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基因表達的調控

GeneRegulation

WeiWu,Professor，Dept.ofBiochemistry,CMU

2基因

gene

基因是遺傳信息的功能單位。基因表達就是將基因所攜帶的遺傳信息釋放出來指導生物體性狀表達的過程。基因表達的過程是十分復雜的，具有不同的形式和精確的調控。3基因概念的進一步發展

結構基因（structuralgene）：編碼多肽鏈或RNA分子的基因調控基因（regulatorgene）：參與調控結構基因表達的基因，

包括控制結構基因轉錄起始和產物合成速率的基因，能影響其他基因活性的一類基因。4

重疊基因（overlappinggene）：同一個DNA序列可以參與編碼兩個以上的RNA或多肽鏈。不連續基因（splitgene）：在真核生物中，一個基因的編碼序列（exon）是不連續的，被若干個非編碼序列（intron）分割，這類結構斷裂的基因稱為不連續基因，又稱斷裂基因（interruptedgene）。5跳躍基因（jumpinggene）：可以在基因組內移動位置的基因。

假基因（pseudogene）：不產生有功能產物的基因。6一個基因→一個mRNA→一條多肽鏈仍然顯得太簡單。基因不僅可以作為mRNA轉錄的模板，也可以作為rRNA和tRNA轉錄的模板。有些基因只對其它基因的作用進行調控。多肽鏈的合成與停止更主要的是受制于基因作用的調控系統。

7Genome891011基因表達（geneexpression）是指基因組中結構基因經過轉錄、翻譯等過程，合成蛋白質，進而發揮其特定的生物學功能的全過程。12DNA13RNA的合成

4種NTP、DNA模板、RNA聚合酶轉錄單位：結構基因、啟動子、終止子按堿基配對原則,沿5’---3’方向真核生物有三型RNA聚合酶分為起始階段、延長階級和終止階段轉錄后的產物經加工成為成熟的RNA14蛋白質的合成合成體系：氨基酸、mRNA、tRNA、核糖體、某些酶與蛋白質因子、ATP、GTP、MgmRNA編碼區的三個相鄰核苷酸組成密碼子tRNA起接合器作用，核糖體是合成場所和裝配機核糖體循環：起始、肽鏈延長和終止翻譯后加工：折疊、共價修飾、水解和亞單位的聚合15基因表達及其調控的特點看家基因（housekeepinggene）在一個生物個體的幾乎所有細胞中持續表達的基因。組成性基因表達（constitutivegeneexpression）看家基因的表達方式，較少受環境影響，在個體各生長階段的幾乎全部組織中持續表達或變化很小。16誘導表達（inductionexpression）有一些基因表達極易受環境影響，在特定環境信號刺激下，基因的表達開放或增強。阻遏表達（repressionexpression）在特定環境信號刺激下，基因的表達關閉或減弱。17時間特異性（temporalspecificity）在多細胞生物，從受精卵到組織、器官形成的各個發育階段，相應的基因嚴格按照一定的時間順序開啟或關閉。空間特異性（spatialspecificity）在個體生長全過程，某基因產物在不同組織空間順序出現。18協調表達（coordinatedexpression）功能相關的一組基因，協調一致，共同表達。又稱協調調節（coordinatedregulation）19基因表達的調控（generegulation）是指各種細胞中相同的遺傳信息，有規律的選擇性、程序性、適度的表達以適應機體生長、發育、繁殖以及環境變化的需要，發揮其生理功能的調節和控制。20基因表達調控的生理意義適應環境、維持生長和增殖維持個體發育與分化21GeneRegulation-------overexpression--tumor22基因表達調控的基本原理基因表達的多級調控基因轉錄激活調節基本因素特異DNA序列調節蛋白DNA-蛋白質、蛋白質-蛋白質相互作用RNA聚合酶23Transcription5’GATCTGACTGACATAGACATAGAT3’

