生物化學(xué)第十六章 基因表達(dá)調(diào)控

第十六章基因表達(dá)調(diào)控

RegulationofGeneExpression本章內(nèi)容基因表達(dá)調(diào)控的基本概念基因表達(dá)調(diào)控的基本原理原核基因表達(dá)調(diào)節(jié)真核基因表達(dá)調(diào)節(jié)2第一節(jié)基本概念基因表達(dá)，基因，基因組基因表達(dá)的時空特異性基因表達(dá)方式組成性表達(dá)（管家基因）誘導(dǎo)或阻遏表達(dá)（奢侈基因,luxurygene）協(xié)調(diào)表達(dá)3一、基因表達(dá)的概念基因：(gene)

負(fù)載特定遺傳信息的DNA片段。其結(jié)構(gòu)包括結(jié)構(gòu)基因和非編碼調(diào)控序列。

cDNA(complementaryDNA)與mRNA互補(bǔ)的DNA，習(xí)慣上有時也稱為“基因”不含基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控序列，但含翻譯調(diào)控序列和多肽鏈編碼序列。4概念原核生物：環(huán)狀染色體全部基因基因組

(genome)

來自一個遺傳體系的一整套遺傳信息。5染色體基因組，一般的定義是單倍體細(xì)胞中的全套染色體為一個基因組，或是單倍體細(xì)胞中的全部基因?yàn)橐粋€基因組。線粒體基因組葉綠體基因組真核生物基因組6每種真核生物的單倍體基因組中的全部DNA量稱為C值(C-Value)。C值大小基本上反應(yīng)生物進(jìn)化程度的差異。78C值矛盾生物體的進(jìn)化程度與基因組大小不完全成比例的現(xiàn)象。C值矛盾主要是由于各種生物基因組的結(jié)構(gòu)特征的差異造成的，低等和高等生物差別明顯。基因組大小與C值矛盾9N值矛盾：基因組中的基因數(shù)目與生物進(jìn)化程度或復(fù)雜程度的不對稱性。例：人類基因總數(shù)：3萬水稻基因總數(shù)：5萬生物體結(jié)構(gòu)與功能的復(fù)雜程度不僅取決于一定的基因數(shù)量，更重要的是在于基因功能及其相互作用網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和精確性?；蚩倲?shù)與N值矛盾10基因表達(dá)

(geneexpression)

基因轉(zhuǎn)錄及翻譯的過程。并非所有基因表達(dá)過程都產(chǎn)生蛋白質(zhì)。如基因轉(zhuǎn)錄生成rRNA，tRNA概念11基因表達(dá)是受調(diào)控的在某一特定時期或生長階段，基因組中只有一小部分基因處于表達(dá)狀態(tài)。個體某種功能的基因產(chǎn)物在細(xì)胞中的數(shù)量隨著時間、環(huán)境而變化。概念12二、基因表達(dá)的特異性（一）時間特異性(temporalspecificity)按功能需要，某一特定基因的表達(dá)嚴(yán)格按特定的時間順序發(fā)生。階段特異性(stagespecificity)與分化、發(fā)育階段一致1314人珠蛋白基因表達(dá)的時間特異性胚胎期血紅蛋白：HbE=z2

e2

，另有a2e2和z2

g2胎兒期血紅蛋白：HbF=a2g2成人血紅蛋白：HbA=a2b2（95%）

HbA2=a2

d2（5%）15（二）空間特異性(spatialspecificity)細(xì)胞或組織特異性

(cellortissuespecificity)。在個體生長全過程，某種基因產(chǎn)物在個體的不同組織或器官表達(dá)，即在個體的不同空間出現(xiàn)。二、基因表達(dá)的特異性1617三、基因表達(dá)的方式（一）基本表達(dá)某些基因在一個個體的幾乎所有細(xì)胞中持續(xù)表達(dá)，通常被稱為管家基因(housekeepinggene)。

基本或組成性基因表達(dá)

