真核生物轉(zhuǎn)錄表達(dá)調(diào)控

關(guān)于真核生物轉(zhuǎn)錄表達(dá)調(diào)控2023/5/19第1頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月1、基因生物基因結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)錄活性比較2、真核基因轉(zhuǎn)錄機(jī)器的主要組成3、蛋白質(zhì)磷酸化對(duì)基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控4、蛋白質(zhì)乙?；瘜?duì)基因表達(dá)的影響5、激素和熱激蛋白對(duì)基因表達(dá)的影響6、其它水平上的表達(dá)調(diào)控主要內(nèi)容第2頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月真核基因表達(dá)調(diào)控的最顯著特征：能在特定時(shí)間和特定的細(xì)胞中激活特定的基因，從而實(shí)現(xiàn)"預(yù)定"的、有序的、不可逆轉(zhuǎn)的分化、發(fā)育過程，并使生物的組織和器官在一定的環(huán)境條件范圍內(nèi)保持正常功能。調(diào)控分類

1）瞬時(shí)調(diào)控或者可逆性調(diào)控

2）發(fā)育調(diào)控或者不可逆調(diào)控同一基因調(diào)控的環(huán)節(jié)

轉(zhuǎn)錄水平轉(zhuǎn)錄后水平（RNA加工、翻譯水平、蛋白質(zhì)加工折疊）第3頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月4第4頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月8.1基因結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)錄活性

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。②真核細(xì)胞DNA都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。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)。第5頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月

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。

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)。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)第6頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月8.1.1基因家族基因家族（genefamily），是來源于同一個(gè)祖先，由一個(gè)基因通過基因重復(fù)而產(chǎn)生兩個(gè)或更多的拷貝而構(gòu)成的一組基因，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)和功能上具有明顯的相似性，編碼相似的蛋白質(zhì)產(chǎn)物，同一家族基因可以緊密排列在一起，形成一個(gè)基因簇，但多數(shù)時(shí)候，它們是分散在同一染色體的不同位置，或者存在于不同的染色體上的，各自具有不同的表達(dá)調(diào)控模式。簡(jiǎn)單基因家族復(fù)雜基因家族發(fā)育調(diào)控的復(fù)雜多基因家族真核生物基因組特征第7頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月81簡(jiǎn)單基因家族

簡(jiǎn)單基因家族基因一般串聯(lián)方式前后連接，這類基因家族中的基因之間結(jié)構(gòu)相似，基因與基因之間有重復(fù)序列隔開，在基因組中分散成多個(gè)基因族。各個(gè)基因具有單一的非轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄單元。例如，rRNA基因、tRNA基因等。

第8頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月2.復(fù)雜基因家族果蠅組蛋白基因家族復(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。第9頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)育調(diào)控的復(fù)雜多基因家族血紅蛋白第10頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月第11頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月8.1.2真核基因的斷裂基因1）外顯子和內(nèi)含子*外顯子占真?zhèn)€基因組10%*大部分基因含有數(shù)目不等的內(nèi)含子，有的基因不含有內(nèi)含子如：組蛋白，a,b-干擾素等；內(nèi)含子在RNA成熟過程中被剪切，真核生物才有這種功能；*內(nèi)含子的功能，除去影響基因的正常表達(dá)真核生物基因組特征第12頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月2）內(nèi)含子和外顯子的連接區(qū)內(nèi)含子以5’端以GT開始，3’端以AG結(jié)束即：5’-GT……..AG-3’的規(guī)律但線粒體基因和酵母tRNA基因不存在這種保守序列第13頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月3）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，進(jìn)而翻譯成不同的蛋白質(zhì)。真核生物基因組特征第14頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月8.2真核基因轉(zhuǎn)錄機(jī)器的主要組成第15頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月16第16頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月1、啟動(dòng)子存在于結(jié)構(gòu)基因上游，與基因轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)有關(guān)的一段特殊的DNA序列。一.真核基因的轉(zhuǎn)錄第17頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月EukaryoticPromoterATGE1E2E3E4I1I2I3TAAAATAAACleavageAddingPolyAtailTranscriptionalTerminatorTATABOX+1-20-70-110PromoterRegionCAATBOXGCBOXEnhancerTATABOX:specificallyrecognitionoftranscriptioninitiationsite.Mutationofthissiteleadtorecognizedifferenttranscriptionalinitiationsite.Frequenceoftranscription,butnotinvolvingintheinitiationoftranscriptionFacilitatethebindingofRNA