coding(=non-template)strand3’CTAGACTGACTGTATCTGTATCTA5’

templatestrand

5’GAUCUGACUGACAUAGACAUAGAU3’mRNA

24

基因表達的調控

ProkaryoticexpressionEukaryoticExpression25

原核生物基因表達的調控26一轉錄水平的調控

（一）影響轉錄的因素啟動子σ因子阻遏蛋白正調控蛋白倒位蛋白RNA聚合酶抑制物衰減子27操縱子（operon）調控區信息區啟動子操縱基因28啟動子決定轉錄方向及模板鏈：E.coli的啟動子長約40-60bp，至少包括三個功能區。起始部位（initiationsite）＋1結合部位（bindingsite）-10bp，RNA聚合酶與之結合識別部位（recognitionsite）-35bp，σ因子與之結合29σ因子不同的因子σ可以競爭性的結合RNA聚合酶,環境變化可由到產生特定的σ因子，從而打開一套特定的基因。阻遏蛋白（repressor）與DNA結合后都是抑制轉錄，這種基因表達調控的方式稱為負調控。30正調控蛋白與DNA結合后促進轉錄，這種基因表達調控的方式稱為正調控。CAP蛋白(catabolicgeneactivatorprotein，CAP)分解代謝物基因活化蛋白ntrC蛋白是大腸桿菌氮代謝基因激活蛋白，其自身活性可通過ntrB使其磷酸化（有活性）和去磷酸化（無活性）而被調節31consensusTATA(Pribnow)boxE.coliPromoters

32倒位蛋白（inversionprotein）是一種位點特異的重組酶。沙門菌H1和H2鞭毛蛋白分別由兩個基因編碼，在一個細菌克隆中以表達一種鞭毛抗原為主。衰減子（attenuator）又稱弱化子，位于操縱子中第一個結構基因之前，是一段能減弱轉錄作用的序列。33RNA聚合酶抑制物細菌在缺乏氨基酸的環境中，RNA聚合酶活性降低，RNA（rRNA,tRNA）合成減少或停止這種現象稱為嚴謹反應（stringentresponse）34Positivevs.NegativeRegulation

35AllostericEffectorsBindingcanalsoberequiredforbindingofrepressor(e.g.Trp)orcanblockanactivator.36（二）轉錄的調控機制乳糖操縱子調控的機制阿拉伯糖操縱子的調控機制色氨酸操縱子的調控機制371.乳糖操縱子（lacoperon）結構特點三個結構基因Z、Y、A，分別編碼β-半乳糖苷酶(β-galactosidase)、透酶(permease)和半乳糖苷乙酰化酶(galactosideacetylase)其上游還有一個啟動子（P）和一個操縱基因（O）啟動子上游還有一個CAP蛋白結合位點38RegulationofGeneExpressionIPTGalsoinducesSplitslactoselactosetransport??（異丙基硫代半乳糖苷）半乳糖39１.阻遏蛋白基因I有自己的啟動子PI，編碼阻遏蛋白I。I與操縱基因（O)結合后，使O關閉。半乳糖和IPTG能結合Ｉ，使其構象發生改變，因而去阻遏，加速轉錄。２.在啟動子Ｐ上有一個代謝物基因激活蛋白（CAP）。

CAP是二聚體，分子內有DNA結合區和cAMP結合位點。但無葡萄糖時，cAMP濃度增高，與CAP結合，刺激轉錄；當有葡萄糖時，cAMP濃度降低，轉錄下降。乳糖操縱子學說4041cAMPAMPACAdenylatecyclaseandCAPmediateglucoserepressionofLacAdenylatecyclase(AC)isanenzymethatsynthesizescyclicAMP(cAMP)fromATPHighglucose

adenylatecyclaseisinhibited(indirectly,viaacatabolicproduct)

