第八章真核基因表達(dá)調(diào)控

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Contents當(dāng)前第1頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)一、真核基因組結(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)序列第一節(jié)真核生物的基因組當(dāng)前第2頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)●基因組很小，大多只有一條染色體●

結(jié)構(gòu)簡煉●存在轉(zhuǎn)錄單元多順反子原核生物基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)●有重疊基因當(dāng)前第3頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)三、基本概念（一）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。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)

。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當(dāng)前第4頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)1、簡單多基因家族簡單多基因家族中的基因一般以串聯(lián)方式前后相連。當(dāng)前第5頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)TheeukaryoticribosomalDNArepeatingunit非轉(zhuǎn)錄間隔序列外轉(zhuǎn)錄間隔序列內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔序列當(dāng)前第6頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)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。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)存在不同形式的復(fù)雜多基因家族。

當(dāng)前第7頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)OrganizationofhistonegenesintheanimalgenomeRepeatinguniteRepeatingunite當(dāng)前第8頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)發(fā)育調(diào)控的復(fù)雜多基因家族：

血紅蛋白基因家族有功能的血紅蛋白基因的基本結(jié)構(gòu)：三個(gè)外顯子被兩個(gè)內(nèi)含子隔開類和類珠蛋白基因家族人在發(fā)育過程中的血紅蛋白類型當(dāng)前第9頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)（二）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。當(dāng)前第10頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)當(dāng)前第11頁\共有106頁\編于星期三\10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剪接的信號序列

5‘GT——AG3‘--------GT——AG法則當(dāng)前第12頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)有些DNA序列可編碼一條以上的蛋白質(zhì)相同密碼子、不同起始位點(diǎn)產(chǎn)生長度不同的蛋白質(zhì)不同起始位點(diǎn)、不同讀碼順序產(chǎn)生不同蛋白質(zhì)當(dāng)前第13頁\共有106頁\編于星期三\10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。肌紅蛋白重鏈基因41個(gè)外顯子，但能精確的剪接成一個(gè)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。小鼠淀粉酶基因表達(dá)的組織特異性變化：

唾液腺和肝臟當(dāng)前第14頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)當(dāng)前第15頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)(三)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。一般是啟動子出現(xiàn)問題。當(dāng)前第16頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)第二節(jié)真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類一、真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)1、多層次2、個(gè)體發(fā)育復(fù)雜3、活性染色體結(jié)構(gòu)變化：對核酸酶敏感、DNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化、DNA堿基修飾變化、組蛋白變化4、正性調(diào)節(jié)占主導(dǎo)5、轉(zhuǎn)錄與翻譯間隔進(jìn)行6、轉(zhuǎn)錄后修飾、加工當(dāng)前第17頁\共有106頁\編于星期三\10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、分化、發(fā)育的全部進(jìn)程。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)控二、真核生物基因表達(dá)調(diào)控的種類：當(dāng)前第18頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)第三節(jié)真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控●基因丟失—馬蛔蟲基因擴(kuò)增—rDNA基因重排DNA甲基化狀態(tài)與調(diào)控染色體結(jié)構(gòu)與調(diào)控●●●●抗體分子的形成Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)座子當(dāng)前第19頁\共有106頁\編于星期三\10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。某些原生動物、線蟲、昆蟲和甲殼類動物在個(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（包括動物、植物）中尚未發(fā)現(xiàn)類似的基因丟失現(xiàn)象。當(dāng)前第20頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)二、基因擴(kuò)增：基因擴(kuò)增是指某些基因的拷貝數(shù)專一性增多的現(xiàn)象，它使得細(xì)胞在短期內(nèi)產(chǎn)生大量的基因產(chǎn)物以滿足生長發(fā)育的需要，是基因活性調(diào)控的一種方式。如非洲爪蟾體細(xì)胞中rDNA的基因擴(kuò)增是因發(fā)育需要而出現(xiàn)的基因擴(kuò)增現(xiàn)象。當(dāng)前第21頁\共有106頁\編于星期三\10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?；蚪M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。

