生物化學(xué) 第十四章 基因表達(dá)的調(diào)控

生物化學(xué)第十四章基因表達(dá)的調(diào)控第一頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日基因組：一個(gè)細(xì)胞或生物體所攜帶的一套完整的單個(gè)遺傳物質(zhì)或整套基因基因表達(dá)：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)錄和翻譯等一系列過程，合成特定的RNA和蛋白質(zhì)，進(jìn)而發(fā)揮其特定的生物功能的全過程。根據(jù)不同的組織細(xì)胞及不同的功能狀態(tài)、根據(jù)生物體生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的需要，生物基因組有規(guī)律地、有選擇性地和程序性地適度表達(dá)。生物體通過改變基因表達(dá)來(lái)適應(yīng)環(huán)境的變化。在生物體和細(xì)胞的發(fā)育及分化的階段，基因表達(dá)必須受到遺傳信息的嚴(yán)格調(diào)控。第一節(jié)概述第二頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日有些基因參與生命的全過程，需要在一個(gè)生物體中所有細(xì)胞中持續(xù)地表達(dá)。這樣的基因被稱為管家基因（housekeepinggene）。管家基因的表達(dá)只與啟動(dòng)序列（或稱為啟動(dòng)子）和RNA聚合酶有關(guān)，基本上不受環(huán)境因素和其他因素的影響。管家基因的表達(dá)方式稱為組成性表達(dá)（constitutiveexpression）。

一、誘導(dǎo)表達(dá)和阻遏表達(dá)是基因表達(dá)調(diào)控的普通方式第三頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日有一類基因極易受到外界環(huán)境因素的影響。在特定的信號(hào)刺激下，有些基因表現(xiàn)出開放性或增強(qiáng)性的表達(dá)，而另一些則表現(xiàn)出關(guān)閉性或抑制性的表達(dá)。因此它們分別稱為誘導(dǎo)表達(dá)（inductionexpression）和阻遏表達(dá)（repressionexpression）。這些基因分別稱為可誘導(dǎo)（inducible）基因和可阻遏（repressible）基因。誘導(dǎo)性表達(dá)和阻遏性表達(dá)是生物體為適應(yīng)外界環(huán)境的改變而做出的兩種表現(xiàn)形式。第四頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日基因表達(dá)是一個(gè)多步驟的過程。因此，基因表達(dá)調(diào)控可以在多個(gè)層次上進(jìn)行，包括染色質(zhì)水平的調(diào)控，轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控，轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控，翻譯水平的調(diào)控和翻譯后水平的調(diào)控。轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控是最主要和最重要的調(diào)控步驟。

二、基因表達(dá)調(diào)控是多層次的復(fù)雜過程第五頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日

三、基因表達(dá)具有時(shí)空特異性時(shí)間特異性（即階段特異性）：在細(xì)胞的生長(zhǎng)、發(fā)育過程中，相應(yīng)的基因按一定的時(shí)間順序開啟或關(guān)閉，決定細(xì)胞向特定的方向分化和發(fā)育?？臻g特異性（即組織特異性）：同一基因產(chǎn)物在不同的組織器官中的分布是不同的，某些基因在一種組織中暫不表達(dá)或永不表達(dá)。而另外一些基因是相反的情況。

第六頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日人血紅蛋白珠蛋白b基因簇的階段性表達(dá)第七頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日

四、基因表達(dá)受順式作用元件和反式作用因子共同調(diào)節(jié)一個(gè)基因是否表達(dá)和表達(dá)多少與調(diào)節(jié)序列（regulatorysequence）密切相關(guān)。調(diào)節(jié)序列位于被調(diào)控的結(jié)構(gòu)基因（structuralgene）的上游，具有特定的核苷酸序列。根據(jù)調(diào)節(jié)序列與結(jié)構(gòu)基因的相對(duì)位置關(guān)系，人們將這些調(diào)節(jié)序列稱為順式作用元件（cis-actingelement），包括啟動(dòng)子（promoter）、增強(qiáng)子（enhancer）、沉默子（silencer）等。第八頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日有一些蛋白分子可以與靶基因的順式作用元件結(jié)合，共同實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)基因表達(dá)的目的，它們被稱為反式作用因子（trans-actingfactor）。

