細(xì)胞分化分子機(jī)制轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄

1、關(guān)于細(xì)胞分化的分子機(jī)制轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄第一張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月概述個(gè)體發(fā)育的中心問題是細(xì)胞分化，研究細(xì)胞分化的分子機(jī)制是探索發(fā)育機(jī)制的基礎(chǔ)。細(xì)胞分化是指多細(xì)胞有機(jī)體的細(xì)胞從簡單、原始的狀態(tài)到復(fù)雜和異樣化的方向發(fā)展的過程，是通過細(xì)胞分裂產(chǎn)生結(jié)構(gòu)和功能有穩(wěn)定差異的過程。第二張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月細(xì)胞分化第三張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月概述在多細(xì)胞生物體內(nèi)，每個(gè)細(xì)胞都有一定的性狀，即細(xì)胞特定基因型在一定的環(huán)境條件下的表現(xiàn)，也稱為細(xì)胞表型。根據(jù)細(xì)胞表型可將細(xì)胞分為3類：全能細(xì)胞、多潛能細(xì)胞和分化細(xì)胞。第四張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月概述全能細(xì)胞：

2、指它能夠產(chǎn)生有機(jī)體的全部細(xì)胞表型，或者說可以產(chǎn)生一個(gè)完整的有機(jī)體，它的全套基因信息都可以表達(dá)。如合子、海膽和有些動(dòng)物的早期分裂球等。第五張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月概述多潛能細(xì)胞：表現(xiàn)出發(fā)育潛能的一定局限性，僅能分化成為特定范圍內(nèi)的細(xì)胞。如多潛能生血干細(xì)胞僅能分化成為淋巴細(xì)胞、單核細(xì)胞、粒細(xì)胞等。多潛能細(xì)胞后代的發(fā)育命運(yùn)在一定的程度上已被限定；在不同的環(huán)境條件下也能表現(xiàn)出某些相同的細(xì)胞表型，而且這種決定不能通過形態(tài)或生物化學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)（無特殊的亞顯微結(jié)構(gòu)變化，不含特異性蛋白質(zhì)）來識(shí)別；多潛能細(xì)胞的基因表達(dá)受到一定的限制。第六張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月概述分化細(xì)胞：由多潛能

3、細(xì)胞通過一系列分裂和分化發(fā)育成的特殊細(xì)胞表型。合成特異性蛋白或具有特殊功能性的細(xì)胞器；有絲分裂的頻率明顯降低，有的甚至完全停止細(xì)胞分型。細(xì)胞分化的過程是從全能性細(xì)胞多潛能性細(xì)胞分化細(xì)胞的發(fā)展過程，也是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果。分化細(xì)胞一般僅有5-10的基因表達(dá)，除了合成細(xì)胞生長、代謝必需的產(chǎn)物之外，主要是特異性產(chǎn)物的合成。第七張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月概述細(xì)胞分化是基因差異性表達(dá)的結(jié)果，差異性基因表達(dá)產(chǎn)生的原因主要來自于兩方面。細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的差異影響核基因的表達(dá)。在早期胚胎發(fā)育的卵裂階段，由于卵質(zhì)的不均勻分布，卵裂的結(jié)果所產(chǎn)生的分裂球(細(xì)胞)存在不同的細(xì)胞內(nèi)環(huán)境，引起胚胎細(xì)胞核基因的差

4、異表達(dá)。細(xì)胞外環(huán)境的影響。在胚胎發(fā)育早期不同的胚胎細(xì)胞位于不同的區(qū)域，受到不同的外界環(huán)境的影響，接受不同的位置信息。特別是鄰近細(xì)胞的相互關(guān)系，如胚胎誘導(dǎo)對于胚胎細(xì)胞分化具有重要意義。各種細(xì)胞外信號(hào)分子 (細(xì)胞因子、激素等信號(hào)分子)，通過細(xì)胞間的通訊，特別是信號(hào)傳導(dǎo)間接影響細(xì)胞核基因的表達(dá)。第八張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月概述差異基因表達(dá)的調(diào)控機(jī)制主要是在以下幾個(gè)水平完成：差異基因轉(zhuǎn)錄：調(diào)節(jié)哪些核基因轉(zhuǎn)錄成RNA。核RNA的選擇性加工：調(diào)節(jié)哪些核RNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)并加工成為mRNA，構(gòu)成特殊的轉(zhuǎn)錄子組。mRNA的選擇性翻譯：調(diào)節(jié)哪些mRNA翻譯成蛋白質(zhì)。差別蛋白質(zhì)加工：選擇哪些蛋白質(zhì)加

5、工成為功能性蛋白質(zhì)，即基因功能的實(shí)施者。第九張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 基因組相同和基因差異表達(dá)多細(xì)胞有機(jī)體具有許多形態(tài)、功能和生物化學(xué)組成不同的細(xì)胞。這些不同的細(xì)胞都來自于一個(gè)共同的始祖細(xì)胞受精卵。這些不同的組織細(xì)胞雖然具有相同的基因結(jié)構(gòu)，但由于基因表達(dá)受到復(fù)雜的調(diào)控，發(fā)生差別基因轉(zhuǎn)錄，繼而合成組織專一性蛋白質(zhì)，出現(xiàn)細(xì)胞形態(tài)和功能的分化。換句話說就是這些細(xì)胞的基因組相同，只是在發(fā)育過程中不同的細(xì)胞利用了基因組中不同的基因，結(jié)果導(dǎo)致各類細(xì)胞合成其特有的蛋白質(zhì)。第十張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月一、有機(jī)體不同組織細(xì)胞基因組相同的證據(jù)(一)遺傳學(xué)的證據(jù)遺傳學(xué)的研究早就

6、顯示，果繩幼蟲的許多細(xì)胞具有多線染色體。這種多線染色體DNA可經(jīng)歷多次復(fù)制而不進(jìn)行有絲分裂。形成512條，1024條，甚至更多條平行的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。人們發(fā)現(xiàn)這些染色體上有許多特征性的條帶，果蠅的單倍體基因組約有5150個(gè)不同的條帶。在整個(gè)幼蟲期和成體的不同組織細(xì)胞中染色體的數(shù)目是相同的，染色體上條帶的圖型也保持不變。以后大量的實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明從同一個(gè)體不同組織細(xì)胞提取的DNA是相同的，進(jìn)一步說明不同組織細(xì)胞的基因組相同。第十一張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月多線染色體第十二張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月一、有機(jī)體不同組織細(xì)胞基因組相同的證據(jù)(二)胚胎學(xué)的證據(jù)Driesch(1