小麥、大豆都是多倍體植物。發(fā)育或系統(tǒng)發(fā)生中的倍性增加在植物中普遍存在當(dāng)前第22頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)將一個(gè)基因從遠(yuǎn)離啟動子的地方移到距它很近的位點(diǎn)從而啟動轉(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)基因的表達(dá)。三、基因重排：當(dāng)前第23頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)當(dāng)前第24頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)當(dāng)前第25頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)當(dāng)前第26頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)當(dāng)前第27頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)免疫球蛋白由兩條重鏈（可變區(qū)V、連接區(qū)J、恒定區(qū)C）和兩條輕鏈（V、C）組成；免疫球蛋白及其基因重排當(dāng)前第28頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)淋巴細(xì)胞

當(dāng)前第29頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)當(dāng)前第30頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)實(shí)例二：人類血紅蛋白；人類血紅蛋白基因基因家族成員的發(fā)育階段特異性表達(dá)是通過基因重排的方式?jīng)Q定的，這種變化是不可逆的。

當(dāng)前第31頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)四、DNA甲基化與基因活性的調(diào)控DNA甲基化能關(guān)閉某些基因的活性，去甲基化則誘導(dǎo)了基因的重新活化與表達(dá)。其機(jī)理是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)錄因子與啟動區(qū)DNA的結(jié)合效率。DNA的甲基化能提高甲基化位點(diǎn)的突變頻率，因而可作為誘變劑或致癌因子調(diào)節(jié)基因表達(dá)。X染色體上DNA的高度甲基化可引起X染色體的失活。當(dāng)前第32頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)DNA的甲基化當(dāng)前第33頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)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，稱為CpG島

當(dāng)前第34頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)真核生物細(xì)胞內(nèi)存在兩種甲基化酶活性：日常型甲基轉(zhuǎn)移酶：在甲基化母鏈（模板鏈）指導(dǎo)下使處于半甲基化的DNA雙鏈分子上與甲基胞嘧啶相對應(yīng)的胞嘧啶甲基化。催化特異性強(qiáng)，保證了DNA復(fù)制及細(xì)胞分裂后甲基化模式不變。

從頭合成型甲基轉(zhuǎn)移酶：催化未甲基化的CpG成為mCpG，不需要母鏈的指導(dǎo)，但速度很慢。當(dāng)前第35頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)NotrecognizedbymaintenancemethylaseRecognizedbymaintenancemethylase當(dāng)前第36頁\共有106頁\編于星期三\10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)錄因子與啟動區(qū)DNA的結(jié)合效率。

