分子生物學(xué)第八章基因表達(dá)調(diào)控

第一節(jié)基因表達(dá)調(diào)控的概述（空間密碼）第二節(jié)乳糖操縱元（LacOperon）第三節(jié)TrpOperon及弱化作用機(jī)理第四節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的時(shí)序調(diào)控第五節(jié)Prok.翻譯水平的調(diào)控第六節(jié)DNA序列重排對(duì)基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控第七節(jié)Euk.基因表達(dá)調(diào)控的特異性目前一頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)第一節(jié)基因表達(dá)調(diào)控的概述目前二頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)基因表達(dá)調(diào)控(generegulationorgenecontrol):任何影響基因轉(zhuǎn)錄過程和翻譯過程的開啟、關(guān)閉和這兩個(gè)過程速率的較為直接的因素及其作用涉及：RNA轉(zhuǎn)錄的開/關(guān)，數(shù)量，選擇性加工蛋白質(zhì)翻譯速率，數(shù)量，加工與降解和分泌…原核生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)，相關(guān)的應(yīng)答真核生物的細(xì)胞分化,組織特化,個(gè)體發(fā)育以及環(huán)境對(duì)個(gè)體表型的影響都是基因表達(dá)的結(jié)果目前三頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)Prok.和Euk.的調(diào)控極其相似調(diào)控機(jī)制：核酸分子間的互作核酸與蛋白質(zhì)分子間的互作蛋白分子間的互作調(diào)控層次：轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控

mRNA加工成熟水平上的調(diào)控翻譯水平上的調(diào)控翻譯后水平的調(diào)控共同的起源與共同的分子基礎(chǔ)目前四頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)●生物遺傳信息的概念C>cGenomeDNA10%;結(jié)構(gòu)基因的編碼序列tripletcodon90%;重復(fù)，間隔，調(diào)節(jié)序列…基因選擇性表達(dá)指令重要的遺傳信息遺傳信息的兩大類別II類；特定DNAseq.+特定蛋白質(zhì)/核酸結(jié)合基因表達(dá)的指令geneon/offI類；DNAseq.RNAseq.(codon)tein表型(centraldogma)目前五頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)

內(nèi)在信息內(nèi),外(信號(hào)分子)結(jié)合信息

ORFonlyHelix,Ntseq….遺傳信息存在于模版鏈三維空間結(jié)構(gòu)/DNA序列的一級(jí)結(jié)構(gòu)上(IR,Box,paracodon…)三聯(lián)體密碼空間，調(diào)控密碼(鑰匙與鎖)簡(jiǎn)并簡(jiǎn)并搖擺同工受體cis1trans2cis2trans1cis1trans3cis3I類II類表達(dá)specificalbindingaabaseDNARNAprotein目前六頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)●遺傳信息表達(dá)的方式（Euk.）組成型表達(dá)（constitutiveexpression）Housekeepinggene誘導(dǎo)型表達(dá)（inducibleexpressionbysignalingmolecular）Luxurygene順、反因子間互作方式的基因表達(dá)調(diào)控目前七頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)?順式作用元件（cis-actingelement）:能夠影響同一條或相連DNA序列活性的特定DNA片段。例如，啟動(dòng)子?反式作用因子（trans-actingfactor）:一種基因的蛋白質(zhì)產(chǎn)物，能夠影響位于基因組另一條染色體上的（或基因組別處的）另一個(gè)基因的表達(dá)活性。例如，RNApolymerase目前八頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)★正調(diào)控系統(tǒng):沒有調(diào)節(jié)蛋白存在時(shí)，結(jié)構(gòu)基因是關(guān)閉的，而加入有活性的調(diào)節(jié)蛋白后,結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)活性被開啟無輔基誘導(dǎo)物或激活物★負(fù)控制系統(tǒng):沒有調(diào)節(jié)蛋白存在時(shí)，結(jié)構(gòu)基因是開啟的，加入這種有活性的調(diào)節(jié)蛋白后，結(jié)構(gòu)基因表達(dá)活性被關(guān)閉阻遏蛋白★所謂“關(guān)閉”指表達(dá)水平很低本底水平的基因表達(dá)(1～2個(gè)mRNA分子／細(xì)胞周期)“開啟”也常有程度的差異目前九頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)無論是正調(diào)控還是負(fù)控制，都可以通過調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)與小分子物質(zhì)（誘導(dǎo)物或輔阻遏物）的相互作用而達(dá)到誘導(dǎo)狀態(tài)或阻遏狀態(tài)。目前十頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)二、基因表達(dá)調(diào)控的分子機(jī)制1、調(diào)控蛋白質(zhì)的對(duì)稱性與其識(shí)別序列的對(duì)稱性調(diào)控蛋白大多都是同種分子的多聚體－－二聚體、四聚體

二倍旋轉(zhuǎn)對(duì)稱通過單體和多聚體間的平衡迅速開啟和關(guān)閉基因活性同種二聚體要求識(shí)別序列為某種重復(fù)序列，提高調(diào)控作用的特異性inmajorgroove特異和非特異結(jié)合力目前十一頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)2、調(diào)控蛋白的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域的主要花式

主要有：α螺旋-轉(zhuǎn)角-α螺旋（HTH）Cys-Cys鋅指Cys-His鋅指調(diào)控蛋白上存在與DNA和其它蛋白質(zhì)相互作用的位點(diǎn)

★α螺旋-轉(zhuǎn)角-α螺旋*兩個(gè)α螺旋被一個(gè)β轉(zhuǎn)角隔開*一個(gè)螺旋起識(shí)別結(jié)合DNA的作用目前十二頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)目前十三頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)3個(gè)—helix,H1與H2平行H2與H3形成HTHmotifH3位于大溝中，與DNA特異結(jié)合目前十四頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)CⅠ蛋白N端有五個(gè)螺旋，2和3與DNA相互作用C端負(fù)責(zé)二聚體形成N端負(fù)責(zé)與DNA接觸目前十五頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)★鋅指結(jié)構(gòu)概念:與DNA結(jié)合的蛋白質(zhì)中一小組保守AA與一個(gè)Zn2+結(jié)合起來形成蛋白質(zhì)中一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)域按結(jié)合的AA不同有兩種類型a、Cys-His(C2/H2)鋅指經(jīng)典的鋅指蛋白中部芳香族氨基酸保守，加上Zn＋＋和Cys和His之間的配位結(jié)構(gòu)形成疏水核經(jīng)典的鋅指蛋白、類固醇受體（激素）目前十六頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)不同鋅指蛋白中鋅指數(shù)目多少不等鋅指可以串聯(lián)重復(fù)排列，兩指間7-8aaTFⅢA有9個(gè)鋅指、通用轉(zhuǎn)錄因子SP1有3個(gè)目前十七頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)經(jīng)典鋅指的三維結(jié)構(gòu)：一個(gè)β發(fā)卡和一個(gè)α－螺旋目前十八頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)鋅指上的α－螺旋負(fù)責(zé)與DNA作用目前十九頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)b、Cys-Cys(C2/C2)鋅指

