第九章真核生物基因表達(dá)調(diào)控

第九章真核生物基因表達(dá)調(diào)控第1頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月主要內(nèi)容第一節(jié)概述第二節(jié)DNA染色體水平的調(diào)控第三節(jié)DNA水平上的調(diào)控第四節(jié)轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控第2頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)概述☆真核基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)☆真核細(xì)胞基因表達(dá)調(diào)控的不同層次第3頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月調(diào)控環(huán)節(jié)更多

同原核一樣,調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平;但無轉(zhuǎn)錄翻譯偶連,且轉(zhuǎn)錄翻譯后有復(fù)雜的信息加工過程轉(zhuǎn)錄與染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化有關(guān)間期核染色質(zhì):組蛋白能非特異性的阻遏轉(zhuǎn)錄.非組蛋白轉(zhuǎn)錄活躍區(qū)DNaseⅠ高敏位點(diǎn)DNA甲基化以正性調(diào)控為主

真核啟動子對RNA聚合酶親和力低,需要多種激活蛋白的協(xié)同作用.轉(zhuǎn)錄調(diào)控蛋白有激活,阻遏或二者兼有,但以激活為主具有時相調(diào)控適應(yīng)環(huán)境的瞬時調(diào)空是可逆的,而發(fā)育控制調(diào)控是不可逆的,決定細(xì)胞生長,分化,發(fā)育的全過程☆真核基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)短期調(diào)節(jié)（short-termregulation）:對環(huán)境條件的改變或者細(xì)胞的及組織的生理?xiàng)l件的改變作出反應(yīng)，刺激因子是激素和生長因子。長期調(diào)節(jié)(long-termregulatiion):是受到內(nèi)在程序化的控制，和外界環(huán)境的變化關(guān)系不大。第4頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月第5頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月☆真核基因表達(dá)調(diào)控的環(huán)節(jié)DNA水平:基因數(shù)量,結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄水平:順式作用元件與反式作用因子轉(zhuǎn)錄后水平:mRNA的加工成熟翻譯水平:起始復(fù)合物及mRNA穩(wěn)定性翻譯后水平:蛋白質(zhì)加工修飾第6頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月原核生物真核生物操縱元調(diào)控多樣化調(diào)控，更為復(fù)雜基因組小，大腸桿菌：總長4.6×106bp,編碼4288個基因,每個基因約1100bp基因組大，人類基因組全長3×109bp，編碼10萬個基因，其余為重復(fù)序列基因分布在同一染色體上，操縱元控制DNA與組蛋白結(jié)合成染色質(zhì)，染色質(zhì)的變化調(diào)控基因表達(dá)；基因分布在不同的染色體上，存在不同染色體間基因的調(diào)控問題適應(yīng)外界環(huán)境，操縱元調(diào)控表達(dá)基因差別表達(dá)是細(xì)胞分化和功能的核心轉(zhuǎn)錄和翻譯同時進(jìn)行，大部分為轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控轉(zhuǎn)錄和翻譯在時間和空間上均不同，從DNA到蛋白質(zhì)的各層次上都有調(diào)控，但多數(shù)為轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控第7頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)DNA染色體水平的調(diào)控☆染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)☆異染色質(zhì)化☆活性染色質(zhì)對DNase的敏感性☆組蛋白對基因活性的影響☆非組蛋白☆核基質(zhì)與基因活化☆基因的丟失☆基因的擴(kuò)增☆染色體基因的重排第8頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA和蛋白質(zhì)細(xì)絲狀能被堿性染料染成深色☆染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)：成分：形態(tài)：特點(diǎn)：染色質(zhì)（分裂間期）高度螺旋化縮短變粗染色體（分裂期）解開螺旋變成細(xì)長絲狀同一物質(zhì)在不同時期細(xì)胞中的兩種形態(tài)通常一條染色體上有一個DNA分子拓展染色體與DNA的關(guān)系：染色質(zhì)與染色體的關(guān)系：第9頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月間期（染色質(zhì)）中期（染色體）第10頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月核孔粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)染色質(zhì)核仁核液

