真核基因表達調(diào)控

真核基因表達調(diào)控第1頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日第一節(jié)概述一、真核生物基因表達調(diào)控的特點1、多層次2、無操縱子和衰減子3、個體發(fā)育復(fù)雜4、受環(huán)境影響較小第2頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日二、基因表達的時間性及空間性

1時間特異性按功能需要，某一特定基因的表達嚴(yán)格按特定的時間順序發(fā)生，這是基因表達的時間特異性。多細(xì)胞生物基因表達的時間特異性又稱階段特異性。2空間特異性在個體生長全過程，某種基因產(chǎn)物在個體按不同組織空間順序出現(xiàn)，這就是基因表達的空間特異性。又稱細(xì)胞特異性或組織特異性。第3頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日三、真核生物基因表達調(diào)控的層次：1、DNA水平調(diào)節(jié)2、轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)3、轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)節(jié)4、翻譯水平調(diào)節(jié)5、翻譯后加工的調(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)DNA水平調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)節(jié)翻譯調(diào)節(jié)mRNA降解的調(diào)節(jié)翻譯后加工的調(diào)節(jié)核細(xì)胞質(zhì)第4頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日第二節(jié)DNA水平的基因表達調(diào)控一、基因擴增(geneamplification)

是指某些基因的拷貝數(shù)專一性大量增加的現(xiàn)象，它使細(xì)胞在短期內(nèi)產(chǎn)生大量的基因產(chǎn)物以滿足生長發(fā)育的需要，是基因表達調(diào)控的一種方式非洲爪蟾的卵母細(xì)胞rDNA的拷貝數(shù)目：500份2×106份，可裝配1012個核糖體當(dāng)胚胎期開始，增加的rDNA便失去功能并逐漸消失第5頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日二、基因丟失有的生物在個體發(fā)育的早期在體細(xì)胞中要丟失部分染色體，而在生殖細(xì)胞中保持全部的基因組。小麥癭蚊（染色丟失了32條，只保留8條）

馬蛔蟲第6頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日三、基因重排(generearrangement)將一個基因從遠(yuǎn)離啟動子的地方移到距它很近的位點從而啟動轉(zhuǎn)錄的基因表達調(diào)控方式第7頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日基因重排與免疫球蛋白多樣性抗體結(jié)構(gòu)： 四聚體,重鏈和輕鏈；可變區(qū)和恒定區(qū)鏈家族V基因數(shù)C基因數(shù)

人

鼠

人

鼠鏈~30026~4鏈~300~100011重鏈(H)~3001000~98VVCC重鏈輕鏈基因組成第8頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日要點：1、免疫球蛋白的肽鏈主要由可變區(qū)（V區(qū)）、恒定區(qū)（C區(qū)）以及兩者之間的連接區(qū)（J區(qū)）組成，V、C和J基因片段在胚胎細(xì)胞中相隔較遠(yuǎn)。2、在漿細(xì)胞成熟過程中，通過染色體內(nèi)DNA重組把幾個相隔較遠(yuǎn)的基因片段連接在一起，從而產(chǎn)生了具有表達活性免疫球蛋白的基因3、編碼V區(qū)的基因很多，而只有少數(shù)幾個基因編碼C區(qū)；多個V區(qū)基因中的一個和C基因組合，產(chǎn)生一條DNA4、V區(qū)和C區(qū)不同片段在DNA水平上的各種排列組合是形成Ig分子多態(tài)性的根本原因第9頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日V“gene”C“gene”Leader

Variable

Jsegment

ConstantGermline淋巴細(xì)胞mRNA鏈鏈Germline淋巴細(xì)胞mRNALeader

Variable

Jsegments

Constant輕鏈基因的重排第10頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日重鏈基因的重排Germline淋巴細(xì)胞Leader

Variable

Diversity

Jsegment

Constant

1-10

1-4

CH1HingeCH2CH3第11頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日四、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)影響基因轉(zhuǎn)錄常染色質(zhì)（euchromatin）---基因可以轉(zhuǎn)錄