(constitutivegeneexpression)。18（二）誘導(dǎo)和阻遏表達(dá)在特定環(huán)境信號刺激下，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?？烧T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)。舉例：DNA損傷修復(fù)酶基因激活19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_(dá)產(chǎn)物水平降低的過程稱為阻遏

(repression)。（二）誘導(dǎo)和阻遏表達(dá)舉例：色氨酸充分色氨酸合成酶編碼基因抑制20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)。（三）協(xié)調(diào)表達(dá)21四、基因表達(dá)調(diào)控的生物學(xué)意義（一）適應(yīng)環(huán)境、維持生長和增殖原核生物：葡萄糖、乳糖代謝高等生物：常飲酒者體內(nèi)醇氧化酶活性高（二）維持個體發(fā)育與分化各組織、器官的發(fā)育、分化是由特定的基因控制的。22果蠅發(fā)育母親效應(yīng)基因分節(jié)基因23

基因表達(dá)調(diào)控的基本原理

BasicPrinciplesofRegulationofGeneExpression

第二節(jié)24一、基因表達(dá)調(diào)控的多層性和復(fù)雜性DNA擴(kuò)增DNA重排甲基化蛋白質(zhì)降解多肽鏈合成翻譯后加工修飾

基因表達(dá)調(diào)控基本控制點(diǎn)：轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄后加工mRNA降解25二、基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)基本要素特異DNA序列決定基因的轉(zhuǎn)錄活性

特異DNA序列：有調(diào)節(jié)功能的DNA序列。原核生物

——操縱子(operon)機(jī)制26

通常由2個以上的編碼序列與啟動序列、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。操縱子編碼序列

啟動序列

操縱序列

其他調(diào)節(jié)序列(promoter)(operator)(codingsequence)27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)TTGACATTAACTTTTACATATGATTTTACATATGTTTTGATATATAATCTGACGTACTGTN17N16N17N16N16N7N7N6N7N6AAAAAtrptRNATyrlacrecAAraBAD

TTGACA

TATAAT共有序列28——阻遏蛋白(repressor)的結(jié)合位點(diǎn)啟動序列編碼序列操縱序列pol阻遏蛋白2

操縱序列29真核生物的特異DNA序列順式作用元件(cis-actingelement)——指與結(jié)構(gòu)基因表達(dá)調(diào)控有關(guān)，能夠被調(diào)控蛋白特異性識別和結(jié)合的DNA序列；或凡能激活或阻遏基因轉(zhuǎn)錄的DNA序列。包括啟動子、增強(qiáng)子、沉默子等。共有序列：如TATA盒、CCAAT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(diǎn)。30順式作用元件非編碼序列不一定都位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游真核基因的順式作用元件分為：

啟動子、增強(qiáng)子、沉默子312.轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白影響轉(zhuǎn)錄活性原核生物特異因子：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。即σ因子阻遏蛋白——負(fù)性調(diào)節(jié)激活蛋白——正性調(diào)節(jié)32真核基因的調(diào)節(jié)蛋白：轉(zhuǎn)錄因子順式作用順式作用蛋白真核轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子由其編碼基因表達(dá)后，通過與特異的順式作用元件的識別、結(jié)合（即DNA-蛋白質(zhì)相互作用）反式激活另一基因的轉(zhuǎn)錄，稱反式作用蛋白或反式作用因子。反式作用因子

(trans-actingfactor)33aDNA反式調(diào)節(jié)C順式調(diào)節(jié)cDNAmRNAC蛋白質(zhì)CBA

mRNA蛋白質(zhì)AA34DNA-蛋白質(zhì)相互作用指反式作用因子與順式作用元件之間的特異識別及結(jié)合。非共價結(jié)合絕大多數(shù)調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)合DNA前，需通過蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用，形成二聚體(dimer)或多聚體(polymer)。DNA-蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)的相互作用353.RNA聚合酶⑴啟動序列/啟動子與RNA聚合酶活性啟動序列會影響其與RNA聚合酶的親和力，直接影響轉(zhuǎn)錄起動的頻率。共有序列決定啟動序列的轉(zhuǎn)錄活性大小。