Zn＋＋與4個(gè)Cys殘基形成配位鍵酵母的轉(zhuǎn)錄激活因子GAL4、哺乳類的固醇類激素受體為典型代表。目前二十頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)糖皮質(zhì)激素受體ZYJ272

目前二十一頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)TheDNA-bindingdomainofCys2-Cys2zincfingerproteins(Figure1.Glucocorticoidreceptor)iscomposedoftwoirregularantiparallelbeta-sheetsandanalpha-helix,followedbyanextendedloop.目前二十二頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)3、調(diào)控蛋白與蛋白質(zhì)結(jié)合的方式（1）HLH結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：長(zhǎng)40～50個(gè)AA殘基中含有兩個(gè)既親水又親酯的α螺旋,被不同長(zhǎng)度的連接區(qū)隔開(環(huán))此類蛋白借助兩個(gè)螺旋對(duì)應(yīng)面上疏水基團(tuán)的相互作用形成二聚體(同種或不同種亞基)鑒定的較清楚的蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)相互作用的結(jié)構(gòu)基元有螺旋-環(huán)-螺旋（HLH）Leu拉鏈目前二十三頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)HLH基元附近有個(gè)高度堿性的區(qū)段為結(jié)合DAN所必須bHLHMyoD-DNA目前二十四頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)MyoD基因家族成員以肌肉特異性基因轉(zhuǎn)錄激活物的形式發(fā)揮作用，它們具有bHLH結(jié)構(gòu)域，與肌肉特異性基因調(diào)控區(qū)常見的順式作用元件E-box結(jié)合。例如，MyoD蛋白可以與雞肌肉乙酰膽堿受體的一個(gè)亞基基因相結(jié)合從而啟動(dòng)這個(gè)基因；MyoD基因也可以自身激活，也就是其編碼的MyoD蛋白可以結(jié)合至自身的上游DNA上而使其處于活化狀態(tài)。目前二十五頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)目前二十六頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)目前二十七頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)（2）Leu拉鏈(Leuzipper)蛋白上含有4或5個(gè)精確的相距7個(gè)AA的Leu殘基概念：調(diào)控蛋白上富含亮氨酸殘基的結(jié)構(gòu)域參與形成二聚體Leu出現(xiàn)在α-螺旋疏水的一側(cè)，并直線排列于是，兩個(gè)蛋白分子的兩個(gè)α－螺旋之間依賴Leu殘基之間的疏水作用形成一條拉鏈目前二十八頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)目前二十九頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)GCN4

（單體酵母轉(zhuǎn)錄激活因子）目前三十頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)Leu拉鏈區(qū)的氨基端約30個(gè)殘基的堿性區(qū)與DNA結(jié)合兩個(gè)Leu拉鏈作用形成Y型結(jié)構(gòu)，拉鏈為莖、堿性區(qū)分叉對(duì)稱成臂－－拉鏈蛋白的目標(biāo)DNA為沒有間隔的反向重復(fù)目前三十一頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)第二節(jié)乳糖操縱元目前三十二頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)★操縱元(Operon):基因表達(dá)調(diào)控的一個(gè)完整單元,包括結(jié)構(gòu)基因和控制區(qū)(O、P)以及調(diào)節(jié)基因(I)的整個(gè)核苷酸序列?操縱元中各結(jié)構(gòu)基因按一定比例協(xié)調(diào)翻譯?聚有極性突變效應(yīng)：操縱元中一個(gè)近基因的無義突變能夠影響遠(yuǎn)基因表，且根據(jù)距離遠(yuǎn)近呈極性梯度效應(yīng)?P、O緊密連鎖或彼此重疊，I基因位點(diǎn)不固定順式作用元件、反式作用因子目前三十三頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)一、乳糖操縱元Jacob&Monod（法國）1、結(jié)構(gòu):目前三十四頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)2、調(diào)節(jié)基因I產(chǎn)物為阻遏蛋白,四聚體為活性形式轉(zhuǎn)錄方式為組成型轉(zhuǎn)錄LacI的表達(dá)效率很低,原因—其啟動(dòng)子與RNApol的親和性很低阻遏蛋白有兩個(gè)結(jié)合位點(diǎn):操作子位點(diǎn)、誘導(dǎo)物位點(diǎn)目前三十五頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)二、LacOperon的負(fù)調(diào)控1、細(xì)胞內(nèi)無誘導(dǎo)物時(shí),呈阻遏狀態(tài)阻遏蛋白和操作子的結(jié)合,影響了RNApol在-10序列上形成開放型的啟動(dòng)子復(fù)合物目前三十六頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)2、細(xì)胞內(nèi)有誘導(dǎo)物時(shí),呈誘導(dǎo)狀態(tài)誘導(dǎo)物與阻遏蛋白迅速結(jié)合而改變其構(gòu)象→→→從O上解離→→→RNApol目前三十七頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)3、誘導(dǎo)物?別乳糖(allolactose)透性酶使乳糖進(jìn)入細(xì)胞后，由β-半乳糖苷酶催化產(chǎn)生?β-半乳糖苷酶來源于乳糖操縱元的本底組成型合成RNApol利用LacO處于游離狀態(tài)的瞬間進(jìn)行轉(zhuǎn)錄(阻遏蛋白與LacO有10min～20min的結(jié)合半衰期)一個(gè)mRNA／細(xì)胞周期目前三十八頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)?安慰誘導(dǎo)物（義務(wù)誘導(dǎo)物）可誘導(dǎo)半乳糖苷酶產(chǎn)生但不是其底物*IPTG，異丙基-β-D硫代半乳糖苷*TMG，巰甲基半乳糖苷*ONPG，O-硝基半乳糖苷目前三十九頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)4、阻遏蛋白與操作子的相互作用

