第七章真核基因的表達(dá)

真核生物的基因組真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核基因轉(zhuǎn)錄后水平上的調(diào)控(自學(xué))本章主要內(nèi)容目前一頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)(一)真核、原核基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(二)真核、原核細(xì)胞主要差異(三)基本概念一、真核生物的基因組目前二頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)(一)真核、原核基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)真核基因組結(jié)構(gòu)龐大3×109bp、染色質(zhì)、核膜單順反子基因不連續(xù)性斷裂基因（interruptedgene）、內(nèi)含子(intron)、外顯子(exon)非編碼區(qū)較多多于編碼序列(9:1)含有大量重復(fù)序列1.真核基因組特點(diǎn)目前三頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)基因組很小，大多只有一條染色體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)煉存在轉(zhuǎn)錄單元多順反子有重疊基因2、原核生物基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)目前四頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)(二)真核、原核細(xì)胞主要差異

在基因轉(zhuǎn)錄、翻譯及DNA的空間結(jié)構(gòu)方面存在以下幾個(gè)方面的差異

①在真核細(xì)胞中，一條成熟的mRNA鏈只能翻譯出一條多肽鏈，很少存在原核生物中常見的多基因操縱子形式。②真核細(xì)胞DNA與組蛋白和大量非組蛋白相結(jié)合，只有一小部分DNA是裸露的。目前五頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)③高等真核細(xì)胞DNA中很大部分是不轉(zhuǎn)錄的，大部分真核細(xì)胞的基因中間還存在不被翻譯的內(nèi)含子。④真核生物能夠有序地根據(jù)生長(zhǎng)發(fā)育階段的需要進(jìn)行DNA片段重排，還能在需要時(shí)增加細(xì)胞內(nèi)某些基因的拷貝數(shù)。目前六頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)⑤在真核生物中，基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)區(qū)相對(duì)較大，它們可能遠(yuǎn)離啟動(dòng)子達(dá)幾百個(gè)甚至上千個(gè)堿基對(duì)，這些調(diào)節(jié)區(qū)一般通過改變整個(gè)所控制基因5’上游區(qū)DNA構(gòu)型來影響它與RNA聚合酶的結(jié)合能力。在原核生物中，轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)區(qū)都很小，大都位于啟動(dòng)子上游不遠(yuǎn)處，調(diào)控蛋白結(jié)合到調(diào)節(jié)位點(diǎn)上可直接促進(jìn)或抑制RNA聚合酶與它的結(jié)合。目前七頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)⑥真核生物的RNA在細(xì)胞核中合成，只有經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)穿過核膜，到達(dá)細(xì)胞質(zhì)后，才能被翻譯成蛋白質(zhì)，原核生物中不存在這樣嚴(yán)格的空間間隔。⑦許多真核生物的基因只有經(jīng)過復(fù)雜的成熟和剪接過程，才能順利地翻譯成蛋白質(zhì)。目前八頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)(三)基本概念1、基因家族（genefamily)真核生物的基因組中有很多來源相同、結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)的基因，將這些基因稱為基因家族。如：編碼組蛋白、免疫球蛋白和血紅蛋白的基因都屬于基因家族目前九頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)基因總數(shù)與基因家族基因家族的數(shù)目遠(yuǎn)小于基因總數(shù)目前十頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)同一家族中的成員有時(shí)緊密地排列在一起，成為一個(gè)基因簇(genecluster)。目前十一頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)重復(fù)基因可能趨異也可能失活目前十二頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)不等交換產(chǎn)生一個(gè)重復(fù)序列和一個(gè)缺失目前十三頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)不同突變?cè)斐傻刂泻Ｘ氀壳笆捻揬總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)(1)簡(jiǎn)單多基因家族簡(jiǎn)單多基因家族中的基因一般以串聯(lián)方式前后相連。TheeukaryoticribosomalDNArepeatingunit(2)復(fù)雜多基因家族

復(fù)雜多基因家族一般由幾個(gè)相關(guān)基因家族構(gòu)成，基因家族之間由間隔序列隔開，并作為獨(dú)立的轉(zhuǎn)錄單位?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)存在不同形式的復(fù)雜多基因家族。

Organizationofhistonegenesintheanimalgenome目前十五頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)2、斷裂基因基因的編碼序列在DNA分子上是不連續(xù)的，為非編碼序列所隔開，其中編碼的序列稱為外顯子，非編碼序列稱內(nèi)含子。外顯子(Exon)：真核細(xì)胞基因DNA中的編碼序列，這些序列被轉(zhuǎn)錄成RNA并進(jìn)而翻譯為蛋白質(zhì)。內(nèi)含子(Intron)：真核細(xì)胞基因DNA中的間插序列，這些序列被轉(zhuǎn)錄成RNA，但隨即被剪除而不翻譯。目前十六頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)(1)外顯子與內(nèi)含子的連接區(qū)