polymerasetoDNA

templatebychangingthedensityofsupercoilofDNAtemplateFardistanceeffect;2)Nodirection;3)Cisregulation;4)specificitybetweendifferentspeciesandgenes;5)Tissuespecific;OthertissueandorgenespecifictranscriptionalfactorsbindingsitesX1---------XnUREs第18頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月2.轉(zhuǎn)錄模板：轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)到RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄終止處的全部DNA序列3.RNAⅡ：10-12個(gè)亞基，轉(zhuǎn)錄mRNA4.RNAⅡ所需的轉(zhuǎn)錄因子：TFII,ABCDEFH等第19頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月增強(qiáng)子對(duì)轉(zhuǎn)錄的影響增強(qiáng)子是指能使和它連鎖的基因轉(zhuǎn)錄頻率明顯增加的DNA序列。作為基因表達(dá)的重要調(diào)節(jié)元件，增強(qiáng)子通常具有下列性質(zhì)：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)所必需的核心序列；第20頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月⑤沒有基因?qū)Ｒ恍裕梢栽诓煌幕蚪M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，

金屬硫蛋白基因可以在多種組織細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄，又可受類固醇激素、鋅、鎘和生長(zhǎng)因子等的誘導(dǎo)而提高轉(zhuǎn)錄水平。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；例如免疫球蛋白基因的增強(qiáng)子只有在B淋巴胞內(nèi)，活性才最高。胰島素基因和胰凝乳蛋白酶基因的增強(qiáng)子中都發(fā)現(xiàn)了有很強(qiáng)的組織特異性。第21頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月第22頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月增強(qiáng)子的作用原理

影響米板附近的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)使DNA雙螺旋彎折；

將模板固定在細(xì)胞核的特定位置，有利于拓?fù)洚悩?gòu)酶改變DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的張力，有利于RNA聚合酶的結(jié)合和滑動(dòng)；

增強(qiáng)子區(qū)可以作為反式作用因子或RNA聚合酶II進(jìn)入染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的入口第23頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月反式作用因子（一）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上，參與調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì),也稱為轉(zhuǎn)錄因子（transcriptionalfactor，TF）。

如：TFⅡD（TATA）、CTF（CAAT）、SP1(GGGCGG)、HSF(熱激蛋白啟動(dòng)區(qū))作用：反式作用因子識(shí)別/結(jié)合順式作用元件中的靶序列啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄

分類：基本轉(zhuǎn)錄因子；識(shí)別增強(qiáng)子或沉默子的轉(zhuǎn)錄因子；不通過DNA-蛋白質(zhì)相互作用參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控的共調(diào)控因子第24頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月ActivatorsRepressorCoactivatorBasaltranscriptionfactors第25頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月反式因子必需的結(jié)構(gòu)域

1、DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域(DNAbindingmotif)–

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-leucine

zipper）–

堿性-螺旋-環(huán)-螺旋（basic–helix/loop/helix，bHLH）第26頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月2、轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域(Transcriptionactivationdomains)酸性激活域(Acidicactivationdomains)

