藥學(xué)分子生物學(xué)轉(zhuǎn)錄

藥學(xué)分子生物學(xué)轉(zhuǎn)錄第1頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月中心法則生物體遺傳信息傳遞的方式reversetranscription中心法則（thecentraldogma）生物功能的實現(xiàn)（遺傳信息的表達）：轉(zhuǎn)錄、翻譯世代之間傳遞：DNA的復(fù)制第2頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA成熟的mRNA轉(zhuǎn)錄（transcription）生物體以DNA為模板合成RNA的過程轉(zhuǎn)錄是遺傳信息表達的第一步RNA轉(zhuǎn)錄第3頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月第4頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月復(fù)制VS轉(zhuǎn)錄第5頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄與復(fù)制的共同點核苷酸聚合反應(yīng)，生成磷酸二脂鍵以DNA為模板酶促反應(yīng)遵從堿基配對規(guī)律方向：從5’→3’第6頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄與復(fù)制的區(qū)別復(fù)制轉(zhuǎn)錄模板兩股鏈均復(fù)制模板鏈轉(zhuǎn)錄（不對稱轉(zhuǎn)錄）原料dNTPNTP引物需要RNA做引物不需要酶DNA聚合酶RNA聚合酶配對A-T,C-GA-U,T-A,G-C產(chǎn)物子代雙鏈DNA（半保留復(fù)制）mRNA,tRNA，rRNA,smallRNA第7頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)原料：核苷酸（NTP：ATP,UTP,GTP,CTP）模板：DNA酶：RNA聚合酶（RNApolymerase,RNA-pol）轉(zhuǎn)錄因子（transcriptionfactor,TF）凡是轉(zhuǎn)錄過程必需的蛋白質(zhì)，只要它不是RNA聚合酶的組成成分，就可以將其定義為轉(zhuǎn)錄因子第8頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄的模板結(jié)構(gòu)基因（structuralgene）:DNA分子上轉(zhuǎn)錄出RNA的區(qū)段第9頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄的模板結(jié)構(gòu)基因（structuralgene）:DNA分子上轉(zhuǎn)錄出RNA的區(qū)段模板鏈(templatestrand)，也稱作有意義鏈或Watson鏈DNA雙鏈中，按堿基配對規(guī)律，能指引轉(zhuǎn)錄生成RNA的一股單鏈第10頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄的模板結(jié)構(gòu)基因（structuralgene）:DNA分子上轉(zhuǎn)錄出RNA的區(qū)段模板鏈(templatestrand)，也稱作有意義鏈或Watson鏈編碼鏈(codingstrand)，也稱為反義鏈或Crick鏈。

與模板鏈互補的鏈，特征是與轉(zhuǎn)錄的RNA序列類似（僅有T與U的區(qū)別）第11頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月模板鏈、編碼鏈與RNA的關(guān)系5′···GCAGUACAUGUC···3′mRNAN······Ala·Val·His·Val······C肽轉(zhuǎn)錄翻譯5′···GCAGTACATGTC···3′3′···cgtgatgtacag···5′編碼鏈模板鏈DNA參與轉(zhuǎn)錄第12頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月不對稱轉(zhuǎn)錄(asymmetrictranscription)在DNA分子雙鏈上某一區(qū)段，一股鏈用作模板指引轉(zhuǎn)錄，另一股鏈不轉(zhuǎn)錄；5335模板鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向結(jié)構(gòu)基因模板鏈并非永遠在同一條單鏈上。第13頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月基本內(nèi)容：第一節(jié)：原核生物的轉(zhuǎn)錄第二節(jié)：真核生物的轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后修飾第三節(jié)：轉(zhuǎn)錄調(diào)控（原核、真核）第14頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月第15頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月原核的RNA聚合酶基因產(chǎn)物功能rpoA2α聚合酶啟動子識別結(jié)合激活劑rpoBβ與轉(zhuǎn)錄全過程相關(guān)rpoCβ’結(jié)合DNA模板rpoDσ辨認正確的轉(zhuǎn)錄起始位點

核心酶（corepolymerase）全酶（holoenzyme）第16頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月核心酶(coreenzyme)全酶(holoenzyme)原核的RNA聚合酶第17頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月核心酶與σ亞基原核RNA聚合酶的σ亞基能識別啟動子σ亞基在轉(zhuǎn)錄開始后脫離核心酶核心酶完成后續(xù)的轉(zhuǎn)錄過程-35區(qū)-10區(qū)圖11-3原核生物的RNA聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合（DNA雙鏈已打開，σ因子尚未脫落）第18頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月啟動子(promoter)啟動子:RNA聚合酶結(jié)合模板DNA的部位

5335結(jié)構(gòu)基因調(diào)控序列RNA-pol原核RNA聚合酶的σ亞基能識別啟動子第19頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月RNA聚合酶保護法一種巧妙的研究啟動子序列的方法

40-60bp的DNA片段沒有被降解，暗示——DNA與RNA聚合酶結(jié)合的部位第20頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月原核生物啟動子保守序列開始轉(zhuǎn)錄(Pribnowbox)TATAATPuATATTAPy-10區(qū)TTGACAAACTGT-35區(qū)RNA-pol辨認位點(recognitionsite)55結(jié)構(gòu)基因33RNA聚合酶保護區(qū)1-30-5010-10-40-205335第21頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄的過程轉(zhuǎn)錄起始RNA的延長轉(zhuǎn)錄終止

原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄的聚合酶、起始、終止都有所不同第22頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月原核生物轉(zhuǎn)錄的過程轉(zhuǎn)錄起始需解決兩個問題：RNA聚合酶必須準(zhǔn)確地結(jié)合在轉(zhuǎn)錄模板的起始區(qū)域。DNA雙鏈解開，使其中的一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板。第23頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月原核生物的轉(zhuǎn)錄起始RNA聚合酶全酶(2)與模板結(jié)合DNA雙鏈解開在RNA聚合酶作用下發(fā)生第一次聚合反應(yīng)，形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物5-pppG-OH+

