細(xì)胞與分子生物學(xué)：第十四章 細(xì)胞分化與基因表達(dá)調(diào)控

第十四章

細(xì)胞分化與基因表達(dá)調(diào)控

前言人是什么？生物學(xué)家會說，人不過是基因積木所拼裝的細(xì)胞群。時至今日，人的生理、行為、疾病、壽命等都可以從細(xì)胞和基因上尋找答案，破解密碼。人從何處來？

人人由受精卵分化而來受精卵如果只有細(xì)胞增殖，沒有細(xì)胞分化，就只能形成一細(xì)胞團(tuán)，而不能形成人體。增殖增殖細(xì)胞分化：

在個體發(fā)育中，由一種相同的細(xì)胞類型經(jīng)細(xì)胞分裂后逐漸在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上形成穩(wěn)定性差異，產(chǎn)生不同的細(xì)胞類群的過程。是誰在控制和指揮（調(diào)控）分化？

基因蛋白質(zhì)外來因素………細(xì)胞的癌變是什么分化？能控制嗎？

§12.1細(xì)胞分化

一、細(xì)胞分化的基本概念（一）細(xì)胞分化是基因選擇表達(dá)的結(jié)果

早期推測：

細(xì)胞分化是遺傳物質(zhì)的選擇性丟失所致。

現(xiàn)代分子生物學(xué)證據(jù)表明：

細(xì)胞分化是由于基因選擇性的表達(dá)各自持有的專一性蛋白質(zhì)而導(dǎo)致細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)與功能的差異。

說明：不同類型細(xì)胞表達(dá)同一套特異的基因，其產(chǎn)物不僅決定細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)，而且執(zhí)行各自的生理功能。細(xì)胞分化的一般特征細(xì)胞分化為生命向更高層次的發(fā)展與進(jìn)化奠定了基礎(chǔ)。分化的細(xì)胞基因組保持相同，而表達(dá)的基因有所不同，從而在形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能及生物學(xué)行為方面均有所不同。細(xì)胞分化過程常常伴隨著細(xì)胞增殖與細(xì)胞凋亡，分化細(xì)胞的最終歸宿往往是細(xì)胞的衰老和死亡。細(xì)胞癌變是正常細(xì)胞分化機(jī)制失控的結(jié)果，成為不衰老的永生細(xì)胞，腫瘤細(xì)胞的基因組不同程度地發(fā)生了改變，其結(jié)果是正常機(jī)體的構(gòu)建受到破壞，并喪失了相應(yīng)的正常生物學(xué)功能。(二)組織特異性基因與管家基因

分化細(xì)胞基因組中所表達(dá)的基因可分為兩種基本類型：管家基因(house-keepinggenes)：是指所有細(xì)胞中均要表達(dá)的一類基因，其產(chǎn)物是對維持細(xì)胞基本生命活動所必需的。如微管蛋白基因、糖酵解酶系基因與核糖體蛋白基因等。組織特異性基因(tissue—specificgenes)或稱奢侈基因(luxurygenes)：是指不同的細(xì)胞類型進(jìn)行特異性表達(dá)的基因，其產(chǎn)物賦予各種類型細(xì)胞特異的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征與特異的生理功能。如卵清蛋白基因、上皮細(xì)胞的角質(zhì)蛋白基因和胰島素基因等。

組織特異性基因表達(dá)的調(diào)控調(diào)節(jié)基因(regulatorygene)：其產(chǎn)物用于調(diào)節(jié)組織特異性基因的表達(dá)，或者起激活作用，或者起阻抑作用。細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是組織特異性基因在時間與空間上的差異表達(dá)(differentialexpress)：這種差異表達(dá)不僅涉及到基因轉(zhuǎn)錄水平和轉(zhuǎn)錄后加工水平上的精確調(diào)控，而且還涉及染色體和DNA水平，翻譯和翻譯后加工與修飾水平上的復(fù)雜而嚴(yán)格的調(diào)控過程。(三)組織特異性基因的組合調(diào)控表達(dá)少量調(diào)控蛋白啟動為數(shù)眾多的特異細(xì)胞類型的分化。其機(jī)制就是組合調(diào)控(combinationalcontrol)的方式，即每種類型的細(xì)胞分化是由多種調(diào)控蛋白共同調(diào)控完成的。

