分子生物學第八章真核基因表達調控詳解演示文稿當前第1頁\共有109頁\編于星期五\17點優(yōu)選分子生物學第八章真核基因表達調控當前第2頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/13真核基因表達調控的主要步驟當前第3頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/14第一節(jié)真核基因表達調控相關概念和一般規(guī)律

真核細胞和原核細胞在基因轉錄、翻譯、DNA空間結構方面的主要差別：P302①mRNA與多肽鏈的數(shù)量關系;②基因組DNA存在的形式;③基因組DNA的結構;④DNA片段的重排及拷貝數(shù)的增加;⑤轉錄調節(jié)區(qū)的大小，距離轉錄起始位點的距離及作用的性質;⑥轉錄和翻譯過程在時間和空間上的差別;⑦mRNA的加工。當前第4頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/151、外顯子與內含子一、真核基因的斷裂結構

斷裂基因（interruptedgene）：真核生物基因除了與mRNA相對應的編碼序列外，還含有一些不編碼的序列插在編碼序列之間，這些非編碼序列在加工為成熟的mRNA時被去除。這樣的結構基因稱為斷裂基因。當前第5頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/16

外顯子（exon）：基因中與mRNA一致的序列，即編碼序列，稱為外顯子。一個基因總是以外顯子為起點和終點。

內含子（intron）：基因中編碼序列之間的介入序列，在原初轉錄物加工為mRNA時被去除，即非編碼序列，稱為內含子。當前第6頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/17當前第7頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/182、外顯子與內含子的連接區(qū)特點:1）內含子兩端序列不能互補；2）連接區(qū)序列高度保守（GT-AG法則）；當前第8頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/195，GTAG3,左剪接位點右剪接位點donorsiteacceptorsite當前第9頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/1103、外顯子與內含子的可變性組成性剪接：在高等真核生物中，內含子通常是有序或組成性地從mRNA前體中被剪接，這種剪接方式稱為組成性剪接。選擇性剪接：又叫變位剪接，指在剪接過程中可以有選擇性地越過某些外顯子或某個剪接位點進行變位剪接，產生出不同mRNA的過程，這種剪接方式稱為變位剪接。當前第10頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/111小鼠淀粉酶基因的表達具有組織特異性。當前第11頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/112相同密碼子、不同起始位點產生長度不同的蛋白質同一段DNA序列生成了兩條或兩條以上的mRNA鏈。當前第12頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/113不同起始位點、不同讀碼順序產生不同蛋白質當前第13頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/114不同外顯子的使用產生不同蛋白質當前第14頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/115二、基因家族(genefamily)P297

原核生物中，功能相關的基因組成操縱子，以多順反子mRNA進行轉錄，整個體系在一個啟動子的控制之下。

真核生物中，DNA是以單順反子的形式存在。

單順反子(monocistronicmRNA)：只編碼一個蛋白質的mRNA稱為單順反子mRNA。

多順反子（polycistronicmRNA)：編碼多個蛋白質的mRNA稱為多順反子mRNA。當前第15頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/1161、簡單多基因家族

家族中的成員一般以串聯(lián)方式前后連接形成的多基因家族，稱為簡單多基因?；蚣易?genefamily)：真核細胞中，許多功能相關的基因成套組合，稱為基因家族。基因簇（genecluster)：同一基因家族中的成員緊密排列在一起，稱為一個基因簇。當前第16頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/117細菌中rRNA基因家族各成員的分布與成熟過程分析當前第17頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/118脊椎動物中rRNA基因家族各成員的分布與成熟過程分析當前第18頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/1195SrRNA由RNA聚合酶III轉錄完成前rRNA（45S）甲基化主要在核糖的2-OH甲基化RNA酶降解18S、28S、5.8SrRNADNA由RNA聚合酶I轉錄完成真核生物中rRNA基因家庭各成員的成熟過程分析當前第19頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/1202、復雜多基因家族

由幾個相關的多基因構成，基因家族間由間隔序列隔開，并作為獨立的轉錄單位。6000bp,重復1000次左右當前第20頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/1213、發(fā)育調控的復雜多基因家族