ThereforecAMPlevelsareLOWAbsenceofglucoseadenylatecyclaseisNOTrepressed

ThereforecAMPlevelsareHIGHcAMPformsacomplexwiththeCAPprotein,whichallowsittothenbindtotheCAPsiteupstreamoftheLacoperon.BindingoftheCAPproteinisrequiredtoallowRNApolymerasetobindtothelacpromoterandturnontranscription.IntheabsenceofCAPbinding,thereisno(orverylittle)transcriptionofthelactoseoperon,eveninthepresenceoflactose.glucose42CAPBindingBendsDNAvThisDNAbendingresultsinmoreefficientRNApolymerasebinding43CAPmediatesglucoserepressionofLacPromotestranscription44調控機制I基因編碼產生阻遏蛋白，阻遏蛋白為四聚體，在沒有乳糖的條件下，阻遏基因與操縱基因結合。當有乳糖存在時，經透酶作用進入細胞，在β-半乳糖苷酶催化下轉變成半乳糖，后者作為誘導劑（inducer）與阻遏蛋白結合，使阻遏蛋白與操縱基因解聚，結構基因轉錄。45Lactose

Glucose-+--+-++LacICAP-cAMPFourStatesoftheLacOperon462.阿拉伯糖操縱子（araoperon）結構特點結構基因B、A、D，分別編碼異構酶（isomerase）、激酶（kinase）、表位酶（epimerase），催化阿拉伯糖轉變為5-磷酸木酮糖調控區由啟動子（P）、起始區（I）和操縱基因（O）構成47CAP48調控機制C基因是調節基因，編碼調控蛋白AraC，AraC蛋白單獨存在時，結合到araO1和araO2，表現出負調控；阿拉伯糖使AraC蛋白變構，結合到araI上，表現正調控。在ara操縱子基因表達調控中，CAP蛋白的調控作用不顯著。49TheArabinoseOperon

ThislooppreventsRNAtranscription(NOTtrueforallloops)NoArabinosepresent,operonOFFArabinosepresent,Glucoseabsent,operonON50調控作用有葡萄糖，有或無阿拉伯糖：關閉無葡萄糖，無阿拉伯糖：關閉無葡萄糖，有阿拉伯糖：開放513.色氨酸操縱子（trpoperon）結構特點E.coli的色氨酸操縱子有五個結構基因E、D、C、B、A基因編碼三種酶，用于合成色氨酸，上游調控區由啟動子（P）和操縱基因（O）組成R基因編碼阻遏蛋白5253GenomicOrganizationoftheTrpOperon

54調控機制阻遏型操縱子及衰減機制。衰減子位于結構基因E和操縱基因O之間的L基因中。L基因的部分轉錄產物編碼14個氨基酸，其中含兩個相鄰的色氨酸密碼子，這兩個相鄰的色氨酸密碼子及原核生物中轉錄和翻譯的偶聯是產生衰減的基礎。調控作用將環境中的色氨酸消耗完，然后開始自身合成。55ControlofGeneExpressionintheTrpOperonTheenzymecatalyzingthefirststepinthepathwayisinhibitedbyTrp(feedbackcontrol).InthepresenceofTrp,arepressorproteinbindstoanoperatorupstreamoftheTrpoperonandshutsofftranscriptionAttenuation.Thereisa160basepairregionintheTrpmRNAthatcausestranscriptiontoterminateprematurelyifTrpispresent.56TrranscriptionalControl57AttenuationControl58二翻譯水平的調控SD序列（Shine-Dalgarnosequence）原核細胞多順反子mRNA上的一段序列，位于起始密碼子上游SD序列與起始密碼子的距離、蛋白質對SD序列的作用，影響翻譯的起始mRNA二級結構隱蔽SD序列的作用59mRNA的穩定性mRNA的降解速度是翻譯調控的一個重要因素mRNA的穩定與其序列和結構（即一級結構與次級結構）有關60翻譯產物對自身翻譯的影響核糖體蛋白50種蛋白質分布于不同操縱子各自編碼一種可結合于mRNA多順反子上游特定部位的蛋白質，阻止核蛋白體結合翻譯終止因子RF2調節自身的翻譯前25個密碼子與后315個密碼子間的UGAC在無RF2時框移61小分子RNA的調控作用調整基因表達產物的類型mRNA干擾性互補RNA（mRNAinterferingcomplementaryRNA，micRNA）低水平表達基因的調控小分子RNA阻遏物在翻譯水平嚴格控制低水平基因表達62首醫頌

