第12章 真核生物基因表達(dá)的調(diào)控

第十二章

真核生物基因表達(dá)的調(diào)控2010.11真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)：

基因組和染色體結(jié)構(gòu)復(fù)雜轉(zhuǎn)錄和翻譯在時(shí)空上分開多細(xì)胞、多組織生物12.1真核生物基因表達(dá)的調(diào)控染色質(zhì)水平轉(zhuǎn)錄起始水平轉(zhuǎn)錄后水平翻譯水平翻譯后水平12.1真核生物基因表達(dá)調(diào)控的多層次性12.2真核生物染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和基因活性：

組蛋白：堿性蛋白質(zhì)，富含Arg、Lys高度保守H4,H2\H3,H1中度重復(fù)序列化學(xué)修飾：乙酰化核小體：核小體核心：H2A,H2B,H3,H4核小體組蛋白：中心結(jié)構(gòu)域、氨基末端結(jié)構(gòu)域

染色質(zhì)纖維：

30nm纖維：

染色質(zhì)的進(jìn)一步折疊：

真核生物染色質(zhì)經(jīng)過不同層次的折疊形成高度壓縮的規(guī)則結(jié)構(gòu)。真核生物RNApol與啟動(dòng)子的結(jié)合受染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的限制。真核生物基因轉(zhuǎn)錄的活化依賴于染色質(zhì)重塑（remodeling）。組蛋白對(duì)基因轉(zhuǎn)錄活性的影響：H1促進(jìn)核小體結(jié)構(gòu)形成，抑制基因轉(zhuǎn)錄活化；DNase超敏感區(qū)；內(nèi)容摘要：為探討衰老的機(jī)理，作者研究了老年鼠和斷奶乳鼠的心、肝、脾、肺、腎、腦等6種組織細(xì)胞的細(xì)胞核和染色質(zhì)對(duì)DNA酶I(DNaseI)的消化敏感性，結(jié)果顯示：①老年鼠的心、肝脾、肺、腎、腦等6種組織細(xì)胞的細(xì)胞核和染色質(zhì)對(duì)DNaseI的消化敏感性均較斷奶乳鼠相應(yīng)的組織低。②老年鼠的心、肝、脾、肺腎、腦等6種組織的消化敏感性各不相同，腦組織的消化敏感性最低（P<0．01)③斷奶乳鼠腦組織的消化敏感性也較其它5種組織低，但乳鼠中其它5種組織細(xì)胞核及染色質(zhì)的消化敏感性差異不明顯。作者認(rèn)為，老年鼠各組織細(xì)胞核和染色質(zhì)轉(zhuǎn)錄活性降低組蛋白乙?；腿ヒ阴；瘜?duì)基因轉(zhuǎn)錄活性的影響：未乙?；慕M蛋白可以抑制轉(zhuǎn)錄；乙酰化的組蛋白抑制轉(zhuǎn)錄的能力減弱；未乙酰化的組蛋白H4N末端堿性區(qū)域與H2A-H2B的酸性區(qū)域以及DNA相互作用，穩(wěn)定核小體結(jié)構(gòu)；乙?；泻土私M蛋白H4N末端堿性區(qū)域的正電荷，阻止核小體交聯(lián)；組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶（HAT）A型HAT：細(xì)胞核，調(diào)節(jié)基因表達(dá)B型HAT：細(xì)胞質(zhì)，乙?；潞铣傻慕M蛋白組蛋白去乙酰化酶（HDAC1）核心組蛋白的乙?；梢约せ钷D(zhuǎn)錄，去乙酰化產(chǎn)生抑制效應(yīng)。核受體對(duì)轉(zhuǎn)錄的激活或者抑制作用（319到第二段）無甲狀腺素激素，RT-RXR為抑制因子。去乙酰化酶結(jié)合有甲狀腺素激素，RT-RXR為激活因子。乙?；附Y(jié)合常染色質(zhì)與異染色質(zhì)；常染色質(zhì)區(qū)的基因具有轉(zhuǎn)錄活性，染色質(zhì)區(qū)的組蛋白是乙酰化的；異染色質(zhì)區(qū)的組蛋白乙?；蛔?CpG的甲基化修飾非活性基因啟動(dòng)區(qū)的甲基化程度很高，處于活化狀態(tài)的基因則甲基化程度較低。DNA中多數(shù)甲基化的基團(tuán)是位于兩條鏈的CpG的C上。12.3轉(zhuǎn)錄激活因子對(duì)轉(zhuǎn)錄的影響真核生物基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)蛋白很多，以正調(diào)節(jié)為主多個(gè)轉(zhuǎn)錄激活因子參與調(diào)節(jié)，提高調(diào)節(jié)的特異性順式作用元件與反式作用因子12.3.1轉(zhuǎn)錄激活因子的結(jié)構(gòu)DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域二聚化結(jié)構(gòu)域效應(yīng)分子結(jié)合位點(diǎn)12.3.1.1（2）DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域DNA結(jié)合模體（motif）及結(jié)構(gòu):含鋅模塊（modules）同源結(jié)構(gòu)域（homeodomain）bZIP和bHLH模體轉(zhuǎn)錄因子四種DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域堿性拉鏈結(jié)構(gòu)域與DNA的結(jié)合含有α-螺旋-突環(huán)-α-螺旋結(jié)構(gòu)域的MyoD與DNA的結(jié)合