指外顯子和內(nèi)含子的交界或稱邊界序列，它有兩個(gè)重要特征：內(nèi)含子的兩端序列之間沒有廣泛的同源性連接區(qū)序列很短，高度保守，是RNA剪接的信號(hào)序列

5'GT——AG3'目前十七頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)(2)外顯子與內(nèi)含子的可變調(diào)控組成型剪接：一個(gè)基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物通過剪接只能產(chǎn)生一種成熟的mRNA。選擇性剪接：同一基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物由于不同的剪接方式形成不同mRNA。

小鼠淀粉酶基因利用不同啟動(dòng)子產(chǎn)生兩個(gè)不同的mRNA目前十八頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)3、假基因是基因組中因突變而失活的基因，無蛋白質(zhì)產(chǎn)物。一般是啟動(dòng)子出現(xiàn)問題。進(jìn)化的終點(diǎn)目前十九頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)假基因累積了失活突變目前二十頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)(一)真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)(二)真核生物基因表達(dá)調(diào)控的種類二、真核生物基因表達(dá)調(diào)控的

特點(diǎn)和種類目前二十一頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)1、RNA聚合酶2、多層次3、個(gè)體發(fā)育復(fù)雜4、活性染色體結(jié)構(gòu)變化：

對(duì)核酸酶敏感、DNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化、DNA堿基修飾變化、組蛋白變化5、正性調(diào)節(jié)占主導(dǎo)6、轉(zhuǎn)錄與翻譯間隔進(jìn)行7、轉(zhuǎn)錄后修飾、加工(一)真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)目前二十二頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)根據(jù)其性質(zhì)可分為兩大類：一是瞬時(shí)調(diào)控或稱為可逆性調(diào)控，它相當(dāng)于原核細(xì)胞對(duì)環(huán)境條件變化所做出的反應(yīng)。瞬時(shí)調(diào)控包括某種底物或激素水平升降時(shí)，及細(xì)胞周期不同階段中酶活性和濃度的調(diào)節(jié)。二是發(fā)育調(diào)控或稱不可逆調(diào)控，是真核基因調(diào)控的精髓部分，它決定了真核細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、發(fā)育的全部進(jìn)程。(二)真核生物基因表達(dá)調(diào)控的種類目前二十三頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)根據(jù)基因調(diào)控在同一事件中發(fā)生的先后次序又可分為：DNA水平調(diào)控－－轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控－－轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控－－翻譯水平調(diào)控－－蛋白質(zhì)加工水平的調(diào)控目前二十四頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)序列的改變結(jié)構(gòu)的改變?nèi)?、真核生物DNA水平上的

基因表達(dá)調(diào)控目前二十五頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)

基因丟失

基因擴(kuò)增

基因重排抗體分子的形成Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)座子序列的改變目前二十六頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)

DNA甲基化狀態(tài)與調(diào)控

組蛋白乙?；叭ヒ阴；c調(diào)控

染色體結(jié)構(gòu)與調(diào)控結(jié)構(gòu)的改變目前二十七頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)(一)基因丟失在細(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。某些原生動(dòng)物、線蟲、昆蟲和甲殼類動(dòng)物在個(gè)體發(fā)育中，許多體細(xì)胞常常丟失掉整條或部分的染色體，只有將來分化產(chǎn)生生殖細(xì)胞的那些細(xì)胞一直保留著整套的染色體。目前，在高等真核生物（包括動(dòng)物、植物）中尚未發(fā)現(xiàn)類似的基因丟失現(xiàn)象。目前二十八頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)馬蛔蟲受精卵的早期分裂生殖細(xì)胞體細(xì)胞目前二十九頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)小麥癭蚊的染色體丟棄生殖細(xì)胞體細(xì)胞目前三十頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)(二)基因擴(kuò)增基因擴(kuò)增是指某些基因的拷貝數(shù)專一性增大的現(xiàn)象，它使得細(xì)胞在短期內(nèi)產(chǎn)生大量的基因產(chǎn)物以滿足生長(zhǎng)發(fā)育的需要，是基因活性調(diào)控的一種方式。目前三十一頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)1、特定基因的擴(kuò)增（amplification）