第九頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)原核生物基因表達(dá)調(diào)控原核生物基因組是一個(gè)閉合環(huán)狀的DNA分子。原核生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，它的全部物質(zhì)（DNA，RNA和蛋白質(zhì)）都包容在細(xì)胞膜內(nèi)。原核生物基因組的轉(zhuǎn)錄和翻譯在同一空間內(nèi)完成，時(shí)間上的差異不大。在轉(zhuǎn)錄過程終止之前，mRNA就已經(jīng)結(jié)合在由rRNA和核蛋白體蛋白共同構(gòu)成的核蛋白體上，開始了蛋白質(zhì)的生物合成。第十頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日1960年，法國(guó)巴黎巴斯德研究所的F.Jacob和J.L.Monod發(fā)現(xiàn)大腸桿菌在不含乳糖只含葡萄糖的培養(yǎng)基中不分泌b-半乳糖苷酶，只有在只含乳糖的培養(yǎng)基中才能分泌b-半乳糖苷酶。分析表明這是由于在不含乳糖的培養(yǎng)基中不產(chǎn)生編碼b-半乳糖苷酶的mRNA的結(jié)果。1961年，他們首次提出了乳糖操縱子概念。由此貢獻(xiàn)，他們分享了1965年度的Noble生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

一、操縱子模型是原核生物基因表達(dá)的基本模式第十一頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日1969年，J.R.Beckwith從大腸桿菌的DNA中分離出乳糖操縱子，證實(shí)了乳糖操縱子的模型。

第十二頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日乳糖操縱子（lacoperon）結(jié)構(gòu)基因lacZ、lacY、lacA:分別編碼b-半乳糖苷酶，通透酶和乙?；D(zhuǎn)移酶。這些相連的基因呈多順反子轉(zhuǎn)錄。操縱序列（operator，o）:阻遏蛋白的結(jié)合位點(diǎn)。當(dāng)阻遏蛋與操縱基因結(jié)合時(shí)，lac的轉(zhuǎn)錄將受到阻遏。阻遏基因lacI:編碼與操縱序列結(jié)合的阻遏蛋白。啟動(dòng)子（promoter）:位于lacI和lacO之間。第十三頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日典型的大腸桿菌啟動(dòng)子序列能夠被由s70組成的RNA聚合酶全酶所識(shí)別的大腸桿菌啟動(dòng)子的保守序列第十四頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日LacI阻遏蛋白的阻遏作用阻遏蛋白的四聚體結(jié)合在操縱序列上，抑制了lac操縱子中結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)。第十五頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日LacI阻遏蛋白與DNA結(jié)合的復(fù)合物第十六頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日別乳糖誘導(dǎo)的lac操縱子表達(dá)第十七頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日乳糖、半乳糖和別乳糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)式乳糖半乳糖別乳糖第十八頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日Lac操縱子的基因表達(dá)調(diào)節(jié)

在通透酶的作用下，乳糖進(jìn)入胞內(nèi)。乳糖在b-半乳糖苷酶作用下生成了別乳糖。別乳糖與阻遏蛋白四聚體的結(jié)合改變了阻遏蛋白四聚體的空間結(jié)構(gòu)，不能再與操縱序列結(jié)合，能夠轉(zhuǎn)錄lac操縱子的結(jié)構(gòu)基因。別乳糖被稱為誘導(dǎo)劑（inducer）。但是，乳糖操縱子是一個(gè)弱啟動(dòng)子(TTTACA/TATGTT)，需要一個(gè)正調(diào)控機(jī)制來(lái)促使轉(zhuǎn)錄的啟動(dòng)。第十九頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日CAP的結(jié)合位點(diǎn)CAP：catabolitegeneactivationproteinCAP的結(jié)合位點(diǎn)在-60處。CAP以同源二聚物的形式與cAMP結(jié)合，這個(gè)復(fù)合物結(jié)合在CAP結(jié)合位點(diǎn)上。外環(huán)境中葡萄糖的減少可以增加cAMP合成。第二十頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日CAP-cAMP復(fù)合物第二十一頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日CAP的正調(diào)控作用cAMP與CAP的二聚物形成復(fù)合物后，結(jié)合在CAP結(jié)合位點(diǎn)上，促使轉(zhuǎn)錄的啟動(dòng)。第二十二頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日乳糖操縱子的協(xié)同調(diào)控第二十三頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日乳糖操縱子的意義阻遏蛋白的抑制作用和CAP介導(dǎo)的正調(diào)控共同擔(dān)負(fù)著原核生物體系內(nèi)糖源的協(xié)調(diào)利用。乳糖操縱子的協(xié)調(diào)調(diào)控方式保證了葡萄糖是原核生物體系優(yōu)先利用的碳源，并只有在葡萄糖完全耗盡后，原核生物才利用乳糖作為碳源。乳糖操縱子模型詮釋了原核生物基因表達(dá)的調(diào)節(jié)機(jī)制，開創(chuàng)了基因表達(dá)機(jī)制研究的新領(lǐng)域，是生物學(xué)的一個(gè)劃時(shí)代的突破。第二十四頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日

