promoter element, UPE)56共八十六頁(yè)(2) 增強(qiáng)子(enhancer) 指位于啟動(dòng)子上游或下游并通過啟動(dòng)子增強(qiáng)鄰近基因轉(zhuǎn)錄(zhun l)效率的DNA順序，增強(qiáng)子本身不具備啟動(dòng)子活性。57共八十六頁(yè)(3) 其他元件(yunjin) 包括負(fù)調(diào)控元件(yunjin)和終止子等。負(fù)調(diào)控元件:沉默子（silencer）

23、 或衰減子（dehancer） 指在真核基因內(nèi)能抑制基因轉(zhuǎn)錄的DNA序列,與反式作用因子相互結(jié)合而起作用。不受距離和方向的限制，并可對(duì)異源基因的表達(dá)起作用。58共八十六頁(yè)終止子 指在模板DNA分子的5端轉(zhuǎn)錄(zhun l)終止信號(hào)。通常具有po1yA尾的基因終止信號(hào)為GT簇，例如在SV40中的AGGTTTTTT序列為終止轉(zhuǎn)錄(zhun l)調(diào)控元件。 59共八十六頁(yè)2.反式作用(zuyng)因子(trans-acting factor) 指能直接或間接地識(shí)別或結(jié)合在各順式作用元件(yunjin)812bp核心序列上，參與調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄效率的一組蛋白質(zhì)，也稱序列特異性 DNA結(jié)合蛋白(seque

24、nce specific DNA binding protein，SDBP)，是一類細(xì)胞核內(nèi)蛋白質(zhì)因子。在結(jié)構(gòu)上含有與DNA結(jié)合的結(jié)構(gòu)域。60共八十六頁(yè)反式作用因子根據(jù)(gnj)作用方式分為三類： 通用轉(zhuǎn)錄(zhun l)因子。普遍存在的轉(zhuǎn)錄因子。如TATA box結(jié)合因子 TFD、GC box結(jié)合因子SP1 等。組織特異性轉(zhuǎn)錄因子。與基因表達(dá)的組織特異性有很大關(guān)系。誘導(dǎo)性反式作用因子?；钚阅鼙惶禺惖恼T導(dǎo)因子所誘導(dǎo)。61共八十六頁(yè) TATA因子與TATA盒結(jié)合，形成穩(wěn)定的轉(zhuǎn)錄復(fù)合物。RNA聚合酶識(shí)別(shbi)并結(jié)合由TATA因子與TATA盒形成的蛋白質(zhì)-DNA復(fù)合物。轉(zhuǎn)錄起始因子與RNA聚合

25、酶結(jié)合，使DNA部分雙螺旋解開為開放的轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物（open complex）時(shí)，基因轉(zhuǎn)錄開始,可以合成RNA。 真核基因開放的轉(zhuǎn)錄起始(q sh)復(fù)合物的形成圖62共八十六頁(yè)（1）反式作用因子結(jié)構(gòu)域的模式： 完整的反式作用因子通常(tngchng)含有三個(gè)主要功能結(jié)構(gòu)域，分別為DNA識(shí)別結(jié)合域、轉(zhuǎn)錄活化域和結(jié)合其他蛋白質(zhì)的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域。63共八十六頁(yè)1)DNA識(shí)別(shbi)結(jié)合域： 鋅指（zinc finger）結(jié)構(gòu) 指含有一段保守氨基酸順序的蛋白質(zhì)與該蛋白的輔基鋅螫合而形成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，分為(fn wi)鋅指、鋅扭（twist）和鋅簇（cluster）結(jié)構(gòu)；也有按照與鋅結(jié)合的氨基酸殘基性質(zhì)

26、分為(fn wi)Cys2Cys2和Cys2His2指。64共八十六頁(yè) （A） 鋅指結(jié)構(gòu)示意圖 （Cys2His2鋅指結(jié)構(gòu)） 兩個(gè)半胱氨酸殘基和兩個(gè)組氨酸殘基(His)，通過(tnggu)與位于中心的鋅離子以配位鍵結(jié)合，形成穩(wěn)定的指狀結(jié)構(gòu)。 65共八十六頁(yè)（B） Cys2Cys2 鋅指結(jié)構(gòu)(jigu)示意圖66共八十六頁(yè)同源結(jié)構(gòu)域（homeodomain，HD） 同源盒基因家族各基因間具有一相同的保守序列，稱為同源結(jié)構(gòu)域。所含的至少二個(gè)螺旋(luxun)中形成“轉(zhuǎn)折”，第三個(gè)螺旋(luxun)與DNA大溝相互作用是同源盒蛋白與DNA結(jié)合的主要力量 。 功能：調(diào)節(jié)與機(jī)體各部分正常發(fā)育或正常分化的