啟動細(xì)胞分化的許多調(diào)空蛋白中，往往有一種是起決定作用的因子例：成肌細(xì)胞分化為骨骼肌細(xì)胞的過程中：皮膚結(jié)締組織的成纖維細(xì)胞調(diào)空蛋白MyoD骨骼肌細(xì)胞(四)單細(xì)胞有機(jī)體的細(xì)胞分化

為適應(yīng)不同的生活環(huán)境而進(jìn)行細(xì)胞分化。調(diào)節(jié)機(jī)制簡單。（而多細(xì)胞有機(jī)體則是通過細(xì)胞分化構(gòu)建執(zhí)行不同功能的組織與器官。調(diào)節(jié)機(jī)制復(fù)雜。）轉(zhuǎn)分化(transdifferentiation)：一種類型的分化細(xì)胞轉(zhuǎn)變成另一種類型的分化細(xì)胞的現(xiàn)象。如水母橫紋肌細(xì)胞經(jīng)轉(zhuǎn)分化可形成神經(jīng)細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、上皮細(xì)胞，甚至可形成刺細(xì)胞。轉(zhuǎn)分化往往經(jīng)歷去分化(dedifferentiation)和再分化(redifferentiation)的過程。去分化又稱脫分化，是指分化細(xì)胞失去其特有的結(jié)構(gòu)與功能變成具有末分化細(xì)胞特征的過程。(五)轉(zhuǎn)分化與再生

植物的組織培養(yǎng)：體細(xì)胞愈傷組織根、芽等頂端分生組織植株

生物界普遍存在再生現(xiàn)象(regeneration)，廣義的再生可包括分子水平、細(xì)胞水平、組織與器官水平及整體水平的再生，但一般再生是指生物體缺失一部分后發(fā)生重建的過程。

再生二、影響細(xì)胞分化的因素(一)細(xì)胞的全能性細(xì)胞全能性(totipotency)：是指細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后仍具有產(chǎn)生完整有機(jī)體的潛能或特性，稱為細(xì)胞的全能性。受精卵及早期的胚胎細(xì)胞都是具有全能性的細(xì)胞。植物的體細(xì)胞在適宜的條件下可培育成正常的植株，這不僅是細(xì)胞全能性的有力證據(jù)，而且也廣泛地應(yīng)用在植物基因工程的實(shí)踐中。

高度分化的植物細(xì)胞仍具有全能性1958年，1970年Steward等先后利用胡蘿卜根的韌皮部組織和懸浮培養(yǎng)的胡蘿卜單個細(xì)胞培養(yǎng)出了完整的可育植株。

動物細(xì)胞發(fā)育與細(xì)胞的全能性

僅具有分化成有限細(xì)胞類型及構(gòu)建組織的潛能稱為多潛能性(pluripotency)。具有多潛能性的細(xì)胞稱為干細(xì)胞(stemcell)；僅具有分化形成某一種類型能力的細(xì)胞，稱為單能干細(xì)胞(monopotentialcell)或稱定向干細(xì)胞(directionalstemcell)。由定向干細(xì)胞最終形成特化細(xì)胞類型的過程稱為終末分化(terminaldifferentiation)。胚胎干細(xì)胞研究在體外由胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)分化成造血細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、肌肉細(xì)胞，神經(jīng)干細(xì)胞可誘導(dǎo)分化成各種血細(xì)胞。在細(xì)胞治療及用于組織與器官移植的組織工程的研究與實(shí)踐中都具有重要意義。造血干細(xì)胞（多向性）原紅細(xì)胞（定向性）網(wǎng)織紅細(xì)胞紅細(xì)胞粒系巨噬定向干細(xì)胞原單核細(xì)胞單核細(xì)胞巨核細(xì)胞血小板淋巴母細(xì)胞淋巴細(xì)胞（>6型）原粒細(xì)胞（中性、嗜堿、嗜酸性）造血干細(xì)胞分化示意圖原巨核細(xì)胞（定向性）巨噬細(xì)胞

細(xì)胞核移植實(shí)驗(yàn)1952年，Briggs和King將豹蛙囊胚的細(xì)胞核移入去核的卵母細(xì)胞中，指導(dǎo)細(xì)胞發(fā)育成了蝌蚪。童第周等(1978)將黑斑蛙成體紅細(xì)胞的細(xì)胞核移入未受精的去核卵內(nèi)，卵子亦發(fā)育成正常的蝌蚪。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果均證明，無論是胚胎細(xì)胞還是成體細(xì)胞，細(xì)胞核具有指導(dǎo)細(xì)胞發(fā)育為完整個體的全能性。。