第11頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月第12頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月☆異染色質(zhì)化異染色質(zhì)是包裝成20-30nm，不具有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)。組成性異染色質(zhì)（constitutireheterochromatin）是指在各種細(xì)胞中，在整個細(xì)胞周期內(nèi)都處于凝聚狀態(tài)的染色質(zhì)，如著絲粒，端粒，核仁形成區(qū)等。功能性異染色質(zhì)（facultatireheterochromatin）指在某些特定的細(xì)胞中，或在一定的發(fā)育時期和生理?xiàng)l件下凝聚，由常染色質(zhì)變成異染色質(zhì)，這本身也是真核生物的一種表達(dá)調(diào)控的途經(jīng)。如水蠟蟲（Pseudococcusnipae）（2n=10）在體細(xì)胞里來自父本的5條染色體依次被異染色質(zhì)化，在精子形成時丟失，只保留來自母本的5條染色體。第13頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月在哺乳動物中，細(xì)胞質(zhì)某些調(diào)節(jié)物質(zhì)也能使兩條X染色體中的一條異染色質(zhì)化。只有一條X染色體具有活性，這些使得雌、雄動物之間雖X染色體的數(shù)量不同，但X染色體上基因產(chǎn)物的劑量是平衡的.在正常女性的細(xì)胞核中有一團(tuán)高度凝聚的染色質(zhì)第14頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月☆活性染色質(zhì)對DNaseⅠ的敏感性當(dāng)一個基因處于轉(zhuǎn)錄活性狀態(tài)時，含有這個基因的染色質(zhì)區(qū)域?qū)NaseⅠ降解的敏感性要比無轉(zhuǎn)錄活性區(qū)域高得多。這是由于此區(qū)域染色質(zhì)的DNA蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變得松散，DNaseⅠ易于接觸到DNA。超敏感位點(diǎn)（HS）第15頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月基因活性區(qū)域?qū)NAaseⅠ的敏感性有細(xì)胞組織特異性，只有在活躍表達(dá)的細(xì)胞中，基因才具有這種敏感性。在染色質(zhì)中的基因DNA對DNAaseⅠ敏感性只能說明該基因具有被轉(zhuǎn)錄的潛在能力，并非一定就能轉(zhuǎn)錄。染色質(zhì)上對DNAaseⅠ敏感的區(qū)域有一定界限，在同一個基因內(nèi)，各個區(qū)段對DNAaseⅠ敏感程度也不同組蛋白的乙酰化能使染色質(zhì)對DNAaseⅠ的敏感性顯著增強(qiáng)。第16頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月☆組蛋白對基因活性的影響核小體組蛋白八聚體的N端都暴露在核小體外，某些特殊氨基酸的殘基可能發(fā)生乙?；?、甲基化、磷酸化或核糖基化等修飾，結(jié)果一是改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)，直接影響基因轉(zhuǎn)錄；二是核小體表面發(fā)生改變，易于調(diào)控蛋白與染色質(zhì)接觸。第17頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月

核心組蛋白的乙?；?acetylation)乙?；饔糜山M蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶催化完成。

組蛋白H3和H4是修飾的主要位點(diǎn)。組蛋白的乙酰化作用能導(dǎo)致組蛋白正電荷減少，削弱與DNA結(jié)合的能力，引起核小體的解聚，從而使轉(zhuǎn)錄因子和RNA聚合酶順利結(jié)合到DNA上。阻止核小體裝配，使染色質(zhì)處于比較松弛狀態(tài)。組蛋白乙?；腔钚匀旧|(zhì)的標(biāo)志之一第18頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月表示一段阻遏狀態(tài)的染色體區(qū)域，其DNA與去乙?；M蛋白結(jié)合；糖皮質(zhì)激素受體（GR）和糖皮質(zhì)激素應(yīng)答元件（GRE）結(jié)合，輔激活物CBP同GR結(jié)合，處于TATA盒的上游和下游的核心組蛋白被乙酰基化；被乙?；慕M蛋白與DNA分離；TFIID與DNA的開放區(qū)結(jié)合。TAFII250是TFIID的一個亞基，具有組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶活性。同時，CBP和TAFII250又解離相鄰的核小體，以便容許轉(zhuǎn)錄起始；在啟動子區(qū)剩下的核小體也被乙?；琑NA聚合酶與啟動子結(jié)合，轉(zhuǎn)錄開始。輔激活子通過組蛋白乙?；谵D(zhuǎn)錄調(diào)控中作用的模型轉(zhuǎn)錄因子（如糖皮質(zhì)激素受體，GR）與DNA結(jié)合并捕獲輔激活子（CBP）；CBP具有組蛋白乙酰基轉(zhuǎn)移酶活性。第19頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月組蛋白H1絲氨酸殘基的磷酸化發(fā)生在有絲分裂前期，H1的磷酸化導(dǎo)致DNA的親和力下降，染色質(zhì)松解，影響染色質(zhì)活性。組蛋白H1的磷酸化第20頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月☆非組蛋白特點(diǎn)：種類多且數(shù)量大具有種屬和組織特異性大多是磷蛋白主要功能：在染色質(zhì)結(jié)構(gòu)組成和基因調(diào)控中發(fā)揮著重要作用第21頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月核基質(zhì)與基因活化Coffey和Berezney(1974)，高鹽、DNase和RNase處理。核骨架纖維粗細(xì)不等，直徑為3-30nm，形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與核纖層，與核孔復(fù)合體相接，將染色質(zhì)和核仁網(wǎng)絡(luò)在其中。核骨架-核纖層-中間纖維三者相互聯(lián)系形成一個貫穿于核、質(zhì)間的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這一系統(tǒng)較微管、微絲具有更高的穩(wěn)定性。

