表達(dá)調(diào)控常冰梅_第1頁(yè)
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1、 regulation of gene expression生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室常冰梅基因表達(dá)調(diào)控基因表達(dá)調(diào)控第一節(jié)第一節(jié) 基本概念與原理基本概念與原理第二節(jié)第二節(jié) 原核基因表達(dá)調(diào)控原核基因表達(dá)調(diào)控第三節(jié)第三節(jié) 真核基因表達(dá)調(diào)控真核基因表達(dá)調(diào)控第第 一一 節(jié)節(jié)基本概念與原理基本概念與原理basic conceptions and principle五、基因表達(dá)調(diào)控的基本原理五、基因表達(dá)調(diào)控的基本原理四、基因表達(dá)調(diào)控的生物學(xué)意義四、基因表達(dá)調(diào)控的生物學(xué)意義三、基因表達(dá)的方式三、基因表達(dá)的方式二、基因表達(dá)的特征二、基因表達(dá)的特征一、基因表達(dá)的概念一、基因表達(dá)的概念一、基因表達(dá)的概念一、基因表

2、達(dá)的概念 1.基因基因(gene)負(fù)載特定遺傳信息的負(fù)載特定遺傳信息的dna片段。片段。目目 錄錄 2.基因組基因組(genome) 來自一個(gè)生物體的一整套遺傳物質(zhì)。來自一個(gè)生物體的一整套遺傳物質(zhì)。是基因轉(zhuǎn)錄及翻譯的過程,即:生成具是基因轉(zhuǎn)錄及翻譯的過程,即:生成具有生物學(xué)功能產(chǎn)物的過程。有生物學(xué)功能產(chǎn)物的過程。3.基因表達(dá)基因表達(dá)(gene expression) mrna 多肽多肽 dna trna rrna 調(diào)節(jié)基因調(diào)節(jié)基因 無翻譯產(chǎn)物無翻譯產(chǎn)物翻翻 譯譯轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 錄錄無轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物無轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)基因基因二、基因表達(dá)的特征二、基因表達(dá)的特征 (一一)時(shí)間特異性時(shí)間特異性按功能需要,某一特定基

3、因的表達(dá)嚴(yán)格按按功能需要,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,稱之為基因表達(dá)的特定的時(shí)間順序發(fā)生,稱之為基因表達(dá)的時(shí)間時(shí)間特異性特異性(temporal specificity)。 多細(xì)胞生物基因表達(dá)的時(shí)間特異性又稱多細(xì)胞生物基因表達(dá)的時(shí)間特異性又稱階階段特異性段特異性(stage specificity)。目目 錄錄 (二二)空間特異性空間特異性基因表達(dá)伴隨時(shí)間順序所表現(xiàn)出的這種分基因表達(dá)伴隨時(shí)間順序所表現(xiàn)出的這種分布差異,實(shí)際上是由細(xì)胞在器官的分布決定的,布差異,實(shí)際上是由細(xì)胞在器官的分布決定的,又稱又稱細(xì)胞或組織特異性細(xì)胞或組織特異性(cell or tissue specifi

4、city)。在個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育過程中,某種基因產(chǎn)物在在個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育過程中,某種基因產(chǎn)物在個(gè)體不同的組織或器官表達(dá),即在個(gè)體的不同個(gè)體不同的組織或器官表達(dá),即在個(gè)體的不同空間出現(xiàn),空間出現(xiàn),稱為基因表達(dá)的稱為基因表達(dá)的空間特異性空間特異性(spatial specificity)。目目 錄錄三、基因表達(dá)的方式三、基因表達(dá)的方式按對(duì)刺激的反應(yīng)性,基因表達(dá)的方式分為:按對(duì)刺激的反應(yīng)性,基因表達(dá)的方式分為: (一一)基本基本表達(dá)表達(dá)某些基因在一個(gè)個(gè)體的幾乎所有細(xì)胞中持某些基因在一個(gè)個(gè)體的幾乎所有細(xì)胞中持續(xù)表達(dá),通常被稱為續(xù)表達(dá),通常被稱為管家基因管家基因(housekeeping gene)。這類基因表達(dá)