36⑵調(diào)節(jié)蛋白與RNA聚合酶活性特異調(diào)節(jié)蛋白在適當(dāng)環(huán)境信號刺激下表達(dá)，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，從而使基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄頻率發(fā)生改變，出現(xiàn)表達(dá)水平變化。3.RNA聚合酶37原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)RegulationofProkaryoticGeneTranscription第三節(jié)38調(diào)節(jié)的主要環(huán)節(jié)在轉(zhuǎn)錄起始一、原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)特點(diǎn)（一）σ因子決定RNA聚合酶識別特異性（二）操縱子模型的普遍性（三）阻遏蛋白與阻遏機(jī)制的普遍性39二、原核生物轉(zhuǎn)錄起始調(diào)節(jié)（一）乳糖操縱子(lacoperon)的結(jié)構(gòu)

調(diào)控區(qū)CAP結(jié)合位點(diǎn)啟動序列操縱序列

結(jié)構(gòu)基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透酶A：乙?；D(zhuǎn)移酶ZYAOPDNA40mRNA阻遏蛋白IDNAZYAOPpol沒有乳糖存在時（二）阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)節(jié)阻遏基因41（二）阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)節(jié)mRNA阻遏蛋白IDNAZYAOPpol啟動轉(zhuǎn)錄mRNA有乳糖存在時別乳糖β-半乳糖苷酶乳糖42FIGURE12.6Additionofinducerresultsinrapidinductionoflac

mRNA,andisfollowedafterashortlagbysynthesisoftheenzymes43++++轉(zhuǎn)錄無葡萄糖，cAMP濃度高時有葡萄糖，cAMP濃度低時（三）CAP的正性調(diào)節(jié)ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAP44（四）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。45問題單純?nèi)樘谴嬖跁r，細(xì)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(xì)菌首先利用葡萄糖?46mRNA低乳糖時高乳糖時

葡萄糖低cAMP濃度高

葡萄糖高cAMP濃度低RNA-polOOOO47異丙基硫代半乳糖苷

異丙基硫代半乳糖苷基因工程常用誘導(dǎo)劑48異丙基硫代半乳糖苷別乳糖（乳糖異構(gòu)體）49三、原核生物轉(zhuǎn)錄終止調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄終止機(jī)制：

依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止

不依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止終止調(diào)節(jié)方式：

衰減導(dǎo)致RNA鏈的過早終止；

抗終止阻止衰減的發(fā)生，使下游基因得以表達(dá)。1)兩段富含GC的反向重復(fù)序列，中間間隔若干核苷酸；2)下游含一系列T。50調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合mRNA靶位點(diǎn)，阻止核蛋白體識別翻譯起始區(qū)，從而阻斷翻譯。調(diào)節(jié)蛋白一般作用于自身mRNA，抑制自身的合成，稱為自我控制（autogenouscontrol)。四、原核生物翻譯水平調(diào)節(jié)（一）蛋白質(zhì)分子的自我調(diào)節(jié)51（二）反義RNA對翻譯的調(diào)節(jié)作用調(diào)節(jié)RNA：可調(diào)節(jié)基因表達(dá)的RNA分子。反義RNA含有與特定mRNA翻譯起始部位互補(bǔ)的序列，通過與mRNA雜交阻斷30S小亞基對起始密碼子的識別及與SD序列的結(jié)合，抑制翻譯起始，稱為反義控制(antisensecontrol)。52小結(jié)

概念：基因表達(dá)，看家基因，奢侈基因，操縱子，順式作用元件，反式作用因子基因表達(dá)具有時空特異性基因表達(dá)分為組成性表達(dá)及可誘導(dǎo)或阻遏表達(dá)基因表達(dá)調(diào)控是多級多水平調(diào)控，尤其以轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控為基本控制點(diǎn)原核基因表達(dá)特點(diǎn)σ因子決定特異基因轉(zhuǎn)錄操縱子結(jié)構(gòu)的普遍性阻遏蛋白與阻遏機(jī)制的普遍性（即負(fù)性調(diào)控為主）53