廣義的核骨架概念：核骨架包括核纖層、核孔復(fù)合體、染色體骨架、核基質(zhì)、核仁骨架等。第22頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月第23頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月核骨架概念：

核骨架是真核細(xì)胞內(nèi)的真實(shí)結(jié)構(gòu)體系；核骨架與中間纖維和核纖層構(gòu)成貫穿核和質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)體系；核骨架主要是非組蛋白，含少量RNA；核骨架與DNA復(fù)制、基因表達(dá)及染色體的構(gòu)建和包裝密切相關(guān)；第24頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月核骨架的功能:

為DNA的復(fù)制提供支架，DNA是以復(fù)制環(huán)的形式錨定在核骨架上的，核骨架上有DNA復(fù)制所需要的酶，如：DNA聚合酶α、DNA引物酶、DNA拓樸異構(gòu)酶II等。DNA的自主復(fù)制序列（ARS）也是結(jié)合在核骨架上。

是基因轉(zhuǎn)錄加工的場所，RNA的轉(zhuǎn)錄同樣需要DNA錨定在核骨架上才能進(jìn)行，核骨架上有RNA聚合酶的結(jié)合位點(diǎn)，使之固定于核骨架上，RNA的合成是在核骨架上進(jìn)行的。新合成的RNA也結(jié)合在核骨架上，并在這里進(jìn)行加工和修飾。

與染色體構(gòu)建有關(guān)，現(xiàn)在一般認(rèn)為核骨架與染色體骨架為同一類物質(zhì)，30nm的染色質(zhì)纖維就是結(jié)合在核骨架上，形成放射環(huán)狀的結(jié)構(gòu)，在分裂期進(jìn)一步包裝成光學(xué)顯微鏡下可見的染色體。第25頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月染色質(zhì)環(huán)與染色體軸SARs(nuclearscaffoldassociatedregion)MARs(nuclearmatrixassociatedregion)第26頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月核基質(zhì)結(jié)合區(qū)（matrixassociatedregion，MAR）：染色質(zhì)30nm纖維以環(huán)狀通過此區(qū)域結(jié)合在核基質(zhì)上，形成數(shù)以萬計的環(huán)狀結(jié)構(gòu)域，結(jié)合有特異性特點(diǎn)：100－1000bp，富含AT，常位于基因鄰側(cè)，處于環(huán)狀結(jié)構(gòu)底部功能：構(gòu)成一個轉(zhuǎn)錄、復(fù)制單位，通過限定子或絕緣子防止功能擴(kuò)散控制染色質(zhì)松弛與緊密，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄、復(fù)制可能作為復(fù)制起始點(diǎn)可能是一種類似增強(qiáng)子的元件第27頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月染色體丟失馬蛔蟲（Parascarisequoorum）（2n=2）第28頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月圖果蠅通過在卵泡細(xì)胞中選擇性擴(kuò)增來滿足在短期中對卵殼蛋白的大量需要