兩棲類和昆蟲卵母細(xì)胞rRNA基因的擴(kuò)增

為儲(chǔ)備大量核糖體以供卵母細(xì)胞受精后發(fā)育的需要。非洲爪蟾的染色體上有約450拷貝編碼18SrRNA和28SrRNA的DNA，在卵母細(xì)胞中它們的拷貝數(shù)擴(kuò)大了1000倍目前三十二頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)2、多線染色體（polytennechromosomes）體積巨大，比其它體細(xì)胞染色體長(zhǎng)100-200倍，體積大1000-2000倍雙翅目昆蟲唾腺染色體目前三十三頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)每條多線染色體由500-4000條解旋的染色體合并在一起形成染色后呈現(xiàn)出明暗相間的帶紋目前三十四頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)二氫葉酸還原酶(DHFR)：利用NADPH還原二氫葉酸產(chǎn)生四氫葉酸的氧化還原酶。

氨甲喋呤（methotrexate）：是二氫葉酸還原酶(DHFR)的抑制劑，可阻斷了葉酸鹽的代謝氨甲喋呤dhfr擴(kuò)增dhrf的突變對(duì)氨甲喋呤產(chǎn)生抗性DHFR酶量增加3、基因組序列的選擇性擴(kuò)增目前三十五頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前三十六頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)均染色區(qū)（homogeneouslystainingregion,HSR）

目前三十七頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)雙微體(double-minutechromosomes)

目前三十八頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)染色體外的拷貝是怎樣產(chǎn)生？這有兩種可能：（1）復(fù)制的附加環(huán)可能在dhfr基因附近起始，然后通過dhfr拷貝之間的非同源重組而產(chǎn)生（2）或是等位基因之間的非同源重組來起始這個(gè)過程。額外的拷貝可能是通過類似于重組的事件將其從染色體釋放出來。目前三十九頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)4、特定的基因簇原位擴(kuò)增果蠅卵殼基因蛋白的擴(kuò)增目前四十頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)基因組拷貝數(shù)增加，即多倍性，在植物中是非常普遍的現(xiàn)象。基因組拷貝數(shù)增加使可供遺傳重組的物質(zhì)增多，這可能構(gòu)成了加速基因進(jìn)化、基因組重組和最終物種形成的一種方式。發(fā)育或系統(tǒng)發(fā)生中的倍性增加在植物中普遍存在DNA含量的發(fā)育控制利用流式細(xì)胞儀對(duì)從擬南芥不同發(fā)育階段的組織中分離到的間期細(xì)胞核進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)多倍體的DNA含量與組織的成熟程度成正比。對(duì)于一給定的物種，C是單倍體基因組中的DNA質(zhì)量。目前四十一頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)將一個(gè)基因從遠(yuǎn)離啟動(dòng)子的地方移到距它很近的位點(diǎn)從而啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，這種方式被稱為基因重排。(三)基因重排目前四十二頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)基因重排用于表達(dá)調(diào)控的情況重排也許負(fù)責(zé)從先前存在的一條基因的表達(dá)轉(zhuǎn)換到另一條基因的表達(dá)。重排可以產(chǎn)生新基因，而這些基因的表達(dá)是特定環(huán)境下所必需的。目前四十三頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)1、酵母的變配型的轉(zhuǎn)變(1)酵母的交配型目前四十四頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)單倍體接合產(chǎn)生二倍體目前四十五頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)(2)交配型的轉(zhuǎn)換（switch）1977年Hicks,T.B.等提出了暗箱模型（cassettemodel）活性暗箱（activecassette）MATaMATα沉默暗箱（silentcassettes）HMLHMR沉默子（silencers）目前四十六頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前四十七頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)圖18-11

MATαMATaHMRαHMLaHMRa目前四十八頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)(3)交配型的信號(hào)傳遞

（signaltransduction）目前四十九頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前五十頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前五十一頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前五十二頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前五十三頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前五十四頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前五十五頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前五十六頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前五十七頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)(3)酵母交配型轉(zhuǎn)換的分子機(jī)制目前五十八頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前五十九頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前六十頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前六十一頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)作用于HO基因轉(zhuǎn)錄的三個(gè)系統(tǒng)目前六十二頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)產(chǎn)生抗體B細(xì)胞體液免疫經(jīng)法氏囊(BarsaofFabricius)細(xì)胞分裂骨髓經(jīng)胸腺調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答T細(xì)胞細(xì)胞免疫殺傷抗元2、免疫球蛋白的重排目前六十三頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前六十四頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前六十五頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前六十六頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前六十七頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前六十八頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前六十九頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前七十頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)RAG(recombonationactivegene)等位排斥(allelicexclusion)有效重排(productiverearrangement)印記基因(imprintedgene):等位排斥的一種型式。來源父本和母本的等位基因顯示不同程度的作用。如在Huntington氏病中，缺陷基因如來自父本則比來自母本的發(fā)病要早。類別轉(zhuǎn)換(classswitching)目前七十一頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前七十二頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前七十三頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前七十四頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前七十五頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)(四)DNA的甲基化與基因調(diào)控1、DNA的甲基化2、DNA甲基化抑制基因轉(zhuǎn)錄的機(jī)理3、DNA甲基化與X染色體失活目前七十六頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)1、DNA的甲基化在真核生物中，5-甲基胞嘧啶主要出現(xiàn)在CpG序列、CpXpG、CCA/TGG和GATC中CpG二核苷酸通常成串出現(xiàn)在DNA上，CpG島(1)甲基化類型目前七十七頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)(2)甲基化酶活性日常型甲基轉(zhuǎn)移酶