如酵母轉(zhuǎn)錄因子GCN4，GAL4Prolin-rich

如SP1,

AP2,

oct1,

oct2Glutamine-rich

如CTF/NF1不規(guī)則的，含雙性-helix3、配體結(jié)合域（ligand-bindingdomains）

Allowingregulationoftranscriptionfactoractivitybybindingofanaccessorysmallmolecule.Thesteroidhormonereceptorsareanexamplecontainingallforofthesetypesofdomain.第27頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋(H-T-H)結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)域主要包含兩個(gè)或以上α-螺旋區(qū)和螺旋區(qū)中間的轉(zhuǎn)折區(qū)，主要通過一個(gè)靠C端的α-螺旋與DNA雙螺旋大溝結(jié)合。第28頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月鋅指（Zincfinger）結(jié)構(gòu)定義：保守氨基酸的殘基與鋅離子結(jié)合，使中間的氨基酸殘基回折成一種手指狀結(jié)構(gòu)，稱為鋅指。結(jié)構(gòu)：Cys2/His2鋅指，Cys2/Cys2鋅指；功能：鋅指區(qū)負(fù)責(zé)識(shí)別并結(jié)合于DNA上特異的目標(biāo)位點(diǎn)。第29頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月30經(jīng)典鋅指結(jié)構(gòu)示意圖第30頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月由于結(jié)合在大溝中的α螺旋幾乎聯(lián)成一線，這類蛋白質(zhì)與DNA的結(jié)合很牢固，特異性很高。第31頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月堿性-亮氨酸拉鏈（basic-Leucinezippers）第32頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月第33頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月第34頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月d.堿性螺旋--環(huán)--螺旋（basichelix-loop-helix）該調(diào)控區(qū)長(zhǎng)約50個(gè)aa殘基，同時(shí)具有DNA結(jié)合及形成蛋白質(zhì)二聚體的功能，其主要特點(diǎn)為可形成兩個(gè)兩性α-螺旋，螺旋之間由環(huán)狀(loop)結(jié)構(gòu)相連。其DNA結(jié)合功能是由一個(gè)較短的富堿性氨基酸區(qū)所決定的。第35頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月36螺旋3結(jié)合到DNA的大溝上，螺旋1、2露在雙螺旋之外。螺旋3與磷酸骨架和特異性堿基同時(shí)接觸。第36頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月

研究發(fā)現(xiàn)，bHLH類蛋白只有形成二聚體時(shí)，才具有足夠的DNA結(jié)合能力。當(dāng)這類二聚體中的一方不含有堿性區(qū)時(shí)，該二聚體明顯缺乏對(duì)靶DNA的親和力。第37頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月常見的轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域第38頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月TheyeastactivatorGAL4,Ithasa49-amino-aciddomainwith11acidicaminoacids.第39頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月TheactivatorSp1hastwosuchdomains,whichareabout25%glutamine第40頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月TheactivatorCTF,forinstance,hasadomainof84aminoacids,19ofwhichareprolines.第41頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月steroidDissociationanddimerizationNucleartranslocationGlucocorticoidreceptorInibitor(HSP90)GlucocorticoidresponseelementIntheabsenceofthesteroidhormone,thereceptorsisboundtoaninhibitor,andlocatedinthecytoplasm.thehormonebindstothereceptorandreleasesthereceptorfromtheinhibitor,receptordimerizationandtranslocationtothenucleus.receptorinteractionitsspecificDNA-bindingsequence(responseelement)viaitsDNA-bindingdomain,activatingthetargetgene.

HSPSteroid目標(biāo)基因

激素與熱激蛋白對(duì)基因表達(dá)的影響第42頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控●基因丟失基因擴(kuò)增基因重排表觀遺傳調(diào)控染色體結(jié)構(gòu)與調(diào)控●●●●第43頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月1.開放型活性染色質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)轉(zhuǎn)錄的影響

在細(xì)胞分裂間期的細(xì)胞核中，染色質(zhì)的形態(tài)不均勻。根據(jù)其形態(tài)及染色特點(diǎn)可分為常染色質(zhì)和異染色質(zhì)兩種類型。常染色質(zhì)：折疊疏松、凝縮程度低，核小體處于伸展?fàn)顟B(tài)。異染色質(zhì)：折疊壓縮程度高，處于凝集狀態(tài)，核小體處于壓縮狀態(tài)。第44頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月兩棲類卵母細(xì)胞rRNA基因（rDNA）