異染色質(zhì)（hetrochromatin）---基因不能轉(zhuǎn)錄

活性基因置于異染色質(zhì)內(nèi)會失活位置效應(yīng)（Positioneffect）：指基因轉(zhuǎn)移到基因組上新位置而引起基因表達的改變第12頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日異染色質(zhì)化：基因組某些區(qū)域被組裝成高度壓縮的異染色質(zhì)的過程巴氏小體：哺乳類雌體細(xì)胞1條X染色體異染色質(zhì)化（雌性X染色體基因表達的蛋白質(zhì)可能是雄性的兩倍）劑量補償：女性兩條X染色體的作用與男性一條X染色體基因產(chǎn)物劑量平衡的現(xiàn)象第13頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日五、DNaseⅠ的敏感性和基因表達轉(zhuǎn)錄活躍區(qū)域?qū)怂崦傅拿舾卸仍黾?/p>

1、DNaseⅠ超敏感位點（hypersensitivesite）：具有轉(zhuǎn)錄活性的基因周圍的DNA區(qū)域?qū)NaseⅠ降解高度敏感

。2、特點：（1）一般在轉(zhuǎn)錄起始點附近，即5’啟動子區(qū)域（2）低甲基化區(qū)（3）不存在核小體結(jié)構(gòu)（4）裸露易與反式作用因子結(jié)合第14頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日六、組蛋白修飾與基因表達調(diào)控（一）組蛋白的修飾：乙?；?去乙?；↙ys）轉(zhuǎn)錄增強/抑制甲基化（Lys,His,Arg）轉(zhuǎn)錄增強或抑制磷酸化（Ser,His）泛素化ADP核糖基化第15頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日哈佛大學(xué)施洋

----組蛋白去甲基化酶第16頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日（二）組蛋白乙?；?、兩種酶（1）組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶(Histoneacetyltransferase)：催化組蛋白乙?；?，將乙?；D(zhuǎn)移到組蛋白N端賴氨酸的ε-氨基上乙?；w：乙酰輔酶A

（2）組蛋白去乙酰酶(Histonedeacetylase):去除乙?；鶊F第17頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日2、組蛋白乙?；c基因表達調(diào)控（1）關(guān)系：組蛋白的高乙?；腔钴S轉(zhuǎn)錄染色質(zhì)的一個標(biāo)志，而低乙?；瘎t與轉(zhuǎn)錄抑制有關(guān)（2）機理：乙?；D(zhuǎn)移到組蛋白N端賴氨酸的ε-氨基上，中和了其正電荷，增加了疏水性，削弱了DNA與組蛋白的相互作用，有利于轉(zhuǎn)錄因子與DNA的結(jié)合，促進轉(zhuǎn)錄第18頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日七、DNA甲基化(一）甲基化酶:1、維持性甲基化酶(日常型甲基化酶)：在DNA復(fù)制時,可識別新合成的半甲基化雙鏈,并將甲基加到新鏈的非甲基化胞嘧啶上;2、從頭合成型甲基化酶：不需要甲基化的DNA模板作指導(dǎo),可以直接使非甲基化的DNA甲基化第19頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日（二）原核細(xì)胞的DNA甲基化1、限制修飾系統(tǒng)的甲基化（1）限制外源DNA：限制性內(nèi)切酶切斷外源DNA（保護機制）（2）保護自身DNA：通過內(nèi)切酶識別位點特定堿基的甲基化保護自身DNA，每一種DNA內(nèi)切酶都有一個相關(guān)的甲基化酶第20頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日2、Dam甲基化（1）DNA腺嘌呤甲基化酶：識別序列GATC（2）作用：a、錯配修復(fù)：識別母鏈，修正子鏈b、轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)：如抑制轉(zhuǎn)座酶基因的轉(zhuǎn)錄，抑制轉(zhuǎn)座3、Dcm甲基化（作用不清楚）第21頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日（三）真核細(xì)胞DNA甲基化1、甲基化部位：胞嘧啶（C）5-甲基胞嘧啶（5-mC）（1）脊椎動物：5’-CG-3’

（2）植物（兩種基序）：5’-CG-3’，5’-CNG-3’第22頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日（3）CpG島：富含CpG的一段DNA，一般位于基因啟動子附近特點：a、1~2kb；b、位于基因5’端；c、富含CpG二核苷酸基序第23頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日2、甲基化的作用：（1）基因表達調(diào)控的一種方式（2）抑制外源基因的表達（3）抑制轉(zhuǎn)座子、反轉(zhuǎn)座子的活動第24頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日3、DNA甲基化與基因表達調(diào)控基因表達與甲基化呈負(fù)相關(guān)