染色體的擴(kuò)增染色體的擴(kuò)增其本質(zhì)是指細(xì)胞內(nèi)特定基困拷貝數(shù)專一性大量增加的現(xiàn)象。

組織中整個染色體組都進(jìn)行擴(kuò)增發(fā)育中的編程擴(kuò)增

哺乳動物培養(yǎng)細(xì)胞中定向基因的應(yīng)激性擴(kuò)增

第29頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月圖免疫球蛋白由兩條重鏈和兩條輕鏈由二硫鍵連接構(gòu)成了Y型的對稱結(jié)構(gòu)染色體基因的重排免疫球蛋白在成熟過程中的重排編碼基因：Lκ、Lλ：L＋V＋J＋CH：L＋V＋D＋J＋CL：前導(dǎo)片段V：可變片段J：連接片段C：恒定片段D：多樣性片段第30頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月第31頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月第一次重排發(fā)生在前B細(xì)胞中，最先由編碼免疫球蛋白重鏈的基因族片段參與重排，使在種系中相互分離的片段經(jīng)重排后連接在一起，稱為V—D—J連接。其間，D片段與J片段先連接，接著v片段加到D—J上，形成V—D—J復(fù)合體。重排中選擇的片段是隨機(jī)的，片段之間序列在重排中被刪除。重鏈重排后接著是輕鏈κ鏈基因重排，形成V—J復(fù)合體。重排后的重鏈、輕鏈轉(zhuǎn)錄成初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA，經(jīng)加工、剪接，形成成熟的umRNA，并翻譯成免疫球蛋白IgM。只有κ鏈基因重排失敗，才發(fā)動λ鏈基因重排，故抗體中大部分輕鏈?zhǔn)铅舒?，λ鏈只占少部分。淋巴?xì)胞在繁殖過程中還發(fā)生體細(xì)胞突變．以增加抗體的多樣性。等位基因排斥：只有一個等位基因重排同型型排斥：κ鏈、λ鏈只有一個重排第32頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月第33頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月第34頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月重排的本質(zhì)：位點(diǎn)特異性重組