7、892)用無鈣海水分離2細(xì)胞、4細(xì)胞、8細(xì)胞和16細(xì)胞期的海膽胚胎，發(fā)現(xiàn)每個(gè)單獨(dú)的卵裂球都可以發(fā)育成為正常的胚胎。表明海膽的早期分裂球是全能性的，細(xì)胞核內(nèi)具有分化產(chǎn)生其他各種細(xì)胞類型的基因。蠑螈眼再生正常的蠑螈胚胎發(fā)育中，晶狀體由神經(jīng)外胚層誘導(dǎo)其表面的表皮細(xì)胞產(chǎn)生。如果將晶狀體原基移掉，其腹側(cè)虹膜細(xì)胞可再生新的晶狀體。將蠑螈胚胎視網(wǎng)膜原基移掉，色素視網(wǎng)膜細(xì)胞可再生新的視網(wǎng)膜。由已分化的細(xì)胞轉(zhuǎn)分化為其他細(xì)胞類型的現(xiàn)象稱為轉(zhuǎn)化。第十三張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月(三)分子生物學(xué)的證據(jù)分子生物學(xué)的研究結(jié)果為基因組相同提供了更準(zhǔn)確的證據(jù)。核酸分子雜交：表明有機(jī)體的不同組織細(xì)胞都擁有序列完全

8、相同的核基因組DNA。例：各種不同小鼠細(xì)胞的單鏈DNA可同樣有效地抑制具有放射性標(biāo)記的小鼠單鏈DNA探針與小鼠胚胎基因組的雜交。原位雜交技術(shù)：果蠅唾液腺細(xì)胞并不合成卵黃蛋白，但在果繩唾液腺細(xì)胞的基因組中卻同樣具有編碼卵黃蛋白的基因，而且該基因在體外一定條件下仍然可以合成卵黃蛋白。第十四張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月二、核潛能的限定（一）在發(fā)育中核潛能被限定大量的證據(jù)表明，隨著細(xì)胞的分化，核的潛能逐漸被限定。Briggs和King（1952，1960）用豹蛙成功進(jìn)行核移植實(shí)驗(yàn)。他們將未分化的囊胚期細(xì)胞核移植進(jìn)激活的去核卵，結(jié)果有60%的受體正常發(fā)育形成囊胚，其中80%-85%繼續(xù)發(fā)育形

9、成正常二倍體蝌蚪。采用原腸胚早期內(nèi)胚層細(xì)胞核為供體進(jìn)行核移植時(shí)只有50%的胚胎能夠進(jìn)行正常發(fā)育為蝌蚪；若用神經(jīng)胚內(nèi)胚層細(xì)胞核為供體時(shí)僅有10%以下的胚胎能夠正常發(fā)育。由此可見，隨著個(gè)體發(fā)育的進(jìn)行，細(xì)胞核指導(dǎo)發(fā)育的潛能被越來越限定，甚至喪失了指導(dǎo)全部發(fā)育的能力。第十五張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月豹蛙核移植實(shí)驗(yàn)第十六張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）在發(fā)育中核潛能被限定細(xì)胞核潛能的限定是穩(wěn)定的且具有一定的組織特異性。三胚層細(xì)胞核移植實(shí)驗(yàn)：采用具有組織特異性的原腸胚后期內(nèi)胚層細(xì)胞核為供體時(shí)，易于形成內(nèi)胚層細(xì)胞，指導(dǎo)發(fā)育成為外胚層和中胚層細(xì)胞的能力已受到限制。外胚層細(xì)胞核為供體

10、進(jìn)行移核實(shí)驗(yàn)，產(chǎn)生發(fā)育異常的蝌蚪，可具有正常的神經(jīng)分化但是缺乏內(nèi)胚層結(jié)構(gòu)。在發(fā)育過程中體細(xì)胞核潛能的限定是一個(gè)普遍的規(guī)律。第十七張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）細(xì)胞核具有潛在全能性的研究關(guān)于分化細(xì)胞核潛能限定的觀點(diǎn)長期以來存在著爭議。有些學(xué)者認(rèn)為用已分化細(xì)胞核進(jìn)行的移植實(shí)驗(yàn)在很多情況下不能獲得正常發(fā)育胚胎的原因，主要是由于核移植的方法使已分化細(xì)胞核突然進(jìn)入了一個(gè)高頻率分裂的陌生胞質(zhì)環(huán)境，容易引起染色體斷裂。為真正評價(jià)細(xì)胞核的潛能，人們采用核克隆技術(shù)（連續(xù)克?。挂浦驳墓w核逐漸地適應(yīng)這種環(huán)境，結(jié)果也可以獲得發(fā)育正常的蝌蚪。第十八張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月核克隆技術(shù)

11、將供體細(xì)胞核先移植進(jìn)激活的去核卵中，再將發(fā)育產(chǎn)生的大量卵裂期或囊胚期細(xì)胞核為供體，再次進(jìn)行移植，移植到更多的去核卵中，通過多次核移植可制備出原來供體核的許多拷貝。已分化細(xì)胞的核經(jīng)歷這一系列的移植后，其中有些細(xì)胞核變得可以指導(dǎo)整個(gè)有機(jī)體的發(fā)育。如原腸胚后期內(nèi)胚層細(xì)胞核可以指導(dǎo)胚胎發(fā)育成為正常的蝌蚪。甚至將已分化的小腸上皮細(xì)胞核或紅細(xì)胞的細(xì)胞核作為供體移植到去核卵中，也可以獲得少數(shù)發(fā)育正常的蝌蚪或成體。第十九張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月一般核移植過程第二十張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月核克隆過程第二十一張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月Dolly的誕生克隆羊Dolly的

12、誕生（1997）對于說明體細(xì)胞核發(fā)育的全能性具有特別重要的意義。這是人類首次成功的用哺乳動(dòng)物體細(xì)胞-成年母羊乳腺上皮細(xì)胞核為供體，經(jīng)過多次核移植而獲得的后代。隨后，克隆猴、克隆牛等一系列動(dòng)物的研究獲得了成功。第二十二張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月Dolly的標(biāo)本和伊恩博士Dolly：1996.7.5.世界上第一只克隆羊Dolly由英國愛丁堡大學(xué)的伊恩博士研制成功，2003.2.14.由于肺結(jié)核而被安樂死，它的標(biāo)本于2003年4月9日陳列于蘇格蘭首都愛丁堡國家博物館。第二十三張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月三、基因組相同的例外基因組的改變有些特殊的細(xì)胞中基因組會(huì)發(fā)生改變。馬蛔蟲

13、體細(xì)胞的前體細(xì)胞在很早的卵裂階段中經(jīng)歷染色質(zhì)消減，80%以上的DNA丟失，不再具備完整的基因組，僅有生殖系的細(xì)胞具有一套完整的基因組結(jié)構(gòu)。癭yng蠅在細(xì)胞核分裂至16個(gè)時(shí)，其中14個(gè)核中有32條染色體消失，僅保留8條染色體。擁有這些核的細(xì)胞不具有完整的基因組DNA，將分化產(chǎn)生癭蠅成體的體細(xì)胞，而擁有其余兩個(gè)核的細(xì)胞發(fā)育成為生殖細(xì)胞。第二十四張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月三、基因組相同的例外基因組的改變B淋巴細(xì)胞：分化過程中發(fā)生免疫球蛋白基因重排使基因組發(fā)生改變。原來胚胎細(xì)胞基因組中不相連的DNA片段通過切接去掉一些DNA片段，重新裝配形成抗體輕鏈可變區(qū)基因和重鏈可變區(qū)基因。此外，在B