甲基化達(dá)到一定程度時(shí)，DNA構(gòu)象由B-DNA向Z-DNA過渡，后者結(jié)構(gòu)收縮，螺旋加深，使許多反式作用因子所識別的元件（順式作用因子）深陷于大溝內(nèi)，而不利于二者的識別與結(jié)合，從而不利于基因的轉(zhuǎn)錄起始。當(dāng)前第37頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)DNA甲基化對基因轉(zhuǎn)錄的抑制作用P252當(dāng)前第38頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)當(dāng)前第39頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)DNA的甲基化提高了位點(diǎn)突變頻率5-mC脫氨基造成C-T轉(zhuǎn)換：所以CpG二核苷酸序列出現(xiàn)的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于按核苷酸組成計(jì)算出的頻率。當(dāng)前第40頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)DNA的甲基化與X染色體失活雌性哺乳動物一條X染色體發(fā)育早期失活，可傳給子細(xì)胞，巴氏小體。X特異性基因Xist（xi-specifictranscript,只在失活的X染色體上表達(dá)）產(chǎn)物是功能性RNA分子（不含ORF，具有大量的中止密碼子，僅定位于核內(nèi)），可與Xic（X-chromosomeinactivationcenter）位點(diǎn)結(jié)合，造成構(gòu)象變化，使DNA更易與各種蛋白質(zhì)結(jié)合，最終導(dǎo)致X染色體失活?；罨疿染色體上的Xist基因總是甲基化的，失活X染色體上的Xist基因總是去甲基化的。當(dāng)前第41頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)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Xist基因甲基化與X染色體失活當(dāng)前第42頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)五、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與基因表達(dá)調(diào)控：按功能狀態(tài)的不同可將染色質(zhì)分為活性染色質(zhì)[常染色質(zhì)]和非活性染色質(zhì)[異染色質(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)?；钚匀旧|(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?；钚匀旧|(zhì)當(dāng)前第43頁\共有106頁\編于星期三\10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。當(dāng)前第44頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)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）當(dāng)前第45頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)活性染色體結(jié)構(gòu)變化1.對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。HMG蛋白與啟動子的結(jié)合，導(dǎo)致單鏈區(qū)形成，使啟動子暴露，產(chǎn)生了DNaseⅠ超敏感位點(diǎn)。當(dāng)前第46頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)DNaseⅠhypersensitivesites當(dāng)前第47頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)HMG蛋白質(zhì)是真核細(xì)胞核內(nèi)一組含量豐富的非組蛋白,它們在染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能及基因表達(dá)調(diào)控過程中均起著重要作用。HMG蛋白質(zhì)能與通用轉(zhuǎn)錄因子TFIID和TFIIA相互作用,增強(qiáng)某些基因的轉(zhuǎn)錄.HMG(14/17)是目前已知惟一能特異性地識別圍繞在核小體核心顆粒上146bpDNA的非組蛋白當(dāng)前第48頁\共有106頁\編于星期三\10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。當(dāng)前第49頁\共有106頁\編于星期三\10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組蛋白巰基暴露當(dāng)前第50頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)活性染色質(zhì)上具有DNaseI超敏感位點(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′端啟動子區(qū)域。當(dāng)前第51頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)活性染色質(zhì)上具有核基質(zhì)結(jié)合區(qū)（matrixattachmentregion，MAR）。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10倍以上，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。當(dāng)前第52頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)第四節(jié)真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控一、真核基因轉(zhuǎn)錄（一）真核基因結(jié)構(gòu)當(dāng)前第53頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)主要討論真核RNA聚合酶II當(dāng)前第54頁\共有106頁\編于星期三\10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。當(dāng)前第55頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)（二）順式作用元件定義：影響自身基因表達(dá)活性的非編碼DNA序列。例：啟動子、增強(qiáng)子、沉默子等（1）啟動子：在DNA分子中，RNA聚合酶能夠識別、結(jié)合并導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄起始的序列。核心啟動子和上游啟動子當(dāng)前第56頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)當(dāng)前第57頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)

增強(qiáng)子增強(qiáng)子首先發(fā)現(xiàn)于SV40病毒中。它轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游約200bp處有兩段72bp長的重復(fù)序列，可提高轉(zhuǎn)錄效率100倍以上。該序列可遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)3000bp以上依然發(fā)揮作用。核心元件是5-GGTGTGGAAAG-3當(dāng)前第58頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)增強(qiáng)子及其功能真核生物基因可受長距離調(diào)控，即受增強(qiáng)子調(diào)控增強(qiáng)子是真核生物中通過啟動子來增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄的遠(yuǎn)端遺傳性控制元件。可以位于基因的5‘端，也可位于3’端，也可位于基因內(nèi)部的內(nèi)含子區(qū)域。一般跨度為100-200bp，各個(gè)獨(dú)立序列彼此間隔50bp，至少2-3個(gè)同時(shí)存在。當(dāng)前第59頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)增強(qiáng)子的其它特性：能通過啟動子提高同一條DNA鏈上靶基因的轉(zhuǎn)錄一般具有組織細(xì)胞特異性，說明增強(qiáng)子只有與特定蛋白結(jié)合后才能發(fā)揮功能[即這種組織細(xì)胞特異性是由特定蛋白因子決定的]?；钚耘c在雙螺旋結(jié)構(gòu)中的方向有關(guān)。當(dāng)前第60頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)Ageneenhancerelementcanfunctioningeneregulationatadistance.