在v片段的下游，J片段的上游以及D片段的兩側(cè)均存在保守的重組信號序列，該信號有一個共同的7bp的回文序列和一個富含A的9bp序列，中間固定長度為12bp或23bp，也是一種識別信號，重組只發(fā)生在間隔12bp和間隔23bp序列之間，稱為12－23規(guī)則。H鏈V片段間隔為23bp，D片段間隔為12bp，J片段的間隔為23bp，7bp的回文序列總玉基因相連第35頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月第36頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月第二次重排發(fā)生在成熟B細(xì)胞經(jīng)抗原刺激后，這次重排出現(xiàn)重鏈基因改變恒定區(qū)，即類型轉(zhuǎn)換，其抗原特異性不變。B細(xì)胞分化至此稱為漿細(xì)胞，它的特點(diǎn)是可以大量分泌抗體，并且是單特異性的抗體。重鏈基因C片段的轉(zhuǎn)換發(fā)生在轉(zhuǎn)換區(qū)(S區(qū))，該區(qū)位于C片段的5’端，S區(qū)內(nèi)存在成串的重復(fù)序列，轉(zhuǎn)換即Sμ與各S位點(diǎn)間的重組。Cδ片段前無S區(qū)，故IgM與IgD通常都共表達(dá)。第37頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月第38頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月第39頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)DNA水平上的調(diào)控☆DNA的甲基化☆DNA甲基化與轉(zhuǎn)錄抑制☆甲基化影響DNA與蛋白質(zhì)的相互作用第40頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA甲基化真核生物DNA雙螺旋中，胞嘧啶核苷的嘧啶環(huán)5位甲基化，并與其上的鳥嘌呤形成mCpG是DNA甲基化的唯一形式，在高等生物體內(nèi)轉(zhuǎn)錄與不轉(zhuǎn)錄的細(xì)胞中差別可達(dá)106倍。主要決定于甲基化CpG的密度和啟動子強(qiáng)度兩個因素。DNA及組蛋白的甲基化是非活性狀態(tài)的染色質(zhì)的特征。第41頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月CpG島（CpGisland）哺乳動物基因組中，富含未甲基化的CpG的區(qū)域，通常長1~2kb，稱為CpG島。位于組成型表達(dá)基因的啟動子附近的CpG島通常未甲基化偶爾在一些組織特異性表達(dá)的基因的啟動子附近也能發(fā)現(xiàn)CpG島人類基因組中約有29,000個CpG島CpG島的甲基化可抑制啟動子的活性。蛋白質(zhì)結(jié)合到甲基化的CpG后基因表達(dá)就會受到抑制。富含CpG島的區(qū)域，其密度甚至可達(dá)到10/100bp。圖中每個垂直線代表一個CpGdoublet.第42頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA中多數(shù)甲基化的基團(tuán)是位于兩條鏈的CpG的C上。甲基化狀態(tài)主要由三種酶控制。Denovomethylase（重新甲基化酶）和perpetuationmethylase（維持性甲基化酶）已知,但Demethylase(脫甲基酶)還未被鑒定。第43頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA甲基化與轉(zhuǎn)錄抑制由于識別位點(diǎn)中的胞嘧啶被甲基化，使轉(zhuǎn)錄因子不能與其結(jié)合。特異性識別甲基化DNA的蛋白結(jié)合競爭性地抑制了轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合，從而阻斷了轉(zhuǎn)錄。它能夠通過影響核小體的構(gòu)象，或影響核小體與其他染色質(zhì)蛋白相互作用而改變?nèi)旧|(zhì)的結(jié)構(gòu)。第44頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月基因組印記（genomicimprinting）基因在世代傳遞過程中，由于DNA的甲基化作用，來源于父母本的等位基因會有不同的表現(xiàn)。個體表現(xiàn)出上代遺傳下來的基因組印記的效應(yīng)。就好像被打上了父母的印記一樣。但是，被打上父母印記的基因在生殖細(xì)胞形成時，印記會被抹去，重新打上自己的印記。印記基因（imprintinggene）遍布于整個基因組，印記基因內(nèi)含子較小，基因組織表達(dá)有特異性。人類基因組約有100多個印記基因。第45頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月鼠中基因“印記”的傳遞方式第46頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月親本印記(imprinting)印記:來源于父母本的一對等位基因表達(dá)不同。如源于父本的IGF-Ⅱ(胰島素樣生長因子Ⅱ)基因可表達(dá)，而源于母本的則不能表達(dá)。此是由于卵母細(xì)胞中的IGF-Ⅱ已被甲基化，而精子中的IGF-Ⅱ未被甲基化，所以這一對等位基因在合子中表現(xiàn)不同。目前在人類和鼠身上已辨明了20種印跡基因。大多數(shù)人類的印跡基因集中在三個簇中。在每個基因簇上都存在著特異的印記盒(imprintingbox)，能順式調(diào)節(jié)印跡基因的親本特異性表達(dá)，這些位點(diǎn)表現(xiàn)出親本特異性的甲基化作用和去甲基化作用。第47頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控☆真核與原核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控的區(qū)別☆基因基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)☆真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控的順式作用元件☆反式作用因子的結(jié)構(gòu)和功能☆

RNA結(jié)合蛋白的結(jié)構(gòu)與功能第48頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月真核生物基因表達(dá)的調(diào)控核心途徑：環(huán)境信號轉(zhuǎn)導(dǎo)染色質(zhì)活化轉(zhuǎn)錄的激活基因表達(dá)以正調(diào)控為主（激活蛋白激活靶基因）轉(zhuǎn)錄與翻譯在不同的亞細(xì)胞區(qū)域進(jìn)行真核生物調(diào)控的特征第49頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)是復(fù)雜的、多樣的*不同的DNA元件組合可產(chǎn)生多種類型的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)方式；*多種轉(zhuǎn)錄因子又可結(jié)合相同或不同的DNA元件。*轉(zhuǎn)錄因子與DNA元件結(jié)合后，對轉(zhuǎn)錄激活過程所產(chǎn)生的效果各異，有正性調(diào)節(jié)或負(fù)性調(diào)節(jié)之分。第50頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月真核生物DNA序列和被轉(zhuǎn)錄的結(jié)構(gòu)基因距離較近包括：啟動子（啟動子上游近側(cè)序列）增強(qiáng)子

沉默子和轉(zhuǎn)錄調(diào)控有關(guān)

