基因表達和調(diào)控

1、關(guān)于基因表達與調(diào)控第1頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四一、概述 每種生物在生長發(fā)育和分化的過程中，以及在對外環(huán)境的反應(yīng)中，各種相關(guān)基因有條不紊的表達起著至關(guān)重要的作用。通過基因表達，DNA中的遺傳信息即可用以決定細胞的表型和生物性狀。 但是，基因的表達隨著組織細胞及個體發(fā)育的階段的不同，隨著內(nèi)外環(huán)境的變化的不同，而表現(xiàn)為不同的基因的表達。第2頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四基因 (gene) : 是一段DNA分子，編碼一種多肽鏈或RNA。 基因組 (genome)： 指一個細胞或病毒所攜帶的全部遺傳信息或整套基因。1. 幾個重要的概念第3頁，共6

2、9頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四基因表達 (gene expression)： 在一定調(diào)節(jié)機制控制下，基因經(jīng)過轉(zhuǎn)錄及翻譯，產(chǎn)生具有特異生物學(xué)功能的蛋白質(zhì)或RNA分子的過程。簡單地說，基因表達就是基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。 大多數(shù)基因的表達產(chǎn)物是蛋白質(zhì),部分基因如tRNA和rRNA基因表達產(chǎn)物是RNA。第4頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四基因表達的特性 時間特異性或階段特異性 空間特異性或組織細胞特異性第5頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四時間特異性（temporal specificity） 按功能需要，某一特定基因的表達嚴(yán)格按特定的時

3、間順序發(fā)生，這就是基因表達的時間特異性。 如噬菌體、病毒、細菌、侵入縮主后，呈現(xiàn)一定的感染階段。第6頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四階段特異性（stage specificity） 多細胞生物基因表達表現(xiàn)為與分化、發(fā)育階段一致的時間性,因此又稱階段特異性。 如在多細胞生物從受精卵到組織，器官形成的各個不同發(fā)育階段，相應(yīng)基因嚴(yán)格按一定時間順序開啟或關(guān)閉，表現(xiàn)為與分化、發(fā)育階段一致的時間性。第7頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四空間特異性（spatial specificity）: 在個體生長全過程，某種基因產(chǎn)物在個體按不同組織空間順序出現(xiàn)，就是基因表

4、達的空間特異性。第8頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四細胞特異性（cell specificity）或組織特異性（tissue specificity）: 基因表達的空間特異性又稱為細胞特異性或組織特異性，因為基因表達伴隨時間或階段順序所表現(xiàn)出的空間分布差異，實際上是由細胞在器官的分布決定的。第9頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四2. 基因表達的方式 按對刺激的反應(yīng)性，基因表達的方式分為： 基本或組成性(constitutive expression)基因表達 某些基因在一個生物個體的幾乎所有細胞中持續(xù)表達，通常被稱為管家基因 (house-keep

5、ing gene)。第10頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四 無論表達水平高低，管家基因較少受環(huán)境因素影響，而是在個體各個生長階段的大多數(shù)或幾乎全部組織中持續(xù)表達，或變化很小。區(qū)別于其他基因，這類基因表達被視為組成性表達。第11頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四誘導(dǎo)和阻遏表達 在特定環(huán)境信號刺激下，相應(yīng)的基因被激活，基因表達產(chǎn)物增加，這種基因稱為可誘導(dǎo)基因 (inducible gene)。 可誘導(dǎo)基因在特定環(huán)境中表達增強的過程稱為誘導(dǎo)(induction)第12頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四 如果基因?qū)Νh(huán)境信號應(yīng)答時被抑制

6、，這種基因是可阻遏基因 (repressible gene) 可阻遏基因表達產(chǎn)物降低的過程稱為阻遏(repression)第13頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四 在一定機制控制下，功能上相關(guān)的一組基因，無論其為何種表達方式，均需協(xié)調(diào)一致、共同表達，即為協(xié)調(diào)表達(coordinate expression)。 這種調(diào)節(jié)稱為協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)(coordinate regulation)。第14頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四3. 基因表達調(diào)控的生物學(xué)意義適應(yīng)環(huán)境、維持生長和增殖 生物體賴以生存的外環(huán)境是在不斷變化的，為了生存，所有活細胞都必須對外環(huán)境變化作出