五十年前涼水河畔輕舟一葉菜戶營邊一片菜園建校之端露宿風餐崢嶸創業天翻地覆地覆天翻今日校園春鳥啾啾夏蟬囀囀秋草芊芊冬雪綿綿大學首醫莘莘學人英才濟濟攀峰登原科學發展教書育人大德大醫大醫大愛桃李芬芳花香滿天教育教學創新拓展三尺講臺一米前線冠上加冠科研攻尖教授挑燈博士夜戰論文篇篇巨著卷卷民主辦學開放理念勤勉治學無私奉獻捷報頻傳黨引方向一帆引航帆帆向前反腐倡廉學術規范喜看今朝北有安貞南有天壇宣武同仁美名盛傳老兵百萬新生萬千醫學資源世界領先國際斐然轉化醫學步步爭先力爭前沿病魔來犯患者無患小醫醫病大醫醫人小師治學大師治心大醫精誠醫患同心醫者流汗患者心疼患者病痛醫者心酸首醫校友榮光燦燦海內海外鴻圖大展蜚聲天邊江山可移日月可撼青山常在藍圖不變夢幻家園故國今朝大河悠悠小河潺潺風清月明天和日暖來日中華大江濤濤碧水條條人文醫學盛世空前日月無壽人生有限青春璨璨聞雞舞劍跋涉險灘來日首醫一枝獨秀枝枝葉繁統領風騷塞北江南

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真核生物基因表達的調控6465一、真核細胞基因表達的特點①真核基因組比原核基因組大得多②原核基因組的大部分序列都為編碼基因，而哺乳類基因組中只有10%的序列編碼蛋白質、rRNA、tRNA等，其余90%的序列，包括大量的重復序列功能至今還不清楚，可能參與調控③真核生物編碼蛋白質的基因是不連續的，轉錄后需要剪接去除內含子，這就增加了基因表達調控的層次66④原核生物的基因編碼序列在操縱子中，多順反子mRNA使得幾個功能相關的基因自然協調控制；而真核生物則是一個結構基因轉錄生成一條mRNA，即mRNA是單順反子（monocistron），許多功能相關的蛋白、即使是一種蛋白的不同亞基也將涉及到多個基因的協調表達67⑤真核生物DNA在細胞核內與多種蛋白質結合構成染色質，這種復雜的結構直接影響著基因表達；⑥真核生物的遺傳信息不僅存在于核DNA上，還存在線粒體DNA上，核內基因與線粒體基因的表達調控既相互獨立而又需要協調。

68圖18-5真核生物基因表達的多層次復雜調控69二、染色質結構與真核基因表達密切相關活性染色質(activechromatin)具有轉錄活性的染色質超敏位點（hypersensitivesite)當染色質活化后，常出現一些對核酸酶（如DNaseI）高度敏感的位點（一）轉錄活化的染色質對核酸酶極為敏感70(二)轉錄活化染色質的組蛋白發生改變