二、翻譯水平的調(diào)控是對(duì)轉(zhuǎn)錄調(diào)控的補(bǔ)充原核生物基因表達(dá)的時(shí)空性決定了轉(zhuǎn)錄和翻譯過程的偶聯(lián)。色氨酸操縱子（trpoperon）是典型的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程的偶聯(lián)。轉(zhuǎn)錄衰減子的精細(xì)調(diào)節(jié)是通過轉(zhuǎn)錄和翻譯的偶聯(lián)而實(shí)現(xiàn)的。第二十五頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日色氨酸操縱子（trpoperon）結(jié)構(gòu)基因：trpE、trpD、trpC、trpB和trpA上游調(diào)控區(qū)：調(diào)節(jié)基因（trpR）、啟動(dòng)子（P）和操縱序列（O）。啟動(dòng)子（P）和操縱序列（O）有部分重疊。第二十六頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日第二十七頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日開放狀態(tài)的色氨酸操縱子當(dāng)培養(yǎng)基中色氨酸含量很少時(shí)，trpR阻遏蛋白以同源二聚體的形式存在，不能與操縱序列O結(jié)合，使得RNA聚合酶能夠啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄。第二十八頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日關(guān)閉狀態(tài)的色氨酸操縱子當(dāng)色氨酸含量豐富時(shí)，色氨酸與色氨酸阻遏蛋白結(jié)合，使其能夠與操縱序列結(jié)合，抑制轉(zhuǎn)錄。色氨酸被稱為輔阻遏劑（corepressor）。第二十九頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日色氨酸操縱子mRNA前導(dǎo)序列第三十頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日前導(dǎo)序列的發(fā)夾結(jié)構(gòu)第三十一頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日轉(zhuǎn)錄中的色氨酸操縱子