阻遏蛋白與操作子是否發(fā)生相互作用？阻遏蛋白四聚體結(jié)合與膜上，可以與野生型DNA片段形成復(fù)合物。并可被IPTG抑制。而用lacOc

突變體的DNA片段，則不能與阻遏蛋白結(jié)合硝酸纖維素膜可以和蛋白質(zhì)結(jié)合而不與ＤＮＡ結(jié)合目前四十頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)IR序列以+11為對(duì)稱軸兩邊為兩段各6bp的重復(fù)序列＋11+5到+17之間大部分在左側(cè)－5＋21操作子與阻遏蛋白的結(jié)合位點(diǎn)被保護(hù)免于甲基化與阻遏蛋白緊密相連甲基化被加強(qiáng)的堿基組成型突變堿基目前四十一頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)阻遏蛋白上與操作子結(jié)合的位點(diǎn)LacO360160長(zhǎng)頭片段抗胰蛋白酶核心51短頭片段目前四十二頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)阻遏蛋白與操作子的解離誘導(dǎo)物進(jìn)入細(xì)胞后的可能作用方式1.直接作用與操作子上的阻遏蛋白結(jié)合2.間接作用與細(xì)胞中自由四聚體結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果：1.阻遏蛋白四聚體－操作子復(fù)合物半衰期數(shù)十分鐘，而誘導(dǎo)作用快得多2.阻遏蛋白－IPTG復(fù)合物可以與操作子結(jié)合3.體內(nèi)不存在游離的阻遏蛋白四聚體因此，直接作用是正確的目前四十三頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)解離過程無誘導(dǎo)物存在時(shí)，細(xì)胞內(nèi)一個(gè)阻遏蛋白四聚體結(jié)合在操作子上，其余全部隨機(jī)結(jié)合在其他DNA序列上。加入誘導(dǎo)物后，阻遏蛋白因變構(gòu)效應(yīng)使之與lacO的親和力下降1000倍，但與非特異性序列親和力不變。阻遏蛋白四聚體與操作子的結(jié)合常數(shù)是隨機(jī)序列的4*106倍。操作子結(jié)合阻遏蛋白的長(zhǎng)度26bp，因此大腸桿菌中有4.2*106/26=1.6*105個(gè)非特異性結(jié)合位點(diǎn)。因此，在無誘導(dǎo)物時(shí)，阻遏蛋白四聚體結(jié)合操作子的幾率僅是結(jié)合非特異序列幾率的25倍（4*106/1.6*105＝25）目前四十四頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)三、LacOperon的正調(diào)控－－CAP-cAMP復(fù)合物cAMPcAMPCAP蛋白目前四十五頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)Lowglucose=highcAMP目前四十六頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)目前四十七頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)總結(jié)lacoperontranscription-controlregion正控制：CAPprotein負(fù)控制：repressor目前四十八頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)第三節(jié)TrpOperon及弱化作用機(jī)理目前四十九頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)一、結(jié)構(gòu)

?結(jié)構(gòu)基因?末端---終止子trpt’(依賴ρ)、trpt(不依賴ρ)鄰氨基苯甲酸合成酶吲哚甘油磷酸合成酶Trp合成酶?相距很遠(yuǎn)的trpR編碼阻遏蛋白其活性形式為四聚體,并且只有結(jié)合trp時(shí)才有活性目前五十頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)?控制區(qū)域P、O和前導(dǎo)區(qū)及弱化子?trpO與tepE之間的162bp的前導(dǎo)區(qū)可轉(zhuǎn)錄到mRNA中目前五十一頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)?trpO的結(jié)構(gòu)*位于trpP內(nèi)，20bp,有完美的IR序列*trpP有正常的－35和－10區(qū)，－10區(qū)完全在trpO內(nèi)目前五十二頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)二、阻遏調(diào)控機(jī)制無trp時(shí)有trp時(shí)無活性目前五十三頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)二、弱化作用控制-----基因轉(zhuǎn)錄的翻譯調(diào)控通過核糖體對(duì)前導(dǎo)區(qū)的翻譯而對(duì)轉(zhuǎn)錄進(jìn)行調(diào)控弱化子（attenuator):TrpOperon中trpE前的一段非結(jié)構(gòu)基因的對(duì)應(yīng)序列（123－150），其中包括不依賴ρ因子的終止子，由于翻譯的作用使轉(zhuǎn)錄終止，這段序列稱為…(衰減子)發(fā)現(xiàn)－－－缺失增加結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)，且與阻遏蛋白無關(guān)弱化子調(diào)控的表現(xiàn)：（與阻遏蛋白的負(fù)調(diào)控結(jié)果類似）*無trp時(shí)，所有RNApol都能通過弱化子*有trp時(shí)，部分逃過阻遏蛋白監(jiān)督的RNApol在弱化子處大部分被扣留，而只有10％能通過目前五十四頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)1、TrpOperonmRNA的前導(dǎo)序列結(jié)構(gòu)?下游---14aa的前導(dǎo)肽的ORF，其中兩個(gè)相連的trp的codonUGG對(duì)弱化作用的實(shí)現(xiàn)起重要作用?下游長(zhǎng)28bp的不依賴ρ因子的終止子為弱化子的核心部分?前面有核糖體結(jié)合位點(diǎn)（S－D序列）目前五十五頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)2、前導(dǎo)序列的二級(jí)結(jié)構(gòu)決定RNApol在弱化子處是終止轉(zhuǎn)錄還是繼續(xù)轉(zhuǎn)錄1和2、3和4配對(duì)★序列1和2、3和4配對(duì)時(shí)，RNApol在3、4區(qū)的不依賴ρ因子的終止子處終止,其后的trpE等基因表達(dá)受到限制。

目前五十六頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)2和3配對(duì)★序列2和3配對(duì)時(shí)，RNApol繼續(xù)轉(zhuǎn)錄，使前導(dǎo)序列后的結(jié)構(gòu)基因得以轉(zhuǎn)錄3、弱化子弱化控制的機(jī)制