組蛋白結構及其化學修飾（a）組蛋白與DNA組成的核小體；（b）組蛋白的氨基端伸出核小體，形成組蛋白尾巴；（c）四種組蛋白組成的八聚體71組蛋白修飾對于基因表達影響的機制也包括兩種相互包容的理論。即：組蛋白的修飾直接影響染色質或核小體的結構，以及化學修飾征集了其他調控基因轉錄的蛋白質，為其他功能分子與組蛋白結合搭建了一個平臺。這些理論構成了“組蛋白密碼”的假說。72組蛋白氨基酸殘基位點修飾類型功能H3Lys-4甲基化激活H3Lys-9甲基化染色質濃縮H3Lys-9甲基化DNA甲基化所必需H3Lys-9乙酰化激活H3Ser-10磷酸化激活H3Lys-14乙酰化防止Lys-9的甲基化H3Lys-79甲基化端粒沉默H4Arg-3甲基化H4Lys-5乙酰化裝配H4Lys-12乙酰化裝配H4Lys-16乙酰化核小體裝配H4Lys-16乙酰化FlyX激活組蛋白修飾對染色質結構與功能的影響73（三）

CpG島甲基化水平降低CpG島（CpGisland)：甲基化胞嘧啶在基因組中并不是均勻分布，有些成簇的非甲基化CG存在于整個基因組中，人們將這些GC含量可達60%，長度為300-3000bp的區段表觀遺傳（epigeneticinheritance)：染色質結構對基因表達的影響可以遺傳給子代細胞，其機制是細胞內存在著具有維持甲基化作用的DNA甲基轉移酶，可以在DNA復制后，依照親本DNA鏈的甲基化位置催化子鏈DNA在相同位置上發生甲基化74三、基因組中的順式作用元件是轉錄起始的關鍵調節部位順式作用元件指可影響自身基因表達活性的DNA序列75圖18-7 順式作用元件

A、B分別代表同一基因中的兩段特異DNA序列。B序列通過一定機制影響A序列，并通過A序列控制該基因的轉錄起始的準確性及頻率。A、B序列就是調節這個基因轉錄活性的順式作用元件76（一）真核生物啟動子結構和調節遠較原核生物復雜真核基因啟動子是RNA聚合酶結合位點周圍的一組轉錄控制組件，至少包括一個轉錄起始點以及一個以上的功能組件。TATA盒GC盒CAAT盒77CCAAT盒GC盒TATA盒轉錄起始點高等真核生物上游激活序列（UAS）TATA盒轉錄起始點酵母真核基因啟動子的典型結構78（二）增強子是能夠提高轉錄效率的順式調控元件增強子的功能及其作用特征如下：與被調控基因位于同一條DNA鏈上，屬于順式作用元件。是組織特異性轉錄因子的結合部位不僅能夠在基因的上游或下游起作用，而且還可以遠距離實施調節作用作用與序列的方向性無關需要有啟動子才能發揮作用79（三）沉默子能夠抑制基因的轉錄沉默子是一類基因表達的負性調控元件，當其結合特異蛋白因子時，對基因轉錄起阻遏作用80四、轉錄因子是轉錄調控的關鍵分子真核基因的轉錄調節蛋白又稱轉錄調節因子或轉錄因子（transcriptionfactor,TF）。絕大多數真核轉錄調節因子由其編碼基因表達后，進入細胞核，通過識別、結合特異的順式作用元件而增強或降低相應基因的表達。轉錄因子也被稱為反式作用蛋白或反式作用因子。81真核基因的調節蛋白還有蛋白質因子可特異識別、結合自身基因的調節序列，調節自身基因的表達，稱順式作用。由某一基因表達產生的蛋白質因子，通過與另一基因的特異的順式作用元件相互作用，調節其表達。這種調節作用稱為反式作用。

反式作用因子(trans-actingfactor)

82圖18-8反式與順式作用蛋白83通用轉錄因子(generaltranscriptionfactors)是RNA聚合酶結合啟動子所必需的一組蛋白因子，決定三種RNA(mRNA、tRNA及rRNA)轉錄的類別。轉錄調節因子分類（按功能特性）通用轉錄因子特異轉錄因子84特異轉錄因子(specialtranscriptionfactors)為個別基因轉錄所必需，決定該基因的時間、空間特異性表達。轉錄激活因子轉錄抑制因子85轉錄調節因子結構DNA結合域轉錄激活域TF蛋白質-蛋白質結合域（二聚化結構域）