當(dāng)色氨酸的濃度降低時(shí)，核蛋白體在合成前導(dǎo)肽的兩個(gè)色氨酸部位上出現(xiàn)暫停，占據(jù)了序列1。而此時(shí)的轉(zhuǎn)錄仍在進(jìn)行，序列2和序列3形成了穩(wěn)定的2:3莖-環(huán)結(jié)構(gòu)。RNA聚合酶可以轉(zhuǎn)錄5個(gè)結(jié)構(gòu)基因。第三十二頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日轉(zhuǎn)錄衰減子終止了轉(zhuǎn)錄當(dāng)色氨酸含量豐富時(shí)，有足夠的色氨酸用于合成前導(dǎo)肽。核蛋白體可順利通過序列1，并繼續(xù)向前與序列2結(jié)合。核蛋白體與序列1和序列2的結(jié)合，使序列3和序列4形成了3:4莖-環(huán)結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)與隨后的多聚U序列使RNA聚合酶終止了轉(zhuǎn)錄。第三十三頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日常見的前導(dǎo)肽氨基酸序列第三十四頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日轉(zhuǎn)錄衰減子轉(zhuǎn)錄衰減子（transcriptionattenuator）：操縱子前導(dǎo)區(qū)內(nèi)一段類似于終止子結(jié)構(gòu)的DNA序列，其作用是減弱操縱子的轉(zhuǎn)錄，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)錄過程的精確調(diào)節(jié)。第三十五頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日轉(zhuǎn)錄衰減子的意義轉(zhuǎn)錄衰減子的形成使RNA聚合酶無(wú)法對(duì)已經(jīng)啟動(dòng)的操縱子中的結(jié)構(gòu)基因進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，而終止轉(zhuǎn)錄的莖-環(huán)結(jié)構(gòu)的形成又依賴于核糖體在該操縱子中前導(dǎo)序列上進(jìn)行的翻譯。由此可見，衰減作用充分利用了轉(zhuǎn)錄和翻譯的偶聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)氨基酸操縱子轉(zhuǎn)錄的精細(xì)調(diào)節(jié)。第三十六頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)真核生物基因表達(dá)調(diào)控真核生物體系的基因表達(dá)要比原核生物體系基因表達(dá)復(fù)雜的多，其原因在于：大小不同。大腸桿菌基因組的長(zhǎng)度為4×106bp，約有4000個(gè)基因；而哺乳類基因組的長(zhǎng)度為~109bp，約有3萬(wàn)~3.5萬(wàn)個(gè)基因。編碼特性不同。原核基因組的大部分序列都是編碼基因；而哺乳類基因組中只有10%的序列編碼蛋白質(zhì)、rRNA和tRNA等，其余90%的序列功能至今尚不清楚。第三十七頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日連續(xù)性不同。原核生物的基因是連續(xù)的，轉(zhuǎn)錄后即可被翻譯成為蛋白質(zhì)；而真核生物編碼蛋白質(zhì)的基因是不連續(xù)的，含有外顯子和內(nèi)含子。轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物需去除內(nèi)含子后，才能成為成熟的mRNA。排列方式不同。原核生物的基因是以串聯(lián)的形式排列的，可轉(zhuǎn)錄出多順反子的mRNA；而真核生物是一個(gè)結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄生成一條mRNA，即mRNA是單順反子。真核細(xì)胞的許多功能蛋白是由多個(gè)多肽鏈構(gòu)成的，因此需要多個(gè)基因的協(xié)調(diào)表達(dá)。第三十八頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日序列重復(fù)度不同。原核基因組中基本上沒有重復(fù)序列；而真核細(xì)胞基因組存在著大量的重復(fù)序列（repetitivesequence）。存在的形式不同。原核基因組是裸露的環(huán)狀雙鏈DNA；而真核基因組與組蛋白結(jié)合構(gòu)成了核小體，具有串珠形狀的雙鏈DNA再經(jīng)盤繞和濃縮后形成染色質(zhì)，組裝在細(xì)胞核內(nèi)。遺傳信息的載體不同。原核基因組的遺傳信息存在于DNA上；而真核生物的遺傳信息不僅存在于核DNA上，還存在線粒體DNA上。第三十九頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日基因表達(dá)的時(shí)空性不同。原核細(xì)胞中基因表達(dá)在同一空間完成，而且時(shí)間性差異也較小，而真核細(xì)胞中細(xì)胞核的存在使得轉(zhuǎn)錄和翻譯過程表現(xiàn)出空間和時(shí)間上的差異。基本調(diào)節(jié)方式不同。處于基本狀態(tài)下的原核生物基因轉(zhuǎn)錄具有天然活性，因此多采用負(fù)調(diào)控機(jī)制；雖然真核細(xì)胞具有正、負(fù)兩種調(diào)節(jié)機(jī)制，但是正性調(diào)節(jié)是主要形式，即需要使得每個(gè)真核細(xì)胞基因活化才能被轉(zhuǎn)錄。第四十頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日DNA和組蛋白八聚體構(gòu)成了高度排列有序的染色質(zhì)，這不利于基因表達(dá)?；蚣せ畹鞍淄ㄟ^改變基因啟動(dòng)子和調(diào)節(jié)序列區(qū)域的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)來(lái)轉(zhuǎn)錄起始，這稱為染色質(zhì)重塑（chromatinremodeling）。染色質(zhì)重塑需要ATP依賴的酶蛋白復(fù)合體。

一、轉(zhuǎn)錄活化染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)影響到基因表達(dá)的頻率和程度第四十一頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日第四十二頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日超敏感位點(diǎn)被激活的染色質(zhì)上常出現(xiàn)一些對(duì)核酸酶高度敏感的位點(diǎn)，稱之超敏感位點(diǎn)（hypersensitivesite）。超敏感位點(diǎn)通常位于被活化基因的5′-側(cè)翼區(qū)1000bp內(nèi)，但有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)在更遠(yuǎn)的5′-側(cè)翼區(qū)或3′-側(cè)翼區(qū)。許多超敏感位點(diǎn)是核小體相對(duì)缺少的區(qū)域，使得調(diào)節(jié)蛋白易與之結(jié)合。第四十三頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日DNA堿基的化學(xué)修飾真核生物DNA中，約有5％的胞嘧啶被甲基化為5-甲基胞嘧啶，并與其3′的鳥嘌呤形成CpG結(jié)構(gòu)。發(fā)生在基因5′側(cè)翼區(qū)的CpG結(jié)構(gòu)稱為CpG島。染色質(zhì)甲基化程度與基因轉(zhuǎn)錄的活化狀態(tài)呈反比。管家基因多富含CpG島，并且CpG島中胞嘧啶多處在非甲基化的狀態(tài)。

