基因表達(dá)調(diào)控-基本概念與原理

第一節(jié)基本概念與原理

一、基因表達(dá)的概念

基因組(genome)： 一個(gè)細(xì)胞或病毒所攜帶的全部遺傳信息或整套基因。

基因表達(dá)(geneexpression)：

在一定調(diào)節(jié)機(jī)制控制下，基因經(jīng)過轉(zhuǎn)錄及翻譯，產(chǎn)生具有特異生物學(xué)功能的蛋白質(zhì)分子的過程。

二、基因表達(dá)的特性

(一)時(shí)間特異性

按功能需要，某一特定基因的表達(dá)嚴(yán)格按特定的時(shí)間順序發(fā)生。 多細(xì)胞生物基因表達(dá)表現(xiàn)為與分化、發(fā)育階段一致的時(shí)間性，因此又稱階段特異性。

(二)空間特異性

在個(gè)體生長(zhǎng)全過程，某種基因產(chǎn)物 在個(gè)體按不同組織空間順序出現(xiàn)。 這種空間分布差異，實(shí)際上是由細(xì) 胞在器官的分布決定的，因此又稱為細(xì) 胞或組織特異性。

三、基因表達(dá)的方式

(一)組成性表達(dá)

某些基因在一個(gè)生物個(gè)體的幾乎所有細(xì)胞中持續(xù)表達(dá)，通常被稱為管家基因(house-keepinggene)。

由于這類基因表達(dá)變化很小，所以又稱為組成性表達(dá)。

(二)誘導(dǎo)和阻遏表達(dá)

在特定環(huán)境信號(hào)刺激下，相應(yīng)的基因被激活，基因表達(dá)產(chǎn)物增加，這種基因稱為可誘導(dǎo)基因。 可誘導(dǎo)基因在特定環(huán)境中表達(dá)增強(qiáng)的過程稱為誘導(dǎo)(induction)。

如果基因?qū)Νh(huán)境信號(hào)應(yīng)答時(shí)被抑制，這種基因是可阻遏基因。 可阻遏基因表達(dá)產(chǎn)物降低的過程稱為阻遏(repression)。

在一定機(jī)制控制下，功能上相關(guān) 的一組基因，無論其為何種表達(dá)方式， 均需協(xié)調(diào)一致、共同表達(dá)，即為協(xié)調(diào)表 達(dá)(coordinateexpression)。 這種調(diào)節(jié)稱為協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)(coordinateregulation)。

四、基因表達(dá)調(diào)控的生物學(xué)意義

(一)適應(yīng)環(huán)境、維持生長(zhǎng)和增殖

生物體賴以生存的外環(huán)境是在不斷變化的，為了生存，所有活細(xì)胞都必須對(duì)外環(huán)境變化 作出適當(dāng)反應(yīng)，調(diào)節(jié)代謝，以適應(yīng)環(huán)境變化。 生物體適應(yīng)環(huán)境、調(diào)節(jié)代謝的能力與蛋白質(zhì) 分子的生物學(xué)功能有關(guān)。而蛋白質(zhì)的水平又 受基因表達(dá)的調(diào)控。

(二)維持個(gè)體發(fā)育與分化

多細(xì)胞生物調(diào)節(jié)基因的表達(dá)除為適應(yīng)環(huán)境外，還有維持組織器官分化、個(gè)體發(fā)育的功能。

當(dāng)某種基因缺陷或表達(dá)異常時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)組織或器官的發(fā)育異常。

五、基因表達(dá)調(diào)控的基本原理

(一)基因表達(dá)的多級(jí)調(diào)控

基因激活

轉(zhuǎn)錄起始 轉(zhuǎn)錄后加工及轉(zhuǎn)運(yùn) 翻譯 翻譯后加工

(二)基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)基本要素

1.特異DNA序列 (1)原核生物的操縱子

操縱子(operon)：通常由2個(gè)以上的編碼序列與啟動(dòng)序列、操縱序列以及其他調(diào)節(jié)序列在基因組中成簇串聯(lián)，組成一