14、淋巴細(xì)胞分化過程中恒定區(qū)基因發(fā)生類型轉(zhuǎn)換，這兩種因素使得每個(gè)B淋巴細(xì)胞都具有獨(dú)特的基因組，能夠合成特異性抗體。T淋巴細(xì)胞受體基因也經(jīng)歷類似的基因重排產(chǎn)生。酵母細(xì)胞分化過程中也存在基因重排，有些基因還因?yàn)檗D(zhuǎn)座子（可以遷移的片段，插入到基因組中帶來新的信息）的插入而改變。此外，在胚胎發(fā)育的某特定時(shí)期，有的特殊基因被選擇性復(fù)制出許多拷貝，產(chǎn)生基因擴(kuò)增現(xiàn)象。以上這些遺傳信息的改變是細(xì)胞分化的結(jié)果而不是細(xì)胞分化的原因（原因：內(nèi)環(huán)境胞質(zhì)和外環(huán)境胚胎誘導(dǎo)）。第二十五張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月免疫球蛋白分子結(jié)構(gòu)第二十六張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月剪切免疫球蛋白基因重排第二十七張，PP

15、T共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 染色質(zhì)水平基因活性的調(diào)控真核生物的DNA集中存在于細(xì)胞核內(nèi)，DNA分子中攜帶著兩種遺傳信息：一種是負(fù)責(zé)編碼蛋白質(zhì)氨基酸組成的結(jié)構(gòu)基因，另一種也是DNA序列，編碼調(diào)控基因?；虮磉_(dá)：結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄和翻譯后由其翻譯產(chǎn)物蛋白質(zhì)參與和調(diào)控生活細(xì)胞的一切生命活動(dòng)；同時(shí)，確定蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)合成時(shí)間、空間次序性的信息由特定的調(diào)控基因編碼。第二十八張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月核小體DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合，構(gòu)成以核小體為基本單位的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)。第二十九張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月染色質(zhì)染色質(zhì)可根據(jù)在細(xì)胞分裂間期折疊壓縮的狀況分成異染色質(zhì)和常染色質(zhì)。染

16、色質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化是基因轉(zhuǎn)錄的前提。異染色質(zhì)常染色質(zhì)第三十張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月一、染色質(zhì)異染色質(zhì)存在結(jié)構(gòu)型和機(jī)動(dòng)型兩種類型。結(jié)構(gòu)型：異染色質(zhì)DNA序列的折疊壓縮狀況始終不發(fā)生改變，也不進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，但是對于基因表達(dá)的調(diào)節(jié)起著重要的作用。機(jī)動(dòng)型：異染色質(zhì)在某些情況下DNA序列折疊壓縮的狀況可以發(fā)生改變，成為常染色質(zhì)并具有轉(zhuǎn)錄活性；而在另一些情況下又可轉(zhuǎn)變成為異染色質(zhì)失去轉(zhuǎn)錄活性。這個(gè)現(xiàn)象稱為異染色質(zhì)化。例如：雌性哺乳動(dòng)物的兩個(gè)X染色體中有一個(gè)隨機(jī)失活的現(xiàn)象。第三十一張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）X染色體失活1949年，Barr和Bertram就發(fā)現(xiàn)雌貓細(xì)胞核的核膜旁

17、有個(gè)染色比較深的小顆粒，命名為Barr body，以后認(rèn)識(shí)到它是一個(gè)失活的X染色體。體細(xì)胞：Barr body廣泛地存在于雌性哺乳動(dòng)物動(dòng)物中，每個(gè)細(xì)胞都有一個(gè)X染色體失活。生殖細(xì)胞：這種現(xiàn)象也存在于雌性生殖細(xì)胞具有二倍體基因組的前體細(xì)胞，但在進(jìn)行減數(shù)分裂時(shí)，失活的染色體又重新恢復(fù)活性，所以卵母細(xì)胞具有完整的遺傳信息。第三十二張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十三張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月X染色體失活的選擇性和規(guī)律性證據(jù)：常常是父源性的X染色體失活，對雌性小鼠的滋養(yǎng)層細(xì)胞幾乎只能檢測到母源性X染色體的信號(hào)。有袋類動(dòng)物所有胚胎細(xì)胞父源的X染色體都失活。X染色體失活并不是整條

18、染色體發(fā)生異染色質(zhì)化和失活，而只是位于X染色體長臂上的所有基因失活，位于X染色體短臂上的幾個(gè)基因，如編碼類固醇硫酸酯酶的基因并沒有這種劑量失活的過程。在這些未失活的基因中，可能存在引起X染色體失活信號(hào)傳導(dǎo)分子的編碼基因。近年來對X染色體失活的分子機(jī)制的研究顯示，xist基因在X染色體失活時(shí)特異性表達(dá)，該基因具有調(diào)控小鼠發(fā)育中X染色體失活的功能。第三十四張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）水蠟蟲的染色體失活最引人注目的染色體失活現(xiàn)象見于水蠟蟲。雌性個(gè)體：細(xì)胞中不具有機(jī)動(dòng)型異染色質(zhì)；雄性個(gè)體：細(xì)胞的一整套單倍體父源性染色體經(jīng)歷異染色質(zhì)化而失去轉(zhuǎn)錄活性。結(jié)果在雄性動(dòng)物的細(xì)胞核中存在一套單倍

19、體母源性的常染色質(zhì)和一套單倍體父源性異染色質(zhì)。精子：精子細(xì)胞核中僅具有一套單倍體母源性的遺傳信息（異染色質(zhì)不進(jìn)入精子核）。受精后如果產(chǎn)生雄性后代，精子攜帶來的染色體再次經(jīng)歷異染色質(zhì)化而失去轉(zhuǎn)錄活性。結(jié)果：在雄性個(gè)體中除了少數(shù)組織中出現(xiàn)異染色質(zhì)化逆轉(zhuǎn)的情況之外，進(jìn)行表達(dá)的基因幾乎全部是母源性的。第三十五張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十六張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月水蠟蟲x射線照射實(shí)驗(yàn)Brown(1961）用x射線照射水蠟蟲，再把經(jīng)過照射的水蠟蟲與未經(jīng)過照射的水蠟蟲進(jìn)行交配。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：其后代的發(fā)育情況不一致，只要雌性親代經(jīng)過X射線照射，而雄性親代是未經(jīng)x射線照射正常的后代

