《李舒生化》PPT课件.ppt

原核生物与真核生物转录起始调控的差异,09级临床一班 李舒 200910101114,注意：在生物界，RNA合成有两种方式：,DNA指导的RNA合成，也叫转录，此为生物体内的主要合成方式,另一种是RNA指导的RNA合成，也叫RNA复制。由RNA依赖的RNA聚合酶催化，常见于病毒，是逆转录病毒以外的RNA病毒在宿主细胞以病毒的单链RNA为模板合成RNA的方式。,原核生物的转录起始需要RNA聚合酶全酶,全酶中的亚基识别35区，并与之松弛结合，形成闭合转录复合体，随后打开DNA双链，形成开放转录复合体。 全酶在链上移动至10区，并跨入转录起始点。 在RNA聚合酶作用下，两个可与模板配对的游离的核苷酸被连接起来，形成RNA。第一个核苷酸常为GTP或ATP,其中GTP更常见。 继而亚基脱落，核心酶继续工作，进入延长阶段。,真核生物的转录起始起始需要启动子 、RNA聚合酶和转录因子的参与,（1）真核生物的启动子 多部位结构：包括TATA盒，CAAT盒，GC盒，增强子等。但并非都同时存在。 增强子是能够结合特异基因调节蛋白， 促进邻近或远隔特定基因表达的DNA序列。 许多RNA聚合酶II识别的启动子具有保守的共有序列：位于转录起始点附近的起始子(intiator，Inr) 。,（2）转录因子(transcriptional factor, TF) 能直接、间接辨认和结合转录上游区段DNA的蛋白质，现已发现数百种，统称为反式作用因子(trans-acting factors)。 反式作用因子中，直接或间接结合RNA聚合酶的，则称为转录因子(transcriptional factors, TF)。对应于RNApolI , II, III, 可将TF分别称为TFI, TFII, TFIII.,参与RNA-pol转录的TF,RNA聚合酶II与启动子的结合、启动转录需要多种蛋白质因子的协同作用。因子和因子之间互相辨认、结合，以准确地控制基因是否转录、何时转录。,型基因中的四类转录因子,（三） 转录起始前复合物,真核生物RNA-pol不与DNA分子直接结合，而需依靠众多的转录因子，形成转录起始前复合物(pre-initiation complex, PIC) 。,原核基因表达调节,一、原核基因转录调节特点 原核基因转录调节的主要环节在转录起始,（一）因子决定RNA聚合酶识别特异性,（二）操纵子模型的普遍性,（三）原核操纵子受到阻遏蛋白的负性调节,二、操纵子调控模式在原核基因转录起始的调节中具有普遍性,（一）乳糖操纵子 (lac operon) 的结构,（二）乳糖操纵子受阻遏蛋白和CAP的双重调节,1、阻遏蛋白的负性调节,2、CAP的正性调节,无葡萄糖，cAMP浓度高时，cAMP与CAP结合，CAP结合在lac启动序列附近的CAP位点，可刺激RNA转录活性。 有葡萄糖，cAMP浓度低时，cAMP与CAP结合受阻，lac操纵子表达下降。,3、协调调节,当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统不能发挥作用。,如无CAP存在，即使没有阻遏蛋白与操纵序列结合，操纵子仍无转录活性。,单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作碳源；若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在时，细菌首先利用葡萄糖。葡萄糖对 lac 操纵子的阻遏作用称分解代谢阻遏(catabolic repression)。,真核基因表达调节,（一）真核基因组结构庞大,哺乳类动物基因组DNA 约 3109 碱基对。,人编码基因约4万个，编码序列仅占总长的1%。,rDNA等重复基因约占5%10%。,（二）真核基因转录产物为单顺反子,单顺反子(monocistron) 即一个编码基因转录生成一个mRNA分子，经翻译生成一条多肽链。,（三）真核基因组含有大量的重复序列,（四）真核基因中存在非编码序列和间隔区，故：具有不连续性,真核结构基因两侧存在有不被转录的非编码序列，往往是基因表达的调控区。在编码基因内部尚有内含子（intron）、外显子（exon）之分，因此真核基因是不连续的。,二、真核基因表达调控更为复杂,（一）真核细胞内含有多种RNA聚合酶,真核RNA聚合酶有三种，即RNA pol I、II及 III，分别负责三种RNA转录。,（二）处于转录激活状态的染色质结构发生明显变化,对核酸酶敏感,活化基因常有超敏位点，位于调节蛋白结合位点附近。,DNA拓扑结构变化,天然双链DNA均以负性超螺旋构象存在；基因活化后:,DNA碱基的甲基化修饰变化,组蛋白变化,富含Lys组蛋白（H1组蛋白）水平降低 H2AH2B二聚体不稳定性增加 组蛋白H3、H4发生乙酰化、甲基化或磷酸化修饰,（三）在真核基因表达调控中以正性调节占主导,采用正性调节机制更精确：一个负性调节元件的结合足可阻断RNA聚合酶的结合，因此同时采用几个负性调节元件一般不会改变特异性；相反，如果采用多种正性调节元件、正性调节蛋白可提高基因表达调节的特异性和精确性。 采用负性调节不经济：在正性调节中，大多数基因不结合调节蛋白，所以是没有活性的；只要细胞表达一组激活蛋