NTP

5-pppGpN

-OH3+ppi轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物:RNApol(2)-DNA-pppGpN-OH3第24頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月原核生物轉(zhuǎn)錄的延伸亞基脫落，RNA–pol聚合酶核心酶變構(gòu)，與模板結(jié)合松弛，沿著DNA模板前移在核心酶作用下，NTP不斷聚合，RNA鏈不斷延長(NMP)n+NTP(NMP)n+1+PPi第25頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄空泡(transcriptionbubble)轉(zhuǎn)錄空泡非模板DNARNA聚合酶RNA-DNA雜化雙鏈，～12bpRNA解開雙鏈模板鏈DNA恢復(fù)雙鏈5’3’轉(zhuǎn)錄方向第26頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月超螺旋是轉(zhuǎn)錄的一個重要特征隨著RNA-pol沿雙鏈前進，它的前方產(chǎn)生正超螺旋（DNA更加緊密），后方產(chǎn)生負超螺旋（DNA部分解鏈）兩種螺旋都可以通過促旋酶和拓撲異構(gòu)酶去除。類似DNA復(fù)制的時候第27頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月原核生物轉(zhuǎn)錄的延伸第28頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月原核生物轉(zhuǎn)錄過程中的羽毛狀現(xiàn)象53DNA核糖體RNARNA聚合酶電子顯微鏡照片轉(zhuǎn)錄未完成，翻譯已經(jīng)在進行著第29頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月原核生物轉(zhuǎn)錄終止指RNA聚合酶在DNA模板上停頓下來不再前進，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA鏈從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物上脫落下來。依賴Rho(ρ)因子的轉(zhuǎn)錄終止非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止分類：第30頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止ATPρ因子：

1969年Roberts在被T4噬菌體感染的E.coli中發(fā)現(xiàn)與RNA轉(zhuǎn)錄物結(jié)合，改變RNA-pol構(gòu)象，使其停頓有ATP酶活性，解旋酶（helicase）活性第31頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止DNA模板上靠近終止處，有些特殊的堿基序列，轉(zhuǎn)錄出RNA后，RNA產(chǎn)物形成特殊的結(jié)構(gòu)來終止轉(zhuǎn)錄。第32頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`

RNA5TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT...3DNAUUUU...…UUUU...…5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`莖環(huán)(stem-loop)/發(fā)夾(hairpin)結(jié)構(gòu)第33頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月莖環(huán)結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)錄終止的機理回文序列導(dǎo)致RNA形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)改變了RNA-pol的構(gòu)象，使其停頓RNA和DNA各自形成雙鏈，使RNA/DNA雜化短鏈分開，釋放RNA第34頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月第35頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月RNA聚合酶原核生物只有1種RNA聚合酶

催化合成mRNA、tRNA和rRNA真核生物具有3種不同的RNA聚合酶RNA聚合酶Ⅰ(RNA-polⅠ)

RNA聚合酶Ⅱ(RNA-polⅡ)

RNA聚合酶Ⅲ(RNA-polⅢ)第36頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月RNA聚合酶真核生物的RNA聚合酶種類ⅠⅡⅢ對鵝膏蕈堿的反應(yīng)45S-rRNAhnRNA5S-rRNAtRNAsnRNA耐受極敏感中度敏感轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物第37頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月真核生物的轉(zhuǎn)錄起始真核生物轉(zhuǎn)錄起始十分復(fù)雜，往往需要多種蛋白因子（轉(zhuǎn)錄因子）的協(xié)助，它們與RNA聚合酶Ⅱ形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物，共同參與轉(zhuǎn)錄起始的過程。

轉(zhuǎn)錄調(diào)控是基因表達調(diào)控的關(guān)鍵點，也是當(dāng)今生命科學(xué)研究熱點。了解真核生物的轉(zhuǎn)錄過程，是研究轉(zhuǎn)錄調(diào)控的重要基礎(chǔ)。第38頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄起始上游的DNA序列轉(zhuǎn)錄起始點TATA盒CAAT盒GC盒

增強子AATAAA切離加尾轉(zhuǎn)錄終止點修飾點外顯子翻譯起始點內(nèi)含子OCT-1OCT-1：ATTTGCAT八聚體啟動子核心序列轉(zhuǎn)錄起始前上游區(qū)段順式作用元件(cis-actingelement)第39頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄因子(transcriptionalfactors,TF)直接或間接結(jié)合RNA聚合酶的反式作用因子RNA-polI————TFIRNA-polII————TFIIRNA-polIII————TFIII第40頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月參與RNA-polⅡ轉(zhuǎn)錄的TFⅡ蛋白激酶活性，使CTD磷酸化TFⅡHATPase57（a）34（b）TFⅡE解螺旋酶30，74TFⅡF促進RNA-polⅡ結(jié)合及作為其他因子結(jié)合的橋梁TFⅡB穩(wěn)定TFⅡD-DNA復(fù)合物，TFⅡA輔助TBP-DNA結(jié)合TAF**結(jié)合TATA盒38TFⅡD功能分子量(kD)轉(zhuǎn)錄因子蛋白激酶活性，使CTD***TFⅡHATPase57（a）34（b）TFⅡE解螺旋酶TFⅡF促進RNA-polⅡ結(jié)合及作為其他因子結(jié)合的橋梁33TFⅡB穩(wěn)定TFⅡD-DNA復(fù)合物12，1935TFⅡA輔助TBP-DNA結(jié)合TAF**結(jié)合TATA盒TBP*TFⅡD亞基組成*TBP:TATAbindingprotein,TATA結(jié)合蛋白**TAF:TBPassociatedfactors,TBP輔助因子***CTD:carboxylterminaldomain,RNA-polII大亞基羧基末端結(jié)構(gòu)域第41頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月POL-ⅡTFⅡFⅡHⅡECTD-P轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物