第四十四頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日組蛋白的磷酸化和乙?；诮M蛋白H3和H4N-末端的絲氨酸可被磷酸化，降低了整個(gè)核小體與DNA的結(jié)合能力。同理，組蛋白H1的賴氨酸乙?；途彼嵋阴；部墒蛊湔姾蓽p少，與DNA結(jié)合的能力降低，核小體的脫落有利于轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子的結(jié)合。第四十五頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日

二、轉(zhuǎn)錄水平上的真核生物基因表達(dá)調(diào)控最為重要真核生物的轉(zhuǎn)錄調(diào)控是通過依賴DNA的RNA聚合酶、DNA的順式作用元件和反式作用因子的相互作用實(shí)現(xiàn)的。第四十六頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日RNA聚合酶I：位于細(xì)胞核的核仁；合成45SrRNA的前體，加工成28S、5.8S及18SrRNA；這類啟動(dòng)子包括核心元件（coreelement，CE）和上游調(diào)控原件（upstreamcontrolelement，USE）。RNA聚合酶II：位于細(xì)胞核的核仁外，合成編碼蛋白的mRNA前體hnRNA和snRNA。其啟動(dòng)子具有典型的TATA盒、CAAT盒和GC盒等。RNA聚合酶III：位于細(xì)胞核的核仁，合成5SrRNA、tRNA、U6snRNA和7SLRNA的前體。

（一）RNA聚合酶第四十七頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日與RNA聚合酶II作用的轉(zhuǎn)錄因子TBP（TFIID）特異性識(shí)別TATA盒TAF輔助TBP-DNA結(jié)合TFIIA穩(wěn)定TFIIB與TBP對(duì)啟動(dòng)子的結(jié)合TFIIB結(jié)合TBP，并結(jié)合聚合酶II-TFIIF復(fù)合物TFIIE結(jié)合TFIIH，具有ATP酶和解旋酶活性TFIIF緊密與聚合酶II結(jié)合；也與TFIIB結(jié)合；阻遏聚合酶II和非特異的DNA序列結(jié)合TFIIH具有解旋酶活性，使DNA解開雙鏈；使聚合酶II的CTD磷酸化；結(jié)合核苷酸-切除修復(fù)蛋白第四十八頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日按功能特性，順式作用元件可分為啟動(dòng)子（promoter）、增強(qiáng)子（enhancer）和沉默基因（silencer）。

（二）順式作用元件第四十九頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日啟動(dòng)子啟動(dòng)子包括至少一個(gè)轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)以及一個(gè)以上的功能組件。TATA盒（TATAbox）：位于-25~-35處，一致保守序列為TATAAAACAAT盒（CAATbox）：位于-70~-80處，保守序列為CCAATGC盒（GCbox）：位于-80~-110處，保守序列為GCCACACCC或GGGCGGG第五十頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日TATA盒是啟動(dòng)子中的主要序列。DNA在起始（initiator，Inr）序列處被解螺旋。RNA聚合酶II識(shí)別的啟動(dòng)子序列第五十一頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日TATA結(jié)合蛋白與DNA第五十二頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日是一種順式調(diào)控元件，它可以通過啟動(dòng)子來(lái)極大地提高轉(zhuǎn)錄效率。可遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)（1~30kb）。它的一般跨度為100~200bp，可使旁側(cè)的基因轉(zhuǎn)錄效率提高~100倍。增強(qiáng)子由若干組件構(gòu)成，其基本的核心組件常由8bp~12bp組成，可以有完整的或部分的回文結(jié)構(gòu)，并以單拷貝或多拷貝的形式存在，增強(qiáng)子普遍存在于多種真核生物、原核生物以及病毒的基因組上。它決定基因表達(dá)的時(shí)空特異性。增強(qiáng)子（enhancer）第五十三頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日增強(qiáng)子的特性增強(qiáng)子要有通過啟動(dòng)子才能發(fā)揮作用。沒有啟動(dòng)子存在，增強(qiáng)子不能表現(xiàn)活性。但增強(qiáng)子對(duì)啟動(dòng)子沒有嚴(yán)格的專一性。增強(qiáng)子的效應(yīng)與位置無(wú)關(guān)。它可以在基因的上游和下游發(fā)揮作用。增強(qiáng)子作用與序列的方向性無(wú)關(guān)。增強(qiáng)子具有很強(qiáng)的組織或細(xì)胞特異性。第五十四頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日沉默子是是一種參與基因表達(dá)的負(fù)性調(diào)控元件，對(duì)基因的轉(zhuǎn)錄具有抑制作用。