DNA甲基化轉(zhuǎn)錄抑制作用機理（1）識別位點中胞嘧啶被甲基化，轉(zhuǎn)錄因子不能與其結(jié)合（2）特異性識別甲基化DNA的蛋白（如MeCP1）競爭性地抑制了轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合（3）DNA甲基化導(dǎo)致染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和DNA構(gòu)象的改變第25頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日4、DNA甲基化與基因組印跡

（1）基因組印跡：來源于父母本的一對等位基因表達不同（如X染色體失活）（2）基因組印跡的機制--DNA高度甲基化

第26頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日5、DNA甲基化與X染色體的失活X染色體DNA序列高度甲基化，基因被關(guān)閉（1）與X染色體的失活有關(guān)的序列：X染色體失活中心（Xic）Xist（Xi-specifictranscript）基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物：RNA—不編碼蛋白質(zhì)（2）X染色體的失活的機制：XistRNA分子與Xic相互作用的結(jié)果（3）Xist基因的調(diào)控：DNA甲基化與去甲基化第27頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日第三節(jié)轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控順式調(diào)控元件(cis-regulatingelement)

是指對基因表達有調(diào)控活性的DNA序列，其活性只影響其自身同處于一個DNA分子上的基因．反式作用因子(trans-actingfactor)

是通過識別和結(jié)合順式調(diào)控元件的核心序列而調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄效率的一組蛋白質(zhì)．轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控主要是通過順式調(diào)控元件與反式作用因子相互作用來實現(xiàn)實現(xiàn)的

第28頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日一、順式調(diào)控元件(cis-regulatingelement)啟動子、增強子、沉寂子、絕緣子、減弱子、應(yīng)答元件（一）啟動子(promoter）)1、核心啟動子（corepromoter）：

①

TATA盒②起始子(initiator，Inr)2、上游啟動子（upstreampromoterelement，UPE）

-90bp：GC盒；-70bp：CAAT盒

第29頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日（二）增強子(enhancer)

能顯著提高基因轉(zhuǎn)錄效率的一類順式調(diào)控元件

1、舉例：SV4072bprepeats(paired) 上游~200bp處串聯(lián),單獨作用充分,全部缺失減弱轉(zhuǎn)錄第30頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日2、真核細(xì)胞的增強子作用特點：（1）能提高同一條鏈上的靶基因轉(zhuǎn)錄速率；（2）增強效應(yīng)與其位置和取向無關(guān)（3）大多為重復(fù)序列，核心序列為(G)TGGA/TA/TA/T(G)（4）增強子對同源基因或異源基因同樣有效自身（5）增強子一般具有組織或細(xì)胞特異性．（6）許多增強子還受外部信號的調(diào)控第31頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日3、增強子作用機理---成環(huán)模型增強子通過一些蛋白質(zhì)因子的介導(dǎo)可與遠(yuǎn)距離的啟動子結(jié)合，使DNA形成了一個環(huán)，從而促使遠(yuǎn)距離的啟動子的轉(zhuǎn)錄第32頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日（三）上游激活序列（upstreamactivatingsequences，UASs）特點1、UASs是酵母中遠(yuǎn)上游序列類似于增強子。2、它僅影響轉(zhuǎn)錄效率，對起始位點選擇不起作用。3、和增強子不同的是它有方向性，不能在啟動子的下游起作用。4、與它結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子是GCN4和GAL4，識別位點為ATGACTCAT。第33頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日（四）絕緣子(Insulator)阻止激活或失活效應(yīng)的元件舉例：1、當(dāng)絕緣子位于增強子和啟動子間時，能阻止增強子激活啟動子作用。2、當(dāng)絕緣子位于一個活化基因和異染色質(zhì)之間時，它保護基因免受由異染色質(zhì)擴展造成的失活效應(yīng)影響。第34頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日（五）減弱子（dehancer）在某些基因的上游遠(yuǎn)端或下游遠(yuǎn)端具有負(fù)調(diào)節(jié)作用的序列特點：作用不受距離和方向的影響（六）沉寂子(silencer)：阻遏某些基因表達的序列

特點：作用不受序列方向的影響，也能遠(yuǎn)距離發(fā)揮作用

第35頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日（七）應(yīng)答元件（responseelement）能與某個（類）專一蛋白因子結(jié)合，從而控制基因特異表達的DNA上游序列如HSE（熱休克反應(yīng)元件），