(pre-initiationcomplex,PIC)TATAⅡAPOL-ⅡTFⅡFⅡHⅡETBPTAFTFⅡD-ⅡA-ⅡB-DNA復(fù)合物ⅡAⅡBTBPTAFTATAPIC組裝完成，TFⅡH使CTD磷酸化，RNA-pol往下游移動。進入轉(zhuǎn)錄的延長階段后，大多數(shù)TF都會脫離。ⅡB第42頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月拼板理論(piecingtheory)

不同的轉(zhuǎn)錄因子相互辨認，以多種組合搭配方式結(jié)合，生成有活性，有專一性的復(fù)合物，再與RNA聚合酶搭配而有針對性地結(jié)合、轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的基因“七巧板理論”人類基因組中幾萬個基因的表達，300多個轉(zhuǎn)錄因子就能滿足不同類型基因表達的需要第43頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月真核生物轉(zhuǎn)錄延長真核生物轉(zhuǎn)錄延長過程與原核生物大致相似，但因有核膜相隔，沒有轉(zhuǎn)錄與翻譯同步的現(xiàn)象。RNA-pol前移處處都遇上核小體。轉(zhuǎn)錄延長過程中可以觀察到核小體移位和解聚現(xiàn)象。第44頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄延長中的核小體移位核小體移位的現(xiàn)象只見于試管中（invitro）的轉(zhuǎn)錄實驗細胞培養(yǎng)（invivo）實驗表明核小體在轉(zhuǎn)錄過程可能發(fā)生解聚RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小體轉(zhuǎn)錄方向第45頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月真核生物轉(zhuǎn)錄終止5------AAUAAA-5------AAUAAA--核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAAGTGTGTG轉(zhuǎn)錄終止的修飾點55333加尾AAAAAAA······3hnRNA第46頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月真核生物的轉(zhuǎn)錄后修飾第47頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月真核生物轉(zhuǎn)錄后修飾

（post-transcriptionalmodification）幾種主要的修飾方式1.剪接(splicing)2.剪切(cleavage)3.修飾(modification)4.添加(addition)第48頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月一、mRNA的首、尾的修飾5端形成帽子結(jié)構(gòu)(m7GpppGp—)生成甲基化的三磷酸雙鳥苷在核內(nèi)完成hnRNA剛剛合成25-30nt時，就形成了“帽子”結(jié)構(gòu)起始蛋白質(zhì)翻譯的必須避免被RNA核酸酶降解

3端加上多聚腺苷酸尾巴(polyAtail)維持mRNA作為模板的活性增加mRNA本身的穩(wěn)定性主要功能第49頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月帽子結(jié)構(gòu)甲基化的三磷酸雙鳥苷第50頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月帽子結(jié)構(gòu)的生成轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物hnRNA第一個核苷酸往往是5’-三磷酸鳥苷pppG5pppGp…5GpppGp…pppGppi鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶5m7GpppGp…甲基轉(zhuǎn)移酶SAM5ppGp…磷酸酶Pi磷酸酶水解與另一個pppG反應(yīng)，生成三磷酸雙鳥苷甲基化，第一或第二鳥嘌呤堿基發(fā)生甲基化帽子結(jié)構(gòu)完成第51頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月二、mRNA的剪接（去除內(nèi)含子）核內(nèi)的蛋白質(zhì)小分子核糖核蛋白體snRNP（smallnuclearribonucleoprotein）snRNARNA剪接的場所hnRNA和snRNAhnRNA(hetero-nuclearRNA)：

核內(nèi)的初級轉(zhuǎn)錄物（成熟的RNA剪接前的“前體”）snRNA(smallnuclearRNA)第52頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月hnRNA和snRNA外顯子(exon)和內(nèi)含子(intron)外顯子（編碼區(qū)）在斷裂基因及其初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物上出現(xiàn)，并表達為成熟RNA的核酸序列。內(nèi)含子（非編碼區(qū)）隔斷基因的線性表達，而在剪接過程中被除去的核酸序列。蛋白質(zhì)內(nèi)含子——胰島素的C基因二、mRNA的剪接（去除內(nèi)含子）第53頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月斷裂基因(splitegene)真核生物結(jié)構(gòu)基因，由若干個編碼區(qū)和非編碼區(qū)互相間隔開但又連續(xù)鑲嵌而成，去除非編碼區(qū)再連接后，可翻譯出由連續(xù)氨基酸組成的完整蛋白質(zhì)，這些基因稱為斷裂基因。CABD編碼區(qū)（外顯子）A、B、C、D非編碼區(qū)（內(nèi)含子）第54頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月雞卵清蛋白基因及其轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后修飾雞卵清蛋白基因hnRNA首、尾修飾hnRNA剪接成熟的mRNA第55頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月雞卵清蛋白基因及其轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后修飾雞卵清蛋白成熟mRNA與DNA雜交（模擬電鏡圖片）基因全長為7.7kb，肽鏈長386個氨基酸第56頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月hnRNA和snRNA外顯子(exon)和內(nèi)含子(intron)內(nèi)含子的分類根據(jù)基因的類型和剪接的方式，通常分為4類I：主要存在于線粒體、葉綠體及某些低等真核生物的rRNA基因；II：也發(fā)現(xiàn)于線粒體、葉綠體，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是mRNA；III：是常見的形成套索結(jié)構(gòu)后剪接，大多數(shù)mRNA基因有此類內(nèi)含子；IV：是tRNA基因及其初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中的內(nèi)含子，剪接過程需酶及ATP。自我剪接二、mRNA的剪接（去除內(nèi)含子）第57頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月hnRNA和snRNA外顯子(exon)和內(nèi)含子(intron)內(nèi)含子的分類mRNA的剪接除去hnRNA中的內(nèi)含子，將外顯子連接二、mRNA的剪接（去除內(nèi)含子）第58頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月snRNP與hnRNA結(jié)合成為剪接體①第59頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月snRNP與hnRNA結(jié)合成為剪接體（續(xù)）②③UACUACA-AGUGU4U5U6E1E2U1U2U1、U4、U5UACUACA-AGUGU6E1E2U2第60頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月剪接過程的二次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)