谷氨酰胺富含域酸性激活域脯氨酸富含域86最常見的DNA結合域：鋅指模體(zincfinger)常結合GC盒C=半胱氨酸；H=組氨酸；F=苯丙氨酸；L=亮氨酸；Y=酪氨酸；Zn=鋅離子圖18-9鋅指結構87堿性螺旋-環-螺旋（basichelix-loop-helix,bHLH)（a）獨立的堿性螺旋-環-螺旋模體結構示意圖；（b）bLHL模體二聚體與DNA結合的示意圖。兩個-螺旋的堿性區分別嵌入DNA雙螺旋的大溝內常結合CAAT盒88常結合CAAT盒3.堿性亮氨酸拉鏈(basicleucinezipper,Bzip)（a）堿性亮氨酸拉鏈模體結構示意圖；（b）bZIP模體與DNA結合的示意圖。兩個-螺旋上的亮氨酸殘基彼此接近，形成了類似拉鏈的結構，而富含堿性氨基酸殘基的區域與DNA骨架上的磷酸基團結合89五、轉錄起始復合物的動態構成是轉錄調控的主要方式（一）啟動序列/啟動子與RNA聚合酶活性（二）調節蛋白與RNA聚合酶活性啟動序列或啟動子的核苷酸序列會影響其與RNA聚合酶的親和力，而親和力大小則直接影響轉錄起始的頻率真核RNA聚合酶II不能單獨識別、結合啟動子，而是先由基本轉錄因子與RNA聚合酶II形成一個功能性的轉錄前起始復合物。90圖18-12轉錄起始復合物的形成

真核RNA聚合酶Ⅱ在轉錄因子幫助下，形成轉錄起始復合物。PolⅡTFⅡHTAFTFⅡFTAFTAFTFⅡATFⅡBTBPDNATATAEBPTBP91六、轉錄后調控主要影響真核mRNA的結構與功能（一）mRNA穩定性的影響真核生物基因表達5-端的帽子結構可以增加mRNA的穩定性3-端的poly(A)尾結構防止mRNA降解RNA無論是在核內進行加工、由胞核運至胞漿，還是在胞漿內停留（至降解），都是通過與蛋白質結合形成核蛋白顆粒(ribonucleoprotein,RNP)進行的。92與原核基因表達調節一樣，某些小分子RNA也可調節真核基因表達。這些RNA都是非編碼RNA（noncodingRNA,ncRNA）。如：具有催化活性的RNA（核酶）、細胞核小分子RNA（snRNA）以及核仁小分子RNA（snoRNA）目前人們廣泛關注的非編碼RNA有miRNA和siRNA。小分子RNA對基因表達的調節十分復雜，（二）一些非編碼小分子RNA可引起轉錄后基因沉默93（三）mRNA前體的選擇性剪接可以調節真核生物基因表達真核生物基因所轉錄出的mRNA前體含有交替連接的內含子和外顯子。通常狀態下，mRNA前體經過剔除內含子序列后成為一個成熟的mRNA，并被翻譯成為一條相應的多肽鏈。但是，參與拼接的外顯子可以不按照其在基因組內的線性分布次序拼接，內含子也可以不完全被切除，由此產生了選擇性剪接94七、真核基因表達在翻譯以及翻譯后仍可受到調控（一）對翻譯起始因子活性的調節主要通過磷酸化修飾進行蛋白質合成速率的快速變化在很大程度上取決于起始水平，通過磷酸化調節翻譯起始因子（eukaryoticinitiationfactor,eIF）的活性對起始階段有重要的控制作用。1．翻譯起始因子eIF-2α的磷酸化抑制翻譯起始952．eIF-4E及eIF-4E結合蛋白的磷酸化激活翻譯起始帽結合蛋白eIF-4E與mRNA帽結構的結合是翻譯起始的限速步驟，磷酸化修飾及與抑制物蛋白的結合均可調節eIF-4E的活性。磷酸化的eIF-4E與帽結構的結合力是非磷酸化的eIF-4E的4倍，因而可提高翻譯的效率。96（二）RNA結合蛋白參與了對翻譯起始的調節RNA結合蛋白（RNAbindingprotein,RBP），是指那些能夠與RNA特異序列結合的蛋白質。基因表達的許多調節環節都有RBP的參與，如前述轉錄終止、RNA剪接、RNA轉運、RNA胞漿內穩定性控制以及翻譯起始等。97（三）對翻譯產物水平及活性的調節可以快速調控基因表達新合成蛋白質的半衰期長短是決定蛋白質生物學功能的重要影響因素。因此，通過對新生肽鏈的水解和運輸，可以控制蛋白質的濃度在特定的部位或亞細胞器保持在合適的水平。許多蛋白質需要在合成后經過特定的修飾才具有功能活性。通過對蛋白質的可逆的磷酸化、甲基化、酰基化修飾，可以達到調節蛋白質功能的作用，是基因表達的快速調節方式。98是一大家族小分子非編碼單鏈RNA，長度約20-25個堿基，由一段具有發夾環結構，長度為70~90個堿基的單鏈RNA前體(pre-miRNA)經Dicer酶剪切后形成。這些成熟的miRNA與其他蛋白質一起組成RNA誘導的沉默復合體（RNA-inducedsilencingcomplex,RISC），通過與其靶mRNA分子的3'端非翻譯區域（3'UTR）互補匹配，再以目前尚不清楚的機制抑制該mRNA分子的翻譯。