當(dāng)前第61頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)增

強(qiáng)

子

作

用

機(jī)

理

：

當(dāng)前第62頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)第三節(jié)反式作用因子

（轉(zhuǎn)錄因子）對轉(zhuǎn)錄的影響一、轉(zhuǎn)錄因子的類型；二、轉(zhuǎn)錄因子的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域；三、轉(zhuǎn)錄因子的蛋白質(zhì)結(jié)合結(jié)構(gòu)域當(dāng)前第63頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)一、轉(zhuǎn)錄因子的類型1、具有普遍性作用的通用轉(zhuǎn)錄因子

一般作用于類型Ⅱ基因的基本元件，如TATA框和轉(zhuǎn)錄起始區(qū)域(INR)，一般參與啟動子上轉(zhuǎn)錄起始反應(yīng)。它們使啟動子進(jìn)行低水平基礎(chǔ)性轉(zhuǎn)錄，可以被轉(zhuǎn)錄活化因子進(jìn)一步激活，也可被轉(zhuǎn)錄抑制因子阻遏。

是參與轉(zhuǎn)錄起始或終止的非特異性轉(zhuǎn)錄因子當(dāng)前第64頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)一、轉(zhuǎn)錄因子的類型2、細(xì)胞或基因特異性轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子

作用于轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物形成過程中的某些靶分子和控制位點(diǎn)，往往含有DNA序列特異性結(jié)合的結(jié)構(gòu)域和激活(活化)結(jié)構(gòu)域。DNA序列特異性結(jié)合的結(jié)構(gòu)域使它們結(jié)合、固定到啟動子上游調(diào)控區(qū)上?；罨Y(jié)構(gòu)域被認(rèn)為是直接或間接地接觸到普遍性轉(zhuǎn)錄因子內(nèi)的靶位點(diǎn)上，對轉(zhuǎn)錄的起始過程實(shí)行調(diào)控。

當(dāng)前第65頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)TFⅡD的一個(gè)亞基TBP即TATA框結(jié)合蛋白，是一個(gè)普遍性的轉(zhuǎn)錄因子當(dāng)前第66頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)TFⅡD的一個(gè)亞基是特異識別TATA框的，稱為TATA框結(jié)合蛋白（TBP）；其余亞基叫TBP-相關(guān)因子（TAF）；起始復(fù)合物的組裝過程：TFⅡD（TBP、TAFs）+DNA+TFⅡA+TFⅡB+（TFⅡF+RNApolⅡ）+TFⅡE由RNApolⅡ與通用轉(zhuǎn)錄因子組成基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄裝置——起始復(fù)合物當(dāng)前第67頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)RNApolⅡ的上游元件及其轉(zhuǎn)錄因子上游元件：TATA框、GC框、CAAT框、八聚體（Octamer，一個(gè)8bp元件）。轉(zhuǎn)錄因子：1、TATA框結(jié)合蛋白：TFⅡD、TFⅡA、TFⅡB、TFⅡE等；2、SP1：結(jié)合到GC框，能與啟動子的任一條鏈結(jié)合。其DNA結(jié)合域在C端，含有三個(gè)鋅指。3、結(jié)合CAAT框的因子：有多種，其中一類是CTF家族，其成員與CAAT框的親和力相同；另一類是CP家族，其成員與不同啟動子的CAAT框的親和力不同。當(dāng)前第68頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)二、轉(zhuǎn)錄因子的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域1、鋅指（Zincfingerregion）2、亮氨酸“拉鏈”式二聚體（leucinezipper）；3、螺旋-環(huán)-螺旋結(jié)構(gòu)（helix-loop-helix，HLH）；4、結(jié)合相關(guān)靶DNA的同源域（hemeodomain）：當(dāng)前第69頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)Threemajorcategoriesoftranscriptionfactorprotein當(dāng)前第70頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)1、鋅指：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)：保守序列：Cys-X2-4-Cys-X3-Phe-X5-Leu-X2-His-X3-His；Cys2/His2鋅指，Cys2/Cys2鋅指；功能：鋅指區(qū)負(fù)責(zé)識別并結(jié)合于DNA上特異的目標(biāo)位點(diǎn)。有兩類與DNA結(jié)合的蛋白質(zhì)具有這種結(jié)構(gòu)，即經(jīng)典的鋅指蛋白與類固醇受體。不同蛋白質(zhì)鋅指數(shù)目不同。當(dāng)前第71頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)大部分的鋅指區(qū)都聚合成一組，但也有的不止一個(gè)鋅指簇，一般認(rèn)為，如果某個(gè)蛋白具有一個(gè)或多個(gè)成簇的鋅指區(qū)，那么它很可能就是轉(zhuǎn)錄因子。當(dāng)前第72頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)鋅指區(qū)結(jié)構(gòu)都是以鋅將一個(gè)α