(twicetransesterification)pG-OH(ppG-OH,pppG-OH)U-OHGpUpGpA第一次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)第二次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)UpAGpU外顯子1內(nèi)含子外顯子2G-OHUpUpGpA第61頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月三、mRNA的編輯(mRNAediting)RNA編輯作用說明，基因的編碼序列經(jīng)過轉(zhuǎn)錄后加工，是可有多用途分化的，因此也稱為分化加工(differentialRNAprocessing)。人類apoB（載脂蛋白B）基因

mRNA（14500個核苷酸）肝臟apoB100（分子量為500000）腸道細胞apoB48（分子量為240000）mRNA編輯C變?yōu)閁第62頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)：mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工加“帽子”、“尾巴”mRNA的剪接（hnRNA去除內(nèi)含子）mRNA的編輯(mRNAediting)第63頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工tRNA前體RNApolⅢTGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNADHU-loopTψ-loop第64頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工RNAaseP內(nèi)切酶tRNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶連接酶ATPADP第65頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月堿基修飾（1）（1）（3）（2）（4）（2）還原反應(yīng)如：UDHU（4）脫氨反應(yīng)如：AI

如：A

mA

G

mG（1）甲基化

（3）核苷內(nèi)的轉(zhuǎn)位反應(yīng)如：Uψ第66頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄45S-rRNA剪接18S-rRNA5.8S和28S-rRNArDNA內(nèi)含子28S5.8S18S內(nèi)含子第67頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月第68頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月第69頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)基本要素基因的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)生物個體或細胞所處的內(nèi)、外環(huán)境細胞內(nèi)所存在的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白特異DNA序列調(diào)節(jié)蛋白DNA-蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)RNA聚合酶第70頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月基因表達調(diào)控的生物學(xué)意義（一）適應(yīng)環(huán)境、維持生長和增殖（二）維持個體發(fā)育與分化第71頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月功能不同的基因的表達不同不受調(diào)控的基因：（相對）基本（組成性）基因表達（constitutivegeneexpression）管家基因（housekeepinggenes）表達受調(diào)控的基因：某些基因的表達在生命過程的某個時期，或外界環(huán)境的改變發(fā)生了變化誘導(dǎo)和阻遏第72頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月基本（組成性）基因表達

（constitutivegeneexpression）某些基因在一個個體的幾乎所有細胞中持續(xù)表達，通常被稱為管家基因(housekeepinggene)。管家基因（housekeepinggenes）無論表達水平高低，某些基因較少受環(huán)境因素影響，而是在個體各個生長階段的大多數(shù)或幾乎全部組織中持續(xù)表達，或變化很小。區(qū)別于其他基因，這類基因表達被視為基本（組成性）基因表達(constitutivegeneexpression)第73頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月編碼物質(zhì)代謝有關(guān)酶類：編碼分解代謝的酶——可誘導(dǎo)型乳糖操縱子編碼合成代謝的酶——可阻遏型色氨酸操縱子第74頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月原核生物的基因結(jié)構(gòu)特點（與真核生物的主要區(qū)別）：無內(nèi)含子操縱子——轉(zhuǎn)錄單元多順反子mRNA轉(zhuǎn)錄沒有結(jié)束，翻譯已經(jīng)開始第75頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月誘導(dǎo)和阻遏表達在特定環(huán)境信號刺激下，相應(yīng)的基因被激活，基因表達產(chǎn)物增加，這種基因稱為可誘導(dǎo)基因?？烧T導(dǎo)基因在特定環(huán)境中表達增強的過程，稱為誘導(dǎo)(induction)。

如果基因?qū)Νh(huán)境信號應(yīng)答是被抑制，這種基因是可阻遏基因?？勺瓒艋虮磉_產(chǎn)物水平降低的過程稱為阻遏(repression)。第76頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月Lehninger's.Principles.of.Biochemistry.4th第77頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月原核生物

蛋白質(zhì)因子——操縱子(operon)機制特異DNA序列編碼序列

啟動序列

操縱序列

其他調(diào)節(jié)序列(promoter)(operator)第78頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月操縱子通常由2個以上結(jié)構(gòu)基因和多種表達調(diào)控元件在基因組中成簇串聯(lián)組成表達調(diào)控元件：promoter，operator原核生物中最常見的表達調(diào)控單位雅各布(1920～)法國生物學(xué)家、分子生物學(xué)家莫諾(1910～1976)法國生物學(xué)家1961年雅格布與莫諾合作提出了“信使核糖核酸”和“操縱子”概念，闡明了RNA在遺傳過程中的信息傳遞作用和乳糖操縱子在蛋白質(zhì)生物合成中的調(diào)節(jié)控制機制，于1965年獲諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎。第79頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月是RNA聚合酶結(jié)合并啟動轉(zhuǎn)錄的特異DNA序列。1)

啟動序列RNA轉(zhuǎn)錄起始-35區(qū)-10區(qū)TTGACATTAACTTTTACATATGATTTTACATATGTTTTGATATATAATCTGACGTACTGTN17N16N17N16N16N7N7N6N7N6AAAAAtrptRNATyrlacrecAAraBADTTGACATATAAT共有序列第80頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月共有序列(consensussequence)

決定啟動序列的轉(zhuǎn)錄活性大小。某些特異因子（蛋白質(zhì)）決定RNA聚合酶對一個或一套啟動序列的特異性識別和結(jié)合能力。第81頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2操縱序列