7、適當(dāng)反應(yīng)，調(diào)節(jié)代謝，以適應(yīng)環(huán)境變化。生物體適應(yīng)環(huán)境、調(diào)節(jié)代謝的能力與蛋白質(zhì)分子的生物學(xué)功能有關(guān)。而蛋白質(zhì)的水平又受基因表達的調(diào)控。第15頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四維持個體發(fā)育與分化 多細胞生物調(diào)節(jié)基因的表達除為適應(yīng)環(huán)境外，還有維持組織器官分化、個體發(fā)育的功能。 當(dāng)某種基因缺陷或表達異常時，則會出現(xiàn)相應(yīng)組織或器官的發(fā)育異常。第16頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四二、原核生物基因表達的調(diào)節(jié)第17頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四1. 操縱子模型 轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)普遍采用操縱子模式，原核生物功能相關(guān)的基因往往串聯(lián)地排列在一起，在一個

8、共同的調(diào)控區(qū)的調(diào)節(jié)下，一起轉(zhuǎn)錄生成一個多順反子，最終表達產(chǎn)物是一些功能相關(guān)的酶或蛋白質(zhì)，它們一起參與某種底物的代謝或某種產(chǎn)物的合成。第18頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四Franois Jacob and Jacques Monod, was awarded the 1965 Nobel Prize for Physiology or Medicine for discoveries concerning regulatory activities in bacteria. 第19頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四操縱子(operon)的結(jié)構(gòu)與功能

9、Inhibitor genePS1S2S3啟動子結(jié)構(gòu)基因1，2，3.O操縱基因PromoterOperator geneStructure gene調(diào)控區(qū)結(jié)構(gòu)基因 操縱子表達阻遏蛋白 結(jié)合RNA聚合酶 結(jié)合阻遏蛋白表達功能蛋白?I阻遏物（調(diào)節(jié)）基因操縱子:基因表達的協(xié)調(diào)單位第20頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四 在正轉(zhuǎn)錄調(diào)控系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物是激活蛋白(activator)，激活蛋白結(jié)合DNA的啟動子及RNA聚合酶后，轉(zhuǎn)錄才會進行。 在正控誘導(dǎo)系統(tǒng)中，誘導(dǎo)物的存在使激活蛋白處于活性狀態(tài)，轉(zhuǎn)錄進行。 在正控阻遏系統(tǒng)中，效應(yīng)物分子的存在使激活蛋白處于非活性狀態(tài)，轉(zhuǎn)錄不進

10、行。2. 關(guān)于正調(diào)控與負調(diào)控第21頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四 負轉(zhuǎn)錄調(diào)控系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)基因的物質(zhì)是阻遏蛋白(repressor)阻止結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄。其作用部位是操縱區(qū)。它與操縱區(qū)結(jié)合，轉(zhuǎn)錄受阻。負控誘導(dǎo)系統(tǒng)阻遏蛋白不與誘導(dǎo)物結(jié)合時，阻遏蛋白與操縱區(qū)相結(jié)合，結(jié)構(gòu)基因不轉(zhuǎn)錄，阻遏蛋白結(jié)合誘導(dǎo)物時，阻遏蛋白與操縱區(qū)分離，結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄。負控阻遏系統(tǒng)阻遏蛋白與效應(yīng)物結(jié)合時，結(jié)構(gòu)基因不轉(zhuǎn)錄。第22頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四酶的誘導(dǎo)和阻遏操縱子模型B.有活性阻遏蛋白加誘導(dǎo)劑A.有活性阻遏蛋白C.無活性阻遏蛋白D.無活性阻遏蛋白加輔阻遏劑操縱基因啟動基因

11、調(diào)節(jié)基因結(jié)構(gòu)基因 阻遏蛋白(有活性)阻遏蛋白阻擋操縱基因結(jié)構(gòu)基因不表達誘導(dǎo)物誘導(dǎo)物與阻遏蛋白結(jié)合,使阻遏蛋白不能起到阻擋操縱基因的作用,結(jié)構(gòu)基因可以表達酶蛋白mRNA阻遏蛋白不能跟操縱基因結(jié)合, 結(jié)構(gòu)基因可以表達阻遏蛋白(無活性)酶蛋白mRNA代謝產(chǎn)物與阻遏蛋白結(jié)合,從而使阻遏蛋白能夠阻擋操縱基因,結(jié)構(gòu)基因不表達代謝產(chǎn)物I.酶的誘導(dǎo)II.酶的阻遏第23頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四第24頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四 以乳糖操縱子為列介紹 原核生物操縱子調(diào)控模式第25頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四 乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)透