伊恩·維爾穆特

Dolly

Dolly的一生

誕生成長

生兒育女離去……(二)影響細(xì)胞分化的因素

細(xì)胞中組織特異性基因的選擇性表達(dá)主要是由調(diào)控蛋白所啟動。調(diào)控蛋白的組合是影響細(xì)胞分化的主要的直接因素。外部環(huán)境對某些物種細(xì)胞分化乃至個體發(fā)育也會產(chǎn)生很大的影響。

1.胞外信號分子對細(xì)胞分化的影響

在早期胚胎發(fā)育過程中，一部分細(xì)胞會影響周圍細(xì)胞使其向一定方向分化，這種作用稱近端組織的相互作用(promixatetissueinteraction)，也稱為胚胎誘導(dǎo)。初級視泡

形成

視泡

誘導(dǎo)上皮細(xì)胞形成

晶狀體誘導(dǎo)表皮細(xì)胞形成

角膜

近端組織的相互作用是通過細(xì)胞旁分泌產(chǎn)生的信號分子旁泌素(又稱細(xì)胞生長分化因子)來實(shí)現(xiàn)的。已知它包括成纖維細(xì)胞生長因子(fibroblastgrowthfactor，F(xiàn)GF)、轉(zhuǎn)化生長因子(transforminggrowthfactor，TGF)以及hedgehog家族、Wnt家族和Juxtacrine等五大家族因子。遠(yuǎn)距離細(xì)胞間相互作用：對細(xì)胞分化的影響主要是通過激素來調(diào)節(jié)的。激素的調(diào)節(jié)作用是通過使染色體某些基因開放，合成特異性蛋白質(zhì)實(shí)現(xiàn)的。

2.細(xì)胞記憶與決定記憶：

信號分子的有效作用時間是短暫的，然而細(xì)胞可以將這種短暫的作用儲存起來并形成長時間的記憶，逐漸向特定方向分化。人們曾把果蠅的變態(tài)前幼蟲的成蟲盤細(xì)胞植入成蟲體內(nèi)，連續(xù)移植9年，細(xì)胞增殖多達(dá)1800代，然后將這種成蟲盤細(xì)胞再移植回幼蟲體內(nèi)則依然沒有失去記億，照例發(fā)育成為相應(yīng)的器官。

決定：決定(detennination)是指一個細(xì)胞接受了某種指令，在發(fā)育中這一細(xì)胞及其子代細(xì)胞將區(qū)別于其他細(xì)胞而分化成某種特定的細(xì)胞類型。決定與記憶有關(guān)，而記憶可能由二種方式實(shí)現(xiàn)：

正反饋途徑(positivefeedbackloop)：即細(xì)胞接受信號刺激后，活化轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，該因子不僅誘導(dǎo)自身基因的表達(dá)，還誘導(dǎo)其他組織特異性基因的表達(dá)；染色體結(jié)構(gòu)變化(DNA與蛋白相互作用)的信息傳到子代細(xì)胞。如同兩條X染色體中，其中一條始終保持凝集失活狀態(tài)并可在細(xì)胞世代間穩(wěn)定遺傳一樣。細(xì)胞決定與細(xì)胞記憶的機(jī)制

卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中：有營養(yǎng)物質(zhì)、種蛋白，還含有多種mRNA（其中多數(shù)與蛋白質(zhì)結(jié)合處于非活性狀態(tài)，成為隱蔽mRNA，不能被核糖體識別）。它們在卵細(xì)胞質(zhì)中呈不均勻地分布。受精后：細(xì)胞質(zhì)重新定位；少數(shù)母體mRNA被激活，合成早期胚胎發(fā)育所需要的蛋白質(zhì)；隨著受精卵早期細(xì)胞分裂，隱蔽mRNA不均一地分配到子細(xì)胞中。