——阻遏蛋白(repressor)的結(jié)合位點當(dāng)操縱序列結(jié)合有阻遏蛋白時，會阻礙RNA聚合酶與啟動序列的結(jié)合，或是RNA聚合酶不能沿DNA向前移動，阻礙轉(zhuǎn)錄。啟動序列編碼序列操縱序列pol阻遏蛋白第82頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月3)其他調(diào)節(jié)序列、調(diào)節(jié)蛋白例如激活蛋白(activator)可結(jié)合啟動序列鄰近的DNA序列，促進RNA聚合酶與啟動序列的結(jié)合，增強RNA聚合酶活性。有些基因在沒有激活蛋白存在時，RNA聚合酶很少或完全不能結(jié)合啟動序列。第83頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月操縱子的結(jié)構(gòu)與功能典型的操縱子結(jié)構(gòu)：控制區(qū)信息區(qū)結(jié)構(gòu)基因I調(diào)節(jié)基因（阻遏或增強）P啟動基因O

操縱基因DNA第84頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月乳糖操縱子調(diào)節(jié)機制（一）乳糖操縱子(lacoperon)的結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透酶A：乙?；D(zhuǎn)移酶編碼與乳糖分解代謝有關(guān)的基因ZYAOPDNA

調(diào)控區(qū)CAP結(jié)合位點啟動序列操縱序列阻遏基因第85頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月乳糖操縱子(lacoperon)的結(jié)構(gòu)Lehninger's.Principles.of.Biochemistry.4th第86頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月乳糖操縱子的調(diào)節(jié)機制沒有乳糖的時候，該基因是不需要表達的，即該基因的表達是被抑制的。mRNA阻遏蛋白IDNAZYAOPpol沒有乳糖存在時阻遏基因第87頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月有乳糖存在的時候，需要表達，降解乳糖mRNA阻遏蛋白有乳糖存在時IDNAZYAOPpol啟動轉(zhuǎn)錄mRNA乳糖半乳糖β-半乳糖苷酶第88頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月CAP的正性調(diào)節(jié)++++轉(zhuǎn)錄無葡萄糖，cAMP濃度高時有葡萄糖，cAMP濃度低時ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAP第89頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)※當(dāng)阻遏蛋白封閉轉(zhuǎn)錄時，CAP對該系統(tǒng)不能發(fā)揮作用；※如無CAP存在，即使沒有阻遏蛋白與操縱序列結(jié)合，操縱子仍無轉(zhuǎn)錄活性。單純?nèi)樘谴嬖跁r，細菌利用乳糖作碳源；若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在時，細菌優(yōu)先利用葡萄糖。葡萄糖對lac操縱子的阻遏作用稱分解代謝阻遏(catabolicrepression)。

第90頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月mRNA低半乳糖時高半乳糖時

葡萄糖低cAMP濃度高

葡萄糖高cAMP濃度低RNA-polOOO若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在時，細菌優(yōu)先利用葡萄糖。第91頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月Lehninger's.Principles.of.Biochemistry.4th第92頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄終止調(diào)節(jié)復(fù)習(xí)《RNA的合成——轉(zhuǎn)錄》的內(nèi)容衰減子的作用——色氨酸操縱子第93頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月TrpTrp高時Trp低時mRNAOPtrpR調(diào)節(jié)區(qū)結(jié)構(gòu)基因RNA聚合酶RNA聚合酶?色氨酸操縱子——可阻遏型轉(zhuǎn)錄調(diào)控第94頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月UUUU……UUUU……調(diào)節(jié)區(qū)結(jié)構(gòu)基因trpROP前導(dǎo)序列衰減子區(qū)域UUUU……前導(dǎo)mRNA1234衰減子結(jié)構(gòu)

第10、11密碼子為trp密碼子終止密碼子14aa前導(dǎo)肽編碼區(qū):

包含序列1形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)能力強弱：序列1/2>序列2/3>序列3/4

trp密碼子

UUUU……第95頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月UUUU……34UUUU3’34核糖體前導(dǎo)肽前導(dǎo)mRNA1.當(dāng)色氨酸濃度高時轉(zhuǎn)錄衰減機制125’trp密碼子衰減子結(jié)構(gòu)就是終止子可使轉(zhuǎn)錄前導(dǎo)DNAUUUU3’RNA聚合酶終止第96頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月UUUU……342423UUUU……核糖體前導(dǎo)肽前導(dǎo)mRNA15’trp密碼子

結(jié)構(gòu)基因前導(dǎo)DNARNA聚合酶2.當(dāng)色氨酸濃度低時Trp合成酶系相關(guān)結(jié)構(gòu)基因被轉(zhuǎn)錄序列3、4不能形成衰減子結(jié)構(gòu)第97頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月第98頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月TypesofsequencesinthehumangenomeLehninger's.Principles.of.Biochemistry.4thLINE：longinterspersedelementSINE：shortinterspersedelement比原核生物復(fù)雜30億堿基對，3.6萬個基因，2－15％表達第99頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月真核生活基因表達的多級調(diào)控基因激活轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄后加工mRNA降解蛋白質(zhì)翻譯翻譯后加工修飾蛋白質(zhì)降解等DNARNA蛋白質(zhì)DNA暴露堿基后RNA聚合酶才能有效結(jié)合?；罨癄顟B(tài)的基因表現(xiàn)為：1.對核酸酶敏感2.結(jié)合有非組蛋白及修飾的組蛋白3.低甲基化。最有效的調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，通過DNA元件與調(diào)控蛋白相互作用來調(diào)控基因表達。RNA編輯、剪接、轉(zhuǎn)運翻譯水平可通過特異的蛋白因子阻斷mRNA翻譯翻譯后對蛋白的加工、修飾也是基本調(diào)控環(huán)節(jié)siRNA,microRNA