目前七十八頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)從頭合成型甲基轉(zhuǎn)移酶

目前七十九頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)2、DNA甲基化抑制基因轉(zhuǎn)錄的機(jī)理DNA甲基化導(dǎo)致某些區(qū)域DNA構(gòu)象變化，從而影響了蛋白質(zhì)與DNA的相互作用，抑制了轉(zhuǎn)錄因子與啟動(dòng)區(qū)DNA的結(jié)合效率。

目前八十頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前八十一頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)3、腫瘤生成中的DNA甲基化改變模式ManelEsteller,nature,2007低甲基化甲基化目前八十二頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)4、甲基化位點(diǎn)研究方法目前八十三頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)XYXXX-染色體失活5、DNA甲基化與X染色體失活1961年M.F.Lyon就提出了關(guān)于雌性哺乳動(dòng)物體細(xì)胞的兩條X染色體中會(huì)有一條發(fā)生隨機(jī)失活的假說，X染色體基因的劑量補(bǔ)償。目前八十四頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)雌性胎生哺乳類動(dòng)物細(xì)胞中兩條X染色體之一在發(fā)育早期隨機(jī)失活，以確保其與只有一條X染色體的雄性個(gè)體內(nèi)X染色體基因的劑量相同。一旦發(fā)生X染色體失活，使該細(xì)胞有絲分裂所產(chǎn)生的后代都保持同一條X染色體失活。目前八十五頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)哺乳動(dòng)物中，雌性只存在一條活性X染色體，另一個(gè)高度異染色質(zhì)化而永久失去活性果蠅中，單條雄性X染色體的表達(dá)水平是每條雌性X染色體表達(dá)水平的兩倍秀麗線蟲中，每條雌性X染色體表達(dá)水平是雄性X染色體的一半（1）劑量補(bǔ)償目前八十六頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)（2）X染色體失活實(shí)例胚胎發(fā)育早期雌性的一條X染色體完全失去活性RainbowCopyCatAllieX染色體隨機(jī)失活目前八十七頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)玳瑁貓目前八十八頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)在X染色體上存在一個(gè)與X染色體失活有密切聯(lián)系的核心部位稱為X染色體失活中心（X-chromosomeinactivationcenter，Xic）