GRE（糖皮質(zhì)激素反應(yīng)元件）；

MRE（金屬反應(yīng)元件）；應(yīng)答元件能被在一些特定情況下表達的調(diào)控因子識別第36頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日應(yīng)答元件(responseelements)結(jié)合蛋白(proteinbinding)GREBLEBLEMREMREMREMRETREGCTATASteroid-receptorAP2AP2AP1????SP1TFIID+RNApolBLE basallevelelementMRE metalresponseelementAP activatorprotein人金屬硫蛋白基因啟動區(qū)結(jié)構(gòu)第37頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日應(yīng)答元件的特點：1.具有與啟動子、增強子同樣的一般特性.2.與起始點的位置不固定（多在-200以內(nèi);單個功能充分,但多為多拷貝;可位于啟動子/增強子內(nèi)部）.3.多基因由同一因子調(diào)控（如：熱激效應(yīng)）4.同一基因由多種途徑調(diào)控（如：金屬硫蛋白基因）.5.各效應(yīng)元件不論位置如何都有獨立的活化功能.第38頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日二、反式作用因子

(trans-actingfactor)

DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域(DNAbindingdomain)

----用來結(jié)合DNA反式激活結(jié)構(gòu)域(Transactivationdomain)----用來激活轉(zhuǎn)錄第39頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日（一）轉(zhuǎn)錄因子DNA結(jié)合域幾種常見基序

鋅指(zincfinger)

螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋(helix-turn-helix)

二聚體結(jié)構(gòu)域：

螺旋-環(huán)-螺旋(helix-loop-helix，HLH)

亮氨酸拉鏈(Leucinezipper) 第40頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日1、鋅指(zincfinger)

C2H2型：由肽鏈的保守序列中的一對組氨酸和一對半胱氨酸(His2／Cys2)與鋅離子形成一個四面體結(jié)構(gòu)有兩條β鏈和一個α螺旋，α螺旋區(qū)域上含有保守的堿性氨基酸，負(fù)責(zé)與DNA結(jié)合如TFIIIA、與GC盒結(jié)合的SPlC2H2型第41頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日C4型：

2對半胱氨酸(cys2／cys2)與一個鋅離子形成配位鍵，如類固醇激素受體家族

第42頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日2、螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋(helix-turn-helix)

兩段螺旋被一短的轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)分開多種果蠅胚胎發(fā)生的調(diào)節(jié)蛋白，同源異型蛋白

132第43頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日3、亮氨酸拉鏈(Leucinezipper)由一段每7個氨基酸殘基就有一個Leu的伸展肽鏈組成，這些周期性出現(xiàn)的Leu都位于α-螺旋的同一側(cè)面，形成一個疏水的表面，因此兩條均含Leu拉鏈基序的蛋白質(zhì)通過亮氨酸側(cè)鏈的疏水作用形成二聚體。

LL

LLLL

LL

++

++

++

++

NH2NH2COOHCOOH肽鏈氨基端富含堿性氨基酸殘基區(qū)，可與DNA結(jié)合第44頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日堿性結(jié)構(gòu)域富含堿性氨基酸殘基在許多DNA結(jié)合蛋白質(zhì)中發(fā)現(xiàn)通常與其他的二聚體結(jié)構(gòu)域如亮氨酸拉鏈或HLH基序中的一個聯(lián)合在一起，結(jié)果被稱為堿性亮氨酸拉鏈（bZIP）或堿性HLH（bHLH）蛋白。蛋白質(zhì)二聚體使兩個堿性結(jié)構(gòu)域相鄰進而可與DNA發(fā)生作用。第45頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日N-端堿性結(jié)構(gòu)域形成一個對稱結(jié)構(gòu)，象一個夾子夾在DNA上第46頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日

++

++

++4、螺旋-環(huán)-螺旋(Helix-loop-Helix)

HLH由2個α螺旋間隔一個非螺旋的環(huán)(loop)組成，通過C端α螺旋的疏水作用形成二聚體堿性結(jié)構(gòu)域堿性HLH蛋白與堿性亮氨酸拉鏈這種異二聚體的形成增加了轉(zhuǎn)錄因子的多樣性和復(fù)雜性NH2NH2COOHCOOH第47頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日（二）轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域

是反式作用因子的轉(zhuǎn)錄調(diào)控結(jié)構(gòu)域，一般由DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域外的30-100個氨基酸組成

1．酸性結(jié)構(gòu)域也叫做“酸斑（acidblobs）”或“帶負(fù)電的長鏈（negativenoodles）”富含酸性氨基酸存在于許多轉(zhuǎn)錄因子的激活結(jié)構(gòu)域中，如：yeastGcn4andGal4,