3.受精卵細(xì)胞質(zhì)不均一性對細(xì)胞分化的影響在海膽未受精的卵母細(xì)胞中只有0.75％的核糖體形成多聚核糖體，而在受精后卵裂時可迅即增至20％，說明受精后由于離子的變化，蛋白質(zhì)與mRNA解離，從而使“隱蔽”mRNA翻譯所致。受精后海膽卵內(nèi)離子流變化海膽卵不同卵塊發(fā)育成不同幼蟲，是由于分得的卵細(xì)胞質(zhì)不同。在正常發(fā)育中不同性質(zhì)卵質(zhì)通過細(xì)胞分裂被分配到不同子細(xì)胞中，進(jìn)而不同細(xì)胞分化出了不同組織。細(xì)胞決定子影響卵裂細(xì)胞向不同方向分化的細(xì)胞質(zhì)成分。受精卵細(xì)胞質(zhì)決定細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)胚胎早期發(fā)育調(diào)控信息來源于母體在海膽和兩棲類的實(shí)驗(yàn)中表明，正常受精卵的蛋白質(zhì)合成速率與去核受精卵的一致。用放線菌素D(抑制轉(zhuǎn)錄)處理海膽受精卵，RNA的合成抑制了90％，可是胚胎仍可發(fā)于至囊胚。如果用嘌呤霉素或亞胺環(huán)己酮處理受精卵，抑制翻譯活動，結(jié)果完全不發(fā)育。早期發(fā)育依賴于母體信息的翻譯調(diào)控，而不受胚胎自身轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的影響。4.細(xì)胞分化的位置效應(yīng)

細(xì)胞所處的位置不同對細(xì)胞分化的命運(yùn)也有明顯的影響。實(shí)驗(yàn)證明，改變細(xì)胞所處的位置可導(dǎo)致細(xì)胞分化方向的改變，這種現(xiàn)象稱位置效應(yīng)。

Sonichedgehog的基因與位置效應(yīng)

雞胚發(fā)育的原腸胚期：▼靠近脊索的細(xì)胞分化底板(floorplate)；

遠(yuǎn)離脊索的細(xì)胞分化成運(yùn)動神經(jīng)元。

脊索細(xì)胞分泌的由Sonichedgehog基因編碼的信號蛋白作用的結(jié)果▼如將另一個脊索植入雞胚中線一側(cè)，則同樣會誘導(dǎo)底板和動神經(jīng)元的發(fā)育。▼如Sonichedgehog的基因發(fā)生突變，則會導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育異常，甚至可出現(xiàn)面部僅有一眼和一個鼻孔的畸胎。▼同樣，Sonichedgehog蛋白也通過位置效應(yīng)調(diào)節(jié)肢體的發(fā)育，趾的長度、形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，取決于Sonichedgehog蛋白的濃度或某些由它調(diào)控的其他因子的濃度賦予肢芽分化的位置信息，最終發(fā)育形成由骨、軟骨和皮膚等構(gòu)成的不同的趾。5.環(huán)境對性別決定的影響

蜥蜴類的A．a(chǎn)gama,E．macularius，它們在較低溫度條件下(24℃)全部發(fā)育為雌性，而溫度提高(32℃)則全部發(fā)育為雄性。龜類的T.graetta，C．caretta又出現(xiàn)相反的情況，即在較低溫度條件下全部發(fā)育為雄性，而溫度提高則全部發(fā)育為雌性。有一種蝸牛類的軟體動物Crepidula，它們的性別決定取決于個體間的相互位置關(guān)系，在它們形成的上下相互疊壓的群體中，位于下方的個體發(fā)育為雌性，而位于上方的個體發(fā)育為雄性。人們對于環(huán)境影響性別的機(jī)制還不清楚，但是它無疑表明，生物的個體發(fā)育和細(xì)胞的分化具有對環(huán)境的容納性。進(jìn)化過程中形成的適應(yīng)環(huán)境的結(jié)果？

6.染色質(zhì)變化與基因重排對細(xì)胞分化的影響卵裂過程中：染色體丟失現(xiàn)象（一個生殖細(xì)胞，其余形成形成體細(xì)胞）種質(zhì)學(xué)說

Weismann染色體丟失理論：體細(xì)胞分化是由于遺傳物質(zhì)丟失造成的，每一種組織只保留了其專有遺傳物質(zhì)。基因重排是細(xì)胞分化的另一種特殊方式B淋巴細(xì)胞分化為漿細(xì)胞分泌

抗體

DNA斷裂、為數(shù)眾多數(shù)百億種抗體丟失與重排的漿細(xì)胞（理論上）

§12.2癌細(xì)胞癌細(xì)胞:

動物體內(nèi)因分裂調(diào)節(jié)失控而無限增殖的細(xì)胞稱為腫瘤細(xì)胞，癌細(xì)胞指惡性腫瘤細(xì)胞。

一癌細(xì)胞的基本特征1.細(xì)胞生長與分裂失去控制：核大、分裂快、永生2.具有侵潤性和擴(kuò)散性：細(xì)胞間粘著性下降，轉(zhuǎn)移性增加3.細(xì)胞間相互作用改變：突破細(xì)胞識別作用（粘著、逃避）4.

mRNA的表達(dá)譜及蛋白表達(dá)譜或蛋白活性改變：利于增殖、擴(kuò)散的蛋白巨增5.體外培養(yǎng)的惡性轉(zhuǎn)化細(xì)胞特征：貼壁性下降、接觸抑制消失

了解以上特點(diǎn)，可以啟發(fā)我們攻克癌癥的靈感癌細(xì)胞的擴(kuò)散

擴(kuò)散性失去接觸抑制癌細(xì)胞形成因素二癌基因與抑癌基因癌基因：控制細(xì)胞生長和分裂的正?；虻囊环N

突變形式，能引起正常細(xì)胞癌變。原癌基因：與癌基因有較高同源性、與細(xì)胞分裂生長密切相關(guān)的基因。抑癌基因：正常細(xì)胞增殖過程中的負(fù)調(diào)控因子。

是控制細(xì)胞生長和分裂的正?；虻囊环N突變形式，能引起正常細(xì)胞癌變。當(dāng)原癌基因的結(jié)構(gòu)或調(diào)控區(qū)發(fā)生變異，基因產(chǎn)物增多或活性增強(qiáng)時，使細(xì)胞過度增殖，從而形成腫瘤。癌基因的產(chǎn)物主要包括：①生長因子，如sis；②生長因子受體，如fms、erbB；③信號轉(zhuǎn)導(dǎo)組分，如src、ras、raf；④細(xì)胞周期蛋白，如cyclinD；⑤細(xì)胞凋亡調(diào)控因子，如bcl-2；⑥轉(zhuǎn)錄因子，如myc、fos、jun。癌基因(oncogene)癌基因的類型

抑癌基因的作用：抑制細(xì)胞增殖；促進(jìn)細(xì)胞分化；和抑制細(xì)胞遷移。抑癌基因的突變是隱性的。抑癌基因的產(chǎn)物主要包括：①轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子：如Rb、p53；②負(fù)調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子：如WT；③周期蛋白依賴性激酶抑制因子（CKI），如p21；④

rasGTP酶活化蛋白：如NF-1；⑤DNA修復(fù)因子：如BRCA1、BRCA2；⑥磷酸脂酶：如PTEN；⑦細(xì)胞粘附分子：如DCC。

抑癌基因抑癌基因的類型RbbindwithE2FtranscriptionfactorRBgenep53gene

腫瘤形成的外因根據(jù)其性質(zhì)分為：化學(xué)、生物和物理致癌物三大類根據(jù)它們在致癌過程中的作用，可分為；啟動劑：可直接改變DNA的成分或結(jié)構(gòu)。促進(jìn)劑：本身不能誘發(fā)腫瘤，但有促進(jìn)作用。如糖精可促進(jìn)膀胱癌的發(fā)生，苯巴比妥促進(jìn)肝癌的發(fā)生。完全致癌物：兼具啟動和促進(jìn)兩種作用。①亞硝胺類，能引起消化系統(tǒng)腫瘤；②多環(huán)芳香烴類，如苯并芘。③芳香胺類，如乙萘胺、誘發(fā)泌尿系統(tǒng)的癌癥；④烷化劑類，如芥子氣、環(huán)磷酰胺等；⑤氨基偶氮類，如奶油黃，可引起肝癌；⑥堿基類似物，如5-溴尿嘧啶、5-氟尿嘧啶；⑦氯乙烯，與塑料工人的肝血管肉瘤有關(guān)。⑧元素，如鉻、鎳、砷。

化學(xué)致癌物

化學(xué)致癌物的作用機(jī)理：可與DNA、RNA、蛋白質(zhì)等生物大分子中的親核基團(tuán)發(fā)生作用，引起堿基顛換、缺失，DNA交聯(lián)、斷裂，染色體畸變等。引起細(xì)胞中胞嘧啶的甲基化水平降低。（一）、腫瘤病毒①逆轉(zhuǎn)錄病毒，如：人T淋巴細(xì)胞白血病病毒（HTLV）、ATLV、HIV、RSV等病毒；②乙型肝炎病毒（HBV）：原發(fā)性肝癌（PLC）。