在減數(shù)分裂雙線期rDNA由500拷貝擴(kuò)增200萬，10核糖體用于卵裂期和胚胎期蛋白質(zhì)的大量合成2．基因擴(kuò)增

基因擴(kuò)增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(zhǎng)發(fā)育的需要，是基因活性調(diào)控的一種方式。

12第45頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月463.基因丟失即將消失的Y染色體3億年前，當(dāng)男性特有的Y染色體產(chǎn)生之際曾含有1438個(gè)基因，其中1393個(gè)基因已經(jīng)消失；而剩下的45個(gè)基因也將在1000萬年后消失。Y染色體沒了，這個(gè)世界還會(huì)有男人的身影嗎？東歐鼴鼠沒有Y染色體后仍能繁衍生存第46頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月

4．基因重排與變換

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。

通過基因重排調(diào)節(jié)基因活性的典型例子是免疫球蛋白結(jié)構(gòu)基因，抗體主要由B淋巴細(xì)胞合成的。抗體有100萬種以上，一種淋巴細(xì)胞只產(chǎn)生一種抗體。第47頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月第48頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月第49頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月研究生活習(xí)慣、環(huán)境、飲食習(xí)慣等因素在沒有改變DNA序列的前體下，如何影響我們基因的表達(dá)。比如說，空氣中的污染物如何改變一個(gè)人的DNA的表達(dá)，從而導(dǎo)致像肺氣腫或肺癌之類的疾病。不同生活經(jīng)歷（比如服藥史、酗酒、患病史）對(duì)相同遺傳背景的雙胞胎個(gè)性的影響表觀遺傳信息好像是孟德爾和Crick都遺忘了的關(guān)鍵因素二表觀遺傳學(xué)(epigenetics)第50頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月一項(xiàng)來自40對(duì)雙胞胎抽提的DNA樣品的研究告訴我們外部因素如何影響這我們的健康?！癘nemonozygotictwincoulddevelopdiabetesorcancerorarthritis,andtheirco-twin,thegeneticallyidenticalone,couldbeperfectlyhealthy,sothisisafundamentalquestion”在基因組中除了DNA和RNA序列以外，還有許多調(diào)控基因的信息，它們雖然本身不改變基因的序列，但是可以通過基因修飾，蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)、DNA和其它分子的相互作用，而影響和調(diào)節(jié)遺傳的基因的功能和特性，并且通過細(xì)胞分裂和增殖周期影響遺傳。第51頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月521，遺傳學(xué)和表觀遺傳學(xué)的定義

遺傳學(xué)(genetic)是指基于基因序列改變所致基因表達(dá)水平（表型）變化，如基因突變、基因雜合丟失和微衛(wèi)星不穩(wěn)定等；表觀遺傳學(xué)(epigenetics)則是指基于非基因序列改變所致基因表達(dá)水平（表型）變化，如DNA甲基化和染色質(zhì)構(gòu)象變化等；表觀基因組學(xué)(epigenomics)則是在基因組水平上對(duì)表觀遺傳學(xué)改變的研究。第52頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月第53頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月2表觀遺傳學(xué)研究?jī)?nèi)容DNA甲基化組蛋白乙?；虺聊?RNAsilencing)SiRNA/miRNA第54頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月55表觀遺傳調(diào)控發(fā)育，醫(yī)學(xué)，細(xì)胞分化，進(jìn)化等越來越多的生理過程第55頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月第56頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月3DNA甲基化與基因活性的調(diào)控在甲基轉(zhuǎn)移酶的催化下，DNA的CG兩個(gè)核苷酸的胞嘧啶被選擇性地添加甲基，形成5－甲基胞嘧啶。DNA的甲基化可引起基因的失活。