Xi-specifictranscript(Xist)基因只在失活的X染色體上表達(dá)，其產(chǎn)物是一功能性RNA，沒有ORF卻含有大量的終止密碼子。實(shí)驗(yàn)證明，XistRNA分子能可能與Xic位點(diǎn)相互作用，引起后者構(gòu)象變化，易于結(jié)合各種蛋白因子，最終導(dǎo)致X染色體失活。（3）X染色體失活機(jī)制目前八十九頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)X染色體失活過程模式圖裂解目前九十頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)（4）Xist基因的表達(dá)調(diào)控活性X染色體上的Xist基因總是甲基化的，而失活X染色體上的Xist基因是去甲基化的XistX染色體其他位點(diǎn)甲基化，不轉(zhuǎn)錄活性去甲基化，活性去甲基化，轉(zhuǎn)錄失活甲基化，失活目前九十一頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)(五)組蛋白乙?；叭ヒ阴；c基因調(diào)控1組蛋白基本組成：H1H2AH2BH3H42核心組蛋白的乙?；腿ヒ阴；篘端3組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶（HAT）：催化組蛋白乙酰化，轉(zhuǎn)錄，核小體組裝及染色質(zhì)結(jié)構(gòu)4組蛋白去乙?；福℉DAC）：去除組蛋白乙酰基基團(tuán)目前九十二頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前九十三頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)5組蛋白乙?；叭ヒ阴；瘜?duì)基因表達(dá)影響組蛋白N端尾巴上的賴氨酸的乙?；泻土私M蛋白尾巴的正電荷，降低了它與DNA的親和性，導(dǎo)致核小體構(gòu)象變化，利于轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)和染色質(zhì)構(gòu)象的變化，提高基因轉(zhuǎn)錄活性。乙?；种屏撕诵◇w的濃縮目前九十四頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)三種類型的修飾影響染色質(zhì)五、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與基因表達(dá)調(diào)控目前九十五頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)按功能狀態(tài)的不同可將染色質(zhì)分為活性染色質(zhì)和非活性染色質(zhì)，所謂活性染色質(zhì)是指具有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)；非活性染色質(zhì)是指沒有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)。活性染色質(zhì)由于核小體構(gòu)型發(fā)生構(gòu)象的改變，往往具有疏松的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)從而便于轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子與順式調(diào)控元件結(jié)合和RNA聚合酶在轉(zhuǎn)錄模板上滑動(dòng)。(一)活性染色質(zhì)定義目前九十六頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)真核細(xì)胞中基因轉(zhuǎn)錄的模板是染色質(zhì)而不是裸露的DNA，因此染色質(zhì)呈疏松或緊密結(jié)構(gòu)，即是否處于活化狀態(tài)是決定RNA聚合酶能否有效行使轉(zhuǎn)錄功能的關(guān)鍵。目前九十七頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前九十八頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)(二)活性染色質(zhì)的主要特點(diǎn)在結(jié)構(gòu)上：活性染色質(zhì)上具有DNaseI超敏感位點(diǎn)活性染色質(zhì)上具有基因座控制區(qū)活性染色質(zhì)上具有核基質(zhì)結(jié)合區(qū)（MAR序列）目前九十九頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)每個(gè)活躍表達(dá)的基因都有一個(gè)或幾個(gè)超敏感位點(diǎn)，大部分位于基因5′端啟動(dòng)子區(qū)域，一般在50-200bp之間。超敏感位點(diǎn)的存在對(duì)基因表達(dá)是必需的。例在雞β-珠蛋白基因簇中，胚胎時(shí)期的超敏感點(diǎn)只出現(xiàn)在胚胎型基因里；成體時(shí)期超敏感點(diǎn)出現(xiàn)在成體型基因里而不是胚胎型基因的5′端。

1、DNAaseI超敏感位點(diǎn)目前一百頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)

染色體DNA上一種順式作用元件，結(jié)構(gòu)域中含有多種反式作用因子的結(jié)合序列，可能參與蛋白質(zhì)因子的協(xié)同作用，使啟動(dòng)子處于無組蛋白狀態(tài)。2、基因座控制區(qū)目前一百零一頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)MAR一般位于DNA放射環(huán)或活性轉(zhuǎn)錄基因的兩端。在外源基因兩端接上MAR，可增加基因表達(dá)水平倍以10上，說明MAR在基因表達(dá)調(diào)控中有作用。是一種新的基因調(diào)控元件。3、核基質(zhì)結(jié)合區(qū)（MAR）目前一百零二頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)(三)活性染色體結(jié)構(gòu)變化1.對(duì)核酸酶敏感活化基因常有超敏位點(diǎn)，位于調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合位點(diǎn)附近。目前一百零三頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)2.DNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化天然雙鏈DNA均以負(fù)性超螺旋構(gòu)象存在；基因活化后RNA-pol正超螺旋負(fù)超螺旋轉(zhuǎn)錄方向3.DNA堿基修飾變化真核DNA約有5%的胞嘧啶被甲基化，甲基化范圍與基因表達(dá)程度呈反比。目前一百零四頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)4.組蛋白變化①富含Lys組蛋白水平降低②H2A,H2B二聚體不穩(wěn)定性增加③組蛋白修飾④H3組蛋白巰基暴露目前一百零五頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)（一）真核基因結(jié)構(gòu)（二）順式作用元件（三）反式作用因子四、真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的

基因表達(dá)調(diào)控目前一百零六頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)“基因”的分子生物學(xué)定義：產(chǎn)生一條多肽鏈或功能RNA所必需的全部核苷酸序列。（一）真核基因結(jié)構(gòu)目前一百零七頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)（二）順式作用元件