5、被視為這類基因表達(dá)被視為組成性或基本基因表組成性或基本基因表達(dá)達(dá)。 (舉例:舉例:tcatca循環(huán)酶的編碼基因,循環(huán)酶的編碼基因, 細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)蛋白的編碼基因細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)蛋白的編碼基因 線粒體內(nèi)有關(guān)能量代謝的酶的編碼基因等)線粒體內(nèi)有關(guān)能量代謝的酶的編碼基因等)(二二)誘導(dǎo)和阻遏表達(dá)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,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。可誘導(dǎo)基因在特定環(huán)境中表達(dá)增強(qiáng)的過程,稱可誘導(dǎo)基因在特定環(huán)境中表達(dá)增強(qiáng)的過程,稱為為誘導(dǎo)誘導(dǎo)(induction)(induction)。(。

6、(例如例如dna損傷修復(fù)損傷修復(fù)) 如果基因?qū)Νh(huán)境信號(hào)應(yīng)答是被抑制,這種基因如果基因?qū)Νh(huán)境信號(hào)應(yīng)答是被抑制,這種基因是是可阻遏基因可阻遏基因。可阻遏基因表達(dá)產(chǎn)物水平降低的過可阻遏基因表達(dá)產(chǎn)物水平降低的過程稱為程稱為阻遏阻遏(repression)(repression)。 (例如(例如trp阻遏細(xì)菌酶)阻遏細(xì)菌酶)在一定機(jī)制控制下,功能上相關(guān)的一組基在一定機(jī)制控制下,功能上相關(guān)的一組基因協(xié)調(diào)一致、共同表達(dá),即為因協(xié)調(diào)一致、共同表達(dá),即為協(xié)調(diào)表達(dá)協(xié)調(diào)表達(dá)(coordinate expression),這種調(diào)節(jié)稱為這種調(diào)節(jié)稱為協(xié)調(diào)調(diào)協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)(coordinate regulation)。 (三三

7、)協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)表達(dá)表達(dá)四、基因表達(dá)調(diào)控的生物學(xué)意義四、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(一)適應(yīng)環(huán)境、維持生長(zhǎng)和增殖 (二)維持細(xì)胞分化與個(gè)體發(fā)育(二)維持細(xì)胞分化與個(gè)體發(fā)育五、基因表達(dá)調(diào)控的基本原理五、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(一)基因表達(dá)的多級(jí)調(diào)控dnadna基因激活基因激活 rna 轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始 轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄后加工 mrna降解降解蛋白質(zhì)降解蛋白質(zhì)降解蛋白質(zhì)的投遞和運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)的投遞和運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)翻譯蛋白質(zhì)翻譯翻譯后加工修飾翻譯后加工修飾pr(二二)基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)基本要素基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)基本要素1.特異特異dna序列序列(dna元件元件)2.轉(zhuǎn)

8、錄調(diào)節(jié)蛋白轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白3.dna-蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用蛋白質(zhì)相互作用4.rna聚合酶聚合酶(1) 原核生物原核生物 操縱子操縱子(operon)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)1.特異特異dna序列序列(dna元件元件) 指具有調(diào)節(jié)功能的特異指具有調(diào)節(jié)功能的特異dna序列。序列。 (2) 真核生物真核生物順式作用元件順式作用元件(cis-acting element)原核生物原核生物 蛋白質(zhì)因子蛋白質(zhì)因子 操縱子操縱子(operon) 機(jī)制機(jī)制特異特異dna序列序列編碼序列編碼序列 啟動(dòng)序列啟動(dòng)序列 操縱序列操縱序列 其他調(diào)節(jié)序列其他調(diào)節(jié)序列(promoter)(operator)1)啟動(dòng)序列