DNA甲基化會(huì)導(dǎo)致某些區(qū)域DNA構(gòu)象變化，影響DNA的穩(wěn)定性和蛋白質(zhì)與DNA的相互作用，進(jìn)而控制基因的表達(dá)。（1）DNA甲基化第57頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月

(2)DNAmethylation主要形成方式:5-mC(5'-CG-3')N6-mA7-mGCpG島：位于基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)周圍、由胞嘧啶(C)和鳥嘧啶(G)組成的串聯(lián)重復(fù)序列；一般指一個(gè)至少含有200bp的區(qū)域，其中GC所占比例超過50%Enzymes:DNMT1：持續(xù)性DNA甲基轉(zhuǎn)移酶——作用于僅有一條鏈甲基化的DNA雙鏈，使其完全甲基化DNMT3a；DNMT3b：從頭甲基轉(zhuǎn)移酶，它們可甲基化CpG，使其半甲基化，繼而全甲基化第58頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)DNA甲基化抑制基因轉(zhuǎn)錄的機(jī)制DNA甲基化會(huì)導(dǎo)致某些區(qū)域DNA構(gòu)象改變（B-Z），包括甲基化后染色質(zhì)對(duì)于核酸酶或限制性內(nèi)切酶的敏感度下降，DNaseⅠ超敏感位點(diǎn)丟失，使DNA高度螺旋化,凝縮成團(tuán),直接影響了轉(zhuǎn)錄因子于啟動(dòng)區(qū)DNA的結(jié)合效率和結(jié)合活性，不能啟始基因轉(zhuǎn)錄。DNA的甲基化不利于模板與RNA聚合酶的結(jié)合，降低了轉(zhuǎn)錄活性。第59頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA甲基化提高了突變頻率NNNHCHOCH35-methylcytosineNNOHTOCH3thymine+H2O-NH3NNNHCHOcytosine+SAM比如在腦瘤，乳腺瘤和直腸癌細(xì)胞中P53的可遺傳的突變（Arg-His或者Cys）第60頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA甲基化與X染色體失活第61頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月Xic和Xist第62頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月633，組蛋白乙酰化一般情況下,組蛋白的乙?；欣贒NA與組蛋白八聚體的解離，核小體結(jié)構(gòu)松弛，從而使各種轉(zhuǎn)錄因子和協(xié)同轉(zhuǎn)錄因子能與DNA結(jié)合位點(diǎn)特異性結(jié)合，激活基因的轉(zhuǎn)錄。第63頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月在細(xì)胞核內(nèi)，組蛋白乙?；c組蛋白去乙酰化過程處于動(dòng)態(tài)平衡，并由組蛋白乙酰化轉(zhuǎn)酶（histoneacetyltransferase,HAT）和組蛋白去乙?；福╤istonedeacetylase,HDAC）共同調(diào)控。HAT將乙酰輔酶A的乙?；D(zhuǎn)移到組蛋白氨基末端特定的賴氨酸殘基上。HDAC使組蛋白去乙酰化，與帶負(fù)電荷的DNA緊密結(jié)合，染色質(zhì)致密卷曲，基因的轉(zhuǎn)錄受到抑制。

第64頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶

（Histoneacetyltransferase,HAT）I類：與轉(zhuǎn)錄有關(guān)

轉(zhuǎn)錄激活因子本身還有HAT活性中心TAFII250（H3,H4）轉(zhuǎn)錄因子TFIID復(fù)合物的亞基，協(xié)助起始轉(zhuǎn)錄

p300/CBP（H2A,H2B,H3,H4）共激活因子，跟增強(qiáng)子結(jié)合蛋白相互作用，轉(zhuǎn)錄激活子II類：與核小體組裝和染色體結(jié)構(gòu)有關(guān)

第65頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月去乙酰化酶HDAC使組蛋白去乙?；c帶負(fù)電荷的DNA緊密結(jié)合，染色質(zhì)致密卷曲，基因的轉(zhuǎn)錄受到抑制。