真核基因表達(dá)調(diào)節(jié)RegulationofEukaryoticGeneExpression第四節(jié)54基本內(nèi)容真核基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)真核基因表達(dá)調(diào)控基本特點(diǎn)RNApolⅠ和polⅢ的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)RNApolⅡ轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)節(jié)RNApolⅡ轉(zhuǎn)錄終止的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)節(jié)翻譯水平的調(diào)節(jié)55一、真核基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（一）真核基因組結(jié)構(gòu)龐大（二）真核基因?yàn)閱雾樂醋樱╩onocistron)“即一個編碼基因轉(zhuǎn)錄生成一個mRNA分子、經(jīng)翻譯生成一條多肽鏈。”56（三）重復(fù)序列眾多單拷貝序列（一次或數(shù)次）高度重復(fù)序列（106

次）中度重復(fù)序列（多為103~104次）多拷貝序列反向重復(fù)序列一、真核基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（四）真核基因編碼序列的不連續(xù)性57

真核基因組原核基因組1、基因組龐大，與組蛋白結(jié)合形成染色質(zhì)2、許多DNA不轉(zhuǎn)錄3、單順反子4、大量重復(fù)序列5、斷裂基因（有內(nèi)含子）

只有一個DNA分子或RNA分子絕大部分參與基因的表達(dá)或調(diào)控多順反子重復(fù)序列少操縱子結(jié)構(gòu)（無內(nèi)含子）真核與原核基因組區(qū)別58二、真核基因表達(dá)調(diào)控更復(fù)雜（一）三種RNA聚合酶（RNApolⅠ、Ⅱ、Ⅲ）

TATA盒結(jié)合蛋白（TBP）為共有亞基（二）處于轉(zhuǎn)錄激活狀態(tài)的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化1.對核酸酶敏感活化基因常有核酸酶超敏位點(diǎn)（hypersensitivesite)，位于調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合位點(diǎn)附近。592.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。RNA-pol正超螺旋負(fù)超螺旋轉(zhuǎn)錄方向二、真核基因表達(dá)調(diào)控更復(fù)雜（二）處于轉(zhuǎn)錄激活狀態(tài)的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化603.甲基修飾變化

真核DNA約有5%的胞嘧啶被甲基化，通常在啟動子區(qū)的CpG島上

甲基化程度與基因表達(dá)程度呈反比，處于轉(zhuǎn)錄活化狀態(tài)的基因CpG序列一般低甲基化。二、真核基因表達(dá)調(diào)控更復(fù)雜（二）處于轉(zhuǎn)錄激活狀態(tài)的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化61基因組印跡基因組印跡（genomicimprinting):

源于父母雙方的同一對等位基因的選擇性差異表達(dá)的現(xiàn)象。指在配子或合子發(fā)生期間，來自親本的等位基因或染色體在發(fā)育過程中產(chǎn)生專一性的加工修飾，導(dǎo)致后代體細(xì)胞中兩個親本來源的等位基因有不同的表達(dá)活性，又稱遺傳印跡或親代印跡或配子印跡。具有這種差異的基因被稱為印跡基因（imprintedgenes)與甲基化修飾尤其是CpG島的胞嘧啶的甲基化有關(guān)62基因組印跡的分子機(jī)理研究發(fā)現(xiàn)印跡基因與DNA中胞嘧啶甲基化尤其是CpG島的甲基化密切相關(guān)，另外還有特殊的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和反義轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物等可能都是基因印跡產(chǎn)生和維持的重要因素?；蛴≯E中，卵子和精子對同一基因的不同程度的甲基化，幾乎所有的印跡基因都有一些序列成份在兩個不同親本來源的等位基因中僅有一方是甲基化，這些序列被稱為“差異甲基化區(qū)域”632024/4/7InstituteofGeneticEngineering4.組蛋白修飾活化局部染色質(zhì)二、真核基因表達(dá)調(diào)控更復(fù)雜