9、)啟動(dòng)序列是是rna聚合酶結(jié)合并啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的特聚合酶結(jié)合并啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的特 異異dna序列。序列。rna轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始-35區(qū)區(qū)-10區(qū)區(qū)ttgacattaacttttacatatgattttacatatgttttgatatataatctgacgtactgtn17n16n17n16n16n7n7n6n7n6aaaaatrp trnatyrlacrecaara bad ttgaca tataat共有序列共有序列 tataat (pribnow 盒)盒) ttgaca共有序列共有序列(consensus sequence) 決定啟動(dòng)決定啟動(dòng)序列的轉(zhuǎn)錄活性大小。序列的轉(zhuǎn)錄活性大小。2 2 操縱序列操縱序

10、列 阻遏蛋白阻遏蛋白(repressor)的結(jié)合位點(diǎn)的結(jié)合位點(diǎn)當(dāng)操縱序列結(jié)合有當(dāng)操縱序列結(jié)合有阻遏蛋白阻遏蛋白時(shí),會(huì)阻礙時(shí),會(huì)阻礙rna聚合酶與啟動(dòng)序列的結(jié)合,或是聚合酶與啟動(dòng)序列的結(jié)合,或是rna聚聚合酶不能沿合酶不能沿dna向前移動(dòng)向前移動(dòng) ,阻礙轉(zhuǎn)錄。,阻礙轉(zhuǎn)錄。啟動(dòng)序列啟動(dòng)序列編碼序列編碼序列操縱序列操縱序列pol阻遏蛋白阻遏蛋白3) 3) 其他調(diào)節(jié)序列其他調(diào)節(jié)序列例如例如激活蛋白激活蛋白(activator)可結(jié)合啟動(dòng)序列鄰近可結(jié)合啟動(dòng)序列鄰近的的dna序列,促進(jìn)序列,促進(jìn)rna聚合酶與啟動(dòng)序列的聚合酶與啟動(dòng)序列的結(jié)合,增強(qiáng)結(jié)合,增強(qiáng)rna聚合酶活性。聚合酶活性。有些基因在沒有激活蛋

11、白存在時(shí),有些基因在沒有激活蛋白存在時(shí),rna聚合酶很少或完全不能結(jié)合啟動(dòng)序列。聚合酶很少或完全不能結(jié)合啟動(dòng)序列。1.特異特異dna序列序列(dna元件元件) 指具有調(diào)節(jié)功能的特異指具有調(diào)節(jié)功能的特異dna序列。序列。 (2) 真核生物真核生物順式作用元件順式作用元件(cis-acting element)真核生物真核生物順式作用元件順式作用元件(cis-acting element)可影響自身基因表達(dá)活性的可影響自身基因表達(dá)活性的dna序列通序列通常是非編碼序列。包括啟動(dòng)子、增強(qiáng)子及沉默子常是非編碼序列。包括啟動(dòng)子、增強(qiáng)子及沉默子等。等。badna編碼序列編碼序列轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)不同真核

12、生物的順式作用元件中也會(huì)發(fā)現(xiàn)一些不同真核生物的順式作用元件中也會(huì)發(fā)現(xiàn)一些共有序列共有序列 ,如,如tata盒、盒、caat盒等,這些共有序列盒等,這些共有序列是是rna聚合酶或特異轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點(diǎn)。聚合酶或特異轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點(diǎn)。 2. 轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白 (1) 原核生物原核生物: 均為均為dna結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白因子(因子(特異因子):特異因子):決定決定rna聚合酶對(duì)啟動(dòng)序聚合酶對(duì)啟動(dòng)序列的特異列的特異 性識(shí)別和結(jié)合能力。性識(shí)別和結(jié)合能力。阻遏蛋白:阻遏蛋白:可結(jié)合操縱序列,阻遏基因轉(zhuǎn)錄。可結(jié)合操縱序列,阻遏基因轉(zhuǎn)錄。激活蛋白:激活蛋白:可結(jié)合啟動(dòng)序列鄰近的可結(jié)合啟動(dòng)序列鄰近的dn