1、定義：影響自身基因表達(dá)活性的非編碼DNA序列。例：?jiǎn)?dòng)子、增強(qiáng)子、沉默子等（1）啟動(dòng)子在DNA分子中，RNA聚合酶能夠識(shí)別、結(jié)合并導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄起始的序列。核心啟動(dòng)子和上游啟動(dòng)子目前一百零八頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)（2）增強(qiáng)子

a.定義指能使與它連鎖的基因轉(zhuǎn)錄頻率明顯增加的DNA序列。

SV40的轉(zhuǎn)錄單元上發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游約200bp處有兩段長(zhǎng)72bp的正向重復(fù)序列。目前一百零九頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)b.增強(qiáng)子特點(diǎn)①增強(qiáng)效應(yīng)十分明顯，一般能使基因轉(zhuǎn)錄頻率增加10-200倍②增強(qiáng)效應(yīng)與其位置和取向無關(guān)，不論增強(qiáng)子以什么方向排列（5‘→3’或3‘→5’），甚至和靶基因相距3kb，或在靶基因下游，均表現(xiàn)出增強(qiáng)效應(yīng)；③大多為重復(fù)序列，一般長(zhǎng)約50bp，適合與某些蛋白因子結(jié)合。其內(nèi)部常含有一個(gè)核心序列：（G）TGGA/TA/TA/T（G），該序列是產(chǎn)生增強(qiáng)效應(yīng)時(shí)所必需的；④增強(qiáng)效應(yīng)有嚴(yán)密的組織和細(xì)胞特異性，說明增強(qiáng)子只有與特定的蛋白質(zhì)（轉(zhuǎn)錄因子）相互作用才能發(fā)揮其功能；⑤沒有基因?qū)Ｒ恍?，可以在不同的基因組合上表現(xiàn)增強(qiáng)效應(yīng)；⑥許多增強(qiáng)子還受外部信號(hào)的調(diào)控，如金屬硫蛋白的基因啟動(dòng)區(qū)上游所帶的增強(qiáng)子，就可以對(duì)環(huán)境中的鋅、鎘濃度做出反應(yīng)。

目前一百一十頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)c.增強(qiáng)子作用機(jī)理目前一百一十一頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)3、沉默子某些基因含有負(fù)性調(diào)節(jié)元件——沉默子，當(dāng)其結(jié)合特異蛋白因子時(shí)，對(duì)基因轉(zhuǎn)錄起阻遏作用。目前一百一十二頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)（三）反式作用因子

1、定義能直接或間接地識(shí)別或結(jié)合在各類順式作用元件核心序列上，參與調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄效率的蛋白質(zhì)。

TFⅡD（TATA）、CTF（CAAT）、SP1（GGGCGG）、HSF（熱激蛋白啟動(dòng)區(qū)）

基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄因子：結(jié)合在TATA盒上的蛋白質(zhì)因子，轉(zhuǎn)錄必須，TFⅡA、TFⅡB、TFⅡD、TFⅡE等

激活劑，特異結(jié)合于啟動(dòng)子、增強(qiáng)子位點(diǎn)上

輔激活劑：連接激活劑和基本轉(zhuǎn)錄復(fù)合體目前一百一十三頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)2、結(jié)構(gòu)這些因子有兩種獨(dú)立的活性:特異地與DNA結(jié)合位點(diǎn)相結(jié)合，然后激活轉(zhuǎn)錄。兩種活性可以獨(dú)立分配給特定的蛋白結(jié)構(gòu)域，分別稱作DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域和激活結(jié)構(gòu)域，兩者是相分離的。它們?cè)诘鞍踪|(zhì)的不同區(qū)域。目前一百一十四頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)（1）DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域螺旋-轉(zhuǎn)折-螺旋（Helix-turn-helix，H-T-H）鋅指結(jié)構(gòu)（zincfinger）堿性-亮氨酸拉鏈（basic-leucinezipper）堿性-螺旋-環(huán)-螺旋（basic–helix/loop/helix，bHLH）目前一百一十五頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)A.螺旋-轉(zhuǎn)折-螺旋目前一百一十六頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前一百一十七頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前一百一十八頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)B.鋅指結(jié)構(gòu)配位鍵2-9個(gè)定義：是一種常出現(xiàn)在DNA結(jié)合蛋白中的結(jié)構(gòu)基元。是由一個(gè)含有大約30個(gè)氨基酸的環(huán)和一個(gè)與環(huán)上的4個(gè)Cys或2個(gè)Cys和2個(gè)His配位的Zn構(gòu)成，形成的結(jié)構(gòu)像手指狀。目前一百一十九頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)Cys2/Cys2鋅指Cys2/His2鋅指見于甾體激素受體見于SP1，TFⅢA等目前一百二十頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)轉(zhuǎn)錄因子SP1（GC盒）連續(xù)的3個(gè)鋅指重復(fù)結(jié)構(gòu)目前一百二十一頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)TFIIIA344aa，N端與DNA結(jié)合9個(gè)鋅指，每個(gè)～30aa與5srRNA基因內(nèi)啟動(dòng)子（50bp)結(jié)合目前一百二十二頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)C.堿性-亮氨酸拉鏈二聚體亮氨酸之間相互作用形成二聚體，形成“拉鏈”。肽鏈氨基端20～30個(gè)富含堿性氨基酸結(jié)構(gòu)域與DNA結(jié)合。目前一百二十三頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)-COOH，每隔7個(gè)氨基酸出現(xiàn)一個(gè)Leu，后所有Leu出現(xiàn)在同一側(cè)面，成直線排列，形成疏水面依靠Leu的疏水作用,2個(gè)helix相互纏繞，形成拉鏈結(jié)構(gòu)-NH2,富含堿性氨基酸，螺旋狀，＋，堿性DNA結(jié)合域，與DNA雙螺旋鏈上帶負(fù)電荷的磷酸基團(tuán)結(jié)合目前一百二十四頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)這類蛋白質(zhì)的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域?qū)嶋H是以堿性區(qū)和亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)域整體作為基礎(chǔ)的。目前一百二十五頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)