20、，不管是雄性的還是雄性的幼體均大量死亡；如果雌性親代是未經(jīng)x射線照射，而雄性親代是經(jīng)過x射線照射的正常后代，盡管雌性幼體死亡數(shù)仍然很多但雄性幼體死亡的卻比較少。說明雄性水蠟蟲細(xì)胞核中染色質(zhì)的情況不同于雌性水蠟蟲。染色體失活現(xiàn)象：是發(fā)生在轉(zhuǎn)錄前的一種基因調(diào)整。這種調(diào)控機(jī)制是使大量的基因異染色質(zhì)化，進(jìn)而使這些基因的轉(zhuǎn)錄停止。第三十七張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月二、選擇性基因轉(zhuǎn)錄的染色質(zhì)變化對于染色體疏松區(qū)和燈刷染色體的研究有助于說明特殊基因轉(zhuǎn)錄前的調(diào)控和選擇性基因轉(zhuǎn)錄。（一）染色體疏松區(qū)染色體疏松區(qū)：指染色體上DNA解聚的特殊區(qū)域，是基因轉(zhuǎn)錄活躍區(qū)。研究發(fā)現(xiàn)果蠅和雙翅目昆蟲的多線染色體

21、是否有疏松區(qū)和疏松區(qū)的位置，在不同組織細(xì)胞和同種細(xì)胞不同發(fā)育時(shí)期均存在很大差異，具有組織和發(fā)育時(shí)期的特異性。表明染色體上基因轉(zhuǎn)錄是按一定的時(shí)間和空間順序進(jìn)行的。第三十八張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月蛻皮素處理實(shí)驗(yàn)用蛻皮素處理體外培養(yǎng)的果蠅唾液腺細(xì)胞，染色體上會(huì)產(chǎn)生一些新的疏松區(qū)，但是原有的一些疏松區(qū)退化。新的疏松區(qū)的形成：由蛻皮素和染色體上的特殊部位結(jié)合所介導(dǎo)的。熒光抗體檢測：利用兔抗蛻皮素抗體為一抗，熒光素標(biāo)記的羊抗兔抗體為二抗，進(jìn)行熒光染色可以檢測出染色體上蛻皮素結(jié)合的位置，即對蛻皮素敏感的疏松區(qū)。在幼蟲時(shí)期蛻皮素敏感的的疏松區(qū)大致可分為3種：1.在蛻皮素刺激后能誘導(dǎo)退化的疏松區(qū)

22、；2.被蛻皮素刺激后1h內(nèi)能迅速產(chǎn)生的疏松區(qū)；3.在蛻皮素刺激后幾個(gè)小時(shí)后才能出現(xiàn)的疏松區(qū)。第三十九張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月蛻皮素處理實(shí)驗(yàn)疏松區(qū)所合成的產(chǎn)物對于誘導(dǎo)以后產(chǎn)生的疏松區(qū)是必需的。如果在前一批疏松區(qū)剛形成不久，就在果蠅唾液腺細(xì)胞體外培養(yǎng)體系中加入蛋白質(zhì)合成抑制劑，蛻皮素的刺激就不能引起后來的疏松區(qū)產(chǎn)生。用突變的方法排除前一批疏松區(qū)，后一批疏松區(qū)也不能產(chǎn)生。說明蛻皮素和前一批疏松區(qū)的產(chǎn)物都是后一批疏松區(qū)產(chǎn)生的必要條件。第四十張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月蛻皮素和前一批疏松區(qū)產(chǎn)物是必要條件第四十一張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）燈刷染色體在兩棲類卵

23、母細(xì)胞染色體的松散DNA處可以看到昆蟲染色體疏松區(qū)的類似物，這種結(jié)構(gòu)就是燈刷染色體。第四十二張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）燈刷染色體在減數(shù)分裂的雙線期成對排列的每個(gè)染色單體自染色粒向一側(cè)伸出許多DNA的側(cè)環(huán)，這些側(cè)環(huán)在雙線期之后再縮回去。蠑螈卵母細(xì)胞在雙線期，每個(gè)染色單體上約有5000個(gè)側(cè)環(huán)，有些可長達(dá)50-100m，含有106個(gè)核苷酸分子。一般所觀察到的一個(gè)環(huán)是一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位。燈刷染色體可以產(chǎn)生大量的mRNA，是卵發(fā)生中信息大量產(chǎn)生和積累的途徑之一。這些mRNA主要為早期發(fā)育所利用。第四十三張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控差異基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控是最重要

24、的調(diào)控機(jī)制。一、基因表達(dá)的時(shí)間和空間特異性基因表達(dá)的時(shí)間特異性：有些特異性的基因，只有在發(fā)育的某個(gè)特定時(shí)期或某些時(shí)期才具有活性，而在其他時(shí)期則是無功能的基因?；虮磉_(dá)的空問特異性：主要指基因表達(dá)的組織細(xì)胞特異性。第四十四張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月二、發(fā)育中基因轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié)和變化（一）卵清蛋白基因的轉(zhuǎn)錄卵清蛋白是由產(chǎn)卵母雞的輸卵管黏膜細(xì)胞分泌的。卵清蛋白基因的轉(zhuǎn)錄受激素的調(diào)控。卵清蛋白的產(chǎn)生依賴于固醇類雌性激素的存在。固醇類激素是疏水性分子，可以自由出入細(xì)胞膜。當(dāng)雌性激素進(jìn)入細(xì)胞后可被激素受體蛋白識(shí)別，兩者結(jié)合形成雌性激素-受體復(fù)合物。在發(fā)生構(gòu)象變化后，復(fù)合物通過核膜孔進(jìn)入細(xì)胞核

25、并與染色質(zhì)的特定區(qū)域結(jié)合，啟動(dòng)和促進(jìn)卵清蛋白基因的轉(zhuǎn)錄。給年輕的母雞注射雌性激素可以引起輸卵管黏膜細(xì)胞的分化，合成卵清蛋白。第四十五張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月類固醇激素作用機(jī)理第四十六張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）珠蛋白基因的轉(zhuǎn)錄血紅蛋白=珠蛋白+血紅素利用珠蛋白mRNA的探針，對雞胚紅細(xì)胞發(fā)育中血紅蛋白最初的轉(zhuǎn)錄進(jìn)行監(jiān)控。分離孵化20-23h的雞胚后部明區(qū)血島時(shí)，可以觀察到紅細(xì)胞的前體細(xì)胞，但并未檢測到血紅蛋白基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。到雞胚孵化35h，紅細(xì)胞的前體細(xì)胞分化為幼紅細(xì)胞，血紅蛋白迅速合成。這表明血紅蛋白基因是在這一段發(fā)育時(shí)期中轉(zhuǎn)錄的。第四十七張，PPT共一百

26、頁，創(chuàng)作于2022年6月血紅蛋白血紅蛋白是一個(gè)四聚體蛋白質(zhì)，在人和許多動(dòng)物中，胚胎、胎兒和成體紅細(xì)胞的血紅蛋白分子的組成都不相同。人胚胎血紅蛋白：由2個(gè)-珠蛋白鏈、2個(gè)-珠蛋白鏈和4個(gè)血紅素分子組成。第四十八張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月血紅蛋白妊娠第2個(gè)月：和 -珠蛋白鏈的合成突然停止，而-和-珠蛋白鏈合成量增加。由兩個(gè)-和兩個(gè)-珠蛋白鏈組成胎兒的血紅蛋白分子。第四十九張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月血紅蛋白妊娠第3個(gè)月：-珠蛋白基因表達(dá)逐漸停止，同時(shí)-和-基因開始表達(dá)，產(chǎn)量逐漸增加。出生后：血紅蛋白分子的組成迅速轉(zhuǎn)換，由胎兒型代之為成體型，即22。正常成體的血紅蛋白分子中