13、a序列,序列,促進(jìn)促進(jìn)rna聚合酶與啟動(dòng)序列的結(jié)合,增強(qiáng)聚合酶與啟動(dòng)序列的結(jié)合,增強(qiáng)rna聚合酶活性。聚合酶活性。(2 ) 真核生物基因調(diào)節(jié)蛋白真核生物基因調(diào)節(jié)蛋白又稱轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)又稱轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子或因子或轉(zhuǎn)錄因子(轉(zhuǎn)錄因子(tf) 絕大多數(shù)真核轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子由某一基因表絕大多數(shù)真核轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子由某一基因表 達(dá)達(dá)后,通過與特異的順式作用元件相互作用,后,通過與特異的順式作用元件相互作用, 影影響另一基因的轉(zhuǎn)錄,稱為響另一基因的轉(zhuǎn)錄,稱為反式作用因子反式作用因子(trans-acting factor)。)。 有些真核調(diào)節(jié)蛋白可特異識(shí)別、結(jié)合自身基有些真核調(diào)節(jié)蛋白可特異識(shí)別、結(jié)合自身基因的調(diào)節(jié)序列,調(diào)節(jié)

14、自身基因的開啟或關(guān)閉,因的調(diào)節(jié)序列,調(diào)節(jié)自身基因的開啟或關(guān)閉,稱為稱為順式調(diào)節(jié)作用順式調(diào)節(jié)作用。 aadnamrna蛋白質(zhì)aba反反式式調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)cccdnamrna蛋白質(zhì)c順順式式調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)3. dna蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)、 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)相互作用蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)相互作用 指的是反式作用因子與順式作用元件之間指的是反式作用因子與順式作用元件之間的特異識(shí)別及結(jié)合。通常是非共價(jià)結(jié)合,被的特異識(shí)別及結(jié)合。通常是非共價(jià)結(jié)合,被識(shí)別的識(shí)別的dna結(jié)合位點(diǎn)通常呈對(duì)稱、或不完全結(jié)合位點(diǎn)通常呈對(duì)稱、或不完全對(duì)稱結(jié)構(gòu)。對(duì)稱結(jié)構(gòu)。 絕大多數(shù)調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)合絕大多數(shù)調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)合dna前,需通過前,需通過蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作

15、用,形成蛋白質(zhì)相互作用,形成二聚體二聚體(dimer)或或多聚體多聚體(polymer)。4. rna聚合酶聚合酶 原核啟動(dòng)序列原核啟動(dòng)序列/真核啟動(dòng)子與真核啟動(dòng)子與rna聚合酶聚合酶活性活性 rna聚合酶與啟動(dòng)序列聚合酶與啟動(dòng)序列/啟動(dòng)子的親和力,影響轉(zhuǎn)錄。啟動(dòng)子的親和力,影響轉(zhuǎn)錄。 調(diào)節(jié)蛋白與調(diào)節(jié)蛋白與rna聚合酶活性聚合酶活性一些特異調(diào)節(jié)蛋白在適當(dāng)環(huán)境信號(hào)刺激下表一些特異調(diào)節(jié)蛋白在適當(dāng)環(huán)境信號(hào)刺激下表達(dá),然后通過達(dá),然后通過dna-蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互蛋白質(zhì)相互作用影響作用影響rna聚合酶活性。聚合酶活性。第二節(jié)第二節(jié) 原核基因表達(dá)調(diào)控原核基因表達(dá)調(diào)控regulati

