章第節(jié)真核基因表達(dá)調(diào)控

真核生物的基因組真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核基因轉(zhuǎn)錄后水平上的調(diào)控（miRNA）Contents（一）真核基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)真核基因組結(jié)構(gòu)龐大

3×109bp、于核膜內(nèi)單順反子基因的不連續(xù)性斷裂基因（interruptedgene）、內(nèi)含子(intron)、外顯子(exon)非編碼區(qū)較多多于編碼序列(9:1)含有大量重復(fù)序列一真核生物的基因組●基因組很小，大多只有一條染色體●

結(jié)構(gòu)簡單●存在轉(zhuǎn)錄單元（操縱子）多順反子原核生物基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)●有重疊基因（二）、真核細(xì)胞與原核細(xì)胞在基因轉(zhuǎn)錄、翻譯及DNA的空間結(jié)構(gòu)方面存在以下幾個方面的差異①在真核細(xì)胞中，一條成熟的mRNA鏈只能翻譯出一條多肽鏈，很少存在原核生物中常見的多基因形成的操縱子形式。②真核細(xì)胞DNA與組蛋白和大量非組蛋白相結(jié)合，只有一小部分DNA是裸露的。③高等真核細(xì)胞DNA中很大部分是不轉(zhuǎn)錄的，大部分真核細(xì)胞的基因中間還存在不翻譯的內(nèi)含子。④真核生物能夠有序地根據(jù)生長發(fā)育階段的需要進(jìn)行DNA片段重排，還能在需要時增加細(xì)胞內(nèi)某些基因的拷貝數(shù)。⑤在真核生物中，基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)區(qū)相對較大，離啟動子較遠(yuǎn)，幾百-上千bp，通過改變整個所控制基因5’上游區(qū)DNA構(gòu)型來影響它與RNA聚合酶的結(jié)合能力。

在原核生物中，轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)區(qū)都很小，大都位于啟動子上游不遠(yuǎn)處，調(diào)控蛋白結(jié)合到調(diào)節(jié)位點(diǎn)上可直接促進(jìn)或抑制RNA聚合酶與它的結(jié)合。⑥真核生物的RNA在細(xì)胞核中合成，只有到細(xì)胞質(zhì)后，才能被翻譯，原核生物中沒有這種空間間隔。

⑦許多真核生物的基因只有經(jīng)過復(fù)雜的成熟和剪接過程，才能順利地翻譯蛋白質(zhì)。

（三）基本概念1、基因家族（genefamily)真核生物的基因組中，來源相同、結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)的基因，稱為基因家族。同一家族中的成員緊密排列在一起，構(gòu)成基因簇(genecluster)。如組蛋白、免疫球蛋白和血紅蛋白基因?yàn)榛蚣易澹?）簡單多基因家族：其中基因以串聯(lián)方式前后相連TheeukaryoticrDNArepeatingunit（2）復(fù)雜多基因家族