12、過酶第26頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四1.三個結(jié)構(gòu)基因Z 基因： 編碼-半乳糖苷酶（galactosidase），分解乳糖成為半乳糖和葡萄糖Y 基因： 編碼透過酶（permease），使外界乳糖等透過大腸桿菌細胞壁進入細胞內(nèi)。A 基因： 編碼乙?；D(zhuǎn)移酶（acetylase），能將乙酰CoA上的乙?；D(zhuǎn)移到半乳糖上，形成乙酰半乳糖。第27頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四2. 三個調(diào)節(jié)序列： 在結(jié)構(gòu)基因的上游還有一個啟動子（P）和一個操縱基因（O），在啟動子上游還有一個分解（代謝）物基因激活蛋白（catabolite gene activati

13、on protein, CAP）或腺苷酸受體蛋白（cAMP receptor protein, CRP)結(jié)合位點，以及一個調(diào)節(jié)基因（I）（又稱R基因），調(diào)節(jié)基因編碼阻遏蛋白。第28頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四mRNA阻遏蛋白IDNAZYAOPpol沒有乳糖存在時3. 乳糖操縱子的調(diào)節(jié)機制阻遏基因I. 阻遏蛋白的負性調(diào)節(jié)第29頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四mRNA阻遏蛋白有乳糖存在時IDNAZYAOPpol啟動轉(zhuǎn)錄mRNA乳糖第30頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四 實際上，別乳糖是lac操縱子轉(zhuǎn)錄的活性誘導(dǎo)物。人們發(fā)現(xiàn)

14、一個合成的、結(jié)構(gòu)上類似于別乳糖、不能被-半乳糖苷酶水解的異丙基硫代半乳糖苷（isopropyl thiogalactoside：IPTG）起著lac操縱子的一個誘導(dǎo)物的作用，所以IPTG常用于誘導(dǎo)含有使用了lac啟動子的質(zhì)粒載體的細菌中的重組蛋白的表達。 第31頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四第32頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四 II. CAP的正性調(diào)節(jié)第33頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四 第34頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四III. CAP的正性調(diào)節(jié): CAP蛋白是一個同二聚體，具有DNA結(jié)

15、合域和cAMP結(jié)合位點。當(dāng)沒有葡萄糖存在時，由于cAMP的濃度受葡萄糖代謝的調(diào)節(jié)，cAMP濃度表現(xiàn)為較高，這時cAMP與CAP蛋白結(jié)合形成cAMPCAP復(fù)合物。此復(fù)合物可結(jié)合在lac啟動基因上游附近的CAP位點上，從而可增強轉(zhuǎn)錄達50倍之多。第35頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四 當(dāng)培養(yǎng)基中有葡萄糖存在時，cAMP濃度較低，cAMP與CAP蛋白不能形成復(fù)合物，也就不能結(jié)合到CAP位點，lac基因的轉(zhuǎn)錄水平較低。 由此可見，對lac操縱子來說CAP是正性調(diào)節(jié)因素，lac阻遏蛋白是負性調(diào)節(jié)因素。第36頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四葡萄糖降解物與cA

16、MP的關(guān)系葡萄糖分解代謝產(chǎn)物腺苷酸環(huán)化酶磷酸二酯酶ATPcAMP5-AMP抑制激活第37頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四乳糖操縱子調(diào)控方式的比較負調(diào)控正調(diào)控調(diào)節(jié)蛋白 阻遏蛋白 CAP變構(gòu)物 別乳糖、乳糖 cAMP與變構(gòu)物結(jié)合 無活性 有活性基因位點 O基因 CAP位點結(jié)合于基因位點 基因關(guān)閉 基因開放未結(jié)合于基因位點 基因開放 基因關(guān)閉不與變構(gòu)物結(jié)合 有活性 無活性第38頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四IV. 協(xié)調(diào)調(diào)節(jié) 當(dāng)阻遏蛋白封閉轉(zhuǎn)錄時，CAP對該系統(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結(jié)合，操縱子仍無轉(zhuǎn)錄活性。 單純?nèi)?/p>