組蛋白修飾包括：乙?；⒘姿峄?、甲基化、泛素化及ADP核糖基化等組蛋白N端賴氨酸殘基的乙?；揎椖軌蚪档驼麄€核小體對DNA的親和力，有助于轉(zhuǎn)錄激活。（二）處于轉(zhuǎn)錄激活狀態(tài)的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化6465AcetylationofH3andH4isassociatedwithactivechromatin,whereasmethylationisassociatedwithinactivechromatin.

66采用正性調(diào)節(jié)機(jī)制更精準(zhǔn)采用負(fù)性調(diào)節(jié)不經(jīng)濟(jì)（三）正性調(diào)節(jié)占主導(dǎo)（四）轉(zhuǎn)錄與翻譯分隔進(jìn)行（五）轉(zhuǎn)錄后修飾、加工二、真核基因表達(dá)調(diào)控更復(fù)雜67（一）RNApolⅠ轉(zhuǎn)錄體系的控制三、RNApolⅠ和polⅢ的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)人rRNA基因上游調(diào)控元件和核心元件+1-100rRNA前體基因上游調(diào)控元件核心元件轉(zhuǎn)錄區(qū)Upstreamcontrolelement,UCECoreelement6869tRNA和5SrRNA基因的轉(zhuǎn)錄啟動子位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)下游即轉(zhuǎn)錄區(qū)內(nèi)，稱內(nèi)部控制區(qū)（internalcontrolregions,ICR)（二）RNApolⅢ轉(zhuǎn)錄體系的控制707172四、RNApolⅡ轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)節(jié)（一）順式作用元件影響基因轉(zhuǎn)錄活性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。典型的啟動子由TATA盒及上游的CAAT盒和/或GC盒組成。73典型的真核啟動子通常含有TATA盒、CAAT盒、GC盒等多種順式反應(yīng)原件的不同組合。742.增強(qiáng)子(enhancer)指遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)、決定基因的時間、空間特異性表達(dá)、增強(qiáng)啟動子轉(zhuǎn)錄活性的DNA序列，其作用方式通常與方向、距離無關(guān)。酵母中存在上游激活序列（upstreamactivatorsequences,UASs）四、RNApolⅡ轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)節(jié)（一）順式作用元件影響基因轉(zhuǎn)錄活性753.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。四、RNApolⅡ轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)節(jié)（一）順式作用元件影響基因轉(zhuǎn)錄活性76（二）反式作用因子1.轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子分類（按功能特性）

基本轉(zhuǎn)錄因子(generaltranscriptionfactors)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。TFⅡD是三種聚合酶的基本轉(zhuǎn)錄因子。77參與RNA-polⅡ轉(zhuǎn)錄的TFⅡ

78特異轉(zhuǎn)錄因子(specialtranscriptionfactors)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：增強(qiáng)子結(jié)合蛋白

轉(zhuǎn)錄抑制因子：沉默子結(jié)合蛋白(transcriptionactivators)(transcriptioninhibitors)（二）反式作用因子792.轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子結(jié)構(gòu)TF蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)結(jié)合域（二聚化結(jié)構(gòu)域）轉(zhuǎn)錄激活域

谷氨酰胺富含域酸性激活域脯氨酸富含域DNA結(jié)合域鋅指結(jié)構(gòu)堿性α螺旋80常見DNA結(jié)合域鋅指結(jié)構(gòu)(zincfinger)螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋(helix-turn-helix,HTH)螺旋-環(huán)-螺旋(helix-loop-helix,HLH)堿性－亮氨酸拉鏈(basicleucinezipper,bZIP)81鋅指結(jié)構(gòu)(zincfinger)最早發(fā)現(xiàn)于結(jié)合GC盒的SP1因子,由30個氨基酸組成,其中有2個Cys