第100頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月真核細胞基因開關(guān)的分子機制比原核復(fù)雜基本共同點：轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)節(jié)是關(guān)鍵點根本不同點：原核生物：啟動子在缺少轉(zhuǎn)錄因子情況下就具有天然活性真核生物：強力啟動子在缺少轉(zhuǎn)錄因子（調(diào)節(jié)蛋白）的情況下往往沒有活性真核VS原核第101頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月多種RNA聚合酶，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并伴隨必須的轉(zhuǎn)錄因子；正性調(diào)節(jié)是主要形式。因此，在轉(zhuǎn)錄的基本狀態(tài)受到制約的情況下，使得每個真核細胞基因需要活化才能被轉(zhuǎn)錄；真核細胞有更大、更為復(fù)雜、種類更多的調(diào)節(jié)蛋白。單一啟動子可以被分散在DNA分子上、數(shù)量近乎無限的調(diào)節(jié)序列所控制。真核細胞對基因表達起始的調(diào)控至少在下面幾個方面與原核細胞存在不同：真核細胞基因及其調(diào)控區(qū)域受到染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的限制，轉(zhuǎn)錄的活化與轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)域、轉(zhuǎn)錄區(qū)域內(nèi)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的諸多變化相關(guān)；第102頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月真核生物轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控染色質(zhì)水平核小體中組蛋白解離、乙?；疍NA去甲基化、拓撲結(jié)構(gòu)變化轉(zhuǎn)錄活化因子的活化和表達轉(zhuǎn)錄因子磷酸化、去磷酸化轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的組裝和活化轉(zhuǎn)錄終止的調(diào)節(jié)真核生物轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控真核生物翻譯水平的調(diào)控第103頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月第一部分

ControlofTranscriptionInitiation轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控第104頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月(一）基因活化蛋白質(zhì)改變局部染色質(zhì)結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)（heterochromatin）是轉(zhuǎn)錄非活性的。常染色質(zhì)（euchromatin）中的轉(zhuǎn)錄活性區(qū)域?qū)怂崦该舾?，特別是轉(zhuǎn)錄基因的5’-側(cè)翼區(qū)1000nt以內(nèi)是高敏感位點(hypersensitivesites)。很多高敏感位點是調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的結(jié)合序列，而這些區(qū)域核小體的相對缺少也使得這些蛋白質(zhì)易于與之結(jié)合。轉(zhuǎn)錄活化染色質(zhì)與非活化染色質(zhì)在結(jié)構(gòu)上有很大不同。第105頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄活化染色質(zhì)與非活化染色質(zhì)的組蛋白共價修飾的方式也不相同。組蛋白修飾：核小體的核心組蛋白（H2A，H2B，H3，H4）中賴氨酸殘基的非可逆性甲基化，絲氨酸與蘇氨酸殘基的磷酸化，乙酰化以及泛素化多是轉(zhuǎn)錄活性染色質(zhì)的特點。DNA修飾：真核細胞DNA的CpG序列（CpG島）中的胞嘧啶被甲基化為5-甲基胞嘧啶是常見現(xiàn)象，但轉(zhuǎn)錄活性染色質(zhì)區(qū)域胞嘧啶被甲基化的程度降低。第106頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月染色質(zhì)重塑（chromatinremodeling）基因活化蛋白質(zhì)可以通過改變基因的啟動子和調(diào)節(jié)序列區(qū)域的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)來促進轉(zhuǎn)錄開始。這種改變局部染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的過程被稱為染色質(zhì)重塑。最主要的兩種方式：

組蛋白的共價修飾核小體重塑（nucleosomeremodeling）第107頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月染色質(zhì)重塑第108頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月組蛋白乙酰化位點：組蛋白乙酰化轉(zhuǎn)移酶（histoneacetyltransferases,HATs），也稱組蛋白乙?；福╤istoneacetylase）主要作用于核小體的核心組蛋白所富含的賴氨酸殘基，降低整個核小體對DNA的親和性。時間：基因活化蛋白質(zhì)結(jié)合在轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)區(qū)域后。作用：使染色質(zhì)進入轉(zhuǎn)錄活性狀態(tài)；還可能促進或防止與其它轉(zhuǎn)錄或調(diào)節(jié)相關(guān)蛋白的相互作用?？赡孓D(zhuǎn)：組蛋白脫乙?；?histonedeacetylase)減少核小體的乙?；?，使染色質(zhì)恢復(fù)轉(zhuǎn)錄非活性狀態(tài)。第109頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月順式作用元件(cis-actingelement)“cis-”有“分子內(nèi)”的意思順式作用元件可以理解為：DNA分子上具有可影響（調(diào)控）轉(zhuǎn)錄的各種組分這些調(diào)控元件在某一基因上不可能全部齊備，而是若干種互相搭配，以多樣化的形勢調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄的起始。有些基因的調(diào)控區(qū)域結(jié)構(gòu)簡單，可被一個單一信號啟動“開關(guān)”。但更多的基因調(diào)控區(qū)域結(jié)構(gòu)復(fù)雜第110頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月順式作用元件(cis-actingelement)與基因表達調(diào)控有關(guān)的DNA序列分子內(nèi)作用元件

反式作用因子(trans-actingfactor)與基因表達調(diào)控有關(guān)的蛋白質(zhì)分子間作用因子對順式作用元件-反式作用因子相互作用的各種信號進行解讀，并整合所獲信息來決定鄰近基因的開與關(guān)。第111頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月1.順式作用元件(cis-actingelement)——可影響自身基因表達活性的DNA序列BADNA編碼序列轉(zhuǎn)錄起始點不同真核生物的順式作用元件中也會發(fā)現(xiàn)一些共有序列，如TATA盒、CAAT盒等，這些共有序列是RNA聚合酶或特異轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點。