血紅蛋白是所有動物體內輸送分子氧的主要載體，由兩條鏈和兩條鏈組成的四聚體加上一個血紅素輔基（結合鐵原子）后形成功能性血紅蛋白。

有功能的血紅蛋白基因的基本結構：三個外顯子被兩個內含子隔開。當前第21頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/122類和類珠蛋白基因家族人在發(fā)育過程中的血紅蛋白類型當前第22頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/123當前第23頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/124三、基因表達的方式和特點P300

基因表達的方式組成性表達（管家基因）選擇性表達（誘導基因）基因表達的時空特異性時間特異性、階段特異性空間特異性、細胞或組織特異性當前第24頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/125四、真核基因表達調控一般規(guī)律P301

瞬時調控或可逆調控發(fā)育調控或不可逆調控轉錄水平調控：

遺傳水平的DNA調控、表觀遺傳水平的染色質調控轉錄后水平調控

RNA加工成熟過程的調控、翻譯水平的調控、蛋白質加工水平的調控當前第25頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/126

真核基因調控主要在轉錄水平上進行，受大量特定的順式作用元件（cis-actingelement）和反式作用因子（trans-actingfactor，又稱跨域作用因子）的調控，真核生物的轉錄調控大多數(shù)是通過順式作用元件和反式作用因子復雜的相互作用來實現(xiàn)的。第二節(jié)真核基因表達的轉錄水平調控當前第26頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/127基因（gene）產生一條多肽鏈或功能RNA所必需的全部核苷酸序列。一、真核基因的一般結構特征當前第27頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/128真核基因的一般構造示意圖當前第28頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/129順式作用元件（cis-actingelements）

一般位于結構基因的附近，由若干DNA序列元件組成，主要包括啟動子和增強子，只能對同一條DNA鏈上的基因表達起調控作用，這種作用在遺傳學實驗上稱為順式作用（cis-action），這些DNA序列叫順式作用元件，一般不編碼蛋白質。當前第29頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/130

順式作用元件一般位于基因附近，與之相連；一般通過與反式作用因子結合發(fā)揮功能。當前第30頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/131真核基因的啟動子由核心啟動子和上游啟動子兩個部分組成，是在基因轉錄起始位點(+1)及其5′上游大約100-200

bp以內的一組具有獨立功能的DNA序列，每個元件長度約7-20bp，是決定RNA聚合酶II轉錄起始點和轉錄頻率的關鍵元件。1、真核基因的啟動子P304當前第31頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/132

①核心啟動子（corepromoter)：是指保證RNA聚合酶II轉錄正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括轉錄起始點及轉錄起始位點上游–25～-30bp處TATA盒。功能：確定轉錄起始位點并產生基礎水平的轉錄。②上游啟動子元件（upstreampromoterelement)：包括通常位于-70bp附近的CAAT盒和GC盒等，通過TFIID復合物調節(jié)轉錄起始的頻率，提高轉錄的效率。當前第32頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/1332、轉錄模板包括從轉錄起始位點到RNA聚合酶II轉錄終止處的全部DNA序列。3、RNA聚合酶II

由至少10—20個亞基組成，有些亞基也在I、Ⅲ中共用。其中2.4×105最大亞基的羧基末端含有由7個氨基酸殘基（Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser）組成的多磷酸化位點重復序列，稱為羧基末端結構域（CTD）。當前第33頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/134

4、RNA聚合酶II基礎轉錄所需的蛋白質因子（以“TFII”表示）

RNA聚合酶II需與20種以上的蛋白質因子結合形成轉錄起始復合物。RNA聚合酶II起始的基因轉錄的終止位點的3′端都存在一個poly(A)

位點，該位點上游15~30bp處的保守序列AATAAA對于初級轉錄產物的切割及加poly(A)是必需的。當前第34頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/135poly(A)及AATAAA序列對于基因的轉錄和成熟意義重大，但RNA聚合酶II卻不在該位點終止轉錄，而是在其下游0.5~2kb序列。當前第35頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/136真核基因的結構當前第36頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/137

