[基础科学]第十九章+翻译和翻译后的调控.ppt

第十九章 翻译和翻译后的调控,第一节 翻译水平的调控,基因在翻译水平的调控有多种方式，不同细胞采 取的方式不同； 翻译水平的调控主要有两个方面： 1）根据细胞状态决定是否翻译合成大量蛋白质； 2）对已有mRNA的微调机制蛋白质质和量。,一、翻译过程,翻译（Translation）：以mRNA为模板，在 核糖体上合成蛋白质多肽的过程。 参与转译的分子： mRNA、 tRNA 、rRNA、 蛋白质。 翻译的三阶段：起始、延伸和终止。,二、RNA寿命对蛋白质合成的调控,1、RNA寿命由3末端非翻译区的序列决定,3,2、RNA降解与细胞正常功能的维持,三、激素对RNA稳定性的影响,第二节 早期发育中卵源RNA翻译调节,一、卵源mRNA的类型、分布特点及对发育的调控,2、卵源mRNA对胚胎发育的调控,3、卵源mRNA分布特点及作用方式,二、卵源mRNA翻译调控机制,三、胚胎基因组的激活 1、动物胚胎发育的进程快慢在不同类型动物中差异很大： 如同样受精24h，果蝇已孵化并忙碌进食、两栖类处于 原肠晚期或神经胚早期、海胆才到达囊胚晚期或原肠胚 早期、哺乳类的小鼠刚完成第一次卵裂、而人类在受精 后30才完成第一次卵裂。 2、不同动物早期胚胎发育中，由母性调控转向合子型调控 的时间和速度不同：大多数动物在胚胎发育早期由母体 效应因子调控而胚胎基因组失活，但有些动物在受精后 胚胎基因组立即开始转录。,3、在爪蟾的的胚胎发育中，整个卵裂期（直到囊胚中期） 依赖于母源储存物的调控，但第十二次卵裂是一个转折 点，这时开始胚胎基因组的转录。研究发现，各种基因 激活的时间不同，最早的基因由卵母细胞的母体效应因 子激活。如OZ-1蛋白是发育中卵母细胞产生的第一种转 录因子，能与一种14bp的DNA序列结合（存在与转折点 上几个基因启动子中）开启核基因转录。这种在囊胚中 期转折点胚胎基因组由母体效应因子激活的观点得到美 西螈O基因突变研究结果的支持。,4、在果蝇胚胎发育中也存在着一个囊胚中期转折点，此时 由母体效应因子RAN和蛋白质控制的发育转向胚胎基因 组表达产物的调控。这种转化最早发生在第10次核分裂 后出现。典型例子是在果蝇胚轴形成中母源性效应因子 （BICOID、 HUNCHBACK、NANOS和CAUDL）对胚 胎基因组基因如（缺口基因）的激活，后引起一系列核 基因组（如成对控制基因、体节极性基因、同源异型基 因等）开始转录。,5、海胆没有明显的囊胚中期转折点，其胚胎基因组在早期 发育中就起作用，从雌、雄核融合之前胚胎基因组就开 始低水平的转录，其mRNA和母体效应因子mRNA共同 控制发育。 6、哺乳类、海鞘、线虫和软体动物胚胎在第一个细胞周期 内开始胚胎基因的转录。 总之，一般最初的发育都由储藏在卵母细胞质中的 mRNA和蛋白质控制。但在哺乳动物和其他少数物种， 胚胎基因组在母源性mRNA降解之前很久就被激活，由 两套mRNA同时进行翻译和控制发育，当母体效应因子 mRNA被降解后则完全由胚胎基因组表达产物控制发育。,第三节 幼体和成体基因的翻译调控,翻译水平的调控是发育基因表达调控的一个重要机制，而且广泛地分布于许多动物的多种基因表达之中：如离子结合蛋白、血红蛋白等。,一、离子结合蛋白的翻译调控,二、血红蛋白翻译水平的调控 -翻译调控与蛋白质合成的协调性,血红素分子具有调控血红蛋白各成分比例合成的功能，通过调节使 a-珠蛋白:-珠蛋白：血红素比例为2:2:4。调节途径有两种： 1）停止未结合的血红素合成。 2）多余血红素刺激珠蛋白的产生。,三、RNA编辑,四、转录后的调控 1、蛋白质前体的修饰（酶原酶）； 1）剪切 （胰蛋白酶原） 2）乙酰化（结晶蛋白N-端） 3）磷酸化（鱼精蛋白） 2、选择性灭活 1）本身降解 2）与抑制性配体结合 3、被运输到细胞特定区域 如被暂时限度于膜、溶酶体、核或线粒体等 4、与其他蛋白质组装成功能蛋白。 如血红蛋白、微管、核糖体等。,第三节 关于发育的几点启示,一、秀丽新小杆线虫发育的分子调控者 3末端非翻译区,二、秀丽新小杆线虫幼虫基因表达的调控 秀丽新小杆线虫具有一套格外精细的幼虫基因表达的调控 机制。LIN-14是个高水平的转录因子，由它确定早期幼虫器官 原基的蛋白质合成。通过LIN-14基因的激活而阻止LIN-14蛋白 质的合成，因为该基因编码的蛋白质可以结合到LIN-14mRNA 的3末端非翻译区并阻止其翻译。 三、卵母细胞中mRNA的定位（见果蝇前后轴形成基因调控） 四、维持分化状态：3末端UTR可能对某些组织分化维持是必 须的，如肌肉细胞蛋白质的作用。 五、翻译效率假说（见前） 六、其他控制体