16、on of prokaryotic gene transcription 一、原核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)一、原核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)1 .以轉(zhuǎn)錄起始為主要調(diào)控點(diǎn):以轉(zhuǎn)錄起始為主要調(diào)控點(diǎn): 因子決定因子決定rna聚聚合酶識(shí)別特異性合酶識(shí)別特異性2.主要通過操縱子模式進(jìn)行調(diào)節(jié)主要通過操縱子模式進(jìn)行調(diào)節(jié)3.阻遏蛋白對(duì)轉(zhuǎn)錄的抑制作用(阻遏機(jī)制)是普遍阻遏蛋白對(duì)轉(zhuǎn)錄的抑制作用(阻遏機(jī)制)是普遍存在的負(fù)調(diào)控作用存在的負(fù)調(diào)控作用4.多順反子多順反子mrna只在原核生物存在只在原核生物存在5. 轉(zhuǎn)錄和翻譯偶聯(lián)轉(zhuǎn)錄和翻譯偶聯(lián)二、原核生物轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控二、原核生物轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控 以以乳糖操縱子為例介紹乳糖操縱子為例

17、介紹原核生物原核生物操縱子調(diào)控模式操縱子調(diào)控模式 (一一)乳糖操縱子乳糖操縱子(lac operon)的結(jié)構(gòu)和功能的結(jié)構(gòu)和功能 調(diào)控序列調(diào)控序列 調(diào)節(jié)序列調(diào)節(jié)序列啟動(dòng)序列啟動(dòng)序列操縱序列操縱序列 結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因 z: -半乳糖苷酶半乳糖苷酶 y: 透酶透酶 a: 乙酰基轉(zhuǎn)移酶乙酰基轉(zhuǎn)移酶zyaopdnaipi調(diào)節(jié)基因的調(diào)節(jié)基因的啟動(dòng)序列啟動(dòng)序列cap結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合位點(diǎn) (一一)乳糖操縱子乳糖操縱子(lac operon)的結(jié)構(gòu)和功能的結(jié)構(gòu)和功能 1.結(jié)構(gòu)基因:結(jié)構(gòu)基因:z、y、a編碼三種代謝乳糖的酶。編碼三種代謝乳糖的酶。 2.調(diào)控序列:調(diào)控序列: (1)調(diào)節(jié)序列調(diào)節(jié)序列(i基因基因):編碼阻

18、遏蛋白:編碼阻遏蛋白 (2)啟動(dòng)序列啟動(dòng)序列p: (3)操縱序列操縱序列o:阻遏蛋白的結(jié)合位點(diǎn):阻遏蛋白的結(jié)合位點(diǎn) (4)cap結(jié)合序列:結(jié)合序列:cap(一種激活蛋白一種激活蛋白)結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合位點(diǎn)mrna阻遏蛋白阻遏蛋白idnazyaoppol1.沒有乳糖存在時(shí)沒有乳糖存在時(shí)( (二二) )阻遏蛋白介導(dǎo)的負(fù)性調(diào)節(jié)阻遏蛋白介導(dǎo)的負(fù)性調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)基因調(diào)節(jié)基因mrna阻遏蛋白阻遏蛋白2.有乳糖存在時(shí)有乳糖存在時(shí)idnazyaoppol啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄mrna乳糖乳糖半乳糖半乳糖-半乳糖苷酶半乳糖苷酶l cap有有dna和和camp的結(jié)合位點(diǎn)。的結(jié)合位點(diǎn)。l cap-camp 結(jié)合到啟動(dòng)序列附近的結(jié)合到

19、啟動(dòng)序列附近的cap位點(diǎn),位點(diǎn),激活轉(zhuǎn)錄。激活轉(zhuǎn)錄。l camp水平與水平與g濃度有關(guān)。濃度有關(guān)。(三)(三)cap的正性調(diào)節(jié)的正性調(diào)節(jié)g-分解產(chǎn)物分解產(chǎn)物atpcamp5amp+ -ac pde有有g(shù),camp水平低水平低無無g,camp水平高水平高+ + + + + + + + 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄無葡萄糖,無葡萄糖,camp濃度高時(shí)濃度高時(shí)有葡萄糖,有葡萄糖,camp濃度低時(shí)濃度低時(shí)(三)(三)capcap的正性調(diào)節(jié)的正性調(diào)節(jié)zyaopdnacapcapcapcapcapcapcamp( (四四) )協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)協(xié)調(diào)調(diào)節(jié) 1.正、負(fù)性調(diào)節(jié)的協(xié)調(diào)正、負(fù)性調(diào)節(jié)的協(xié)調(diào) (1)當(dāng)阻遏蛋白封閉轉(zhuǎn)錄時(shí),當(dāng)阻遏蛋白封