第112頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月exon1intron1exonnintronn上游下游轉(zhuǎn)錄起始點增強子沉默子啟動子TATA盒GC盒CAAT盒增強子真核細胞順式作用元件（cis-actingelements）包括啟動子（promoter）、其它調(diào)控元件及特定的遠隔序列。第113頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）近起始點的TATA盒/起始子是真核生物啟動子的核心序列真核細胞的啟動子是包括轉(zhuǎn)錄起始點（transcriptioninitiationsite或transcriptionstartsite）在內(nèi)的、有通用轉(zhuǎn)錄因子及RNA聚合酶組裝、結(jié)合的一段DNA序列。典型的啟動子核心序列（coresequences）是在轉(zhuǎn)錄起始位點上游25~35bp處，有一保守的TATA序列，被稱為TATA盒（TATAbox），真核細胞的TATA盒多為TATAAAA序列。TATA盒與原核細胞的啟動子一樣，對RNA聚合酶II的轉(zhuǎn)錄起始位點起定位作用。第114頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）啟動子中的上游元件協(xié)助真核基因調(diào)節(jié)GC盒(GCbox)(GGGCGG)CAAT盒(CAATbox)(GCCAAT)啟動子上游元件（promoter-proximalelements,或upstreampromoterelements）是一些位于TATA盒上游的DNA序列，與調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合，調(diào)節(jié)通用轉(zhuǎn)錄因子與TATA盒的結(jié)合、RNA聚合酶與啟動子的結(jié)合，以及轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的形成，從而決定基因的轉(zhuǎn)錄效率與專一性。常見的序列是：第115頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月(三）遠距離增強子促進RNA聚合酶II的轉(zhuǎn)錄增強子（enhancer）是能夠結(jié)合特異基因調(diào)節(jié)蛋白，促進鄰近或遠隔特定基因表達的DNA序列；在酵母中，被稱為上游活化序列（upstreamactivatorsequences,UASs）。增強子的作用通常與其所處的位置和方向無關(guān)。第116頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月增強子距轉(zhuǎn)錄起始位點的距離變化很大，從100nt到50000nt，甚至更大。但總是作用于最近的啟動子。增強子所處位置在所調(diào)控基因的上游或下游，但主要位于上游。下游內(nèi)含子當(dāng)中，乃至下游最后外顯子以外的序列也可含有增強子。很多哺乳動物基因受一個以上的增強子調(diào)控。第117頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）沉默子可抑制基因的轉(zhuǎn)錄負性調(diào)節(jié)元件——沉默子（silencer）有些DNA序列既可以作為正性，又可以作為負性調(diào)節(jié)元件發(fā)揮順式調(diào)節(jié)作用，這取決于細胞內(nèi)存在的轉(zhuǎn)錄因子的性質(zhì)。有部分基因含有負性調(diào)節(jié)元件，當(dāng)其結(jié)合特異轉(zhuǎn)錄因子時，對基因轉(zhuǎn)錄起阻遏作用。第118頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月二、反式作用因子：轉(zhuǎn)錄因子基因調(diào)節(jié)蛋白（generegulatoryproteins）反式作用因子（trans-actingfactors）轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子(transcriptionregulationfactors)轉(zhuǎn)錄因子是由不同的功能結(jié)構(gòu)域構(gòu)成的調(diào)節(jié)蛋白上游因子（upstreamfactors）：與上游調(diào)控元件結(jié)合的蛋白質(zhì)可誘導(dǎo)因子（induciblefactors）：在某些特殊生理情況下才被誘導(dǎo)產(chǎn)生的，可與調(diào)控元件結(jié)合的蛋白質(zhì)第119頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2.真核基因的調(diào)節(jié)蛋白還有蛋白質(zhì)因子可特異識別、結(jié)合自身基因的調(diào)節(jié)序列，調(diào)節(jié)自身基因的表達，稱順式作用。由某一基因表達產(chǎn)生的蛋白質(zhì)因子，通過與另一基因的特異的順式作用元件相互作用，調(diào)節(jié)其表達。反式作用因子(trans-actingfactor)

這種調(diào)節(jié)作用稱為反式作用。第120頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月cDNAaDNA反式調(diào)節(jié)C順式調(diào)節(jié)mRNAC蛋白質(zhì)CBAmRNA蛋白質(zhì)AA第121頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄因子分為：通用轉(zhuǎn)錄因子特異轉(zhuǎn)錄因子RNA聚合酶結(jié)合啟動子所必需的一組蛋白質(zhì)因子，為各類真核細胞所共有、通用，決定3種RNA轉(zhuǎn)錄的類別。通過結(jié)合它的調(diào)節(jié)序列直接、或間接活化或阻遏特異基因的轉(zhuǎn)錄。正調(diào)控反式作用因子負調(diào)控反式作用因子第122頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月二、反式作用因子(trans-actingfactors)能直接、間接辨認和結(jié)合轉(zhuǎn)錄上游區(qū)段DNA（順式作用元件）的蛋白質(zhì)，從而影響基因表達現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)數(shù)百種大部分轉(zhuǎn)錄因子是活化基因轉(zhuǎn)錄，至少有兩個不同的功能結(jié)構(gòu)域：DNA結(jié)合域（DNA-bindingdomain）激活域（activationdomain）第123頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月反式作用因子與順式作用元件的相互接觸的部位

——蛋白質(zhì)與DNA的相互作用的部位

同源結(jié)構(gòu)域（homodomain）螺旋－轉(zhuǎn)角－螺旋鋅指模體（zincfingermotif）堿性亮氨酸拉鏈模體（basicleucinezippermotif）堿性螺旋-環(huán)-螺旋結(jié)構(gòu)片層也可識別DNA（一）DNA結(jié)合域第124頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄因子含有不同的DNA結(jié)合域