Prok.無核膜，轉(zhuǎn)錄和翻譯偶聯(lián)（1）細(xì)胞缺少trp，Trp-tRNATrp水平低，核糖體停頓在兩個(gè)鄰近的Trp密碼子處，此時(shí)核糖體占據(jù)序列1，此時(shí)序列4還沒轉(zhuǎn)錄出來，序列2和3有機(jī)會(huì)配對(duì)，RNApol可通過弱化子。目前五十七頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)目前五十八頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)(3)此外,Arg饑餓時(shí)有相同的后果(2)當(dāng)細(xì)胞有Trp時(shí),Trp-tRNATrp水平很高,核糖體順利地翻譯出前導(dǎo)肽而在終止密碼子處(+70,UGA位于序列1和2之間)解離,此時(shí),核糖體占據(jù)了序列1和部分序列2,使序列2不能有效地和序列3配對(duì),因而序列3和4產(chǎn)生終止子發(fā)夾結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)錄終止。目前五十九頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)目前六十頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)?實(shí)現(xiàn)弱化子對(duì)轉(zhuǎn)錄的調(diào)控關(guān)鍵是時(shí)間和空間上的巧妙安排空間上：兩個(gè)Trp的codon位置至關(guān)重要時(shí)間上：核糖體停頓在兩個(gè)Trpcodon上時(shí)，序列4還沒轉(zhuǎn)錄出來，否則……這種巧妙安排的一個(gè)原因就是RNApol在轉(zhuǎn)錄完+90序列處時(shí)產(chǎn)生一次延宕給與核糖體以追趕的機(jī)會(huì)5、Prok.中弱化子（衰減子）的普遍性許多負(fù)責(zé)氨基酸合成的operon都受弱化子的控制，尤其是Hisoperon中，弱化子是唯一的調(diào)控機(jī)制目前六十一頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)目前六十二頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)第四節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的時(shí)序調(diào)控目前六十三頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)時(shí)序調(diào)控:Prok.在生長(zhǎng)發(fā)育的各個(gè)階段，基因的表達(dá)是按照一定的時(shí)間順序而展開的如:噬菌體的復(fù)制和顆粒的包裝*有效利用能源避免浪費(fèi)*避免了某些基因表達(dá)時(shí)機(jī)不當(dāng)所帶來的危害是多種蛋白質(zhì)與RNApol作用的結(jié)果一、枯草桿菌嗜菌體中σ亞基的替換1、枯草桿菌中phageSPO1早、中、晚期基因表達(dá)的轉(zhuǎn)換目前六十四頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)早期基因---寄主的RNApol全酶σ55早期基因28編碼的gp28取代σ55含有g(shù)p28的全酶轉(zhuǎn)錄中期基因中期基因33、34編碼的gp33、gp34取代gp28以gp33－gp34為σ亞基的全酶轉(zhuǎn)錄晚期基因目前六十五頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)2、枯草桿菌芽孢形成過程中σ亞基的替換目前六十六頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)目前六十七頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)二、大腸桿菌熱震驚基因的表達(dá)大腸桿菌生長(zhǎng)在較高的溫度下（42-50度），某些基因則迅速的表達(dá)，這種現(xiàn)象稱為熱震驚反應(yīng)。在熱震驚反應(yīng)中大量表達(dá)的基因稱為熱震驚基因?yàn)槭裁锤邷貤l件下熱震驚基因會(huì)迅速表達(dá)？正長(zhǎng)情況下大腸桿菌只有一種σ亞基(σ70)，是不能識(shí)別熱震驚基因的啟動(dòng)子的。大腸桿菌中有一個(gè)rpoH基因，編碼一個(gè)32KD的蛋白質(zhì)。這個(gè)基因在應(yīng)急反應(yīng)中表達(dá)，作為一個(gè)σ亞基識(shí)別熱震驚基因的啟動(dòng)子-35序列前有TNNCNCNC，-10序列前有CCCC目前六十八頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)三、T4噬菌體生長(zhǎng)中RNA聚合酶亞基的修飾和σ亞基的替換T4為烈性噬菌體，進(jìn)入寄主后，利用寄主的RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄第一批早期基因ADP核糖基轉(zhuǎn)移酶(ADPRT)

ADPRT與DNA一起進(jìn)入寄主細(xì)胞，ADPRT將ADP核糖基連接到寄主RNA聚合酶α亞基的精氨酸胍基上。修飾后的聚合酶與Mot的結(jié)合能力提高.Mot替換σ亞基，識(shí)別第二批早期基因。第一批早期Mot第二批早期寄主σADP核糖基目前六十九頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)四、T7噬菌體用自身RNA聚合酶代替寄主的RNA聚合酶IIIIII0.30.712TETφ0.3－寄主限制酶抑制劑0.7－蛋白激酶，使寄主RNA聚合酶磷酸化失活1－T7RNA聚合酶2－寄主RNA聚合酶抑制劑目前七十頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)二、λphage裂解性生長(zhǎng)和溶源狀態(tài)的調(diào)控λphage進(jìn)入寄主體內(nèi)后可能進(jìn)入兩種不同的周期?裂解周期--環(huán)形分子大部分基因表達(dá)?溶源周期--以線性分子形式整合到寄主的染色體上,使大部分基因不表達(dá)目前七十一頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)目前七十二頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)目前七十三頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)λPhage的操縱元組織情況目前七十四頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)(一)λphage裂解生長(zhǎng)過程中的基因表達(dá)進(jìn)入寄主cell的λphage的DNA上沒有任何調(diào)節(jié)蛋白，因此寄主的RNApol便結(jié)合于PL和PR1、抗終止蛋白PN和調(diào)節(jié)蛋白Cro首先被轉(zhuǎn)錄目前七十五頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)目前七十六頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)2、PN蛋白的作用導(dǎo)致PL和PR控制的遲早期基因的表達(dá)表達(dá)產(chǎn)物CⅢ蛋白、CⅡ蛋白、O蛋白、P蛋白、Q蛋白目前七十七頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)目前七十八頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)3、PQ蛋白的作用導(dǎo)致PR’控制的晚期基因的表達(dá)表達(dá)產(chǎn)物頭尾蛋白、溶菌酶蛋白目前七十九頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)（二）溶源途徑巧妙的調(diào)控，小區(qū)段表達(dá)，整合到寄主染色體上*此外，CⅡ促進(jìn)Pint啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄，使intgene表達(dá)產(chǎn)生整合酶1、溶源化的建立－－PE啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄*CⅢ、CⅡ蛋白共同確立PE處CⅠ的轉(zhuǎn)錄（左向）PE(EstablismentPromoter)*CⅠ阻遏與裂解生長(zhǎng)有關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，其中轉(zhuǎn)錄出的CⅠmRNA含有S-D序列，因此有很高的翻譯活性目前八十頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)Pint啟動(dòng)子目前八十一頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)N蛋白和Cro蛋白被轉(zhuǎn)錄N蛋白抗終止CⅢ、CⅡ蛋白被轉(zhuǎn)錄目前八十二頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)CⅡ作用于PE(PRE)轉(zhuǎn)錄CⅠ左向轉(zhuǎn)錄阻遏蛋白結(jié)合于OROLCⅠ導(dǎo)致自身從PRM處轉(zhuǎn)錄目前八十三頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)?CⅢ、CⅡ蛋白是CⅠ合成的正調(diào)控因子，作用于PE處，CⅡ是關(guān)鍵。?Cro蛋白間接抑制CⅢ、CⅡ的轉(zhuǎn)錄，直接阻止CⅠ的轉(zhuǎn)錄。2、溶源化的維持—PM啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄?已產(chǎn)生的整合酶使λ整合并實(shí)現(xiàn)溶源化（attp、attB）。?溶源化的維持需要低水平的CⅠ轉(zhuǎn)錄，保持自身阻遏循環(huán)，這個(gè)功能由PM完成。?CⅠ蛋白對(duì)PM正調(diào)控，但PM起始轉(zhuǎn)錄的CⅠ沒有S-D序列，因此翻譯效率很低，但足以維持溶源狀態(tài)。?溶源狀態(tài)的維持通過CⅠ蛋白結(jié)合于OL、OR上而實(shí)現(xiàn)。目前八十四頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)溶源周期目前八十五頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)3、CⅡ、CⅢ蛋白對(duì)CⅠ和Cro的影響CⅠ和Cro是λphage的兩種調(diào)節(jié)蛋白，其中Cro能關(guān)閉CⅠ的表達(dá)溶源化狀態(tài)的進(jìn)入與否靠二者結(jié)合操作子的情況決定，數(shù)量是誰占上風(fēng)的關(guān)鍵二者與操作子的親和次序?yàn)镃Ⅰ蛋白OL1?OL2?OL3OR1?OR2?OR3Cro蛋白OL3?OL2?OL1OR3?OR2?OR1目前八十六頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)目前八十七頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)結(jié)合的結(jié)果阻止PL和PR的轉(zhuǎn)錄CⅡ、CⅢ蛋白是CⅠ和Cro蛋白誰占上風(fēng)的關(guān)鍵因?yàn)椋贑Ⅱ、CⅢ的幫助下CⅠ表達(dá)而Cro蛋白遠(yuǎn)早于CⅠ蛋白的表達(dá)OL1和OR1分別與PL和PR最靠近二者互相阻遏，二者的數(shù)量多少?zèng)Q定了寄主的命運(yùn)OR3與PM接近目前八十八頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)★正常情況下，寄主的hfl基因產(chǎn)物大量存在導(dǎo)致Cro占上風(fēng)因?yàn)閔fl編碼一種蛋白酶水解CⅡ