螺旋與一個(gè)反向平行的β折疊片的基底通過半胱氨酸和組氨酸之間形成配位鍵連接起來，指環(huán)上的賴氨酸和精氨酸參與DNA的結(jié)合結(jié)合在DNA大溝中重復(fù)出現(xiàn)，所以結(jié)合牢固。當(dāng)前第73頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)糖皮質(zhì)激素特異性雌激素特異性

類固醇激素受體是以二聚體形式發(fā)揮其促進(jìn)轉(zhuǎn)錄作用的。它們的兩個(gè)鋅指的功能不同。第1個(gè)鋅指的右側(cè)是控制與DNA結(jié)合的，第2個(gè)鋅指的左側(cè)則是控制形成二聚體的能力的。當(dāng)前第74頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)2、堿性亮氨酸“拉鏈”式二聚體bZIP此種結(jié)構(gòu)基元的特點(diǎn)是蛋白質(zhì)的-螺旋的一側(cè)集中了許多疏水氨基酸，兩分子蛋白質(zhì)的這種疏水側(cè)面相互作用使之形成二聚體。當(dāng)前第75頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)這些-螺旋的一個(gè)突出特點(diǎn)是頻繁出現(xiàn)亮氨酸，并且趨于每7個(gè)氨基酸殘基出現(xiàn)一個(gè)亮氨酸，這種出現(xiàn)頻率使得在形成-螺旋時(shí)，亮氨酸出現(xiàn)在-螺旋的疏水一側(cè)，并且直線排列。早期設(shè)想的這些-螺旋之間的蛋白質(zhì)—蛋白質(zhì)相互作用的模式是亮氨酸殘基的交錯(cuò)插入，因而把它叫成亮氨酸拉鏈?，F(xiàn)在已知，在兩個(gè)蛋白質(zhì)上的亮氨酸殘基是肩并肩地排列起來的，并且相互作用的兩個(gè)-螺旋是彼此纏繞在一起，成為螺旋了的螺旋。

當(dāng)前第76頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)亮氨酸拉鏈蛋白在序列上的另一個(gè)共同特點(diǎn)是，在拉鏈區(qū)的氨基端有一個(gè)約30個(gè)殘基的堿性區(qū)(富含賴氨酸和精氨酸)。此區(qū)的作用是與DNA結(jié)合，它也形成-螺旋。亮氨酸拉鏈區(qū)的作用是將一對與DNA結(jié)合的區(qū)域拉在一起，以結(jié)合兩個(gè)相鄰的DNA序列。當(dāng)前第77頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)當(dāng)前第78頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)當(dāng)前第79頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)