27、22占97%，22為2%-3%，22為1%。第五十張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月血紅蛋白人的-和-珠蛋白基因位于第16號(hào)染色體上，而 -、-、-和-珠蛋白基因相連，在第一號(hào)染色體上依次排列。-珠蛋白基因家族的表達(dá)顯示了一種調(diào)控機(jī)制，即指導(dǎo)其從胚胎型胎兒型成體型轉(zhuǎn)變的順序開關(guān)。第五十一張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月(三)轉(zhuǎn)錄調(diào)控蛋白5S核糖體RNA基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控1.中心啟動(dòng)子元件在整個(gè)發(fā)育過程中5SrRNA基因表達(dá)的調(diào)控都是在轉(zhuǎn)錄水平進(jìn)行的。非洲爪蟾基因組具有2個(gè)編碼5SrRNA的多基因家族，即卵母細(xì)胞型和體細(xì)胞型。卵母細(xì)胞型：20 000個(gè)，轉(zhuǎn)錄水平很低，卵發(fā)生早期開始囊胚

28、中期可被檢測到。體細(xì)胞型： 400個(gè)，合成體細(xì)胞的95以上5SrRNA，卵發(fā)生早期開始一直可以檢測到。5SrRNA的基因的轉(zhuǎn)錄是由RNA聚合酶所調(diào)控的第五十二張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月2TFA的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子TFA參與RNA聚合酶對非洲爪蟾5SrRNA轉(zhuǎn)錄的控制。TFA既是RNA聚合酶控制中的第一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子，也是5SrRNA的基因的專一性轉(zhuǎn)錄因子。但是TFA分子與5SrRNA的基因中間啟動(dòng)子的結(jié)合力很弱，相比之下非特異性轉(zhuǎn)錄因子TFC能夠更牢固地與5SrRNA的基因中間啟動(dòng)子相結(jié)合，所以TFA分子與TFC結(jié)合形成TFA-TFC 復(fù)合物。當(dāng)RNA聚合酶與該復(fù)合物結(jié)合時(shí)5SrRNA

29、的基因的轉(zhuǎn)錄即發(fā)生。第五十三張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月(四)轉(zhuǎn)錄調(diào)控的“開關(guān)基因”(switch gene)在發(fā)育中有些基因是否表達(dá)，可以決定細(xì)胞向兩種不同的命運(yùn)分化。如線蟲的lin-12基因，果蠅的notch基因和脊椎動(dòng)物的myod1基因，我們稱它們?yōu)殚_關(guān)基因。野生型線蟲胚胎有兩種可相互作用的鄰近細(xì)胞：Z1.Ppp和Z4.Aaa，其中一種產(chǎn)生子宮頸(齒)細(xì)胞(ac)，另一種產(chǎn)生腹側(cè)子宮前體細(xì)胞(vu)。在lin-12基因隱性突變的動(dòng)物中l(wèi)in-12基因不轉(zhuǎn)錄，兩種細(xì)胞都分化成為ac細(xì)胞。在有的突變體中l(wèi)in-12基因具有高轉(zhuǎn)錄活性，兩種細(xì)胞都分化成為腹側(cè)子宮前體細(xì)胞，即vu細(xì)胞

30、。 lin-12基因?qū)τ趦煞N發(fā)育途徑具有雙重“開關(guān)”的作用。第五十四張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月果繩轉(zhuǎn)錄調(diào)控的“開關(guān)基因”果繩的一種細(xì)胞具有分化成為上皮細(xì)胞或神經(jīng)母細(xì)胞雙重潛能。正常情況下細(xì)胞中的14分化成為神經(jīng)母細(xì)胞，其余的細(xì)胞成為上皮組織的前體。但在notch基因轉(zhuǎn)錄缺乏的胚胎中全部細(xì)胞只能分化成為神經(jīng)母細(xì)胞，而不能同時(shí)產(chǎn)生上皮組織和神經(jīng)母細(xì)胞，結(jié)果所產(chǎn)生的胚胎非正常發(fā)育而導(dǎo)致死亡。第五十五張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月脊椎動(dòng)物轉(zhuǎn)錄調(diào)控的“開關(guān)基因”脊椎動(dòng)物中，從肌母細(xì)胞分離的DNA能夠改變脂肪細(xì)胞分化的命運(yùn)，使脂肪細(xì)胞轉(zhuǎn)分化成為肌細(xì)胞。但是從纖維母細(xì)胞或從其他類型細(xì)

31、胞分離的DNA不能引起這種細(xì)胞分化表型的改變。原因：肌母細(xì)胞的基因組DNA中有一種特異性mydo1基因，僅在肌細(xì)胞中表達(dá)，是肌細(xì)胞分化主要的開關(guān)基因，其cDNA稱為肌母細(xì)胞決定子1（mydo1)。如果將mydo1基因克隆到一種病毒載體上可以使多種類型的細(xì)胞轉(zhuǎn)分化，如色素細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、脂肪細(xì)胞及肝細(xì)胞等轉(zhuǎn)分化為肌細(xì)胞。 mydo1具有肌細(xì)胞分化表型特異性調(diào)控基因的功能。第五十六張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月三、差異基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控機(jī)制真核生物基因的結(jié)構(gòu)：分子生物學(xué)知識(shí)補(bǔ)充。(一)外顯子與內(nèi)含子真核生物的基因主要由兩種DNA序列組成：一種是蛋白質(zhì)編碼序列稱為外顯子(exon)，另一種是非

32、蛋白質(zhì)編碼序列稱為內(nèi)含子(intron)。編碼一個(gè)蛋白質(zhì)的序列常以外顯子和內(nèi)含子鑲嵌排列的方式存在。不同基因具有內(nèi)含子的數(shù)目和內(nèi)含子的長度差異很大。真核生物的基因還包括5和3末端長度不等的特異性序列，這些序列雖然不編碼氨基酸，但在基因表達(dá)的過程中起重要作用。第五十七張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月人-珠蛋白基因的10個(gè)區(qū)域啟動(dòng)子區(qū)：啟動(dòng)子區(qū)位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游-95- -26bp，由兩個(gè)上游啟動(dòng)子成分和TATA盒組成。這個(gè)區(qū)域負(fù)責(zé)與RNA聚合酶結(jié)合，同時(shí)與以后的轉(zhuǎn)錄起始有關(guān)。ACATTG序列：該序列位于RNA的5末端，又稱為帽子序列，是轉(zhuǎn)錄的起始點(diǎn)，在轉(zhuǎn)錄后帽子序列將被修飾，這段序列在不