③人乳頭瘤狀病毒（HPV）：生殖道腫瘤。④Epstein－Bars病毒（EBV）；與兒童的

Burkitt淋巴瘤和成人的鼻咽癌發(fā)生有關(guān)。后三類都是DNA病毒。生物性致癌因素HIVHerpesVirusAdenovirusMouseLeukemiaVirus目前已知有數(shù)十種霉菌毒素對動物有致癌性。黃曲霉菌廣泛存在于污染的食品中，尤以霉變的花生、玉米及谷類含量最多。黃曲霉毒素（aflatoxin）有許多種，是一類雜環(huán)化合物，其中黃曲霉毒素B1是已知最強(qiáng)的化學(xué)致癌物之一，可引起肝癌。（二）霉菌

物理因素（一）、電離輻射輻射致癌的機(jī)制：①染色體或基因的突變；②基因表達(dá)改變；③激活潛伏的致癌病毒。（二）、紫外線可引起細(xì)胞DNA斷裂、交聯(lián)和染色體畸變，抑制皮膚的免疫功能，誘發(fā)皮膚癌、基底細(xì)胞癌和黑色素瘤。三腫瘤的發(fā)生是基因突變逐漸積累的結(jié)果人：每個基因突變的概率為10-10，考慮基因的數(shù)量和細(xì)胞分裂的次數(shù)等因素，細(xì)胞癌變的概率應(yīng)當(dāng)很高。實(shí)際并非如此。統(tǒng)計結(jié)果：至少5~6個基因突變，才能賦予一個細(xì)胞所有的癌細(xì)胞特征。

復(fù)習(xí)細(xì)胞分化：在個體發(fā)育中，由一種相同的細(xì)胞類型經(jīng)細(xì)胞分裂后逐漸在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上形成穩(wěn)定性差異，產(chǎn)生不同的細(xì)胞類群的過程。一、細(xì)胞分化的基本概念(三)組織特異性基因的組合調(diào)控表達(dá)

(四)單細(xì)胞有機(jī)體的細(xì)胞分化(五)轉(zhuǎn)分化與再生

（一）細(xì)胞分化是基因選擇表達(dá)的結(jié)果

(二)組織特異性基因與管家基因1.胞外信號分子對細(xì)胞分化的影響二、影響細(xì)胞分化的因素2.細(xì)胞記憶與決定3.受精卵細(xì)胞質(zhì)不均一性對細(xì)胞分化的影響4.細(xì)胞分化的位置效應(yīng)5.環(huán)境對性別決定的影響6.染色質(zhì)變化與基因重排對細(xì)胞分化的影響§12.3真核細(xì)胞基因表達(dá)的控制就基因表達(dá)與調(diào)控來講：原核細(xì)胞——取決于環(huán)境的誘導(dǎo)、對環(huán)境的適應(yīng)。真核細(xì)胞——細(xì)胞分化與細(xì)胞“社會”的協(xié)同與穩(wěn)定。真核細(xì)胞基因表達(dá)調(diào)控系統(tǒng)：

轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控加工水平的調(diào)控翻譯水平的調(diào)控一轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控（一）轉(zhuǎn)錄激活轉(zhuǎn)錄調(diào)控的主導(dǎo)者——轉(zhuǎn)錄因子：

通用轉(zhuǎn)錄因子：與結(jié)合RNA聚合酶的核心啟動子位點(diǎn)結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子（蛋白質(zhì)）特異轉(zhuǎn)錄因子：與特異基因的各種調(diào)控位點(diǎn)結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子結(jié)構(gòu)：DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域（用于結(jié)合DNA特異堿基對）

激活結(jié)構(gòu)域（與其它蛋白質(zhì)作用激活轉(zhuǎn)錄）PEPCK基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控：磷酸烯醇丙酮酸羧激酶（PEPCK）