沉默子的作用不受序列方向的影響，也能遠(yuǎn)距離發(fā)揮作用，并可對(duì)異源基因的表達(dá)起作用。沉默子（silencer）第五十五頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日反式作用因子的作用是調(diào)控靶基因表達(dá)效率的蛋白質(zhì)。又稱為轉(zhuǎn)錄因子，能直接或間接地識(shí)別或結(jié)合在各順式作用元件的（8bp~12bp）核心序列上，參與調(diào)控靶基因表達(dá)效率的蛋白質(zhì)。

1．反式作用因子的種類

（三）反式作用因子第五十六頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日

2．轉(zhuǎn)錄因子與順式作用元件相互作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄因子含有三個(gè)功能不同的結(jié)構(gòu)域：DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域（DNAbindingdomain）、轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域（transcriptionalactivationdomain）和與其它蛋白因子結(jié)合的結(jié)構(gòu)域（proteinbindingdomain）。轉(zhuǎn)錄因子能夠特異性地識(shí)別和結(jié)合順式作用元件是DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域特定的空間結(jié)構(gòu)所決定的。第五十七頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄因子的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域有三種特定的空間結(jié)構(gòu)：螺旋-轉(zhuǎn)折-螺旋（helix-turn-helix，HTH）結(jié)構(gòu)鋅指（zincfinger）結(jié)構(gòu)亮氨酸拉鏈（leucinezipper）結(jié)構(gòu)第五十八頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋（helix-turn-helix）兩個(gè)a-螺旋（7~9氨基酸殘基）通過一段b-轉(zhuǎn)角連接，其中一個(gè)a-螺旋富含堿性氨基酸殘基，是與DNA結(jié)合的結(jié)構(gòu)域。HTH是某個(gè)大蛋白質(zhì)分子的一部分，通常以二聚體形式存在。兩個(gè)a-螺旋之間的距離大約與DNA雙螺旋的一個(gè)螺距相近，使兩個(gè)a-螺旋的堿性區(qū)剛好分別嵌入DNA雙螺旋的大溝內(nèi)。第五十九頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日與DNA結(jié)合的螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋模體lac阻扼蛋白（PDBID1LCC）第六十頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日與DNA結(jié)合的螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋模體Trp阻扼蛋白（PDBID1TRO）第六十一頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日與DNA結(jié)合的螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋模體人轉(zhuǎn)錄因子MAX（PDBID1HLO）第六十二頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日鋅指（zincfinger）由N-末端的2個(gè)反向平行的b-折疊和C-末端的1個(gè)a-螺旋組成。在鋅指模體的N-末端有兩個(gè)相近的半胱氨酸，在C-末端有一對(duì)相鄰的組氨酸（或者半胱氨酸），它們?cè)诳臻g上形成一個(gè)能容納Zn2+的空穴，而且空穴內(nèi)的Zn2+能與這4個(gè)氨基酸殘基配位連接形成手指樣的形狀。

第六十三頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日Cys-Cys鋅指與Cys-His鋅指第六十四頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日含有鋅指模體的類固醇激素受體第六十五頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日與DNA結(jié)合的鋅指模體小鼠調(diào)節(jié)蛋白Zif268鋅指模體（PDBID1A1L）第六十六頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日亮氨酸拉鏈（leucinezipper）在蛋白質(zhì)C-末端的氨基酸序列中，每間隔6個(gè)氨基酸是一個(gè)疏水性的亮氨酸殘基。當(dāng)C-末端形成a-螺旋結(jié)構(gòu)時(shí)，肽鏈每旋轉(zhuǎn)兩周就出現(xiàn)一個(gè)亮氨酸殘基，并且都位于a-螺旋的同一側(cè)。這樣的兩個(gè)肽鏈能以疏水力結(jié)合成二聚體，形同拉鏈一樣。第六十七頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日典型的亮氨酸拉鏈氨基酸序列第六十八頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日與DNA結(jié)合的堿性亮氨酸拉鏈酵母激活蛋白GCN4（PDBID1YSA）第六十九頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日堿性亮氨酸拉鏈