?Cro蛋白對(duì)左右兩個(gè)早期操作子親和力較弱，使兩個(gè)操縱元初期表達(dá)一段時(shí)間才關(guān)閉

?因此產(chǎn)生足夠的O、P蛋白（復(fù)制有關(guān)）和PQ，從而使菌4、導(dǎo)致溶源化的因素（1）營養(yǎng)耗竭：寄主能源瀕臨枯竭時(shí)，導(dǎo)致cAMP產(chǎn)生等一系列生理變化

*cAMP對(duì)hfl基因負(fù)調(diào)控，使分解CⅡ蛋白的酶大大減少，CⅡ又能抑制該酶，因而CⅡ、CⅢ→CⅠ

體走向裂解目前八十九頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)（2）MOI值過高（≧10）：MOI指感染時(shí)λ噬菌體與細(xì)菌的比例，稱感染復(fù)數(shù)

*CⅡ蛋白其作用的形式是寡聚體形式，單體不穩(wěn)定無活性

*一兩個(gè)噬菌體感染寄主時(shí)，產(chǎn)生的CⅡ不足以形成寡聚體

*MOI值過高時(shí)，足夠CⅡ寡聚體產(chǎn)生，確立從PE轉(zhuǎn)錄CⅠ，CⅠmRNA的高翻譯活性導(dǎo)致CⅠ數(shù)量占上風(fēng)，PE活躍轉(zhuǎn)錄的同時(shí)抑制了Cro基因的表達(dá)

*由于CⅠ和操作子親和力較強(qiáng)，導(dǎo)致CⅡ、CⅢ不再表達(dá)，但由于CⅠ對(duì)PM的正調(diào)控，產(chǎn)生能夠維持溶源狀態(tài)數(shù)量的CⅠ目前九十頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)第五節(jié)翻譯水平的調(diào)控目前九十一頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)?翻譯的調(diào)控主要發(fā)生在翻譯的起始階段，基因表達(dá)時(shí)翻譯的效率主要取決于mRNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)和高級(jí)結(jié)構(gòu)?因此，mRNA的翻譯起始區(qū)域往往是調(diào)控的靶位點(diǎn)一、反義RNA的調(diào)控作用反義RNA：又稱干擾mRNA的互補(bǔ)RNA，簡(jiǎn)稱micRNA（mRNA-interferingcomplementaryRNA）指與靶mRNA具有互補(bǔ)序列的調(diào)控RNA，通過互補(bǔ)的RNA序列與特定靶mRNA結(jié)合，起負(fù)調(diào)控作用屬于核酸與核酸的相互作用目前九十二頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)?作用機(jī)理目前為止，只有原核生物發(fā)現(xiàn)了這種調(diào)控系統(tǒng)例如：1985Hoopes等人發(fā)現(xiàn)的λ噬菌體CⅡ抑制晚期基因的轉(zhuǎn)錄就是通過micRNA起作用Q基因有一個(gè)依賴于CⅡ的啟動(dòng)子PaQ（抗Q），其轉(zhuǎn)錄方向與Q基因相反，即轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA與Q基因的5’端的一半完全互補(bǔ)，從而抑制Q基因的翻譯，抑制晚期基因的表達(dá)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生反義RNA的基因稱為反義基因結(jié)合位點(diǎn)：mRNA的SD序列、起始密碼子、氨基酸N端的部分密碼子結(jié)合目前九十三頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)目前九十四頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)目前九十五頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)反義RNA調(diào)節(jié)膜蛋白的合成E.Coli的外膜中有兩種膜蛋白：OmpC和OmpF。二者在外膜中的含量受滲透壓的調(diào)控。當(dāng)滲透壓增高時(shí)，OmpC>OmpF。滲透壓降低時(shí)，OmpC<OmpF。細(xì)胞膜上有一個(gè)滲透壓感應(yīng)器，EnvZ，當(dāng)滲透壓增高時(shí)EnvZ可以激活OmpR（一種正調(diào)控蛋白）。OmpR可以激活ompC和micF兩個(gè)基因的轉(zhuǎn)錄。二者緊密連鎖，反向轉(zhuǎn)錄。調(diào)控區(qū)位于兩個(gè)基因中間。micF的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物即為OmpF的反義RNA目前九十六頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)目前九十七頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)二、mRNA本身的二級(jí)結(jié)構(gòu)影響翻譯的進(jìn)行E.Coli的RNA嗜菌體（如，MS2、R17、f2）都具有相似的基因組成。A、CP、Rep、LysA:附著蛋白；CP:衣殼蛋白；Rep:復(fù)制酶；Lys:裂解蛋白Lys與CP和Rep基因重疊ACPRepLys目前九十八頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)當(dāng)嗜菌體的RNA進(jìn)入E.coli后，分子內(nèi)形成許多堿基配對(duì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)。A基因和Rep基因的核糖體結(jié)合位點(diǎn)均處于二級(jí)結(jié)構(gòu)中。只有CP基因可以為核糖體識(shí)別而合成衣殼蛋白。目前九十九頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)核糖體對(duì)CP基因的翻譯沖開了Rep基因核糖體結(jié)合位點(diǎn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)，核糖體才能與之結(jié)合翻譯出RNA復(fù)制酶。目前一百頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)嗜菌體的生命過程中CP蛋白的需要量要比RNA復(fù)制酶多很多。CP達(dá)到一定濃度時(shí)可以與Rep基因的核糖體集合位點(diǎn)結(jié)合，封閉了Rep基因的翻譯。目前一百零一頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)RNA復(fù)制酶與寄主RNA結(jié)合形成RNA復(fù)制酶復(fù)合體。復(fù)合體組成后，以原有的嗜菌體RNA（正鏈）為模板復(fù)制出負(fù)鏈，在以負(fù)鏈為模板產(chǎn)生更多的正鏈。目前一百零二頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)在正鏈剛開始復(fù)制時(shí)，與A基因核糖體結(jié)合位點(diǎn)互補(bǔ)的序列還沒有復(fù)制出來。這時(shí)候核糖體就結(jié)合上去進(jìn)行翻譯。當(dāng)結(jié)合了1－2個(gè)核糖體后，互補(bǔ)序列就復(fù)制出來了。核糖體就無法翻譯了。所以每產(chǎn)生一個(gè)正鏈，大約有1－2個(gè)A蛋白產(chǎn)生。目前一百零三頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)mRNA壽命對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控決定mRNA壽命的許多因素都影響到基因的表達(dá)。這些因素主要有：1.核糖體對(duì)mRNA具有保護(hù)作用2.mRNA分子的末端二級(jí)結(jié)構(gòu)可以阻止外切酶的進(jìn)攻。終止子形成的莖環(huán)結(jié)構(gòu)使mRNA的穩(wěn)定性增加而RNAaseⅢ可以識(shí)別某些mRNA特定的二級(jí)結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到調(diào)控目的。目前一百零四頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)三、蛋白質(zhì)合成的自體調(diào)控*有些蛋白質(zhì)能夠直接控制自身mRNA的可翻譯性主要是一些核酸結(jié)合蛋白或者是與核酸分子相互作用為其生理功能的蛋白質(zhì)*即－－這些蛋白質(zhì)的mRNA上可能也有其結(jié)合位點(diǎn)1、釋放因子RF2合成的自體調(diào)控利用自身釋放肽鏈的職能提前終止其mRNA的翻譯目前一百零五頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)*當(dāng)細(xì)胞內(nèi)RF2供應(yīng)充足時(shí)，RF2促成核糖體在上述UGA處肽鏈合成的終止*若細(xì)胞缺乏RF2，則核糖體以未知機(jī)制向前滑動(dòng)一個(gè)Nt，發(fā)生移框，繼續(xù)合成到最后一個(gè)密碼子

