[医药]第四章--B 真核调控.ppt

第一节 DNA水平的调控 一. DNA的甲基化与去甲基化 怎样判断哪些位点甲基化,哪些位点没有甲基化 ,采用同裂酶来处理待测序列,比较相应切点,就 能弄清楚. 571-572 Hpa 二二. .亲本印记亲本印记(imprinting)(imprinting) 印记:来源于父母本的一对等位基因表达不同。如源 于父本的IGF- (胰岛素样生长因子)基因可表达 ，而源于母本的则不能表达。此是由于卵母细胞中 的IGF- 已被甲基化，而精子中的IGF-未被甲基 化，所以这一对等位基因在合子中表现不同。 目前在人类和鼠身上已辨明了20种印迹基因。大多 数人类的印迹基因集中在三个簇中。在每个基因簇 上都存在着特异的印记盒 (imprinting box)，能顺式 调节印迹基因的亲本特异性表达，这些位点表现出 亲本特异性的甲基化作用和去甲基化作用。 注解注解(2.4.1DNA(2.4.1DNA后成遗传与印记基因后成遗传与印记基因 DNADNA后成遗传学由胚胎学家后成遗传学由胚胎学家Waddington1953Waddington1953 年提出。年提出。 后成遗传：（后成遗传：（ epigenetic inheritanceepigenetic inheritance）是指）是指 基于非基因序列改变所致基因表达水平变化，如基于非基因序列改变所致基因表达水平变化，如 DNADNA甲基化和染色质构象变化等甲基化和染色质构象变化等 。 印记基因（印记基因（imprint gene)imprint gene)：由于一些可遗传的：由于一些可遗传的 修饰作用（如甲基化）使配子（精子或卵子）中修饰作用（如甲基化）使配子（精子或卵子）中 某个单一的等位基因的活性（某个单一的等位基因的活性（monoallelicmonoallelic activityactivity）在胚胎发育中具有标记性特点。）在胚胎发育中具有标记性特点。 DNADNA甲基化是后成遗传的，独立于甲基化是后成遗传的，独立于DNADNA密码密码 遗传之外。遗传之外。) ) 在小鼠早期胚胎中，父系等位基因为非甲基化而表 达，母系等位基因因甲基化而沉默。 在子代小鼠形成配子时发生了什么？ 亲本的亲本的IGF-IGF- 等位等位 基因基因 在早期胚中在早期胚中 被差异甲基被差异甲基 化，在成体化，在成体 形成配子时形成配子时 仍保留原甲仍保留原甲 基化的模式基化的模式 。 第二节转录水平的调控 一顺式作用元件和反式作用因子： 顺式作用元件P573 (1) 核心启动子成分 ， 如 TATA 框 ； (2) 上游启动子分分 ，如 CAAT框 ,GC框 ; (3) 远上游顺序 ：如增强子 ，减弱子 、 静 息 子 ,酵 母 的 UAS （ upstream activator sequences） 等。 (4) 特殊细胞中的启动子成分 ：如淋巴 细胞中的 Oct (octamer）和B。 反式作用因子可以分为3类； (1) 通用反式作用因子，主要识别启动子的核 心启动成分TATA框，如TBP； （2）特殊组织与细胞中的反式作用因子，如淋巴细 胞中的Oct-2； （3）和反应性元件（response elenents）相结合的反 式作用因子。 如HSE（热休克反应元件，heat shock response element）， GRE（糖皮质激素反应元件glucocorticoid response element）； MRE（金属反应元件，metal response element） ； TRE（肿瘤诱导剂反应元件，tumorgenic agent response element); (一) 蛋白质直接和DNA结合 1. 螺旋转角螺旋（Helix-turn-helix, HTH）： 如LacO的R 蛋白，的CI，Cro蛋白， 涉及酵母交配型的a1和a2蛋白。真核 生物中的Oct-1和Oct-2； 2.锌指结构（zinc finger） 单个的锌指保守序列是：Cys-X2-4-Cys- X3-Phe-X5- Leu-X2-His-X2-His 型: 2Cys/2His : TF IIIA, SP1 型: 2cys/2cys : GAL4 3. 亮氨酸拉链（Leucine ziipper） 4. 螺旋一环一螺旋（HLH） 在HLH中带有碱性区的肽链称为 碱性HLH（bHLH ，protein）。 bHLH又分为两类。 