(可影響自身編碼基因表達(dá)活性)順式作用元件第51頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月1.啟動子真核基因啟動子是RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)周圍的一組轉(zhuǎn)錄控制組件，至少包括一個轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)以及一個以上的功能組件。TATA盒GC盒CAAT盒第52頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月TATA盒——轉(zhuǎn)錄因子TF-ⅡD結(jié)合位點(diǎn)典型的啟動子：CAAT盒和（或）GC盒＋TATA盒＋轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)最簡單的啟動子：TATA盒＋轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)但是，不是所有的啟動子都有TATA盒第53頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月2.增強(qiáng)子(enhancer)指遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)、決定基因的時間、空間特異性、增強(qiáng)啟動子轉(zhuǎn)錄活性的DNA序列，其發(fā)揮作用的方式通常與方向、距離無關(guān)。①在轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)5’或3’側(cè)均能起作用；②相對于啟動子的任一指向均能起作用；③發(fā)揮作用與受控基因的遠(yuǎn)近距離相對無關(guān)；④對異源性啟動子也能發(fā)揮作用；⑤通常具有一些短的重復(fù)順序。

特點(diǎn)第54頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月3.沉默子(silencer)某些基因的負(fù)性調(diào)節(jié)元件，當(dāng)其結(jié)合特異蛋白因子時，對基因轉(zhuǎn)錄起阻遏作用。第55頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月反式作用因子反式作用因子是與轉(zhuǎn)錄模板鏈結(jié)合調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄的一類蛋白調(diào)節(jié)因子，包括激活因子和阻遏因子等，它們與順式作用元件特異性結(jié)合，對真核生物基因的轉(zhuǎn)錄分別起到促進(jìn)和阻遏作用。第56頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月反式作用因子的結(jié)構(gòu)和功能同一DNA序列可被不同蛋白質(zhì)識別同一蛋白質(zhì)因子可與多種不同DNA序列發(fā)生聯(lián)系，少數(shù)是直接結(jié)合，多數(shù)是蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用后再影響DNA。蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)或DNA-蛋白質(zhì)的結(jié)合，均導(dǎo)致構(gòu)象上的微細(xì)變化，構(gòu)象變化常是實(shí)現(xiàn)調(diào)控功能的分子基礎(chǔ)。反式作用因子在自身生物合成過程中，有相當(dāng)大的可變性和可塑性。第57頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月分類（按功能特性）基本轉(zhuǎn)錄因子(generaltranscriptionfactors)是RNA聚合酶結(jié)合啟動子所必需的一組蛋白因子，決定三種RNA(mRNA、tRNA及rRNA)轉(zhuǎn)錄的類別。個別因子，如TFⅡD為通用的，大部分轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子為不同RNA聚合酶特有，決定轉(zhuǎn)錄的類別

第58頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月特異轉(zhuǎn)錄因子(specialtranscriptionfactors)能夠選擇性調(diào)控某種或某些基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)的蛋白質(zhì)因子稱為特異性轉(zhuǎn)錄因子.為個別基因轉(zhuǎn)錄所必需，決定該基因的時間、空間特異性表達(dá)。轉(zhuǎn)錄激活因子（如增強(qiáng)子的結(jié)合蛋白)轉(zhuǎn)錄抑制因子(如沉默子的結(jié)合蛋白，或是與其他因子結(jié)合，抑制轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì)）第59頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子結(jié)構(gòu)DNA結(jié)合域轉(zhuǎn)錄激活域TF蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)結(jié)合域二聚化結(jié)構(gòu)域與RNA聚合酶結(jié)合與順式元件識別、結(jié)合第60頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA結(jié)合域螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋（HTH）結(jié)構(gòu)基序

鋅指（ZF）結(jié)構(gòu)基序

螺旋-突環(huán)-螺旋（HLH）結(jié)構(gòu)基序

亮氨酸拉鏈（LZ）結(jié)構(gòu)基序第61頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋（Helix-turn-helix）最常見的一種基序，基序包含有兩個a螺旋，螺旋之間間隔有一個短的b轉(zhuǎn)角，使兩個螺旋可通過疏水作用裝配起來。第一個螺旋穩(wěn)定并使第二個螺旋暴露出來，與DNA的大溝作用，而特異性地與堿基接觸。因此，第二個螺旋被稱為識別螺旋(recognitionhelix)。上述的相互作用錨定了蛋白質(zhì)中識別螺旋的位置并穩(wěn)定了DNA的構(gòu)象，從而調(diào)節(jié)不同蛋白和其結(jié)合位點(diǎn)的親和力。第62頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋(HTH)蛋白質(zhì)能識別DNA，主要是靠著蛋白質(zhì)氨基酸側(cè)鏈與DNA的堿基之間形成氫鍵以及疏水性作用來完成；識別時不必打開雙螺旋。紅色部分為識別螺旋，藍(lán)色部分則起幫助識別螺旋定位到DNA大溝上的作用。第63頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月HTH結(jié)構(gòu)域與DNA結(jié)合兩個這樣的結(jié)構(gòu)以二聚體形式相連，距離正好相當(dāng)于DNA的一個螺距（3.4nm），兩個α螺旋剛好分別嵌入DNA的大溝。第64頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月