17、糖存在時，細菌利用乳糖作碳源； 若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在時 , 細菌首先利用葡萄糖。 葡萄糖對 lac 操縱子的阻遏作用稱分解代謝阻遏（catabolic repression）。 第39頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四葡萄糖效應(yīng)和乳糖誘導(dǎo)第40頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四 第41頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四4. 衰減子（attenuator）與 轉(zhuǎn)錄衰減作用（attenuation）衰減子:位于細菌操縱子結(jié)構(gòu)基因上游前導(dǎo)區(qū)的終止子。原核生物中通過翻譯前導(dǎo)肽而實現(xiàn)控制DNA的轉(zhuǎn)錄的調(diào)控方式稱衰減作用。 以色

18、氨酸（Trp）操縱子為例，衰減子序列位于啟動子與Trp操縱子的第一個結(jié)構(gòu)基因間，其mRNA的5端有162個核苷酸的前導(dǎo)序列，當(dāng)mRNA合成啟動后，除非缺乏Trp，否則mRNA僅合成140個核苷酸即終止。 該前導(dǎo)序列編碼一小段14肽，其終止區(qū)具有潛在的莖環(huán)構(gòu)象和成串的U。第42頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四大腸桿菌色氨酸操縱子的衰減作用的可能機制111232233444核糖體核糖體轉(zhuǎn)錄繼續(xù)轉(zhuǎn)錄終止C.高濃度色氨酸使核糖體到達2部位， 3與4 堿基配對，轉(zhuǎn)錄終止。B. 缺乏色氨酸使核糖體停留在1部位，轉(zhuǎn)錄得以完成。Trp-codon7US第43頁，共69頁，2022年，5

19、月20日，8點19分，星期四 阻遏和衰減機制雖然都是在轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)節(jié)基因表達，但他們的作用機制完全不同，前者控制轉(zhuǎn)錄起始，后者控制轉(zhuǎn)錄起始后是否繼續(xù)下去，因此，衰減作用比阻遏作用的調(diào)節(jié)更為精細。第44頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四5. 生長速度的調(diào)控 營養(yǎng)豐富，溫度適宜時，細菌的生長速度可以很快，在兩個細胞尚未分裂的情況下，新一代的DNA已經(jīng)開始合成，大腸桿菌的倍增時間為25分鐘時，平均每個細胞的DNA分子為4.5個，核糖體的數(shù)目也很多。 第45頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四 當(dāng)營養(yǎng)嚴(yán)重缺乏時，比如氨基酸饑餓時，就不是缺少一、二種氨基酸，而是

20、氨基酸的全面匱乏。為了緊縮開支，渡過難關(guān)，細菌將會產(chǎn)生一個應(yīng)急反應(yīng)，包括生產(chǎn)各種RNA、糖、脂肪和蛋白質(zhì)在內(nèi)的幾乎全部生物化學(xué)反應(yīng)過程均被停止。細菌進入嚴(yán)緊控制狀態(tài)，這是在困難時期獲得生存的策略，被稱為嚴(yán)緊控制（stringent control）。第46頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四 當(dāng)氨基酸饑餓時，細胞中便存在大量的不帶氨基酸的tRNA，這種空載的tRNA會激活焦磷酸轉(zhuǎn)移酶，使ppGpp（四磷酸鳥苷，魔斑I， magic spot I)或pppGpp（五磷酸鳥苷，魔斑II， magic spot II)大量合成，其濃度可增加10倍以上。 ppGpp的出現(xiàn)會關(guān)閉許多

21、基因，以應(yīng)付這種緊急狀況。當(dāng)環(huán)境中出現(xiàn)足夠的氨基酸時，pppGpp和ppGpp被迅速降解，RNA和蛋白質(zhì)的合成很快恢復(fù)。 四(五）磷酸鳥苷是控制多種反應(yīng)的效應(yīng)分子，最顯著的與RNA聚合酶結(jié)合，降低rRNA的合成。第47頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四ppGpp和pppGpp的合成與作用GDP第48頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四6. 基因表達的時序調(diào)控 噬菌體基因表達的時序調(diào)控研究較深入，其50個基因組成4個操縱子。 阻遏蛋白操縱子 左早期操縱子 右早期操縱子 晚期操縱子 第49頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四 噬菌體的調(diào)