27、有關(guān)基因的表達(dá)。67共八十六頁(yè)同源(tn yun)結(jié)構(gòu)域與DNA的結(jié)合示意圖68共八十六頁(yè)堿性亮氨酸拉鏈（basic 1eucine zipper，bLZ） 有些肽鏈C末端有一段30個(gè)氨基酸序列以-螺旋構(gòu)型出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)單元，每間隔6個(gè)氨基酸出現(xiàn)一個(gè)(y )亮氨酸殘基，能形成兩性-螺旋。兩個(gè)具有這種結(jié)構(gòu)的因子接觸后可借助側(cè)鏈?zhǔn)杷越诲e(cuò)對(duì)插，形成穩(wěn)定卷曲螺旋結(jié)構(gòu)的二聚體。 功能：可使堿性區(qū)與DNA的親和力明顯增加。69共八十六頁(yè) bLZ二聚體中的亮氨酸拉鏈及與DNA結(jié)合(jih)的堿性結(jié)構(gòu)域示意圖70共八十六頁(yè)螺旋(luxun)-環(huán)-螺旋(luxun)（helix-loop-helix，HLH）結(jié)構(gòu)

28、: 含兩個(gè)雙性-螺旋，每34個(gè)氨基酸含一個(gè)疏水性殘基，中間為非螺旋環(huán)區(qū)，內(nèi)含一個(gè)或多個(gè)能阻斷螺旋的氨基酸殘基。71共八十六頁(yè) a:b 兩個(gè)具有兩性-螺旋的蛋白(dnbi)因子形成二聚體 （a、b為兩個(gè)不同的蛋白因子）72共八十六頁(yè) 2)轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域（transcriptional activation domain） 反式作用因子(ynz)并非都需要其直接與DNA結(jié)合，轉(zhuǎn)錄活化域是反式作用因子(ynz)必須具備的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。轉(zhuǎn)錄活化域通常是依賴于DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域以外的30100個(gè)氨基酸殘基。轉(zhuǎn)錄因子(ynz)通常具有一個(gè)以上的轉(zhuǎn)錄活化區(qū)。73共八十六頁(yè)轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域模型有以下(yxi)幾種：酸

29、性-螺旋（acidic-helix domain） 含有較多的負(fù)電荷。能非特異性地與起始復(fù)合物（如TATA盒結(jié)合因子(ynz)）相互作用發(fā)揮轉(zhuǎn)錄活化功能。富含谷氨酰胺的結(jié)構(gòu)域（glutamine-rich domain） 最強(qiáng)的轉(zhuǎn)錄活化域之一。 富含脯氨酸結(jié)構(gòu)域（proline-rich domain）74共八十六頁(yè)3.轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控(dio kn)機(jī)制()反式作用因子的活性調(diào)節(jié) 真核基因轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)節(jié)，首先(shuxin)表現(xiàn)為反式作用因子的功能調(diào)節(jié)，即特定的反式作用因子被激活后，可以啟動(dòng)特定基因的轉(zhuǎn)錄。75共八十六頁(yè)反式作用因子(ynz)的激活方式如下:表達(dá)式調(diào)節(jié)(tioji)共價(jià)修飾配體結(jié)合蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)相互作用76共八十六頁(yè)（2）反式作用(zuyng)因子作用(zuyng)方式 1)成環(huán)（looping）2)扭曲(ni q)(twisting)3）滑動(dòng)(sliding)4）Oozing77共八十六頁(yè)(三)轉(zhuǎn)錄(zhun l)后水平的調(diào)控1. 5端加帽和3端多聚腺苷酸化及意義(yy) 5端加帽:真核生物轉(zhuǎn)錄生成的mRNA在轉(zhuǎn)錄后，在5端加上7甲基鳥苷 (m7GPPPmNp-) 意義:保護(hù)轉(zhuǎn)錄體mRNA不受5外切酶降解，增強(qiáng)mRNA的穩(wěn)定性，同時(shí)有利于mRNA從細(xì)胞核向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)，促進(jìn)mR