真核啟動子不總是單獨執(zhí)行功能，在一些情況下，啟動子活性被另一組元件——增強子大幅提高。增強子（enhancer）：真核生物中提高啟動子效率的順式作用元件，可以不同的方向，在相對于啟動子的任何位置發(fā)揮作用。最顯著的特點：可在很遠的距離起作用。二、增強子及其對轉錄的影響當前第37頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/138增強子的特性：①增效效應十分明顯。一般能使基因轉錄頻率增加10—200倍，甚至增加上千倍。②增強效應與其位置和取向無關。③大多為重復序列。一般長約50bp，適合與某些蛋白因子結合。其內部常含有一個核心序列：（G）TGGA/TA/TA/T（G），是產生增強效應所必需的。④其增強效應有嚴密的組織和細胞特異性。說明增強子只有與特定蛋白質相互作用才能發(fā)揮功能。⑤沒有基因專一性，可以在不同的基因組合上表現(xiàn)增強效應。⑥許多增強子受外部信號的調控。當前第38頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/139真核生物基因調控元件示意圖當前第39頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/140增強子的作用原理：（1）影響模板附近的DNA雙螺旋結構，導致DNA雙螺旋彎折或在反式因子的參與下，以蛋白質之間的相互作用為媒介形成增強子與啟動子之間“成環(huán)”連接，活化基因轉錄；（2）將模板固定在細胞核內特定位置，如連接在核基質上，有利于DNA拓撲異構酶改變DNA雙螺旋結構的張力，促進RNA聚合酶II在DNA鏈上的結合和滑動；（3）增強子區(qū)可以作為反式作用因子或RNA聚合酶II進入染色質結構的“入口”。當前第40頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/141增強子的作用方式

增強子通過結合蛋白與基礎轉錄裝置的作用來發(fā)揮功能。只有增強子靠近啟動子時，才可以發(fā)揮作用。當前第41頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/142三、反式作用因子

反式作用因子（trans-actingfactor）:指能直接或間接地識別或結合在各類順式作用元件核心序列上，參與調控靶基因轉錄效率的蛋白質，也叫轉錄因子。P308

當前第42頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/143根據(jù)轉錄復合物中各個蛋白質在轉錄中作用不同可分為三類：①RNA聚合酶亞基，不具有基因特異性；②轉錄起始或終止的輔助因子，不具有基因特異性；③與特異調控序列結合的轉錄因子。當前第43頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/144

目前研究最多的轉錄因子有：TATA區(qū)：TFⅡD；CAAT區(qū)：CTF；GGGCGG區(qū)：SP1；識別熱激蛋白啟動區(qū)：HSF當前第44頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/145真核生物中轉錄因子活性調節(jié)的主要方式P307當前第45頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/1461、反式作用因子中的DNA識別或結合域（1）螺旋-轉角-螺旋（helix-turn-helix，H-T-H）結構

這一類蛋白質分子中有至少兩個α螺旋，中間由短側鏈氨基酸殘基形成“轉折”，近羧基端的α螺旋中氨基酸殘基的替換會影響該蛋白質在DNA雙螺旋大溝中的結合。當前第46頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/147接觸部位第三個α-螺旋與大溝N-端與小溝磷酸骨架沒有特異性堿基有特異性螺旋1螺旋2反向平行垂直于螺旋3螺旋—轉角—螺旋式樣形成當前第47頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/148定義：保守氨基酸殘基與鋅離子結合，使中間的氨基酸殘基回折成一種手指狀結構，稱為鋅指。一個α-螺旋與一個反向平行β片層的基部以鋅原子為中心，通過一對半胱氨酸和一對組氨酸之間形成配位鍵相連接。（2）鋅指（zincfinger)結構當前第48頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/149鋅指與DNA的結合：C端形成α-螺旋，插入大溝與DNA結合，N端形成β-折疊；當前第49頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/150糖皮質激素受體特異性雌激素受體特異性類固醇激素受體是以二聚體形式發(fā)揮其促進轉錄作用的。它們的兩個鋅指的功能不同。第1個鋅指的右側是控制與DNA結合的，第2個鋅指的左側則是控制形成二聚體的能力的。當前第50頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/151（3）堿性—亮氨酸拉鏈（basic-Leucinezipper，bZIP)當前第51頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/152堿性區(qū)域插入DNA大溝，與DNA結合。當前第52頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/153-螺旋的一側集中了許多疏水氨基酸，疏水側面相互作用形成二聚體。-螺旋中亮氨酸頻繁出現(xiàn)，且趨于每7個氨基酸殘基出現(xiàn)一個亮氨酸，使在形成-螺旋時，亮氨酸出現(xiàn)在-螺旋的疏水一側，并且直線排列。堿性—亮氨酸拉鏈：當前第53頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/154在拉鏈區(qū)的氨基端有約35個殘基的堿性區(qū)(富含賴氨酸和精氨酸)。此區(qū)的作用是與DNA結合，它也形成-螺旋。亮氨酸拉鏈區(qū)的作用是將一對與DNA結合的區(qū)域拉在一起，以結合兩個相鄰的DNA序列。當前第54頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/155堿性亮氨酸拉鏈結構域轉錄激活因子序列比較當前第55頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/156