RF2蛋白質(zhì)340個(gè)AAcodons不處于同一閱讀框

5‘…..GUUCUUAGGGGGUAUCUUU

GACUACGAC…..3’NH2ValLeuArgGlyTyrLeuAspTyrAspCOOH202122232425262728目前一百零六頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)2、核糖體蛋白合成的自體調(diào)控

*E.coli核糖體蛋白質(zhì)的合成與rRNA（EF_Tu）合成嚴(yán)格協(xié)調(diào)（數(shù)目）通過控制翻譯的起點(diǎn)－－即控制核糖體與自身mRNA的結(jié)合而對(duì)其自身蛋白質(zhì)mRNA可翻譯性進(jìn)行控制*核糖體蛋白質(zhì)與RNApol各亞基及延伸因子等混合編組在不同的操縱元中*每個(gè)operon有一個(gè)核糖體蛋白質(zhì)作為自身operon調(diào)節(jié)蛋白

*每個(gè)操縱元的mRNA上具有與調(diào)節(jié)蛋白的結(jié)合位點(diǎn)---靠近或包含SD序列目前一百零七頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)目前一百零八頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)*操縱元mRNA上與調(diào)節(jié)蛋白的結(jié)合位點(diǎn)與組裝核糖體時(shí)與蛋白質(zhì)相結(jié)合的rRNA位點(diǎn)高度同源，具有相似的二級(jí)結(jié)構(gòu)mRNA上與調(diào)節(jié)蛋白的結(jié)合位點(diǎn)23SrRNA上與該蛋白的結(jié)合位點(diǎn)L11/L1opreon目前一百零九頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)*調(diào)節(jié)蛋白與rRNA的結(jié)合力高于與自身mRNA的結(jié)合力*調(diào)控方式當(dāng)細(xì)胞內(nèi)核糖體蛋白較少時(shí)，有游離的rRNA存在，調(diào)控蛋白優(yōu)先結(jié)合rRNA，此時(shí)調(diào)控蛋白控制的自身操縱元mRNA繼續(xù)翻譯相反情況，調(diào)控蛋白結(jié)合自身mRNA，此時(shí)調(diào)控蛋白控制的自身操縱元mRNA停止翻譯調(diào)控實(shí)質(zhì)：核酸的合成水平調(diào)節(jié)了蛋白質(zhì)的合成翻譯水平調(diào)節(jié)目前一百一十頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)四、嚴(yán)謹(jǐn)反應(yīng)調(diào)控（stringentresponsecontrol）基本概念：原核生物在不良的營養(yǎng)條件下（AA饑餓），自動(dòng)停止或降低（10～20倍）rRNA、tRNA轉(zhuǎn)錄，從而調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)合成速度的嚴(yán)謹(jǐn)現(xiàn)象?相關(guān)因子：?嚴(yán)謹(jǐn)因子：焦磷酸轉(zhuǎn)移酶由relA基因編碼正常情況下很少表達(dá)?信號(hào)分子：魔斑Ⅰ（magicspotⅠ）:ppGpp

魔斑Ⅱ（magicspotⅡ）:pppGpp

?之所以稱為魔斑---AA饑餓時(shí)，E.coli的薄層層析圖譜上有兩種Nt與常見的Nt的遷移率不一樣目前一百一十一頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)目前一百一十二頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)?調(diào)控機(jī)制?空轉(zhuǎn)反應(yīng)：AA饑餓時(shí)，無負(fù)載的tRNA進(jìn)入核糖體的A位后，新肽鍵不能形成，但GTP不斷消耗?空轉(zhuǎn)反應(yīng)導(dǎo)致信號(hào)分子的產(chǎn)生ppGpppppGpp目前一百一十三頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)ppGpp可與RNApol作用，使其不易變構(gòu).從而抑制tRNA、rRNA轉(zhuǎn)錄

放慢轉(zhuǎn)錄起始、延伸過程，放慢蛋白質(zhì)合成過程，通過緊縮開支，渡過難關(guān)目前一百一十四頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)第六節(jié)DNA序列重排對(duì)基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控目前一百一十五頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)?Prok.中研究最多的是鼠傷寒沙門氏菌的鞭毛基因的相變過程一、沙門氏菌的Ⅰ、Ⅱ相及基因分布

onoffrh1-ponoff目前一百一十六頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)二、H2－rh1轉(zhuǎn)錄單元的表達(dá)機(jī)制*H2－rh1轉(zhuǎn)錄單元的表達(dá)受其上游一段995bpDNA序列排列方向控制*995bp序列兩端各有一段14bp的IR

IRL1～14IRR982～995*H2基因的起始密碼子與995bp相隔16bp，啟動(dòng)子位于995bp序列末端*995bp序列中

hin基因產(chǎn)物可催化995bp序列的倒位目前一百一十七頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)Fla.Mov.H1O