22、節(jié)基因和轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物 cI、cro、N、Q以及cII和cIII為調(diào)節(jié)基因。pL和pR為左右啟動子；oL和oR分左右操縱基因。nutL和nutR為N蛋白結(jié)合位點；qut為Q蛋白結(jié)合位點；tL1、tR1、tR2、tR3、tR4為左右中止子。L1、L2、L3、R1、R2、R3、R4和R5分別為左右操縱子的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。第50頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四 左向轉(zhuǎn)錄的為L鏈，右向轉(zhuǎn)錄的為R鏈。當(dāng)噬菌體侵入宿主細胞后，溶原和裂解途徑的最初過程一樣，前早期(cro，N）和后早期的基因首先表達。 隨后，若晚期基因表達，噬菌體進入裂解循環(huán)，若合成阻遏蛋白，則進入溶原狀態(tài)。 右早期操縱子的調(diào)節(jié)

23、基因cro可抑制溶原型阻遏蛋白cI的合成，使噬菌體進入裂解循環(huán)，噬菌體對兩個生活史的的選擇取決于cI和cro的拮抗。紫外線和42度高溫等可鈍化cI，結(jié)果進入裂解循環(huán)。 左早期操縱子的調(diào)節(jié)基因N的表達產(chǎn)物為抗終止子，使前早期基因的轉(zhuǎn)錄越過終止信號進入后早期基因，后早期基因包括左、右早期操縱子的3個調(diào)節(jié)基因，c/c與建立溶原狀態(tài)的阻遏蛋白的合成有關(guān)，Q調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物亦為抗終止子，使晚期基因表達，噬菌體進入裂解循環(huán)。 第51頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四7.翻譯水平的調(diào)節(jié)和反義RNA 翻譯水平的調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)包括：不同mRNA的翻譯能力差異、翻譯的阻遏和反義RNA的調(diào)節(jié) 某些R

24、NA分子也可調(diào)節(jié)基因表達, 這種RNA稱為調(diào)節(jié)RNA. 細菌中有種稱為反義RNA的調(diào)節(jié)RNA,含有與特定 mRNA 翻譯起始部位互補的序列, 通過與mRNA雜交阻斷30S小亞基對起始密碼子的識別及與SD序列的結(jié)合,抑制翻譯起始,這類RNA又稱作干擾mRNA的互補RNA (mRNA interfering complementary RNA, micRNA), 這種調(diào)節(jié)稱為反義控制(antisense control)。第52頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四 Mizuno等發(fā)現(xiàn)在E.coli中有兩個膜蛋白質(zhì)OmpF、OmpC，當(dāng)滲透壓高時，F(xiàn)低而C高。兩個基因受OmpR調(diào)

25、節(jié)（與滲透壓感受有關(guān)），發(fā)現(xiàn)一種小分子RNA，micRNA，大約174核苷酸，可與OmpF的mRNA的5端互補，直接干擾模板的翻譯能力，抑制后者的翻譯。 EnvZ(感受器) 細胞膜 OmpC 活化 (高壓) OmpR(正調(diào)控因子) micF 10 35 10 35 OmpC MicF OmpF 174b RNA mRNA interfering complementary RNA 低壓時 OmpF 在E.coli中通過反義RNA來調(diào)控膜蛋白的合成 第53頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四三.真核基因表達調(diào)節(jié)第54頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四一、

26、真核基因組結(jié)構(gòu)特點真核基因組結(jié)構(gòu)龐大，染色體結(jié)構(gòu) 具有多個復(fù)制起點. 單順反子 含有大量重復(fù)序列 基因不連續(xù)性，內(nèi)含子，外顯子 非編碼區(qū)較多（占8090） 轉(zhuǎn)錄與翻譯分隔進行 轉(zhuǎn)錄后修飾加工1、真核基因組結(jié)構(gòu)特點第55頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四 真核基因組中含大量的重復(fù)序列，這些重復(fù)序列大部分是沒有特定生物學(xué)功能的DNA片段，可占整個基因組DNA的90%。根據(jù)重復(fù)頻率可將其分為高度重復(fù)序列、中度重復(fù)序列和單拷貝序列。單拷貝序列（一次或數(shù)次）高度重復(fù)序列（ 10 次）6中度重復(fù)序列（ 10 10 次）4 3多拷貝序列關(guān)于C值悖理（C value paradox) 生