bHLH蛋白是以二聚體與DNA結合并發(fā)揮作用的。（4）堿性—螺旋—環(huán)—螺旋（basic-helix-loop-helix,bHLH)當前第56頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/157當前第57頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/158堿性-螺旋-環(huán)-螺旋結構（basichelix-loop-helix，bHLH）含40-50個氨基酸殘基，其中含兩個既親水又親脂的-螺旋（helix），-螺旋被不同長度的連接區(qū)（loop）分開。bHLH蛋白借兩個螺旋對應面上疏水基團相互作用形成同樣亞基或不同亞基構成的二聚體。當前第58頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/159bHLH區(qū)使各亞基的兩個堿性區(qū)正確定向。與bHLH區(qū)相鄰的是強堿性的區(qū)域，它是與DNA結合必須的。當前第59頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/160在真核生物中，反式作用因子的功能受蛋白質-蛋白質之間相互作用的調節(jié)變得精密、復雜，完整的轉錄調控功能通常以復合物的方式來完成，這就意味著并非每個轉錄因子都直接與DNA結合。是否具有轉錄活化域成為反式作用因子中唯一的結構基礎。通常依賴于DNA結合結構域以外的30—100個氨基酸殘基。2、反式作用因子中的轉錄活化結構域當前第60頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/161轉錄活化有下列幾個特征性結構：（1）帶負電荷的螺旋結構。糖皮質激素受體AP1家族的Jun及GAI4有酸性的螺旋結構，能與TFIID復合物中某個通用基因或RNA聚合酶II本身結合，并有穩(wěn)定轉錄起始復合物的作用。當前第61頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/162（2）富含谷氨酰胺的結構。Oct1/2，Jun、AP2、血清應答因子（SRF）有相同的富含谷氨酰氨的結構域。當前第62頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/163（3）富含脯氨酸的結構。CTF—NF1因子的羧基端富含脯氨酸（達20%—30%），很難形成α螺旋。當前第63頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/164

在真核生物中，發(fā)生在轉錄之前的，染色質水平上的結構調整，稱之為基因表達的表觀遺傳調控。主要包括DNA修飾（DNA甲基化）和組蛋白修飾（組蛋白乙?；?、甲基化）兩個方面。第三節(jié)真核基因表達的染色質修飾和表觀遺傳調控當前第64頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/165一、真核生物DNA水平上的基因表達調控P315

在個體發(fā)育過程中，用來合成RNA的DNA模板也會發(fā)生規(guī)律性變化，從而控制基因表達和生物的發(fā)育。它包括了基因丟失、擴增、重排和移位等方式，可以消除或變換某些基因并改變他們的活性。調控方式與轉錄及翻譯水平的調控是不同的，因為它使基因組發(fā)生了改變。當前第65頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/166轉錄之前，染色質解旋或松弛自由DNA結構基因暴露HMG蛋白結合啟動子導致單鏈區(qū)形成，啟動子暴露，產生DNaseⅠ超敏感位點DNA與RNA聚合酶和其它轉錄調控因子結合1、“開放型”活性染色質結構對轉錄的影響

HMG（high–mobilitygroup)蛋白，高速泳動族蛋白，是染色體上一類低分子量非組蛋白。當前第66頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/167染色質轉錄的動力學模型

蛋白因子能夠利用ATP水解所提供的能量，將核心組蛋白八聚體從DNA鏈中置換。當前第67頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/1682、基因擴增

是指基因的拷貝數(shù)專一性大量增加，使細胞在短時間內產生大量的基因產物以滿足生長發(fā)育的需要。例如：非洲爪蟾卵母細胞中的rRNA基因(rDNA)rDNA以簡單多基因家族形式形成中度重復序列當前第68頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/1693、基因重排與變換

基因重排：將一個基因從遠離啟動子的地方移到距離很近的位點從而啟動轉錄，這種方式稱為基因重排。例如：小鼠免疫球蛋白當前第69頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/170二、DNA甲基化與基因活性的調節(jié)