含鋅模塊含有1個(gè)或幾個(gè)鋅離子，通過α-螺旋與DNA大溝相互作用；包括：鋅指結(jié)構(gòu)、核受體中的鋅模塊、GAL4中的鋅模塊等；鋅指結(jié)構(gòu)——由一個(gè)鋅離子、兩個(gè)Cys和兩個(gè)His共同形成的指狀結(jié)構(gòu)域含鋅模塊HisCysC2H2

鋅指結(jié)構(gòu)與DNA結(jié)合的特異性依賴于氨基酸與堿基的直接作用；不同的鋅指蛋白具有不同的DNA結(jié)合特異性；

鋅指結(jié)構(gòu)中的β-折疊與DNA的一條鏈相互作用，幫助α螺旋與DNA大溝的相互作用；鋅指蛋白具有多個(gè)DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域；

GAL4的DNA結(jié)合模體

1-65位氨基酸組成；有6個(gè)Cys、2個(gè)鋅離子；形成二聚體；依靠α螺旋與DNA相互作用；

含鋅模塊GAL

核受體的DNA結(jié)合模體兩個(gè)含鋅模塊；4個(gè)Cys、2個(gè)His、2個(gè)鋅離子組成；含有激素結(jié)合結(jié)構(gòu)域；核受體轉(zhuǎn)錄激活活性的調(diào)節(jié)；含鋅模塊同源異型域同源異型框（homeoboxes）中的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域；3個(gè)α螺旋；bZIP和bHLH模體b:堿性區(qū)域，DNA結(jié)合模體ZIP:leucinezipper，二聚化模體HLH:helix-loop-helix，二聚化模體bZIPbHLH12.3.1.3DNA結(jié)合蛋白的作用特點(diǎn)不同的DNA結(jié)合蛋白可以形成異二聚體；異二聚體的形成可以增加轉(zhuǎn)錄調(diào)控的多樣性；依靠α螺旋中的氨基酸殘基與DNA

大溝中的堿基直接作用；12.3.1.4轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域酸性結(jié)構(gòu)域：GAL4富含谷氨酸的結(jié)構(gòu)域：SP1富含脯氨酸的結(jié)構(gòu)域：CTF重組實(shí)驗(yàn)證明：轉(zhuǎn)錄激活因子中各結(jié)構(gòu)域彼此獨(dú)立地發(fā)揮作用酵母雙雜交系統(tǒng)12.3.2轉(zhuǎn)錄激活因子的作用機(jī)制（自學(xué)）啟動(dòng)子與增強(qiáng)子；基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄因子（basaltranscriptionfactors）/通用轉(zhuǎn)錄因子（generaltranscriptionfactors）轉(zhuǎn)錄激活因子（transactivators）輔激活因子（coactivators）轉(zhuǎn)錄激活因子招募RNApol的兩種模型轉(zhuǎn)錄激活因子的協(xié)同作用單個(gè)的激活因子可以形成聚體，結(jié)合到一個(gè)DNA結(jié)合位點(diǎn)上：Jun-Fos異二聚體；結(jié)合到不同DNA結(jié)合位點(diǎn)上的轉(zhuǎn)錄因子之間協(xié)同作用：GAL4；增強(qiáng)子的遠(yuǎn)距離作用拓?fù)洚悩?gòu)模型滑動(dòng)模型DNA環(huán)出模型增強(qiáng)子的近距離作用結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄因子:（architecturaltranscriptionfactor）改變DNA調(diào)控區(qū)形狀，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì)因子；LEF-1是在真核生物中發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄因子。LEF-1的HMG結(jié)構(gòu)域與DNA小溝結(jié)合，誘導(dǎo)DNA彎折。人T細(xì)胞受