33、同的基因中有差異。翻譯起始密碼ATG:該密碼子位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)后50bp處，在轉(zhuǎn)錄的起始點(diǎn)和翻譯起始點(diǎn)間的這段序列稱為前導(dǎo)序列，其長度在不同基因中差異很大。由前導(dǎo)序列決定翻譯的速率。第五十八張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月人-珠蛋白基因的10個(gè)區(qū)域第一外顯子：長90bp，編碼人-珠蛋白的1-30個(gè)氨基酸。第一內(nèi)含子：長130bp，是人-珠蛋白的非編碼序列，但對于RNA加工成為mRNA并轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞核外具有重要作用。第二外顯子：長222bp，編碼人-珠蛋白的31-104個(gè)氨基酸。第五十九張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月人-珠蛋白基因的10個(gè)區(qū)域第二內(nèi)含子：長850bp，也是人-珠蛋白

34、的非編碼序列。第三外顯子：長126bp，編碼人-珠蛋白的105-146個(gè)氨基酸。翻譯終止密碼子TAA第六十張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月人-珠蛋白基因的10個(gè)區(qū)域3末端非翻譯區(qū)：這段序列雖然轉(zhuǎn)錄但是并不參與蛋白質(zhì)的翻譯。該區(qū)域包括AATAAAA序列，此序列為轉(zhuǎn)錄的RNA產(chǎn)物在3末端增加200-300多聚核苷酸poly（A）尾所必需。 poly（A）尾插入進(jìn)RNA的位置是在AAUAA下游約20bp處，但是轉(zhuǎn)錄繼續(xù)進(jìn)行超過AATAAAA序列的位置，終止在大約1000bp處。在3末端非翻譯區(qū)序列中，從AATAAAA位點(diǎn)后600-900bp具有增強(qiáng)子功能，對于成體紅細(xì)胞前體-珠蛋白基因適時(shí)的

35、和組織特異性的表達(dá)是必需的。第六十一張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）啟動(dòng)子和增強(qiáng)子真核生物基因的轉(zhuǎn)錄起始和表達(dá)的調(diào)控依賴于兩類調(diào)控元件的相互作用，一類是順式調(diào)節(jié)子，另一類是反式調(diào)節(jié)蛋白。啟動(dòng)子和增強(qiáng)子都是順式調(diào)節(jié)子，它們能與特定功能基因連鎖，作用于鄰近基因的表達(dá)。反式調(diào)節(jié)蛋白是可溶性的分子，包括具有調(diào)控作用的蛋白因子和RNA，它們可作用于鄰近基因或其他基因。第六十二張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月1.啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)與功能啟動(dòng)子：是位于轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游的特殊DNA序列。能被RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合，對于決定基因轉(zhuǎn)錄起始和保證DNA精確，有效地轉(zhuǎn)錄具有極其重要作用。轉(zhuǎn)錄量相對較大

36、的基因，啟動(dòng)子都具有相似的結(jié)構(gòu)。一個(gè)保守性較高且富含TA的序列，又稱為TATA框，位于轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游大約30bp處。另外在TATA框的上游還有一個(gè)或多個(gè)上游啟動(dòng)子元件，如：CCAAT(CAAT框）、GGGCGGG(GC序列）、GGGAGAGGG和ATGCAAAT序列。TATA框的主要作用：是使轉(zhuǎn)錄精確地從起始位點(diǎn)開始，其他的上游啟動(dòng)子元件：主要調(diào)控轉(zhuǎn)錄起始頻率和維持基因轉(zhuǎn)錄，特別是CAAT框的作用相對較大。第六十三張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月2.與啟動(dòng)子結(jié)合的反式作用因子基因轉(zhuǎn)錄還需要RNA聚合酶與啟動(dòng)子的相互作用。在轉(zhuǎn)錄開始之前，首先要形成RNA聚合酶和啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物。

37、絕大多數(shù)真核生物的細(xì)胞有3種類型RNA聚合酶，即RNA聚合酶、RNA聚合酶和RNA聚合酶。其中RNA聚合酶負(fù)責(zé)作用于多種基因的轉(zhuǎn)錄。在細(xì)胞核中存在一些轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白因子為RNA聚合酶與啟動(dòng)子結(jié)合所必需，如果缺乏這些因子，純化的RNA聚合酶并不能識(shí)別啟動(dòng)子序列，轉(zhuǎn)錄只能起始于任意位置。從不同動(dòng)物細(xì)胞，甚至從酵母細(xì)胞分離的基本轉(zhuǎn)錄因子具有相似的活性?；巨D(zhuǎn)錄因子負(fù)責(zé)識(shí)別啟動(dòng)子序列中TATA框，并與RNA聚合酶一起形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物，進(jìn)而起始轉(zhuǎn)錄。已經(jīng)經(jīng)過鑒定的普通轉(zhuǎn)錄因子有TFD、TFB、TFF、TFA等。按一定順序參與形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物。第六十四張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月第六十五張，

38、PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月2.與啟動(dòng)子結(jié)合的反式作用因子RNA聚合酶和RNA聚合酶分別負(fù)責(zé)18S、28S核糖體RNA和5S核糖體RNA，tRNA基因的轉(zhuǎn)錄，也需要多種蛋白因子參與，這些轉(zhuǎn)錄因子也必須與啟動(dòng)子結(jié)合。第六十六張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月3.增強(qiáng)子的結(jié)構(gòu)和功能增強(qiáng)子(enhancer)指增加同它連鎖的基因轉(zhuǎn)錄頻率的DNA序列。增強(qiáng)子是通過啟動(dòng)子來增加轉(zhuǎn)錄的。有效的增強(qiáng)子可以位于基因的5端，也可位于基因的3端，有的還可位于基因的內(nèi)含子中。增強(qiáng)子的效應(yīng)很明顯，一般能使基因轉(zhuǎn)錄頻率增加10200倍，有的甚至可以高達(dá)上千倍。增強(qiáng)子的作用同增強(qiáng)子的取向(5-3或3-5)無

39、關(guān)，甚至遠(yuǎn)離靶基因達(dá)幾千kb也仍有增強(qiáng)作用。 有一類增強(qiáng)子對基因的轉(zhuǎn)錄起抑制作用，稱為沉默子(suencer)。當(dāng)轉(zhuǎn)錄因子與沉默子結(jié)合時(shí)可抑制順式調(diào)控元件相連的啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄。第六十七張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月增強(qiáng)子的分類同一增強(qiáng)子在有的細(xì)胞中是順式調(diào)控元件，但在其他細(xì)胞中可能是沉默子，這是由細(xì)胞中其他轉(zhuǎn)錄因子決定的。由于增強(qiáng)子中有的能夠調(diào)節(jié)基因表達(dá)的時(shí)間；有的能夠調(diào)節(jié)基因表達(dá)的組織和細(xì)胞特異性；有的具有前述兩種功能；還有的增強(qiáng)子與激素或其他分子相關(guān)。根據(jù)增強(qiáng)子的功能特征可以將其分為以下幾類。第六十八張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月(1)時(shí)間特異性增強(qiáng)子在胚胎發(fā)育中存在一種