3、螺旋-環(huán)-螺旋結(jié)構(gòu)（helix-loop-helix，HLH）HLH蛋白的共同結(jié)構(gòu)：含40-50個(gè)氨基酸殘基，其中含兩個(gè)既親水又親脂的-螺旋（helix），-螺旋被不同長度的連接區(qū)（loop）分開。HLH蛋白借兩個(gè)螺旋對應(yīng)面上疏水基團(tuán)相互作用形成同樣亞基或不同亞基構(gòu)成的二聚體。HLH區(qū)可能使各亞基的兩個(gè)堿性區(qū)正確定向。與HLH區(qū)相鄰的是強(qiáng)堿性的區(qū)域，它是與DNA結(jié)合必須的。當(dāng)前第80頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)

bHLH蛋白是以二聚體與DNA結(jié)合并發(fā)揮作用的。一個(gè)同二聚體或一個(gè)異二聚體的兩個(gè)亞基都有堿性區(qū)時(shí)才能與DNA結(jié)合。HLH結(jié)構(gòu)域的作用大概是正確安置這兩個(gè)(由每個(gè)亞基各提供一個(gè))堿性區(qū)的位置。當(dāng)前第81頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)4、結(jié)合相關(guān)靶DNA的同源域同源域：是指由60個(gè)保守氨基酸組成的結(jié)構(gòu)域。它存在于許多或幾乎所有真核生物的DNA結(jié)合蛋白中，負(fù)責(zé)與DNA結(jié)合。編碼同源域的DNA序列稱為同源域（同源轉(zhuǎn)換）基因，可能與生物的生長、發(fā)育和分化密切相關(guān)。同源域具有三個(gè)螺旋區(qū)并通過螺旋區(qū)與DNA發(fā)生識別和結(jié)合。當(dāng)前第82頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)當(dāng)前第83頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)圖示果蠅engrailed基因產(chǎn)物的同源異型域與DNA結(jié)合的模式圖。從圖中可以看出，螺旋3結(jié)合在DNA的大溝中，它是蛋白質(zhì)和DNA的主要接觸部位。螺旋3的一些部位與磷酸骨架結(jié)合，這是沒有特異性的。但中間部分則與堿基相結(jié)合，這種結(jié)合規(guī)定著特異性。螺旋2和螺旋3形成螺旋—轉(zhuǎn)角—螺旋式樣，螺旋1和螺旋2為反平行樣式，它們與螺旋3近于垂直。此外，在結(jié)構(gòu)域N端有個(gè)伸展的臂，它伸入到小溝中，成為蛋白質(zhì)與DNA的另一個(gè)接觸位點(diǎn)。當(dāng)前第84頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)第四節(jié)其他水平上的基因調(diào)控一、RNA的加工成熟；二、翻譯水平的調(diào)控；三、蛋白質(zhì)的加工成熟；當(dāng)前第85頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)一、RNA的加工成熟（一）、rRNA和tRNA的加工成熟；1、rRNA：

45S前體rRNA→18SrRNA+28SrRNA+5.8SrRNA2、tRNA：前體tRNA→4.5StRNA→成熟4StRNA（二）、mRNA的加工成熟（證據(jù)：P285）1、5末端加“帽子”：P862、3末端加上poly（A）尾：P873、mRNA的剪接；4、核苷酸的甲基化修飾。當(dāng)前第86頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)rRNA的加工成熟當(dāng)前第87頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)rRNA和tRNA同時(shí)加工成熟當(dāng)前第88頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)mRNA的加帽與加尾當(dāng)前第89頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)mRNA

的

加

工

成

熟當(dāng)前第90頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)（二）、mRNA的剪接當(dāng)前第91頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)組成型剪接當(dāng)前第92頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)內(nèi)含子的GT-AG法則當(dāng)前第93頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)選用不同的剪接位點(diǎn)產(chǎn)生不同的蛋白質(zhì)當(dāng)前第94頁\共有106頁\編于星期三\10點(diǎn)剪接過程當(dāng)前第95頁\共有106頁\編于星