A类是可以广泛表达的蛋白，包括哺乳动物的 E12/E47（可和免疫球蛋基因增强子中的元件结 合）和果蝇da（daughterless,性别控制的总开关 基因）的产物； B类是组织特异性表达的蛋白，包括哺乳动物的 MyoD(肌浆蛋白（myogen）基因的转录因子 果蝇的AC-S（achaete-scute 无刚毛基因的产物 ） 5同源异形结构域（Homeodomains，HD） 是一种编码60aa的序列，长180bp，它存在于很多 控制果蝇早期发育基因中，在高等生物中也发现 了相关基序。 HD的C-端区域和原核阻遏蛋白的HTH同源，但 也有几点不同: （1）HD的C端由3个-螺旋构成，螺旋3结合于大 沟，长17aa；而阻遏蛋白由5个-螺旋构成，螺 旋3长仅9个 aa； （2）原核的HTH的以二聚体形式与DNA结合，靶 序列是回文结构，而HD是以单体形式与DNA结 合，靶序列不是回文结构； （3）HD N-端的臂位于小沟，而HTH螺旋1的末端 与DNA的背面接触。 （二）蛋白质和配基的结合 甾类受体蛋白一般都具有3个不同的 功能区： （1）N-端区是激活转录所需的区域，不 同受体之间此区的同一性仅小于15% ； （2）DNA结合及转录活化区，同一性 较高为94-42%； （3）C-端的激素结合和二聚体形成区， 同一性为57-15%。 (三) 蛋白质之间的相互作用 酵母半乳糖代谢中GAL80和GAL4的相互作用： 酵母半乳糖代谢调控和gal操纵中的调控形式 是 完全不同的： （1）被调节的基因多位于不同的染色体上； （2）负调节蛋白GAL80不直接和DNA结合，而是和 GAL4结合，占据其功能域来阻遏转录的； （3）作为正调节因子不仅需要半乳糖作为诱导物 ，还需要GAL4蛋白作为转录因子，它不是像原核 中的正调节蛋白仅和操纵子中的操纵基因结合， 使整个基因簇得以转录，而是分别和各个被调节 基因上游元件UAS结合，促进转录。 第三节第三节 转录起始和加工的调节转录起始和加工的调节 一. 转录起始的选择 酵母蔗糖酶基因，有6个基因（Suc15,7 ）位于不同的染色体上。每一个基因都可 以转录合成蔗糖酶，但有胞内酶和胞外酶 两种不同形式。 前者的合成不受葡萄糖存在的影响，但含 量低； 后者的合成受到葡萄糖的抑制。 两种酶的结构相似， 胞外酶仅多了信号序列，经切除后胞外 酶比胞内酶在N-端仅多了一个Ser 经分析发现Suc-2 基因有3个TATA框， 但尚不清楚和2种酶的关系. 二选择性加工 (一) 不同5端的选择 (二) 选择不同的3端 (三) 选择不同外显子 第四节第四节 翻译的调控翻译的调控 一.mRNA运输控制（transport control） 是对转录本从细胞核运送到细胞质中的 数量进行调节; 二mRNA翻译的控制 三mRNA的结构和翻译的效率 四翻译的起始调节 五选择性翻译 六反义RNA调控 七翻译的自我调节 一mRNA运输控制 在细胞核内转录,在细胞质中翻译.在真核细胞核中 剪接体滞留模型. 二mRNA翻译调空 降解控制,短寿命的mRNA的3端非翻译序列中有一 组富含AU的序列,与mRNA不稳定有关. 三mRNA的结构和翻译的效率 5端帽子结构阻碍翻译,3端poly(A)影响到mRNA 的稳定性和翻译效率. poly(A)结合蛋白PABP,12nt. 和珠蛋白的合成 在二倍体细胞中都有4个-珠蛋白基因，它 们之间的浓度比应是：=2：1， 而实际上是1：1 在无细胞系统中加入等量的mRNA和 mRNA和少量的起始因子, 结果合成的-珠蛋白仅占3%。 当加入过量的起始因子时珠蛋白和珠蛋 白之比为1.4：1，接近1：1， 表明翻译起始因子和两种mRNA的亲和性 不同。 六反义RNA调空 1984年Adelman等发现大鼠中的促性腺激素释 放(GnRH)的基因两条链都能转录,首次在真核中 发现了反义RNA. 七翻译的自我调节 真核生物中也存在蛋白质合成的自我调节. 微管蛋白注射到哺乳动物细胞中,会抑制微管蛋 白的进一步合成. 第八节第八节 细胞周期的调控细胞周期的调控 真核生物细胞有丝分裂周期有两个关键的 过程： 一.细胞周期与调节 “起点”（start）， M期进入限制点（commitment to M phase ） 成熟促进因子。（muturior promoting factor， MPF）。后又称为M期促发因子 （M-phase puomoting factor,MPF）。 周期蛋白 (cyclin) 在M期活化的p34-cycin B可以