哺乳動物的糖皮質(zhì)激素受體的兩個激活結(jié)構(gòu)域第48頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日2．富含谷氨酰胺激活結(jié)構(gòu)域：

富含谷氨酰胺

（SP1，OCT－1，OCT

－2，SRF等）

3．富含脯氨酸激活結(jié)構(gòu)域

富含脯氨酸有一個能激活轉(zhuǎn)錄的連續(xù)脯氨酸殘基鏈

（AP－2、Jun、SRF等）第49頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日4、轉(zhuǎn)錄因子的活化途徑：（1）需要時蛋白被合成，但很快被降解，不能積累。（2）通過與配體結(jié)合被活化。（3）通過磷酸化被活化。（4）結(jié)合DNA亞基的加入，與帶有轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)形成復(fù)合物。（5）通過抑制因子的磷酸化，暴露隱蔽的活化區(qū)域。（6）通過去除一個抑制蛋白，刺激轉(zhuǎn)錄因子入核。第50頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日三、轉(zhuǎn)錄調(diào)控舉例1、組成性轉(zhuǎn)錄因子：SP1與富含GC的保守序列GGGCGG相結(jié)合.結(jié)合位點存在于許多持家基因的啟動子中。是一個組成性轉(zhuǎn)錄因子，存在于所有的細(xì)胞類型中。包含3個鋅指結(jié)構(gòu)域以及2個富含谷氨酰氨轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域。SP1的富含谷氨酰氨結(jié)構(gòu)域與TAFⅡ110發(fā)生特異作用，TAFⅡ110是TAFⅡ中的一種，后者與TATA結(jié)合蛋白（TBP）相結(jié)合組成TFⅡD。第51頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日2.激素調(diào)控:類固醇激素（如糖皮質(zhì)激素）脂溶性的，能夠穿過細(xì)胞膜與類固醇激素受體（轉(zhuǎn)錄因子）相互作用。steroidGREInhibitor(HSP90)GlucocorticoidreceptorDissociation,dimerization第52頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日在沒有類固醇激素時，該受體與抑制蛋白結(jié)合，游離在細(xì)胞質(zhì)中.有類固醇激素時,激素結(jié)合到受體上，將其從阻抑物中釋放出來。受體二聚化并轉(zhuǎn)移到核中。受體與其特異的DNA結(jié)合序列結(jié)合

(應(yīng)答元件)，從而激活靶基因。第53頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日3.通過磷酸化調(diào)控：STAT蛋白許多激素不能擴散進細(xì)胞。它們通過與細(xì)胞表面的受體結(jié)合，通過稱為信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的過程將信號傳遞給細(xì)胞內(nèi)部的蛋白。信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通常涉及到蛋白質(zhì)的磷酸化。如γ-干擾素通過激活一種稱為JAK的激酶誘發(fā)轉(zhuǎn)錄因子STAT1α的磷酸化第54頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日3.通過磷酸化調(diào)控：STAT蛋白PPPPInterferon-γIFN-γreceptorJAKkinaseUnphosphorylatedSTATmonomers+2ATPdimerization+2ADPphosphorylatedSTAT1αdimerNucleartranslocationResponseelement第55頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日3.通過磷酸化調(diào)控：STAT蛋白（1）未磷酸化的STAT1α蛋白:以單體形式存在于細(xì)胞質(zhì)中，無轉(zhuǎn)錄活性。

（2）在特異的酪氨酸殘基磷酸化的STAT1α形成同型二聚體進入核，激活在啟動子處含有保守的DNA結(jié)合基序的靶基因的表達。第56頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日第四節(jié)轉(zhuǎn)錄后水平的基因表達調(diào)控一、RNA沉默與siRNA（一）基因沉默（genesilencing）：指生物體中特定基因由于種種原因不能表達或表達量很低的遺傳現(xiàn)象。第57頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日（二）基因沉默類型：

轉(zhuǎn)錄水平的基因沉默(TGS)

轉(zhuǎn)錄后水平的基因沉默(PTGS)

DNAmRNAProteinDNAmRNAProtein第58頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日1、定義（Definition）:是由dsRNA介導(dǎo)的，通過目標(biāo)mRNA的降解而使特定基因沉默的現(xiàn)象。

（三）RNASilencingDNAmRNAProtein第59頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日RNA干涉（RNAinterference，RNAi）：Inanimal轉(zhuǎn)錄后水平的基因沉默--PTGS（Inplants）靜息或阻抑作用--quelling（Incertainfungi）2、OthernamesofRNAsilencing