HinH2rh1(阻遏蛋白)IRL(1-14)IR

R(982-995)PP

Hin-P轉(zhuǎn)座酶H2鞭毛蛋白H1阻遏蛋白Fla-PH1

O

HinH2rh1(阻遏蛋白)IRL(1-14)IR

R(982-995)PPH1鞭毛蛋白相變機(jī)制目前一百一十八頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)三、相變的意義逃脫寄主抗體的進(jìn)攻細(xì)菌侵染寄主時(shí)處于I相,產(chǎn)生H1鞭毛蛋白,寄主可以針對(duì)其制造抗體,而細(xì)菌利用相變產(chǎn)生一定的II相后代.又可以在寄主體內(nèi)生存了.目前一百一十九頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)第七節(jié)Euk.基因表達(dá)調(diào)控目前一百二十頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)一、Prok.與Euk.基因表達(dá)上的遺傳差異RepetitivegeneOverlappinggene非編碼區(qū)大量少量Splittinggene很少出現(xiàn)Post-transcriptiontranscription&translationRNAprocessing偶聯(lián)EukaryoteProkaryoteDNADNA+histonchromatinNakedDNA目前一百二十一頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)Enhancer&silencer弱化子AttenuaterMonocistronpolycistron(operon)m5Cgeneoff

乙?；姿峄柞；腔D(zhuǎn)錄因子transfactor活性形式EukaryoteProkaryote目前一百二十二頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)Housekeepinggene(constitutive)Basicpromoter+T.F.Luxurygene(inducible)多種組合的Trans-FactorPositivecontrol(mostly)嚴(yán)謹(jǐn)性，專化性，復(fù)雜性(cAMP+CAP)site+－35+－10單一類型保險(xiǎn)性NegativecontrolEukaryoteProkaryote目前一百二十三頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)基因表達(dá)上的主要異同以轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控為主真核生物染色質(zhì)的狀態(tài)對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控m5C與基因表達(dá)的相關(guān)轉(zhuǎn)錄后多種方式的加工調(diào)節(jié)(RNA加工運(yùn)輸)TransF+CisF.Geneon/off相異：相似：個(gè)體發(fā)育的階段和不同組織調(diào)控不同以positivecontrol為主目前一百二十四頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)Positivecontrol的必要性與優(yōu)越性a)真核生物genome大，某一種cis-factor出現(xiàn)的機(jī)率高但隨機(jī)出現(xiàn)asetof(trans-F+cis-F.)完全相同的機(jī)率小靈活性可與多個(gè)(種)trans-Factor結(jié)合嚴(yán)謹(jǐn)性目前一百二十五頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)b)特異基因表達(dá)細(xì)胞分化如果1000/10000(10%)基因表達(dá)（9000基因關(guān)閉）Negativecontrol;9000repressorrequiredPositivecontrol;停止合成9000特異tran-factor即只合成1000特異expresser經(jīng)濟(jì)合理有效目前一百二十六頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)二、Euk.DNA水平的調(diào)控1、基因拷貝數(shù)的改變a)基因的丟失（DNAfragmentorchromosomelose）蛔蟲胚胎發(fā)育過程中有27%DNA的丟失細(xì)胞分化過程中，可以通過丟失掉某些基因而去除這些基因的活性某些低等Euk.：原生動(dòng)物、線蟲、昆蟲和甲殼類動(dòng)物體細(xì)胞內(nèi)丟失整條或部分染色體將來分化產(chǎn)生生殖細(xì)胞的細(xì)胞內(nèi)不發(fā)生基因的丟失高等Euk.內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)目前一百二十七頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)b)基因的擴(kuò)增(特定基因在特定階段的選擇性擴(kuò)增)在沒有發(fā)生細(xì)胞分裂情況下，細(xì)胞內(nèi)某些特定基因的拷貝數(shù)專一性大量增加的現(xiàn)象

?細(xì)胞短期內(nèi)為滿足某種需要而產(chǎn)生足夠的基因產(chǎn)物的一種調(diào)控手段

?兩棲類和昆蟲卵母細(xì)胞rDNA的擴(kuò)增

例：非洲爪蟾體細(xì)胞rDNA約500copies卵母細(xì)胞200萬copies（4000倍）目前一百二十八頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)?chromatin狀況與基因表達(dá)相關(guān)證據(jù)1：轉(zhuǎn)錄活化區(qū)/非轉(zhuǎn)錄活化區(qū)染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)差異

活躍轉(zhuǎn)錄區(qū)對(duì)Dnase敏感核小體結(jié)構(gòu)不完整沒有連接的H1常染色質(zhì)geneon異染色質(zhì)geneoff2、轉(zhuǎn)錄區(qū)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化對(duì)基因表達(dá)的控制目前一百二十九頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)量大，進(jìn)化保守，與DNA無專一性結(jié)合區(qū)目前一百三十頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)H2A,H2B,H3,H4modifiedby乙?；?、磷酸化表達(dá)非?；钴S的rDNA轉(zhuǎn)錄區(qū)無nucleosome結(jié)構(gòu)凡被Trans-factor結(jié)合的區(qū)域均能阻止nucleosome

形成降低組蛋白的正電荷組蛋白解聚核小體松弛活躍轉(zhuǎn)錄區(qū)的組蛋白確實(shí)被乙酰化、磷酸化目前一百三十一頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)證據(jù)2；體外重建染色質(zhì)改變轉(zhuǎn)錄效率NakedDNADNA+H2A,H2B,H3,H4轉(zhuǎn)錄速度

＞

轉(zhuǎn)錄速度轉(zhuǎn)錄速度＞＞轉(zhuǎn)錄速度completenucleosomeaddH1目前一百三十二頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)3、m5C對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控a)m5C是真核生物DNA中的主要修飾成分多發(fā)生在CpG序列中,不同細(xì)胞間m5C相差甚大b)m5C對(duì)基因轉(zhuǎn)錄抑制的表現(xiàn)m5C在大溝內(nèi)影響DNA與T.F.間氫鍵的形成大溝內(nèi)m5C導(dǎo)致空間的擁擠,破壞構(gòu)象的平衡使B-DNA

Z-DNA

T.F.結(jié)合空間的改變降低轉(zhuǎn)錄因子與DNA的結(jié)合目前一百三十三頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)4、Euk.的基因重排啤酒酵母（Saccharomycescerevisiae）接合型的決定接合型