和2個His,四個氨基酸殘基分別位于正四面體的頂角,與四面體中心的的Zn++結(jié)合,穩(wěn)定鋅指的結(jié)構(gòu)。在Cys和His之間，有12個氨基酸殘基，其中數(shù)個為保守的堿性殘基。常結(jié)合GCbox8283C2H2型鋅指結(jié)構(gòu)84鋅指結(jié)構(gòu)與DNA的結(jié)合85螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋及螺旋-環(huán)-螺旋這類結(jié)構(gòu)至少有兩個α螺旋，其間由短肽段形成的轉(zhuǎn)角或環(huán)連接，兩個這樣的motif結(jié)構(gòu)以二聚體形式相連，距離正好相當(dāng)于DNA一個螺距(3.4nm)，兩個α螺旋剛好分別嵌入DNA的深溝。86螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋motif數(shù)百種DNA結(jié)合蛋白中有這種模體結(jié)構(gòu)，比如l阻遏蛋白,色氨酸阻遏蛋白,分解代謝物激活蛋白(CAP),八聚體轉(zhuǎn)錄因子(Oct-1)和熱休克因子(HSF)87l

阻遏蛋白二聚體與DNA的相互作用

88堿性螺旋-環(huán)-螺旋堿性螺旋-環(huán)-螺旋（basichelix-loop-helix,bHLH)勿將此結(jié)構(gòu)與“螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋”混淆。雖然名稱類似，這兩種結(jié)構(gòu)其實(shí)差別很大。螺旋-環(huán)-螺旋看起來更象“亮氨酸拉鏈”89轉(zhuǎn)錄因子MyoD中的螺旋-環(huán)-螺旋90堿性－亮氨酸拉鏈(bZIP)肽鏈上每隔6個氨基酸就有一個亮氨酸殘基，這些亮氨酸殘基都在α螺旋的同一個方向出現(xiàn)。兩個相同結(jié)構(gòu)的兩排亮氨酸殘基能以疏水鍵結(jié)合成二聚體該二聚體的另一端肽段富含堿性氨基酸殘基，借其正電荷與DNA雙螺旋鏈上帶負(fù)電荷的磷酸基團(tuán)結(jié)合。若不形成二聚體則對DNA的親和結(jié)合力明顯降低。91轉(zhuǎn)錄因子AP-1與DNA結(jié)合

92（三）mRNA轉(zhuǎn)錄激活需形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物polⅡTFⅡHTAFTFⅡFTAFTAFTFⅡATFⅡBTBP真核RNA聚合酶Ⅱ在轉(zhuǎn)錄因子幫助下，形成的轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物.TATADNATBP相關(guān)因子EBP93（一）HIV基因組轉(zhuǎn)錄終止調(diào)節(jié)抗終止蛋白Tat

Tat，抗終止蛋白，與mRNA5’端結(jié)合（二）熱休克蛋白基因的轉(zhuǎn)錄終止調(diào)節(jié)熱休克時停止大多數(shù)基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯五、RNApolⅡ轉(zhuǎn)錄終止的調(diào)節(jié)94六、轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)節(jié)（一）hnRNA加工成熟的調(diào)節(jié)

1.加帽

2.加尾

3.剪接

4.編輯95六、轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)節(jié)（二）mRNA運(yùn)輸、胞漿內(nèi)穩(wěn)定性的調(diào)節(jié)穩(wěn)定性降解途徑保證mRNA不在細(xì)胞中累積并避免合成過多的蛋白質(zhì)。合成速率