第60頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日3、RNA沉默的發(fā)現(xiàn)UntransformedNapoli,Lemieuz,Jorgensen,1990VanderKrol,Mur,Beld,Mol,Stuitje,199035S-PChalconesynthaseNos-T“Cosuppression”RNAsilencingfirstobservedinplantsduringtransgenestudies

第61頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日Fire（美國卡內(nèi)磯研究所）

Mello（美國麻州大學(xué)）

雙鏈RNA是導(dǎo)致線蟲par-1基因沉默的原因，并稱之為RNA干擾(RNAinterference)。

Guo&Kemphuse（美國康乃爾大學(xué)）

正義和反義RNA都能導(dǎo)致線蟲par-1基因沉默。第62頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日DegradedRNA(Genesilencingorvirusresistance)DICER(dsRNase)(DCLs)21-25ntsmallRNAs(siRNAs)ComplexformationRISCcomplexTargetssmRNAorviralRNAEndonuclease(s)Exonuclease(s)dsRNARdRPAmplificationSystemicsilencingLong-distancesignalsCH3CH3CH3HomologousDNARNA-directedDNAmethylation4、RNA沉默的可能機理第63頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日5、RNA沉默的功能PTGS在生物界中是一種普遍現(xiàn)象，是真核生物長期進化過程中形成的一種抵御病毒、轉(zhuǎn)座子等外來核酸的入侵、識別并抑制外源基因的表達，維持生物基因組穩(wěn)定性的重要防御機制。第64頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日6、RNA沉默應(yīng)用

ApplicationsofRNAsilencing（1）基因功能分析（2）培育抗病毒作物

（3）作物品質(zhì)遺傳改良

第65頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日HowtoSilencingaGenehairpinRNAtransgeneAAAAAAA-complementaryregionsPromoterTerminatormRNAHairpinRNA第66頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日二、MiRNA(MicroRNA)與基因表達調(diào)控（一）特點：1、miRNAs是一種21－25nt長的小分子RNA2、具有高度的保守性、時序性和組織特異性3、主要作用于靶標(biāo)基因3′-UTR區(qū)，阻遏翻譯

（二）功能：主要在發(fā)育過程中起作用，調(diào)節(jié)內(nèi)源基因表達

第67頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日（三）MiRNA的生成及作用機制

第68頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日MiRNA作用模式1、與靶標(biāo)基因3′-UTR區(qū)不完全互補結(jié)合，阻遏翻譯而不影響mRNA的穩(wěn)定性（這種miRNA是目前發(fā)現(xiàn)最多的種類，如線蟲lin-4）2、與靶標(biāo)基因完全互補結(jié)合，作用方式和功能與siRNA非常類似，最后切割靶mRNA，這說明某些miRNA和siRNA一樣參與了機體內(nèi)一些特異性mRNA的剪切過程。（如擬南芥miR-171）3、具有以上兩種作用模式，當(dāng)與靶標(biāo)基因完全互補結(jié)合時，直接靶向切割mRNA；當(dāng)與靶標(biāo)基因不完全互補結(jié)合時，阻遏基因的翻譯（如線蟲let-7）第69頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日（四）小RNA的研究的啟示1、基因組非蛋白編碼區(qū)可能蘊含著重要的生命功能活動信息。2、生命的一些重要活動如幼蟲的生長發(fā)育、細(xì)胞的發(fā)生和分化、神經(jīng)系統(tǒng)的分化等都被一些非編碼小RNA的調(diào)控第70頁，共81頁，2023年，2月20日，星期日附：RNA的功能（1）儲存遺傳信息，如RNA病毒（2）mRNA：進行遺傳信息的傳遞，作為蛋白質(zhì)合成的模板（3）rRNA：可裝配成核糖體，參與蛋白質(zhì)合成（4）tRNA：攜帶氨基酸，參與蛋白質(zhì)的合成（5）核酶：內(nèi)含子的自我剪接等（6）MicroRNA：基因表達的調(diào)控，在發(fā)育過程中起作用（7）SiRNA：抑制病毒、轉(zhuǎn)座子等外源基因的表達（8）指導(dǎo)RNA：參與RNA的編輯（9）SnoRNA：可能與RNA的甲基化有關(guān)（10）SnRNA：參與RNA的加工（如剪接）（11）端粒酶中的RNA：與端粒的復(fù)制有關(guān)第71