27、物體的單倍體基因組所含DNA總量稱為C值。生物進化總體趨勢是C值不斷增加。但生物基因組的大小同生物在進化上所處地位并不完全比例增加，如魚類和兩棲類的C值遠遠高于哺乳類，這種現(xiàn)象稱為C值悖理。第56頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四2. 真核基因表達調(diào)節(jié)DNA轉(zhuǎn)錄初產(chǎn)物RNAmRNA蛋白質(zhì)前體mRNA降解物活性蛋白質(zhì)1.轉(zhuǎn)錄前調(diào)節(jié)2.轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)3.轉(zhuǎn)錄后加工的調(diào)節(jié)5.翻譯調(diào)節(jié)6.mRNA降解調(diào)節(jié)7.翻譯后加工的調(diào)節(jié)核細胞質(zhì)4.轉(zhuǎn)運調(diào)節(jié)真核基因表達調(diào)控的七個水平第57頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四 轉(zhuǎn)錄前水平調(diào)節(jié)1） 染色體丟失 某些低等真核生物e.g

28、.蛔蟲早期卵裂階段分裂細胞 除一個將來成為生殖細胞外，均將異染色質(zhì)部分刪除。2） 基因擴增 e.g.非洲爪蟾卵的卵母細胞，在核仁周圍大量積累 rDNA,拷貝數(shù)可增胚胎發(fā)育開始后，這些 rDNA逐漸消失3） 基因重排 e.g.產(chǎn)生抗體的淋巴細胞在發(fā)育過程中的基因重排現(xiàn)象。4） DNA的修飾和異染色質(zhì)化 真核生物通過異染色質(zhì)化關(guān)閉某些基因；非活性區(qū)甲基化 程度高，主要是5-mC，少量6-mA。第58頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四 轉(zhuǎn)錄活性的調(diào)節(jié) 1）染色體質(zhì)的活化 活化的染色質(zhì)DNA會出現(xiàn)一些DNaseI超敏位點，常出現(xiàn)在調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合位點附近。

29、在真核DNA有約5%的胞嘧啶被甲基化為5甲基胞嘧啶，這種甲基化最常發(fā)生在某些基因5側(cè)翼區(qū)的CpG序列- CpG島。但在轉(zhuǎn)錄活性區(qū)很少甲基化，DNA甲基化與基因的表達呈反比關(guān)系，管家基因富含CpG島，不被甲基化。 染色質(zhì)中與轉(zhuǎn)錄有關(guān)的結(jié)構(gòu)變化稱染色質(zhì)改型（chromatin remodeling）,包括組蛋白的酶促乙?；?脫乙?；?。一般乙?；c基因活化有關(guān)，脫乙?；c基因沉默有關(guān)。第59頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四 順式作用元件(cis-acting element): 指在基因調(diào)控區(qū)域中不需要通過其編碼產(chǎn)物而直接控制基因表達的DNA片段，如:啟動子、增強子、沉默子、

30、絕緣子。 啟動子：RNA聚合酶結(jié)合位點周圍的一 組轉(zhuǎn)錄控制組件，一個轉(zhuǎn)錄起始點有一個以 上功能組件，TATA、CAAT、GC框等， CAAT、 GC框?qū)偕嫌慰刂圃?，決定基因表達的基礎(chǔ) 水平 。對于可誘導(dǎo)基因，還有對細胞內(nèi)外信 號作出反應(yīng)的應(yīng)答元件（response element)2）啟動子和增強子的順式作用元件第60頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，星期四 增強子(enhancer)：遠離轉(zhuǎn)錄起始點、決定基因的時間、空間特異性表達、增強啟動子轉(zhuǎn)錄活性的DNA序列。通過啟動子起作用，與距離無關(guān)，無方向性，具有組織特異性。 沉默子(silencer)：負性調(diào)節(jié)元件，是負調(diào)節(jié)蛋白的結(jié)合位點。 絕緣子（insulator）：阻止激活或阻遏作用在染色體上的傳遞，使染色體活性限定在結(jié)構(gòu)域之內(nèi)。第61頁，共69頁，2022年，5月20日，8點19分，