定義：出現(xiàn)在DNA結(jié)合蛋白質(zhì)和其它蛋白質(zhì)中的一種結(jié)構(gòu)基元（motif）。當(dāng)來自同一個(gè)或不同多肽鏈的兩個(gè)α-螺旋的疏水面（常常含有亮氨酸殘基）相互作用形成一個(gè)圈對(duì)圈的二聚體結(jié)構(gòu)時(shí)就形成了亮氨酸拉鏈。

目前一百二十六頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)D.堿性-螺旋-環(huán)-螺旋目前一百二十七頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)bHLH蛋白的DNA結(jié)合能力分析目前一百二十八頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)E.同源域蛋白編碼60個(gè)保守氨基酸序列的DNA片段具有轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)功能：類似于HTH，主要與大溝結(jié)合目前一百二十九頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前一百三十頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前一百三十一頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)（2）轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域

轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域（transcriptionactivationdomains）一般由20-100個(gè)氨基酸殘基組成。如GAL4分子中有2個(gè)這種結(jié)構(gòu)域，分別位于多肽鏈的第147-196位和第768-881位；GCN4的轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域位于多肽鏈的第106-125位。目前一百三十二頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)a.酸性α-螺旋(acidicα-helix)

該結(jié)構(gòu)域含有由酸性氨基酸殘基組成的保守序列，多呈帶負(fù)電荷的親脂性α-螺旋，包含這種結(jié)構(gòu)域的轉(zhuǎn)錄因子有GAL4、GCN4、糖皮質(zhì)激素受體和AP-1/Jun等。增加激活區(qū)的負(fù)電荷數(shù)能提高激活轉(zhuǎn)錄的水平。可能是通過非特異性的相互作用與轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物上的TFIID等因子結(jié)合生成穩(wěn)定的轉(zhuǎn)錄復(fù)合物而促進(jìn)轉(zhuǎn)錄。目前一百三十三頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)b.谷氨酰胺豐富區(qū)(glutamine-richdomain)SP1的N末端含有2個(gè)主要的轉(zhuǎn)錄激活區(qū)，氨基酸組成中有25%的谷氨酰胺，很少有帶電荷的氨基酸殘基。酵母的HAP1、HAP2和GAL2及哺乳動(dòng)物的OCT-1、OCT-2、Jun、AP2和SRF也含有這種結(jié)構(gòu)域。目前一百三十四頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)C.脯氨酸豐富區(qū)(proline-richdomain)

CTF家族（包括CTF-1、CTF-2、CTF-3）的C末端與其轉(zhuǎn)錄激活功能有關(guān)，含有20%-30%的脯氨酸殘基。目前一百三十五頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)五、真核生物轉(zhuǎn)錄水平后的

基因表達(dá)調(diào)控(一)RNA的加工成熟(二)翻譯水平的調(diào)控(三)翻譯后水平的調(diào)控(四)蛋白質(zhì)合成后的靶向輸送目前一百三十六頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)(一)RNA的加工成熟1、rRNA和tRNA的加工成熟(1)rRNA的加工：分子內(nèi)的切割和化學(xué)修飾rRNA化學(xué)修飾：甲基化原核生物：堿基甲基化真核生物：核糖甲基化目前一百三十七頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)目前一百三十八頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)