40、時(shí)間特異性增強(qiáng)子。在兩棲類胚胎發(fā)育中存在最典型的基因活性的時(shí)間開關(guān)，即囊胚中期轉(zhuǎn)換(MBT)。MBT類型的基因由于含有一種時(shí)間特異性增強(qiáng)子，在囊胚中期被特異性激活。兩棲類的這種增強(qiáng)子位于MBT基因閱讀框5末端上游約700bp。人-珠蛋白基因的時(shí)間特異性增強(qiáng)子，位于3末端，AATAAAA序列下游600-900bp之間。通常-珠蛋白基因在人胚胎時(shí)期轉(zhuǎn)錄，如果把含有-珠蛋白基因的時(shí)間特異性增強(qiáng)子的DNA片段移到-珠蛋白基因的附近，在-珠蛋白基因的時(shí)間特異性增強(qiáng)子的作用下，-珠蛋白基因可在成體中表達(dá)。第六十九張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月(2)組織特異性增強(qiáng)子調(diào)節(jié)-珠蛋白基因表達(dá)的增強(qiáng)子，除

41、了3末端的臨時(shí)性特異性增強(qiáng)子之外，還有其他兩種增強(qiáng)子，由它們調(diào)節(jié)-珠蛋白基因表達(dá)的組織特異性。其中一種增強(qiáng)子位子-珠蛋白基因的第三個(gè)內(nèi)含子序列內(nèi)，其作用使-珠蛋白基因的轉(zhuǎn)錄只能在紅細(xì)跑發(fā)生。另一種增強(qiáng)子事實(shí)上是“主”增強(qiáng)子，所有位于第11號(hào)染色體上的人-珠蛋白基因家族的轉(zhuǎn)錄都由它調(diào)控。如果缺失此增強(qiáng)子區(qū)將引起所有-珠蛋白基因家族的基因沉默。 “主”增強(qiáng)子的功能可能是使整個(gè)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子區(qū)域打開。第七十張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月(3)胰腺增強(qiáng)子有時(shí)基因的活性在不同類型的相鄰細(xì)胞中由不同的增強(qiáng)子所調(diào)控。如胰腺外分泌蛋白胰凝乳蛋白酶、淀粉酶、胰蛋白酶基因的增強(qiáng)子，與內(nèi)分泌蛋白胰島素基因的

42、增強(qiáng)子，雖然都位于各自基因5末端旁的序列中，卻是不相同的兩類增強(qiáng)子。利用報(bào)道基因可對某一特定增強(qiáng)子的功能進(jìn)行研究。氯霉素乙配轉(zhuǎn)移酶(CAT)的基因活性很容易檢測，同時(shí)在哺乳動(dòng)物中不表達(dá)，可作為哺乳動(dòng)物的報(bào)道基因。第七十一張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月(3)胰腺增強(qiáng)子Walker等(1983)分別構(gòu)建這些基因5末端旁序列和cat的重組基因，再將不同的重組基因分別轉(zhuǎn)人3種受體細(xì)胞：不產(chǎn)生胰島素和胰凝乳蛋白酶的卵巢細(xì)胞；分泌胰島素的胰腺細(xì)胞系；一種產(chǎn)生外分泌蛋白的胰腺細(xì)胞系。說明胰腺外分泌細(xì)胞和內(nèi)分泌細(xì)胞的基因表達(dá)由不同的增強(qiáng)子調(diào)控。受體細(xì)胞外分泌蛋白基因5末端旁序列+ cat內(nèi)分泌蛋白基

43、因5末端旁序列+ cat卵巢細(xì)胞不表達(dá)不表達(dá)分泌胰島素的胰腺細(xì)胞系不表達(dá)表達(dá)產(chǎn)生外分泌蛋白的胰腺細(xì)胞系表達(dá)不表達(dá)第七十二張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月(4)卵黃蛋白增強(qiáng)子果蠅卵黃蛋白是在雌性成體果蠅的特殊細(xì)胞中才大量合成的一種蛋白。果蠅有兩種卵黃蛋白基因，yp1和yp2，他們在DNA上的位置鄰近但是轉(zhuǎn)錄的方向相反。在卵巢和脂肪體中卵黃蛋白基因都轉(zhuǎn)錄，但是他們能用限制性內(nèi)切酶分解，在共同的5末端分開。如果將這兩種基因分別與報(bào)道基因一起構(gòu)建表達(dá)質(zhì)粒，再導(dǎo)入果蠅DNA，可以檢測他們轉(zhuǎn)錄的性別和時(shí)間特異性。卵黃蛋白基因僅在成體的雌性果蠅中表達(dá)。同時(shí)yp2的mRNA僅在卵巢組織中檢測到，而yp

44、1得mRNA僅在脂肪體中表達(dá)。說明卵黃蛋白基因有兩個(gè)增強(qiáng)子，而且都位于5末端，分別負(fù)責(zé)在卵巢和在脂肪體中的轉(zhuǎn)錄，使兩個(gè)基因在兩種細(xì)胞中正常轉(zhuǎn)錄。增強(qiáng)子對于基因表達(dá)的特異性有決定性作用。第七十三張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月脂肪體卵巢組織第七十四張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月（三）轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子是基因調(diào)控的反式作用因子，是能與啟動(dòng)子和增強(qiáng)子結(jié)合的蛋白質(zhì)。轉(zhuǎn)錄因子既含有特異性DNA結(jié)合域，又含有能與啟動(dòng)子或增強(qiáng)子結(jié)合并刺激基因轉(zhuǎn)錄的結(jié)構(gòu)域。通過相互作用使任何一種細(xì)胞中只有很少的一部分啟動(dòng)子發(fā)生轉(zhuǎn)錄。轉(zhuǎn)錄因子可分為通用轉(zhuǎn)錄因子和特殊轉(zhuǎn)錄因子，即兩類基因調(diào)節(jié)蛋白。通用轉(zhuǎn)錄因子：指

45、與啟動(dòng)子TATA框序列結(jié)合的蛋白質(zhì)，他們與RNA聚合酶II共同裝配成為轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物，以啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄。特殊轉(zhuǎn)錄因子：能識(shí)別特殊的DNA調(diào)節(jié)序列并與其結(jié)合，或與RNA聚合酶和其他轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合以行駛功能。第七十五張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月 (四)激素應(yīng)答成分在發(fā)育過程中經(jīng)常出現(xiàn)基因表達(dá)的協(xié)同調(diào)節(jié)現(xiàn)象。當(dāng)一種類型的細(xì)胞同時(shí)表達(dá)幾種細(xì)胞特異性蛋白，或者在不向類型的細(xì)胞中由同一種激素誘導(dǎo)幾種基因表達(dá)時(shí)，這種基因表達(dá)的協(xié)同調(diào)節(jié)現(xiàn)象即發(fā)生。具有轉(zhuǎn)錄因子活性的類固醇激素特異性受體以非活性狀態(tài)存在時(shí)與一種熱體克蛋白結(jié)合，當(dāng)激素與受體蛋白結(jié)合后熱體克蛋白脫離，同時(shí)受體構(gòu)象發(fā)生改變。形成的激素-受體復(fù)合物