DNA甲基化能關閉某些基因的活性，去甲基化則誘導了基因的重新活化與表達。1、DNA甲基化DNA甲基化的主要形式5-甲基胞嘧啶（5–mC)7-甲基鳥嘌呤（7–mG）N6-甲基腺嘌呤（N6–mG）當前第70頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/171甲基化酶

日常型甲基化酶：在甲基化母鏈指導下使處于半甲基化的DNA雙鏈分子上與甲基胞嘧啶相對應的胞嘧啶甲基化。

從頭合成型甲基轉移酶：催化未甲基化的CpG成為mCpG,它不需要母鏈指導，但速度很慢。當前第71頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/172DNA甲基化DNA構象變化導致影響蛋白質與DNA的作用抑制轉錄因子與啟動區(qū)DNA的結合2、DNA甲基化抑制基因轉錄的機理當前第72頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/1733、甲基化與X染色體失活

雌性胚生哺乳類動物細胞中含有的兩條X染色體之一在發(fā)育早期隨機失活。并不是卵原細胞、卵母細胞。

人們將與X染色體失活有關的核心區(qū)命名為X染色體失活中心（X-chromosomeinactivationcenter,Xic)。在X染色體失活中心發(fā)現(xiàn)一個基因Xist(Xi-specifictranscript)。該基因在失活的染色體上表達，而在具有活性的染色體上不表達。

失活染色體上大多數(shù)基因都處于關閉狀態(tài)，DNA序列都呈高度甲基化。當前第73頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/174Xist基因位點去甲基化表達Xist的RNA分子Xic區(qū)，使Xic區(qū)構象變化結合各種蛋白因子結合導致X染色體失活X染色體失活的機理：當前第74頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/175Xist基因表達不表達甲基化有活性去甲基化失活當前第75頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/176三、蛋白質乙?；瘜虮磉_的影響1、組蛋白的乙酰化及去乙酰化

（1）組蛋白的基本組成

（2）核心組蛋白的乙?；叭ヒ阴；诵慕M蛋白的N端可發(fā)生乙酰化及去乙?；揎?。P324當前第76頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/177（3）組蛋白乙?；D移酶與轉錄有關與核小體的組裝及染色體結構有關（4）組蛋白的去乙?；购诵◇w相互靠近，抑制基因轉錄。當前第77頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/1782、組蛋白乙?；叭ヒ阴；瘜虮磉_的影響組蛋白乙?；泻驼姾?，使核小體結構松散抑制核小體的濃縮組蛋白乙?；岣呋虻霓D錄活性。當前第78頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/179一、基因沉默的相關概念

又稱為RNA沉默，可分為轉錄水平基因沉默和轉錄后基因沉默二、干擾小RNA三、miRNA第四節(jié)基因沉默對真核基因表達的調控當前第79頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/180一、蛋白質磷酸化對基因轉錄的調控細胞應答分為3個階段：外界信息的“感知”，即由細胞膜到細胞核內的信息傳遞；染色質水平上的基因活性調控；特定基因的表達，即從DNA→RNA→蛋白質的遺傳信息傳遞過程。第五節(jié)真核基因其他水平上的表達調控當前第80頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/181蛋白質的磷酸化及去磷酸化當前第81頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/182當前第82頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/183由細胞膜到細胞核內的信息傳遞途徑:①細胞表面受體蛋白構象變化;②細胞表面受體發(fā)生寡聚化。受體分子活化細胞功能的途徑：①受體本身或受體結合蛋白具有內源酪氨酸激酶活性;②配體與受體結合，通過G蛋白，活化絲氨酸/蘇氨酸或酪氨酸激酶。當前第83頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/1841、受cAMP水平調控的A激酶

A激酶：指依賴于cAMP的蛋白激酶（PKA），其功能是將ATP分子上的末端磷酸基團加到某個特定蛋白質的絲氨酸或蘇氨酸殘基上。當前第84頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/185許多轉錄因子的5′端啟動子區(qū)有一個或數(shù)個cAMP應答元件，其基本序列為：TGACGTCA。膜上受體結合外源配基引起受體構象變化結合GTP結合蛋白激活腺苷酸環(huán)化酶導致cAMP濃度升高活化A激酶釋放催化亞基進入核內活化轉錄因子作用過程：P342當前第85頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/1862、C激酶與PIP2，IP3和DAG