MATa

MATα單倍體細(xì)胞或a或α接合型互變需要HO基因－－編碼內(nèi)切酶1、單倍體接合型受MATaMATα控制同宗不能接合，異宗能接合αa

a

ααa

目前一百三十四頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)2、接合型互變的匣子模型a、單倍體細(xì)胞中同時(shí)存在MATa和MATα的遺傳信息b、活躍匣子MATa或MATα沉寂匣子HMLα、HMRa在同一條染色體上c、接合型互變HMLα、HMRa能取代活躍匣子而改變接合型（不同型）原HM位置仍保留一個(gè)拷貝的沉寂匣子目前一百三十五頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)3、沉寂匣子的表達(dá)受阻遏蛋白亞基基因sir1、sir2、sir3、sir4的產(chǎn)物Sir蛋白的反式作用控制Sir(silentinformationregulator)結(jié)合在HML和HMR的啟動(dòng)子上游,而MAT上無結(jié)合位點(diǎn)目前一百三十六頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)三、Euk.轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控?Euk.基因表達(dá)包括的5種不同的調(diào)節(jié)點(diǎn):基因結(jié)構(gòu)的激活、起始轉(zhuǎn)錄、加工轉(zhuǎn)錄物、運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)、mRNA的翻譯?起始轉(zhuǎn)錄－－RNA聚合酶與啟動(dòng)子相互作用決定若干TransF+CisF.的作用所決定?Euk.啟動(dòng)子的定義：包括所有那些位于轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)附近的序列，這些序列都是啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄所必需的（實(shí)用角度）?轉(zhuǎn)錄因子：轉(zhuǎn)錄所必需的蛋白質(zhì)（決定性功能指標(biāo)）識(shí)別并結(jié)合在啟動(dòng)子序列上并非嚴(yán)格定義－－未包括增強(qiáng)子目前一百三十七頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)a、

基本水平轉(zhuǎn)錄的cis-factor

(promoterorbasicfactor)

Corepromoter

(Capsite,TATAbox必需因子)

UPE(UpstreamPromoterElement)(CAATbox,GCbox)

對(duì)于housekeepinggene

(constitutiveexpression)

（1）啟動(dòng)子的組成

b、

特異誘導(dǎo)高效表達(dá)的cis-factor

Enhancer對(duì)于luxurygene

(inducibleexpression)

1、RNApolⅡ的啟動(dòng)子和轉(zhuǎn)錄因子目前一百三十八頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)目前一百三十九頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)目前一百四十頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)（2）轉(zhuǎn)錄因子的分類a、基本轉(zhuǎn)錄水平的轉(zhuǎn)錄因子(Trans-factor)基礎(chǔ)因子－－－Corepromoter上游因子－－－UPE所有基因表達(dá)所必須-------基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄復(fù)合體每個(gè)元件都有相應(yīng)的轉(zhuǎn)錄因子目前一百四十一頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)元件名稱共有序列結(jié)合DNA長(zhǎng)度因子TATAboxTATAAAA~10bpTBPCAATboxGGCCAATCT~22bpCTF/NF1GCboxGGGCGG~20bpSP1OctamerATTTGCAT~20bpOct-1OctamerATTTGCAT~23bpOct-2kBGGGACTTTCC~10bpNFkBATFGTGACGT~20bpATF目前一百四十二頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)★真核生物必須有與基本轉(zhuǎn)錄相關(guān)的trans-factor在啟動(dòng)子處的先期結(jié)合,RNApol才能啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄l

TF(I,II,III)轉(zhuǎn)錄因子l

TAF(TBP輔助因子)l

RAP(RNApol.結(jié)合蛋白)●TIC(轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物)等等……….此外目前一百四十三頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)b、誘導(dǎo)型因子特定時(shí)間、條件、或特定組織中合成或被活化調(diào)控基因在不同時(shí)間、條件或不同地點(diǎn)表達(dá)應(yīng)答元件----enhancer（3）轉(zhuǎn)錄因子的DNA結(jié)合域和活化結(jié)構(gòu)域是獨(dú)立的結(jié)合結(jié)構(gòu)域和活化結(jié)構(gòu)域之間的連接物是足夠柔性的l

多為變構(gòu)蛋白目前一百四十四頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)DNA-結(jié)合domain二聚化domain(在一些二聚體因子中)活化domain轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)構(gòu)域aDNA結(jié)合:HTH、鋅指、堿性區(qū)域b蛋白質(zhì)結(jié)合：Leu拉鏈、HLH、

c活化一段包括酸性AA的保守序列目前一百四十五頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)（4）Enhancer的結(jié)構(gòu)與功能

雙方向性，組織特異性，位點(diǎn)非專一性

a、由兩個(gè)以上的增強(qiáng)子成分(EnhancerElement)組成

b、EnhancerElement必需由兩個(gè)緊密相連,具有間距效應(yīng)的

增強(qiáng)子元(Enhanson）組成

c、各個(gè)Enhanson(cis-factor)與激活蛋白(trans-factor)結(jié)合

增強(qiáng)特異性轉(zhuǎn)錄

促進(jìn)轉(zhuǎn)錄的復(fù)合體

+UPE+corepromoter基本轉(zhuǎn)錄復(fù)合體目前一百四十六頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)Enhancer

特異的transc.Factor(tran-factor)

特異的transc.Factor(tran-factor)

……..++增強(qiáng)子復(fù)合物的激活區(qū)增強(qiáng)子復(fù)合物的激活區(qū)……..EnhancerElementEnhancerElement……..

(<100bp)

Enhanson(cis-factor)

Enhanson(cis-factor)

……..(<5bp)

目前一百四十七頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)e.g.SV40Enhancer(-179~-250)目前一百四十八頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)

En.Elem.CEn.Elem.B

-250-180

coreCTCIITCIsphIIsphI

Ap3Ap2Ap1

遠(yuǎn)距離控制，無方向性

mRNA

+1GCCAATTATA

近啟動(dòng)子復(fù)合物基本轉(zhuǎn)錄復(fù)合體目前一百四十九頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)d、增強(qiáng)子復(fù)合物與近啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物構(gòu)型契合，而不與RNApolymerase結(jié)合

e、Enhancer的兩位點(diǎn)二元組織方式f、特化細(xì)胞內(nèi)，具全部反式作用因子（trans-factor）才表現(xiàn)增強(qiáng)效應(yīng)即增強(qiáng)子的組織特異性

g、增強(qiáng)子的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，以正控制方式防止基因表達(dá)的紊亂

能利用有限的trans-factor提供更多基因的表達(dá)調(diào)控因子類型一位點(diǎn)的二元結(jié)構(gòu)：A,Bfactor→AA,BB,AB,BA兩位點(diǎn)的二元結(jié)構(gòu)：AA-AA,AA-BB,AA-AB,AA-BABB-BB,BB-AA,BB-AB,BB-BAAB-BB,AB-AA,AB-AB,BA-BA……目前一百五十頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)（5）不同部位的反式因子相互作用假說擰轉(zhuǎn)學(xué)派、滑動(dòng)學(xué)派、接力學(xué)派和嚕噗學(xué)派目前一百五十一頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)（6）可誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄因子活性的調(diào)控方式a、合成轉(zhuǎn)錄因子b、蛋白質(zhì)磷酸化c、蛋白質(zhì)脫磷酸化d、結(jié)合配基目前一百五十二頁\總數(shù)一百六十六頁\編于三點(diǎn)f、抑制劑釋放g、改變不同伴侶e、活性因子釋放目前一百