20、閉轉(zhuǎn)錄時(shí),cap對(duì)乳糖操縱對(duì)乳糖操縱子不能發(fā)揮作用;子不能發(fā)揮作用; (2)如無如無cap存在,即使沒有阻遏蛋白與操縱存在,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。序列結(jié)合,操縱子仍無轉(zhuǎn)錄活性。 有葡萄糖有葡萄糖camp濃度低濃度低oomrna無乳糖時(shí)無乳糖時(shí)有乳糖時(shí)有乳糖時(shí) 無葡萄糖無葡萄糖 camp濃度高濃度高rna-poloo極少mrna( (四四) )協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)協(xié)調(diào)調(diào)節(jié) 2.e.coli根據(jù)碳源性質(zhì)選擇代謝方式根據(jù)碳源性質(zhì)選擇代謝方式 (1)單純?nèi)樘谴嬖跁r(shí),細(xì)菌利用乳糖作碳源;單純?nèi)樘谴嬖跁r(shí),細(xì)菌利用乳糖作碳源; (2)若有葡萄糖或葡萄糖若有葡萄糖或葡萄糖/ /乳糖共同存在時(shí)

21、,細(xì)菌首乳糖共同存在時(shí),細(xì)菌首先利用葡萄糖。先利用葡萄糖。 (3)lac操縱子的最強(qiáng)誘導(dǎo)條件是高乳糖,無葡萄糖。操縱子的最強(qiáng)誘導(dǎo)條件是高乳糖,無葡萄糖。第第 三三 節(jié)節(jié) 真核基因表達(dá)調(diào)控真核基因表達(dá)調(diào)控regulation of eukaryotic gene transcription一、真核基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一、真核基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.真核基因組結(jié)構(gòu)龐大、為二倍體真核基因組結(jié)構(gòu)龐大、為二倍體哺乳類動(dòng)哺乳類動(dòng)物基因組物基因組dna 約約 3109 堿基對(duì)堿基對(duì)人編碼基因人編碼基因約約 有有 28900 個(gè)(個(gè)(2008年數(shù)據(jù))年數(shù)據(jù)),占占總長(zhǎng)的總長(zhǎng)的6 %rdna等重復(fù)基因等重復(fù)基因約約 占占

22、5% 10%2.單順反子單順反子(monocistron) 即一個(gè)編碼基因轉(zhuǎn)錄生成一個(gè)即一個(gè)編碼基因轉(zhuǎn)錄生成一個(gè)mrna分子,分子,經(jīng)翻譯生成一條多肽鏈。經(jīng)翻譯生成一條多肽鏈。3.重復(fù)序列重復(fù)序列單拷貝序列(一次或數(shù)次)單拷貝序列(一次或數(shù)次)高度重復(fù)序列(高度重復(fù)序列(106 次)次)中度重復(fù)序列(中度重復(fù)序列(103104次)次)多拷貝序列多拷貝序列4.基因不連續(xù)性基因不連續(xù)性5. dna與組蛋白構(gòu)成染色質(zhì)與組蛋白構(gòu)成染色質(zhì)二、真核基因表達(dá)調(diào)控特點(diǎn)二、真核基因表達(dá)調(diào)控特點(diǎn)(一)一)rna聚合酶聚合酶(二)活性染色體結(jié)構(gòu)變化二)活性染色體結(jié)構(gòu)變化1. 對(duì)核酸酶(對(duì)核酸酶(dnase)敏感)敏