降解速率96某些mRNA分子的3’-UTR含有能影響mRNA穩(wěn)定性的特殊序列，例：鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白受體（TfR）mRNA穩(wěn)定性的調(diào)節(jié)決定于mRNA分子中3′UTR特定的重復(fù)序列，稱為鐵反應(yīng)元件（iron-responseelement,IRE)。高鐵濃度時，IRE可促進(jìn)TfRmRNA的降解。六、轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)節(jié)97IRE-BP對轉(zhuǎn)鐵蛋白受體mRNA穩(wěn)定性的調(diào)節(jié)低鐵狀態(tài)轉(zhuǎn)鐵蛋白受體mRNA5’編碼區(qū)活化的IRE-BP3’poly(A)n翻譯TfR蛋白IRE高鐵狀態(tài)轉(zhuǎn)鐵蛋白受體mRNA5’編碼區(qū)鐵失活的IRE-BP3’poly(A)nmRNA降解IRE98在過去十多年里，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一些從不會成為蛋白質(zhì)的新型RNA分子，將之稱為非編碼RNA（smallnoncondingRNA，ncRNA)。越來越多的證據(jù)顯示，非編碼RNA在基因表達(dá)的調(diào)節(jié)中扮演關(guān)鍵角色，例如microRNA和siRNAncRNA的主要功能有：參與mRNA的穩(wěn)定及翻譯的調(diào)節(jié)、參與蛋白質(zhì)的運(yùn)輸、參與RNA的加工和修飾、影響染色體的結(jié)構(gòu)等。（三）小分子RNA對基因表達(dá)的調(diào)節(jié)99（三）小分子RNA對基因表達(dá)的調(diào)節(jié)短鏈非編碼RNA的序列都比較短，不超過40nt。短鏈非編碼RNA可分為三類，這些短鏈非編碼RNA的發(fā)生機(jī)制、生理功能，及其調(diào)控作用各不相同：microRNAs(miRNAs，約22nt)、內(nèi)源性的小干擾RNAs(endo-siRNA，約21nt)Piwi-interactingRNAs(piRNAs，24～

31nt)100非編碼單鏈RNA，長度約20~25nt。由一段具有發(fā)夾環(huán)結(jié)構(gòu)，長度為70~90個堿基的發(fā)夾狀單鏈RNA前體(pre-miRNA)在胞漿經(jīng)Dicer酶剪切后形成。而pre-miRNA

又可由pri-miRNA

在核內(nèi)經(jīng)RNaseⅢ核酸酶Drosha

而成1．微小RNA(microRNA,miRNA)（三）小分子RNA對基因表達(dá)的調(diào)節(jié)101miRNA的特點(diǎn)一般為20~25nt；不同生物普遍存在；序列有一定的保守性；表達(dá)有時間特異性、空間特異性；多位于基因間隔區(qū)與靶mRNA的3’端非編碼區(qū)互補(bǔ)，切割或抑制該mRNA分子，從而抑制該mRNA的翻譯一個miRNA可調(diào)節(jié)數(shù)百個靶基因包括轉(zhuǎn)錄因子、細(xì)胞因子、受體等，幾種miRNAs也可以聯(lián)合調(diào)控單一基因的表達(dá)，miRNAs和靶基因組成了復(fù)雜的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)102miRNA

的生成及作用機(jī)制103NezhahasthreeheadsandsixarmsequippedwithaswordformRNAcleavage,acosmicringfortranslationalrepression,andaflagforDNAmethylation.104105http:///106當(dāng)病毒基因、人工轉(zhuǎn)入基因、轉(zhuǎn)座子等外源性基因隨機(jī)整合到宿主細(xì)胞基因組內(nèi)，并利用宿主細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)錄時，常產(chǎn)生一些dsRNA。宿主細(xì)胞對這些dsRNA迅即產(chǎn)生反應(yīng)，胞質(zhì)中的核酸內(nèi)切酶Dicer將dsRNA切割成多個具有特定長度和結(jié)構(gòu)的小片段RNA（大約21～23bp），即siRNA。參與構(gòu)成RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體（RISC），與特異的靶mRNA完全互補(bǔ)結(jié)合，導(dǎo)致靶mRNA降解，阻斷翻譯過程。2．小干擾RNA(siRNA)107RNA干擾概念：由siRNA介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄后基因表達(dá)抑制作用被稱為RNA干擾(RNAinterference，RNAi)。RNAi是真核生