有獨(dú)立的轉(zhuǎn)錄單位。形式不同

Organizationofhistonegenesintheanimalgenome2、斷裂基因：基因編碼區(qū)中含內(nèi)含子內(nèi)含子有可變剪接3、假基因是基因組中因突變而失活的基因，無蛋白質(zhì)產(chǎn)物。一般是啟動子出現(xiàn)問題。二、真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類（一）特點(diǎn)1、RNA聚合酶3個2、多層次3、個體發(fā)育復(fù)雜4、活性染色體結(jié)構(gòu)變化：對核酸酶敏感、DNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化、DNA堿基修飾變化、組蛋白變化5、正性調(diào)節(jié)為主6、轉(zhuǎn)錄與翻譯分開進(jìn)行7、轉(zhuǎn)錄后RNA需修飾、加工根據(jù)其性質(zhì)可分為2類：1、瞬時調(diào)控或稱為可逆性調(diào)控，相當(dāng)于原核細(xì)胞對環(huán)境條件變化所做出的反應(yīng)。包括底物或激素水平升降、細(xì)胞周期不同階段中酶活性和濃度的調(diào)節(jié)。2、發(fā)育調(diào)控或稱不可逆調(diào)控，精細(xì)復(fù)雜，決定真核細(xì)胞的生長、分化、發(fā)育的全部進(jìn)程根據(jù)基因調(diào)控發(fā)生的次序又可分為：DNA水平調(diào)控－－轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控－－轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控－－翻譯水平調(diào)控－－蛋白質(zhì)加工水平的調(diào)控（二）類別：三、真核生物DNA水平的基因表達(dá)調(diào)控●基因丟失基因擴(kuò)增基因重排DNA甲基化狀態(tài)與調(diào)控染色體結(jié)構(gòu)與調(diào)控●●●●抗體分子的形成轉(zhuǎn)座子（一）基因丟失：在細(xì)胞分化過程中，丟失掉某些基因去除其活性。見于低等動物，如部分原生動物、線蟲、昆蟲和甲殼類動物，在個體發(fā)育中，許多體細(xì)胞常常丟失掉整條或部分染色體，只有將來要分化出生殖細(xì)胞的細(xì)胞一直保留著完整的染色體。目前，在高等真核生物（包括動物、植物）中尚未發(fā)現(xiàn)類似的基因丟失現(xiàn)象。（二）基因擴(kuò)增：基因擴(kuò)增：基因的拷貝數(shù)專一性增大的現(xiàn)象，使細(xì)胞在短期內(nèi)產(chǎn)生大量的基因產(chǎn)物以滿足生長發(fā)育的需要，是基因活性調(diào)控的方式之一如非洲爪蟾體細(xì)胞中rDNA的基因擴(kuò)增，是因發(fā)育需要而出現(xiàn)的基因擴(kuò)增現(xiàn)象。基因組拷貝數(shù)增加，即多倍性?；蚪M拷貝數(shù)增加使可供遺傳重組的物質(zhì)增多，加速基因進(jìn)化、基因組重組和最終物種的形成植物中普遍有發(fā)育或系統(tǒng)發(fā)生中的倍性增加DNA含量的發(fā)育控制利用流式細(xì)胞儀對從擬南芥不同發(fā)育階段的組織中分離到的間期細(xì)胞核進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)多倍體的DNA含量與組織的成熟程度成正比。對于一給定的物種，C是單倍體基因組中的DNA質(zhì)量。將一個基因從遠(yuǎn)離啟動子的地方移到距它很近的位點(diǎn)從而啟動轉(zhuǎn)錄，這種方式被稱為基因重排。如免疫球蛋白基因表達(dá)的重排（三）基因重排：（四）DNA的甲基化與基因調(diào)控：1、DNA的甲基化CpG島中的C發(fā)生甲基化，形成5-甲基胞嘧啶DNA甲基化導(dǎo)致某些區(qū)域DNA構(gòu)象變化，影響蛋白與DNA的相互作用，抑制轉(zhuǎn)錄因子與啟動區(qū)DNA的結(jié)合效率。（五）染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與基因表達(dá)調(diào)控：按功能狀態(tài)染色質(zhì)分為活性染色質(zhì)和非活性染色質(zhì)活性染色質(zhì)：有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)；非活性染色質(zhì)：沒有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)活性染色質(zhì)：核小體構(gòu)型改變，使染色質(zhì)結(jié)構(gòu)疏松，利于轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子與順式調(diào)控元件結(jié)合、RNA聚合酶在轉(zhuǎn)錄模板上滑動。活性染色質(zhì)4.組蛋白變化①富含Lys組蛋白水平降低②H2A,H2B二聚體不穩(wěn)定性增加③組蛋白修飾④H3組蛋白巰基暴露（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、加工疏松的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行著旺盛的轉(zhuǎn)錄過程四、真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控（一）真核基因轉(zhuǎn)錄1、真核基因結(jié)構(gòu)（2）增強(qiáng)子：指能使與它連鎖的基因轉(zhuǎn)錄頻率明顯增加的DNA序列。

（3）沉默子：某些基因含有負(fù)性調(diào)節(jié)元件——沉默子，當(dāng)其結(jié)合特異蛋白因子時，對基因轉(zhuǎn)錄起阻遏作用。3、反式作用因子（1）定義：與轉(zhuǎn)錄單元不在同一條DNA鏈上，能直接或間接地識別或結(jié)合在各類順式作用元件，參與調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄效率的蛋白質(zhì)。TFⅡD（TATA）、CTF（CAAT）、SP1（GGGCGG）、HSF（熱激蛋白啟動區(qū)）（2）反式作用因子的結(jié)構(gòu)DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域A螺旋-轉(zhuǎn)折-螺旋（Helix-turn-helixB鋅指結(jié)構(gòu)（zincfinger）C堿性-亮氨酸拉鏈D堿性-螺旋-環(huán)-螺旋

I、螺旋-轉(zhuǎn)折-螺旋II、鋅指結(jié)構(gòu)配位鍵2-9個定義：是一種常出現(xiàn)在DNA結(jié)合蛋白中的結(jié)構(gòu)。由一個含有大約30個氨基酸的環(huán)和一個與環(huán)上的4個Cys或2個Cys和2個His配位的Zn構(gòu)成，結(jié)構(gòu)像手指狀。

Cys2/Cys2鋅指Cys2/His2鋅指見于甾體激素受體見于SP1，TFⅢA