作用：丙酮酸葡萄糖方式：⊙久未進(jìn)食體內(nèi)葡萄糖水平，肝臟迅速合成

PEPCK，體內(nèi)葡萄糖水平

攝入糖PEPCK的合成

⊙PEPCKmRNA的合成水平由多種轉(zhuǎn)錄因子共同控制順式作用元件：位于啟動子內(nèi)部的、為數(shù)眾多的DNA調(diào)控序列。反式作用因子：與啟動子內(nèi)部的DNA調(diào)控序列（順式作用元件）結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子。信號通路：應(yīng)答選擇性基因表達(dá)的激活機(jī)制。

缺失作圖法：制備基因啟動子帶有不同缺失的DNA分子轉(zhuǎn)染細(xì)胞測定啟動子活性TATA框：位于上游，與RNA聚合酶結(jié)合并決定轉(zhuǎn)錄開始。CAAT框、GC框：基礎(chǔ)水平轉(zhuǎn)錄所必須；決定轉(zhuǎn)錄的效率。DNA足跡法：轉(zhuǎn)錄因子（RNA聚合酶）保護(hù)DNA特異序列

DNA酶水解

DNA特異序列用于測定活性內(nèi)部控制

影響PEPCK基因表達(dá)的激素有許多：如胰島素、甲狀腺激素、胰高血糖素、糖皮質(zhì)激素等。例：糖皮質(zhì)激素的作用緊急情況甾類激素+糖皮質(zhì)激素另一受體二聚體基因轉(zhuǎn)錄效率能基因轉(zhuǎn)錄效率結(jié)合DNA中的量基因轉(zhuǎn)錄效率GREs序列

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動物應(yīng)激反應(yīng)程序周圍控制遠(yuǎn)距離控制增強(qiáng)子的調(diào)控增強(qiáng)子：遠(yuǎn)離啟動子（可達(dá)成千上萬堿基對）試驗(yàn)性遷移影響力大（100倍甚至更多）往往通過結(jié)合蛋白與啟動子發(fā)生作用（環(huán)化結(jié)構(gòu)）增強(qiáng)子促進(jìn)轉(zhuǎn)錄的主要方式：

⊙誘導(dǎo)染色質(zhì)變化，促進(jìn)基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄裝置在啟動子處裝配。

⊙結(jié)合于增強(qiáng)子的轉(zhuǎn)錄因子與結(jié)合于啟動子的基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄裝置共同激活基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄裝置的活性

（二）轉(zhuǎn)錄阻抑1、阻抑物：與DNA結(jié)合后阻斷附近基因轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì)。（負(fù)調(diào)控蛋白）

阻抑物作用方式：

A.阻斷轉(zhuǎn)錄必須的前起始復(fù)合體的裝配

B.與上游DNA序列結(jié)合,抑制轉(zhuǎn)錄激活子的作用2、DNA的甲基化：

—CH35胞嘧啶

甲基化在胚胎發(fā)育過程中的消長：配子1+配子2受精卵囊胚成體原生殖細(xì)胞配子甲基化：去甲基化：

轉(zhuǎn)錄活躍的DNA：甲基化程度低轉(zhuǎn)錄不活躍的DNA：甲基化程度高DNA甲基化程度與轉(zhuǎn)錄的關(guān)系：

甲基化作用抑制轉(zhuǎn)錄的兩種方式：

1、干擾轉(zhuǎn)錄因子對DNA結(jié)合位點(diǎn)的識別。

2、將轉(zhuǎn)錄因子的識別序列轉(zhuǎn)換為抑制物的結(jié)合位點(diǎn)。二加工水平的調(diào)控選擇性剪切：

一種mRNA一種蛋白質(zhì)DNARNAs

多種mRNA多種蛋白質(zhì)組成型剪切選擇性剪切三翻譯水平的調(diào)控

成熟mRNA先在3′的尾巴和5′端的帽子引導(dǎo)下由細(xì)胞核到達(dá)細(xì)胞質(zhì)，然后在不同的調(diào)控機(jī)制下進(jìn)行翻譯。調(diào)控機(jī)制：mRNA與多種蛋白質(zhì)相互作用

UTRs

1、mRNA的細(xì)胞質(zhì)定位

2、mRNA的翻譯調(diào)控

3、mRNA穩(wěn)定性的調(diào)控1、mRNA的細(xì)胞質(zhì)定位

果蠅卵母細(xì)胞成蟲果蠅Biocoid

基因的mRNA（前端）頭、胸部Oskar基因的mRNA（后端）

生殖細(xì)胞

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…【mRNA的定位信息位于3′UTR】【微管、微絲