磷酸肌醇級聯(lián)放大的細胞內信使是磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(phosphatidylinositol-4,5-diphosphate，PIP2)的兩個降解產物：肌醇-1,4,5-三磷酸（Inositol-1,4,5-triphosphate，IP3）和二?；视停╠iacylglycerol，DAG）。當前第86頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/187膜上受體結合外源配基活化受體活化G蛋白激活磷酸酯酶-β磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(PIP2)降解肌醇-1,4,5-三磷酸（IP3）二?；视停―AG）提高Ca2+濃度C激酶激活磷酸化絲氨酸或蘇氨酸圖8-31當前第87頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/1883、CaM激酶及MAPCa2+的細胞學功能主要是通過鈣調蛋白（calmodulin，CaM）激酶來實現(xiàn)，也是一類絲氨酸或蘇氨酸激酶，但僅應答于細胞內Ca2+的水平。

MAP激酶(mitogen-activatedproteinkinase,MAP-kinase)的活性受許多外源細胞生長、分化因子的誘導，也受到酪氨酸蛋白激酶及G蛋白受體系統(tǒng)的調控。當前第88頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/189MAP激酶的結構特點是酪氨酸與絲氨酸殘基僅相隔一個氨基酸殘基。MAP激酶上酪氨酸與絲氨酸殘基的同時磷酸化使之具有活性，引起一系列生理反應。MAP的磷酸化與活化示意圖當前第89頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/190MAPK作用機制：被激活后轉移至細胞核內，使一些轉錄因子發(fā)生磷酸化，改變細胞內基因表達的狀態(tài)。另外，它也可以使一些其它的酶發(fā)生磷酸化使之活性發(fā)生改變。MAPK家族成員的底物大部分是轉錄因子、蛋白激酶等。當前第90頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/191MAPK調控的生物學效應：參與多種細胞功能的調控，尤其是在細胞增殖、分化及凋亡過程中，是多種信號轉導途徑的共同作用部位。當前第91頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/192Src同源結構域功能區(qū)SH1區(qū)：416位磷酸化活性提高調節(jié)區(qū)SH2區(qū)：結合蛋白SH3區(qū)：定位SH2抑制區(qū)527位磷酸化抑制其活性胞質非受體家族作用機理當前第92頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/1934、蛋白質磷酸化與細胞分裂調控p53基因編碼

p53蛋白激活物調節(jié)

p21蛋白表達大量p21蛋白結合細胞周期蛋白激酶E-CDK2復合物p21蛋白不足CDK2使得pRb蛋白磷酸化pRb蛋白不能與E2F結合與DNA合成有關的基因被激活，引發(fā)細胞分裂CDK2不能使pRb蛋白磷酸化pRb結合轉錄因子E2F細胞分裂受阻當前第93頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/194二、蛋白質乙?；瘜D錄活性的影響

乙酰化使蛋白質的DNA結合域暴露，增強的DNA的結合能力，從而促進了靶基因的轉錄。當前第94頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/195三、激素對基因表達的影響

激素對靶基因的影響類固醇激素（如雌激素、孕激素、醛固酮、糖皮質激素和雄激素）以及一般代謝性激素（如胰島素）的調控作用都是通過起始基因轉錄而實現(xiàn)的。當前第95頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/196

1、膜受體激素激素作為第一信使，通過與細胞表面質膜受體結合，通過跨膜傳遞途徑將信號傳遞到細胞內。然后通過第二信使，將信號逐級放大，從而使激素的信號轉換為激活轉錄因子的信號，影響基因表達。當前第96頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/197激素透過細胞膜進入細胞進入結合細胞質受體細胞核結合染色質的特定區(qū)域導致基因轉錄起始或關閉2、非膜受體激素P347-8當前第97頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/198四、熱激蛋白誘導的基因表達P350

大多數(shù)生物在最適溫度以上，能受熱誘導合成一系列熱休克蛋白，就是由于熱激因子（heatshockfactor,HSF)與hsp70基因TATA區(qū)上游60bp處的熱激應答元件（heatshockresponseelement,HSE)相結合，誘發(fā)基因轉錄的起始。當前第98頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/199

應答元件：能與某一個或某一類專一蛋白因子結合，從而控制基因特異表達的DNA上游序列。當前第99頁\共有109頁\編于星期五\17點2023/6/1100五、金屬硫蛋白基