調(diào)控轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì)因子中與DNA結(jié)合的一種基元，它由大約30個氨基酸殘基的肽段與鋅螯合形成的指形結(jié)構(gòu)。鋅以四個配位鍵與肽鏈的Cys或His殘基結(jié)合，指形突起的肽段含12-13個氨基酸殘基，嵌入DNA的大溝中，由指形突起或其附近的某些氨基酸側(cè)鏈與DNA的堿基結(jié)合而實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)與DNA的結(jié)合。鋅指（zincfinger）結(jié)構(gòu)第65頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月ZnCysHis第66頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月第67頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月123456789蛋白質(zhì)圖15-10圖15-11第68頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月螺旋-環(huán)-螺旋（helix-loop-helix）這種蛋白質(zhì)基元由兩個兩性α-螺旋通過一個肽段連接形成螺旋-環(huán)-螺旋結(jié)構(gòu)，兩個蛋白質(zhì)通過兩性螺旋的疏水面互相結(jié)合，與DNA結(jié)合則依靠此基元附近的堿性氨基酸側(cè)鏈與DNA的結(jié)合而實(shí)現(xiàn)。第69頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月二聚體第70頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月長約50個aa殘基，同時具有DNA結(jié)合和形成蛋白質(zhì)二聚體的功能，其主要特點(diǎn)是可形成一長一短兩個親脂性α-螺旋，螺旋之間由環(huán)狀結(jié)構(gòu)相連，其DNA結(jié)合功能是由一個較短的富堿性氨基酸區(qū)所決定的。第71頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月亮氨酸拉鏈（leucinezipper）是真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控蛋白與蛋白質(zhì)及與DNA結(jié)合的基元之一。一段肽鏈中每隔7個AA即有一個Leuα螺旋親水面：親水AA組成

疏水面：Leu組成（亮氨酸拉鏈條）可形成二聚體（發(fā)揮作用）（同二聚體/異二聚體）DNA的結(jié)合域：拉鏈區(qū)以外結(jié)構(gòu)第72頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月圖15-12第73頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月圖15-13第74頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄激活域轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域（transcriptionactivationdomains）一般由20-100個氨基酸殘基組成，負(fù)責(zé)結(jié)合并激活別的轉(zhuǎn)錄調(diào)控蛋白，。如GAL4分子中有2個這種結(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。谷氨酰胺富含域酸性激活域脯氨酸富含域第75頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月酸性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?？赡苁峭ㄟ^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。第76頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月谷氨酰胺豐富區(qū)(glutamine-richdomain)

SP1的N末端含有2個主要的轉(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及哺乳動物的OCT-1、OCT-2、Jun、AP2和SRF也含有這種結(jié)構(gòu)域。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。第77頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月蛋白質(zhì)識別RNA的二級結(jié)構(gòu)單元RNA結(jié)構(gòu)復(fù)雜、多樣化，包括線狀序列、發(fā)夾、膨泡、內(nèi)環(huán)、假結(jié)、雙螺旋以及特定RNA三級結(jié)構(gòu)中的核糖磷酸骨架等均可作為蛋白質(zhì)專一性識別的靶結(jié)構(gòu)。RNA結(jié)合蛋白的結(jié)構(gòu)與功能第78頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月內(nèi)環(huán)、膨泡、發(fā)夾、假結(jié)、其他結(jié)構(gòu)第79頁，課件共86頁，創(chuàng)作于2023年2月蛋白質(zhì)結(jié)合RNA的結(jié)構(gòu)域RNP結(jié)構(gòu)域RGG盒ARM結(jié)構(gòu)域dsRBD結(jié)構(gòu)域KH結(jié)構(gòu)域