23、感活化基因常有超敏位點(diǎn),位于調(diào)節(jié)蛋活化基因常有超敏位點(diǎn),位于調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合位點(diǎn)附近。白結(jié)合位點(diǎn)附近。2. dna拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化天然雙鏈天然雙鏈dna均以負(fù)性超螺旋構(gòu)象存在;均以負(fù)性超螺旋構(gòu)象存在;基因活化后基因活化后rna-pol正超螺旋正超螺旋負(fù)超螺旋負(fù)超螺旋轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向3. dna堿基修飾變化甲基化程度降低堿基修飾變化甲基化程度降低真核真核dna約有約有5%的胞嘧啶被甲基化,的胞嘧啶被甲基化,甲基化范圍與基因表達(dá)程度呈反比。甲基化范圍與基因表達(dá)程度呈反比。4. 組蛋白變化組蛋白變化 富含富含lys組蛋白水平降低組蛋白水平降低 h2a, h2b二聚體不穩(wěn)定性增加二聚體不穩(wěn)定性增加

24、 h3、h4組蛋白被修飾組蛋白被修飾 h3組蛋白巰基暴露組蛋白巰基暴露(三三)正性調(diào)節(jié)占主導(dǎo)正性調(diào)節(jié)占主導(dǎo)(四四)轉(zhuǎn)錄與翻譯分隔進(jìn)行轉(zhuǎn)錄與翻譯分隔進(jìn)行(五)轉(zhuǎn)錄后修飾、加工復(fù)雜五)轉(zhuǎn)錄后修飾、加工復(fù)雜三、三、rna pol 轉(zhuǎn)錄起始調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄起始調(diào)節(jié)(一)順式作用元件一)順式作用元件1. 啟動(dòng)子啟動(dòng)子真核基因啟動(dòng)子是真核基因啟動(dòng)子是rna聚合酶結(jié)聚合酶結(jié)合位點(diǎn)周圍的一組轉(zhuǎn)錄控制組件,至合位點(diǎn)周圍的一組轉(zhuǎn)錄控制組件,至少包括一個(gè)少包括一個(gè)轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)以及一個(gè)以上以及一個(gè)以上的的功能組件功能組件。tata盒盒g(shù)c盒盒caat盒盒2. 增強(qiáng)子增強(qiáng)子(enhancer)指遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)、決定基因

25、的特異性指遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)、決定基因的特異性表達(dá)、增強(qiáng)啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄活性的表達(dá)、增強(qiáng)啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄活性的dna序列。序列。特點(diǎn):特點(diǎn):(1)發(fā)揮作用的方式與其方向、距離無關(guān)。發(fā)揮作用的方式與其方向、距離無關(guān)。(2)常與啟動(dòng)子交錯(cuò)覆蓋或連續(xù)排列。常與啟動(dòng)子交錯(cuò)覆蓋或連續(xù)排列。(3)與啟動(dòng)子關(guān)系:與啟動(dòng)子關(guān)系:3. 沉默子沉默子(silencer)對(duì)啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄活性起抑制作用的對(duì)啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄活性起抑制作用的dna元件。當(dāng)其結(jié)合特異蛋白因子時(shí),對(duì)基因轉(zhuǎn)錄元件。當(dāng)其結(jié)合特異蛋白因子時(shí),對(duì)基因轉(zhuǎn)錄起阻遏作用。起阻遏作用。(二)反式作用因子二)反式作用因子 1. 轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子分類(按功能特性)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子分類(按功能特性)(1)基本轉(zhuǎn)錄因子基本轉(zhuǎn)錄因子(general transcription factors)是是rna聚合酶結(jié)合啟動(dòng)子所必需的一組蛋聚合酶結(jié)合啟動(dòng)子所必需的一組蛋白因子,決定三種白因子,決定三種rna(mrna、trna及及rrna)轉(zhuǎn)錄的類別。轉(zhuǎn)錄的類別。(2)特異轉(zhuǎn)錄因子特異轉(zhuǎn)錄因子(special transcript

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