46、進(jìn)入細(xì)胞核并與特異性DNA序列結(jié)合，激活啟動(dòng)子調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄。能夠與激素受體蛋白特異性結(jié)合的DNA序列稱為激素效應(yīng)元件，它們既可以是增強(qiáng)子，也可以是啟動(dòng)子。第七十六張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月(五)免疫球蛋白輕鏈基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控在每一個(gè)有機(jī)體中，絕大多數(shù)類型的細(xì)胞都具有相同的基因組，但是淋巴細(xì)胞例外。在與抗原接觸之前，處于休止期的B淋巴細(xì)胞就合成免疫球蛋白分子，但并不分泌。每一種B淋巴細(xì)胞本身具有產(chǎn)生107種以上不同的抗體分子的能力，但由于基因重排，每個(gè)細(xì)胞僅僅只合成一種抗體分子，并且將其置于細(xì)胞膜表面作為抗原受體。當(dāng)外來抗原與淋巴結(jié)或脾中的淋巴細(xì)胞膜上抗原受體結(jié)合后通過信號(hào)傳導(dǎo)調(diào)控基因表

47、達(dá)，使細(xì)胞分裂和進(jìn)一步分化。第七十七張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月第三章 細(xì)胞分化的分子機(jī)制 轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控第七十八張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月真核生物： DNA nRNA（核） mRNA （質(zhì)）第一節(jié) RNA加工水平的調(diào)控大多數(shù)編碼細(xì)胞特異性蛋白質(zhì)的基因選擇性表達(dá)的調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平，但轉(zhuǎn)錄后調(diào)控對決定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能重要（一）、異質(zhì)性核RNA（hnRNA）由于轉(zhuǎn)錄模板不同，nRNA的長度和性質(zhì)差別較大分子量： nRNAmRNA；半壽期： nRNA mRNA；復(fù)雜性： hnRNAmRNA，核苷酸序列多樣性一、mRNA前體和mRNA第七十九張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于20

48、22年6月（二）、前體mRNA的加工對 早期發(fā)育的調(diào)控海膽：囊胚期與長腕幼蟲期細(xì)胞nRNA相同；囊胚期處于轉(zhuǎn)錄激活狀態(tài)的DNA序列與長腕幼蟲期完全一致；隨著發(fā)育進(jìn)程由基因組DNA的轉(zhuǎn)錄所產(chǎn)生的細(xì)胞質(zhì)mRNA的復(fù)雜性逐漸減?。辉缙谂咛グl(fā)育的調(diào)控機(jī)制：存在加工水平的差異第八十張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月早期發(fā)育對RNA信息的選擇不同類型細(xì)胞 對nRNA的選擇不同第八十一張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月RNA加工前三個(gè)胚層中的RNA量無差異。EctEn/mes加工后的RNA主要存在于外胚層中。核酸保護(hù)實(shí)驗(yàn)(放射性intron或exon探針與總RNA雜交后再RNase消化)表明：海

49、膽鈣結(jié)合蛋白基因CyIIIa在原腸胚的外胚層中表達(dá)核酸run-on(在膜上固定intron序列與放射性RNA探針雜交)實(shí)驗(yàn)表明：Spec1基因在原腸胚的內(nèi)、中、外胚層細(xì)胞核中都表達(dá)，但成熟的Spec1 mRNA只存在于外胚層中。nRNA第八十二張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）、同一基因的初始轉(zhuǎn)錄物（nRNA） 經(jīng)選擇性拼接可產(chǎn)生不同的成熟RNA原肌球蛋白基因二、RNA加工水平的調(diào)控-原肌球蛋白基因第八十三張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月nRNAmRNAB淋巴細(xì)胞的DNA，發(fā)生重排生殖細(xì)胞的DNA重鏈可變區(qū)（抗原結(jié)合區(qū)）在淋巴細(xì)胞形成過程中，發(fā)生基因重 排（DNA水平）重鏈

50、恒定區(qū)發(fā)生分子轉(zhuǎn)換，該模式通過RNA加工完成前體RNA區(qū)區(qū)IgMIgD第八十四張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月相同基因在不同發(fā)育時(shí)期或不同組 織細(xì)胞中拼接不同，合成不同的蛋白質(zhì)降鈣素/神經(jīng)多肽CGRP mRNA前體第八十五張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月果蠅性別表型的決定事件，通過3個(gè)主要性別決定基因RNA的不同拼接模式，引起差異基因表達(dá)選擇性RNA加工與性別決定第八十六張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）、RNA 3末端的決定絕大多數(shù)真核生物nRNA在剪接之前，先進(jìn)行3末端斷裂和多聚腺苷酸化加工，這種加工由順式和反式作用元件調(diào)控。1、順式作用元件AAUAAA序列：位

51、于3末端，對其下游10-30bp位點(diǎn)發(fā)生的裂解是必需的；GU或U富積序列：位于3末端AAUAAA區(qū)域下游，調(diào)控mRNA 3末端裂解的效率。2、反式作用元件 （人癌細(xì)胞）特異性核蛋白因子：可識(shí)別發(fā)生裂解和進(jìn)行多聚腺苷酸化的順式因子；poly（A）聚合酶：用于合成多聚腺苷酸尾；裂解因子I和II：mRNA前體的裂解酶；裂解刺激因子：可顯著提高裂解反應(yīng)的效率第八十七張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月（三）、mRNA向核外的運(yùn)輸推測：RNA在核基質(zhì)內(nèi)完成轉(zhuǎn)錄和加工，然后將mRNA運(yùn)輸?shù)胶四た?，由此運(yùn)出核外，但機(jī)制尚不十分清楚。然而，已知細(xì)胞分化中基因選擇性表達(dá)調(diào)控的另一種方式是細(xì)胞核以何種方式處理

52、mRNA前體，通過調(diào)控，有的mRNA運(yùn)出核外，有的不能運(yùn)出；已發(fā)現(xiàn)：一種特殊的病毒蛋白對于mRNA運(yùn)輸是必需的。第八十八張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 翻譯和翻譯后的調(diào)控 1. 翻譯過程（mRNA 特異多肽鏈的合成）AUG氨基酰-tRNA與核糖體結(jié)合；aa離開tRNA，aa之間肽鍵、縮合；核糖體沿mRNA移動(dòng)；UAG UAA UGA一、翻譯水平的調(diào)控3個(gè)階段第八十九張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月第九十張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月2. mRNA壽命的不同對蛋白質(zhì)合成的調(diào)控 通過mRNA的選擇性降解和mRNA穩(wěn)定性不同調(diào)控蛋白質(zhì)的合成rabbit3不同基因的mRNA的半衰期不同，主要受其3UTR控制。短壽命mRNA的3UTR通常含有一個(gè)或多個(gè)AU富集區(qū)，其作用是促進(jìn)Poly(A)降解。-珠蛋白R(shí)NA的3UTR中含有3個(gè)C富集區(qū)，穩(wěn)定，半衰期17h一種生長因子mRNA