第七十頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域的特征帶負(fù)電荷的a-螺旋結(jié)構(gòu)域。與TFⅡD復(fù)合物中某些轉(zhuǎn)錄因子或RNA聚合酶Ⅱ結(jié)合。富含谷氨酰胺的結(jié)構(gòu)域。與啟動(dòng)子GC盒結(jié)合的蛋白SP1中的谷氨酰胺占該結(jié)構(gòu)域氨基酸總數(shù)的25%。富含脯氨酸的結(jié)構(gòu)域。該結(jié)構(gòu)域很難形成a-螺旋。不規(guī)則的含有雙性a-螺旋和酸性氨基酸的結(jié)構(gòu)域。第七十一頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日三、對(duì)轉(zhuǎn)錄后的初級(jí)產(chǎn)物實(shí)施調(diào)控保證了mRNA的穩(wěn)定性和生物多樣性基因長(zhǎng)度和性質(zhì)的差異使得初級(jí)轉(zhuǎn)錄本很不均一，因此稱為異質(zhì)性核內(nèi)RNA（heterogeneousnuclearRNA）。hnRNA需要一系列的加工修飾后才能成為成熟的mRNA。第七十二頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日5′加帽過程5′-帽子結(jié)構(gòu)可以與相應(yīng)的帽子結(jié)合蛋白（capbindingprotein，CBP）結(jié)合。帽子結(jié)合蛋白的結(jié)合可以使得mRNA免于在5′-核酸外切酶的作用下被降解，增加mRNA的穩(wěn)定性。

帽子結(jié)構(gòu)可以提高翻譯的效率。帽子結(jié)構(gòu)可能參與mRNA從細(xì)胞核向細(xì)胞質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)。

第七十三頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日3′加尾過程3′-poly（A）尾中每10~

20個(gè)腺苷酸可以結(jié)合一個(gè)poly（A）結(jié)合蛋白（poly（A）-bindingprotein，PABP）。這樣的結(jié)構(gòu)可以防止3′-核酸外切酶降解mRNA，提高mRNA的穩(wěn)定性。尾巴越長(zhǎng)，翻譯效率越高。

3′-末端poly（A）尾結(jié)構(gòu)與5′-末端帽子結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用影響著翻譯的啟動(dòng)。

第七十四頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日選擇性剪接過程通過選擇性剪接（alternativesplicing），同一條前體mRNA可以產(chǎn)生了不同的成熟mRNA，因而形成不同的多肽鏈。選擇性剪接可以被正負(fù)調(diào)節(jié)分子所調(diào)控。第七十五頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日通過個(gè)別堿基的更換使一個(gè)基因表達(dá)出多個(gè)氨基酸序列不同的蛋白質(zhì)。既擴(kuò)大了遺傳信息又使生物能更好地適應(yīng)生存環(huán)境。RNA編輯通常會(huì)表現(xiàn)出組織特異性。RNA編輯第七十六頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日RNA干擾RNA干擾（RNAinterference，RNAi）是在miRNA原理上發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)研究特定基因功能的技術(shù)。RNAi技術(shù)則是將預(yù)先設(shè)計(jì)好的外源性雙鏈RNA導(dǎo)入細(xì)胞后達(dá)到高效和特異性抑制靶mRNA表達(dá)的目的。是研究功能基因組的有力工具，是基因敲除的補(bǔ)充。

第七十七頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日

四、翻譯起始因子的磷酸化是調(diào)控翻譯的關(guān)鍵在翻譯水平上的調(diào)控也表現(xiàn)在對(duì)翻譯起始的調(diào)控上。蛋白質(zhì)合成速率的下降都是通過真核生物起始因子2（eukaryoticinitiationfactor-2，eIF-2）的磷酸化過程實(shí)現(xiàn)的。新合成的蛋白質(zhì)還需要進(jìn)行一系列的加工才能成為有活性的蛋白質(zhì)。加工包括蛋白質(zhì)的切割、蛋白質(zhì)化學(xué)修飾、蛋白質(zhì)的折疊和蛋白質(zhì)的定位。第七十八頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日問題第七十九頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日單選題1.啟動(dòng)子是指：