第66頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月組蛋白乙?；鰪?qiáng)與去乙酰化抑制基因表達(dá)的機(jī)制乙?；泻土私M蛋白尾巴的正電荷，降低了它與DNA的親和性和結(jié)合能力，最終影響核小體的濃縮水平和可接近性增加，使核小體變得松散，轉(zhuǎn)錄因子更容易與基因組的這一部分接觸，有利于提高轉(zhuǎn)錄水平；第67頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月68RNA干擾(RNAi)定義：雙鏈RNA誘發(fā)的、同源mRNA高效特異性降解的技術(shù)?？梢蕴禺愋越档突蜿P(guān)閉目的基因的表達(dá)，該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于基因功能的探索和疾病基因的治療。

機(jī)制：特異性地降解靶mRNA（清除錯(cuò)誤mRNA）異染色質(zhì)和轉(zhuǎn)座子區(qū)產(chǎn)生的siRNA，通過RNA-蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用募集甲基轉(zhuǎn)移酶到相應(yīng)位置，導(dǎo)致異染色質(zhì)話或者基因沉默；進(jìn)而阻止有害基因表達(dá)第68頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月SiRNA1998年，安德魯·法厄（AndrewZ.Fire）等在秀麗隱桿線蟲（C.elegans）中進(jìn)行反義RNA抑制實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，作為對(duì)照加入的雙鏈RNA相比正義或反義RNA顯示出了更強(qiáng)的抑制效果。并且將這種現(xiàn)象命名為RNA干擾。2006年，安德魯·法厄與克雷格·梅洛（CraigC.Mello）由于在RNAi機(jī)制研究中的貢獻(xiàn)獲得諾貝爾生理及醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。21核苷酸的雙鏈RNA，其中19個(gè)互補(bǔ)配對(duì)，3’端2個(gè)不配對(duì)，5‘端為磷酸基團(tuán)；引導(dǎo)鏈介導(dǎo)靶mRNA的降解，乘客鏈在siRNA包裝成熟后被降解。病毒RNA，或者環(huán)境，人為導(dǎo)入的外源RNA都是siRNA的來源。第69頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月SiRNA的生物合成1）Dicer切割成雙鏈小片段2）組裝復(fù)合物3）形成活性的沉默復(fù)合物（RISC）組裝到Ago蛋白中第70頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月71Dicer20nt左右第71頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月ArgonauteRnaseH催化RNA的剪切第72頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月基因沉默的生物學(xué)意義轉(zhuǎn)錄水平和轉(zhuǎn)錄后水平參與基因調(diào)控維護(hù)基因組的穩(wěn)定性，保護(hù)基因組免受外源核酸侵入

（細(xì)胞RDRP利用入侵RNA為模版，合成雙鏈RNA經(jīng)過Dicer切割組裝成有活性的RISC，抑制外源RNA對(duì)宿主的破壞）第73頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月miRNA長(zhǎng)度為22nt左右的5′端帶磷酸基團(tuán)、3′端帶羥基的非蛋白編碼的調(diào)控小RNA家族。miRNA廣泛存在于真核生物中，不具有開放閱讀框架，不編碼蛋白質(zhì)，一般長(zhǎng)20-24nt，通過轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平上調(diào)控基因的表達(dá)。miRNAs在物種進(jìn)化中相當(dāng)保守，在植物、動(dòng)物和真菌中發(fā)現(xiàn)的miRNAs只在特定的組織和發(fā)育階段表達(dá)，miRNA的組織特異性和時(shí)序性，決定組織和細(xì)胞的功能特異性，表明miRNA在細(xì)胞生長(zhǎng)和發(fā)育過程中起多種調(diào)節(jié)作用。第74頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月miRNA生物合成1)RNApolyII轉(zhuǎn)錄含有頸環(huán)結(jié)構(gòu)的pri-miRNA,5’端帽子結(jié)構(gòu)和3‘-PolyA；2)第一次切割5‘和3’端（Drosha或DCL1），70nt頸環(huán)結(jié)構(gòu)，末端有2-3個(gè)堿基不配對(duì)（Pre-miRNA）；3）第二次切割頸環(huán)的環(huán)，形成21nt的雙鏈成熟miRNA(miRNA-miRNA*)(MaturemiRNA)第75頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月動(dòng)物miRNA生物合成過程RNaseIII70nt的頸環(huán)結(jié)構(gòu)