（四）小分子RNA對基因表達的調節十分復雜1．微小RNA(microRNA,miRNA)99其長度一般為20~25個堿基；在不同生物體中普遍存在；其序列在不同生物中具有一定的保守性；具有明顯的表達階段特異性和組織特異性；miRNA基因以單拷貝、多拷貝或基因簇等多種形式存在于基因組中，大多位于基因間隔區。miRNA的特點：100是細胞內一類雙鏈RNA(double-strandedRNA，dsRNA)在特定情況下通過一定酶切機制，轉變為具有特定長度(21－23個堿基)和特定序列的小片段RNA。雙鏈siRNA參與RISC組成，與特異的靶mRNA完全互補結合，導致靶mRNA降解，阻斷翻譯過程。由siRNA介導的基因表達抑制作用被稱為RNA干涉(RNAinterference，RNAi)。2．小干擾RNA(smallinterferingRNA,siRNA)101

>30bp雙鏈RNA（dsRNA）水解生成21-23nt

siRNA

5’3’3’5’

RISC形成

識別特異序列并使其降解RNA干擾作用機制102siRNAmiRNA前體內源或外源長雙鏈RNA誘導產生內源發夾環結構的轉錄產物結構雙鏈分子單鏈分子功能降解mRNA阻遏其翻譯靶mRNA結合需完全互補不需完全互補生物學效應抑制轉座子活性和病毒感染發育過程的調節siRNA和miRNA的差異比較103（五）長鏈非編碼RNA在基因表達調控中的作用不容忽視長鏈非編碼RNA（lncRNA）是一類轉錄本長度超過200個核苷酸的RNA分子，不直接參與基因編碼和蛋白質合成，但是可在表觀遺傳水平、轉錄水平和轉錄后水平調控基因的表達。104真核生物和原核生物的比較

在真核生物中，不同組織的細胞在功能上是高度分化的在動物胰臟細胞中不會產生視網膜色素，而在視網膜細胞中也會不產生胰島素。真核細胞具有選擇性激活和抑制基因表達的機制。105真核生物和原核生物的比較

真核生物細胞的轉錄和翻譯在時間和空間上是分開的

轉錄在細胞核中翻譯在細胞質中106DNA水平的調控染色質丟失低等生物及動物紅細胞，不可逆