螺旋-回折-螺旋是常見的DNA結(jié)合模體之一通過氨基酸殘基的側(cè)鏈基團與DNA的大溝堿基邊緣的化學(xué)基團相互作用第125頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鋅指模體（zincfingermotif）富含Cys或His殘基的多肽與Zn2＋形成配位鍵２.鋅指結(jié)構(gòu)是一類含鋅的DNA結(jié)合蛋白質(zhì)模體C2H2型鋅指（Zincfinger）第126頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月堿性亮氨酸拉鏈模體纏繞成兩組α-螺旋N-端富含堿性氨基酸，親水性C-端有疏水性每7個殘基規(guī)律性的出現(xiàn)一個Leu，使兩組α-螺旋呈拉鏈狀3.亮氨酸拉鏈同時調(diào)節(jié)DNA結(jié)合與蛋白質(zhì)二聚體化第127頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月4.堿性螺旋-環(huán)-螺旋結(jié)構(gòu)也可調(diào)節(jié)DNA結(jié)合及蛋白質(zhì)二聚體化堿性螺旋-環(huán)-螺旋（basichelix-loop-helix，bHLH）bHLH雙體DNA大溝螺旋螺旋環(huán)第128頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月5.片層也可識別DNA在前面所述的DNA結(jié)合域中，至少一個-螺旋被插入DNA雙螺旋的大溝中。但一些轉(zhuǎn)錄因子含有替代的結(jié)構(gòu)，如-片層和環(huán)，它們特殊的氨基酸組成，可以識別DNA雙螺旋分子大溝表面的特殊序列。第129頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月反向平行β片層DNA大溝α螺旋Zn2＋第130頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）轉(zhuǎn)錄因子也有蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用區(qū)域——激活域（activationdomain）亮氨酸拉鏈和堿性螺旋－環(huán)－螺旋的結(jié)構(gòu)特點使它們易于形成同（源）或異（源）二聚體。異（源）二聚體（heterodimer）的形成增加了結(jié)構(gòu)和功能的多樣性。轉(zhuǎn)錄因子的激活結(jié)構(gòu)域通過與其它蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域之間的相互作用，對啟動子上通用轉(zhuǎn)錄因子與RNA聚合酶吸引、定位、以及修飾來提高轉(zhuǎn)錄起始效率。第131頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月真核細胞中較為常見的結(jié)構(gòu)域是3種：富含谷氨酰胺激活結(jié)構(gòu)域（glutamine-richactivationdomains）富含脯氨酸激活結(jié)構(gòu)域（proline-richactivationdomains）酸性氨基酸激活結(jié)構(gòu)域(acidicactivationdomains)。第132頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月4.對RNA聚合酶的影響：⑴

原核啟動序列/真核啟動子與RNA聚合酶活性RNA聚合酶與其的親和力，影響轉(zhuǎn)錄。⑵

調(diào)節(jié)蛋白與RNA聚合酶活性一些特異調(diào)節(jié)蛋白在適當(dāng)環(huán)境信號刺激下表達，然后通過DNA-蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用影響RNA聚合酶活性。第133頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）基因活化蛋白質(zhì)促進RNA聚合酶與通用轉(zhuǎn)錄因子在轉(zhuǎn)錄起始位點的組裝①基因活化蛋白質(zhì)與增強子或UASs的結(jié)合；②通用轉(zhuǎn)錄因子在啟動子處的組裝；③輔助激活子(coactivator)和/或中介子（medicator）在通用轉(zhuǎn)錄因子/RNA聚合酶II復(fù)合物與基因活化蛋白質(zhì)之間的輔助和中介作用。RNA聚合酶II與啟動子的結(jié)合、啟動轉(zhuǎn)錄需要諸多蛋白質(zhì)因子的協(xié)同作用。這通常包括：第134頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月基因活化蛋白質(zhì)與增強子結(jié)合后，通過與全酶復(fù)合體中的中介子相互反應(yīng)，使全酶復(fù)合體在空間上更接近啟動子并有效組裝。此外，多數(shù)全酶復(fù)合體中缺少一些通用轉(zhuǎn)錄因子，如TFIID與TFIIA，它們需要在啟動子處分別組裝，最后形成穩(wěn)定的轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物（transcriptioninitiationcomplex），啟動轉(zhuǎn)錄。第135頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月第136頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月激活抑制Lehninger's.Principles.of.Biochemistry.4th第137頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月(三）真核基因阻遏蛋白以各種方式抑制轉(zhuǎn)錄阻遏蛋白（repressorprotein）一些既有DNA結(jié)合域，也有與其它蛋白相互作用的抑制結(jié)構(gòu)域。也有一些基因阻遏蛋白沒有DNA結(jié)合域，而是通過蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)間相互作用，調(diào)節(jié)基因激活蛋白及其它轉(zhuǎn)錄因子的作用。第138頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月②基因阻遏蛋白與基因活化蛋白分別與DNA調(diào)節(jié)序列結(jié)合，但阻遏蛋白通過與活性蛋白的基因活化區(qū)域相互作用，使后者不能發(fā)揮活化作用；真核細胞阻遏蛋白有更多可能的作用機制：①結(jié)合沉默子或與基因活化蛋白競爭同一DNA調(diào)節(jié)序列；⑤吸引組蛋白脫乙?；浮＂苎a給阻遏性染色質(zhì)重塑復(fù)合體（repressivechromatinremodelingcomplexes）；③直接作用于通用轉(zhuǎn)錄因子；第139頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月第二部分

轉(zhuǎn)錄后調(diào)控PosttranscriptionalControls第140頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月一、真核細胞mRNA5端加帽和3端多聚腺苷酸化修飾除組蛋白外，所有真核細胞mRNA都有5端的“帽”和3端的poly(A)尾結(jié)構(gòu)。5端的“帽”和3端的poly(A)尾均有其特有的作用。第141頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月5加帽的作用在于：①有助于保護mRNA免于被核糖核酸酶降解；④5帽結(jié)合蛋白復(fù)合體參與mRNA和核糖體的結(jié)合來起始翻譯。③促進mRNA從細胞核運輸?shù)郊毎麧{；②協(xié)助mRNA的剪接。在剪接第一個外顯子時，剪接體的形成需要帽結(jié)合蛋白的參與；第142頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月poly(A)尾可結(jié)合一種或多種特殊蛋白，避免mRNA被酶降解，并在翻譯過程中具有重要作用。許多原核mRNA也含有poly(A)尾，但是此尾的功能是促進mRNA降解，而不是保護mRNA免于被降解。poly(A)尾的作用：第143頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月二、選擇性剪接可以使同一基因產(chǎn)生不同的蛋白質(zhì)許多初始轉(zhuǎn)錄本可以通過一種以上的選擇性剪接（alternativeRNAsplicing）方式，去除不同的內(nèi)含子而被加工形成不同的mRNAs，因而形成不同的多肽。第144頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月第14