末端2-3nt不配對(duì)（5‘，3’端）RNaseIII21nt的頸環(huán)結(jié)構(gòu)

（頸環(huán)的環(huán)端）miRNA-miRNA*第76頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月miRNA的功能裝載成RISC后，使與之互補(bǔ)配對(duì)的mRNA降解；miRNA可抑制靶mRNA的翻譯，降低靶基因蛋白水平miRNA的異常往往跟腫瘤形成，惡性轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)移，“oncomir”第77頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月miRNA與健康在miR-96突變引起的遺傳性進(jìn)行性聽力喪失在mir-184的突變導(dǎo)致遺傳性白內(nèi)障刪除的miR-17~92類，導(dǎo)致骨骼發(fā)育和生長(zhǎng)缺陷第78頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月SiRNA和miRNA的相同之處1.長(zhǎng)度都約在22nt左右。2.依賴Dicer酶的加工，是Dicer的產(chǎn)物，所以具有Dicer產(chǎn)物的特點(diǎn)。3.需要Argonaute家族蛋白存在。4.RISC組分，所以其功能界限變得不清晰，如二者在介導(dǎo)沉默機(jī)制上有重疊。5.miRNA和siRNA合成都是由雙鏈的RNA或RNA前體形成的。第79頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月區(qū)別1.根本區(qū)別是miRNA是內(nèi)源的，是生物體的固有因素；而siRNA是人工體外合成的，通過轉(zhuǎn)染進(jìn)入人體內(nèi)，是RNA干涉的中間產(chǎn)物。2.結(jié)構(gòu)上，miRNA是單鏈RNA，而siRNA是雙鏈RNA。3.Dicer酶對(duì)二者的加工過程不同，miRNA是不對(duì)稱加工，miRNA僅是剪切pre-miRNA的一個(gè)側(cè)臂，其他部分降解；而siRNA對(duì)稱地來源于雙鏈RNA的前體的兩側(cè)臂。第80頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月4.

作用位置上，miRNA主要作用于靶標(biāo)基因3′-UTR區(qū)，而siRNA可作用于mRNA的任何部位。5.

作用方式上，miRNA可抑制靶標(biāo)基因的翻譯，也可以導(dǎo)致靶標(biāo)基因降解，即在轉(zhuǎn)錄水平后和翻譯水平起作用，而siRNA只能導(dǎo)致靶標(biāo)基因的降解，即為轉(zhuǎn)錄水平后調(diào)控。6.miRNA主要在發(fā)育過程中起作用，調(diào)節(jié)內(nèi)源基因表達(dá)，而siRNA不參與生物生長(zhǎng)，是RNAi的產(chǎn)物，原始作用是抑制轉(zhuǎn)座子活性和病毒感染。第81頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)其他水平上的基因調(diào)控第82頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月一

RNA的加工成熟

各種基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物都是RNA，無論是rRNA、tRNA還是mRNA，初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物只有經(jīng)過加工，才能成為有生物功能的活性分子。rRNA和tRNA的加工成熟rRNA加工有兩個(gè)內(nèi)容，一個(gè)是分子內(nèi)的切割，另一個(gè)是化學(xué)修飾。真核生物的rRNA基因轉(zhuǎn)錄時(shí)，先產(chǎn)生一個(gè)45S的前體rRNA，然后被核酸酶逐漸降解，形成成熟的18S、28S和5.8SrRNA。真核生物rRNA則主要是核糖甲基化

第83頁，課件共93頁，創(chuàng)作于2023年2月

tRNA基因轉(zhuǎn)錄時(shí)也可能先生成前體tRNA，然