tRNA基因轉(zhuǎn)錄時(shí)也可能先生成前體tRNA，然后再進(jìn)行加工成熟。一般認(rèn)為，tRNA基因的初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物在進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)后，首先經(jīng)過核苷的修飾，生成4.5S前體tRNA，再行剪接成為成熟tRNA（4S）。(2)tRNA的加工目前一百三十九頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)2、mRNA的加工成熟目前一百四十頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)hnRNA確定是mRNA前體的證據(jù)①在真核生物細(xì)胞核中發(fā)現(xiàn)存在代謝十分活躍、平均相對(duì)分子質(zhì)量為2×107，長(zhǎng)度不均一的RNA，而細(xì)胞質(zhì)中mRNA的平均相對(duì)分子質(zhì)量?jī)H為1.5×106。②hnRNA很不穩(wěn)定，半衰期只有5～15min，而真核生物mRNA的半衰期一般都比較長(zhǎng)，這說明hnRNA不可能是轉(zhuǎn)錄的最終產(chǎn)物，而只能是中間產(chǎn)物。③用放射性同位素作脈沖標(biāo)記證明，75%被標(biāo)記的RNA是hnRNA。這些標(biāo)記的RNA大部分位于核內(nèi)，只有10%進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，所以認(rèn)為它們是mRNA的前體。目前一百四十一頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)④hnRNA占細(xì)胞全部RNA的3%，說明它一經(jīng)誕生就立即加工變化，不會(huì)長(zhǎng)久積累下來。⑤hnRNA3’末端也帶有多聚（A）。⑥加入dAR（脫氧腺嘌呤核苷）抑制多聚（A）的生物合成，hnRNA和mRNA的合成都受到抑制。目前一百四十二頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)3、真核生物基因轉(zhuǎn)錄后加工的多樣性

真核生物的基因可以按其轉(zhuǎn)錄方式分為兩大類：簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)錄單位復(fù)雜轉(zhuǎn)錄單位目前一百四十三頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)這類基因只編碼產(chǎn)生一個(gè)多肽，其原始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物有時(shí)需要加工，有時(shí)則不需要加工。這類基因轉(zhuǎn)錄后加工有3種不同形式：(1)簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)錄單位目前一百四十四頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)DNAmRNADNAmRNADNAmRNA轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)終子點(diǎn)Poly(A)剪輯實(shí)例－－組蛋白＋－α-干擾素許多酵母基因＋＋α，β珠蛋白大量核基因Poly(A)位點(diǎn)Poly(A)位點(diǎn)目前一百四十五頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)(2)復(fù)雜轉(zhuǎn)錄單位含有復(fù)雜轉(zhuǎn)錄單位的主要是一些編碼組織和發(fā)育特異性蛋白質(zhì)的基因，它們除了含有數(shù)量不等的內(nèi)含子以外，其原始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物能通過多種不同方式加工成兩個(gè)或兩個(gè)以上的mRNA。目前一百四十六頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)A.利用多個(gè)5’端轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)或剪接位點(diǎn)產(chǎn)生不同的蛋白質(zhì)目前一百四十七頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)肌球蛋白堿性輕鏈基因剪接的多樣性目前一百四十八頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)B.利用多個(gè)加多聚（A）位點(diǎn)和不同的剪接方式產(chǎn)生不同的蛋白質(zhì)目前一百四十九頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)C.雖無剪接，但有多個(gè)轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)或加多聚（A）位點(diǎn)的基因

酵母的乙醇脫氫酶基因目前一百五十頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)4、mRNA的有效性的調(diào)控mRNA半衰期

原核生物3分鐘真核生物迅速生長(zhǎng)細(xì)胞3小時(shí)，高度分化細(xì)胞幾天-十幾天目前一百五十一頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)家蠶絲心蛋白基因，強(qiáng)啟動(dòng)子，幾天105個(gè)絲心蛋白mRNA,壽命4天，每個(gè)mRNA可重復(fù)翻譯105個(gè)絲心蛋白。mRNA壽命延長(zhǎng)是mRNA有效性的一個(gè)重要因素目前一百五十二頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)（二）翻譯水平的調(diào)控蛋白質(zhì)合成的起始反應(yīng)的必備條件：核糖體，合成場(chǎng)所模板mRNA，傳遞信息的媒介可溶性蛋白因子tRNA，攜帶氨基酸目前一百五十三頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)1、mRNA的掃描模式與蛋白質(zhì)合成的起始真核生物起始蛋白質(zhì)合成時(shí)40S核糖體亞基及有關(guān)合成起始因子首先與mRNA模板靠近5’處結(jié)合，然后向3’方向滑行，發(fā)現(xiàn)AUG起始密碼子時(shí)，與60S大亞基結(jié)合形成80S起始復(fù)合物。目前一百五十四頁\總數(shù)一百六十五頁\編于五點(diǎn)2、mRNA5’末端帽子結(jié)構(gòu)的識(shí)別與蛋白質(zhì)合成

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