A.DNA中能轉(zhuǎn)錄的序列

B.與RNA聚合酶結(jié)合的DNA序列

C.與阻遏蛋白結(jié)合的DNA序列

D.有轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)的序列

E.與激活蛋白結(jié)合的序列第八十頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日2.操縱基因：

A.是與阻遏蛋白結(jié)合的部位

B.是與RNA聚合酶結(jié)合的部位

C.屬于結(jié)構(gòu)基因的一部分

D.具有轉(zhuǎn)錄活性

E.能促進(jìn)結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄第八十一頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日3.在乳糖操縱子中，cAMP能對(duì)轉(zhuǎn)錄進(jìn)行調(diào)控，但先與

A.CAP結(jié)合，形成cAMP-CAP復(fù)合物

B.RNA聚合酶結(jié)合，從而促進(jìn)該酶與啟動(dòng)子結(jié)合

C.G蛋白結(jié)合

D.受體結(jié)合

E.操縱基因結(jié)合第八十二頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日4.增強(qiáng)子的作用是：

A.抑制操縱基因表達(dá)

B.抑制結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄

C.抑制阻遏蛋白表達(dá)

D.促進(jìn)結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄

E.抑制啟動(dòng)子第八十三頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日5.增強(qiáng)子的作用特點(diǎn)是：

A.是存在于高等真核生物

B.只存在于啟動(dòng)子的上游

C.有嚴(yán)格的基因?qū)Ｒ恍?/p>

D.無(wú)需與蛋白因子結(jié)合就能增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄

E.作用無(wú)方向性第八十四頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日6.反式作用因子是指：

A.DNA的某些片段

B.RNA的某些序列

C.mRNA的表達(dá)產(chǎn)物

D.組蛋白及非組蛋白

E.調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄的蛋白因子第八十五頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日7.亮氨酸拉鏈?zhǔn)侵福?/p>

A.多個(gè)亮氨酸連續(xù)出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)

B.亮氨酸每隔8個(gè)氨基酸出現(xiàn)一次

C.兩組平行、帶亮氨酸的α螺旋形成的對(duì)稱結(jié)構(gòu)

D.一個(gè)亞基上帶多個(gè)亮氨酸的α螺旋

E.兩個(gè)亮氨酸的R-基團(tuán)形成的氫鍵第八十六頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日多選題1.在操縱子上，DNA可與蛋白質(zhì)或酶結(jié)合的區(qū)域有 A．啟動(dòng)序列 B．結(jié)構(gòu)基因 C．操縱序列 D．轉(zhuǎn)錄起始區(qū) E．I序列第八十七頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日2.乳糖操縱子的調(diào)控區(qū)有

A．CAP結(jié)合位點(diǎn)

B．Z基因

C．P序列

D．Y基因

E．O序列第八十八頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日3.真核生物的啟動(dòng)子特征序列有

A．TATAAAA B．TATAAT C．GCCAAT D．TTGACA E．GGGCGG第八十九頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日4.乳糖操縱子轉(zhuǎn)錄過程起作用的諸多因素中，哪些屬于蛋白質(zhì)類化合物

A．啟動(dòng)子

B．誘導(dǎo)物

C．阻遏物基因

D．阻遏物

E．CAP第九十頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日5.真核生物調(diào)控轉(zhuǎn)錄的順式作用元件包括

A．TATA盒

B．GC盒

C．CAAT盒

D．酵母的上游活化序列

E．增強(qiáng)子第九十一頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日答案第九十二頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日單選題1.B指的是RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)周圍的一組轉(zhuǎn)錄控制組件，每一組件含7-20bp的DNA序列2.A控制結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄速度，位于結(jié)構(gòu)基因的附近，本身不能轉(zhuǎn)錄成mRNA。3.A分解物基因激活物蛋白（CAP）與cAMP的復(fù)合物能剌激操縱子結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄。4.D增強(qiáng)子一般由兩個(gè)以上的增強(qiáng)子元件組成，有增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄的作用。第九十三頁(yè)，共九十九頁(yè)，2022年，8月28日5.E增強(qiáng)子的特點(diǎn)：可以遠(yuǎn)距離