【学习】第十三章基因表达调控ppt课件

1、Regulation of Gene Expression第 一 节根本概念与原理Basic Conceptions and Principle一、基因表达的概念一、基因表达的概念* * 基因组基因组(genome)(genome)一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息或整一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息或整套基因。套基因。它也是指含有一个生物体生存、发育、它也是指含有一个生物体生存、发育、活动和繁衍所需求的全部遗传信息的整套核活动和繁衍所需求的全部遗传信息的整套核酸。酸。 是指储存遗传信息是指储存遗传信息的基因经过一系列步骤的基因经过一系列步骤表现出其生物功能的整表现出其生物功能的整个过程。个

2、过程。典型的基因表达是典型的基因表达是基因经过转录、翻译，基因经过转录、翻译，产生有生物活性的蛋白产生有生物活性的蛋白质的过程。质的过程。基因表达基因表达(gene expression)(gene expression)基因表达是受调控的基因表达是受调控的 不是一切的基因表达都产生蛋白质，不是一切的基因表达都产生蛋白质，rRNArRNA或或tRNAtRNA的基因经转录和转录后加工产生的基因经转录和转录后加工产生成熟的成熟的rRNArRNA或或tRNA,tRNA,也是也是rRNArRNA或或tRNAtRNA的基因的基因表达，由于表达，由于rRNArRNA或或tRNAtRNA就具有在蛋白质翻译就

3、具有在蛋白质翻译方面的功能。方面的功能。 但是但是基因表达转录翻译基因表达转录翻译 大肠杆菌基因组约大肠杆菌基因组约40004000个基因个基因) )，普，普通情况下只需通情况下只需5 510%10%在高程度转录形状，其在高程度转录形状，其它基因有的处于较低程度的表达，或者暂时它基因有的处于较低程度的表达，或者暂时不表达。不表达。 人的基因组约含有人的基因组约含有1010万个基因，但在万个基因，但在一个组织细胞中通常只需一部分基因表达，一个组织细胞中通常只需一部分基因表达，多数基因处在沉静形状，典型的哺乳类细胞多数基因处在沉静形状，典型的哺乳类细胞中开放转录的基因约在中开放转录的基因约在1 1

4、万个上下，即使蛋白万个上下，即使蛋白质合成量比较多、基因开放比例较高的肝细质合成量比较多、基因开放比例较高的肝细胞，普通也只需不超越胞，普通也只需不超越20%20%的基因处于表达形的基因处于表达形状。状。 生物基因组的遗传信息生物基因组的遗传信息并不是同时全部都表达出来的并不是同时全部都表达出来的二、基因表达的时间性及空间性二、基因表达的时间性及空间性一时间特异性一时间特异性按功能需求，某一特定基因的表达严厉按按功能需求，某一特定基因的表达严厉按特定的时间顺序发生，称之为基因表达的时间特定的时间顺序发生，称之为基因表达的时间特异性特异性(temporal specificity)(tempor

5、al specificity)。 多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶段特异性段特异性(stage specificity)(stage specificity)。二空间特异性二空间特异性基因表达伴随时间顺序所表现出的这种分基因表达伴随时间顺序所表现出的这种分布差别，实践上是由细胞在器官的分布决议的，布差别，实践上是由细胞在器官的分布决议的，所以空间特异性又称细胞或组织特异性所以空间特异性又称细胞或组织特异性(cell (cell or tissue specificity)or tissue specificity)。在个体生长全过程，某种基因产物在个体在

6、个体生长全过程，某种基因产物在个体按不同组织空间顺序出现，称之为基因表达的按不同组织空间顺序出现，称之为基因表达的空间特异性空间特异性(spatial specificity)(spatial specificity)。三、基因表达的方式三、基因表达的方式按对刺激的反响性，基因表达的方式分为：按对刺激的反响性，基因表达的方式分为：一组成性表达一组成性表达某些基因在一个个体的几乎一切细胞中继某些基因在一个个体的几乎一切细胞中继续表达，通常被称为管家基因续表达，通常被称为管家基因(housekeeping (housekeeping gene)gene)。管家基因管家基因无论表达程度高低，管家基因

7、较少受环境无论表达程度高低，管家基因较少受环境要素影响，而是在个体各个生长阶段的大多数要素影响，而是在个体各个生长阶段的大多数或几乎全部组织中继续表达，或变化很小。区或几乎全部组织中继续表达，或变化很小。区别于其他基因，这类基因表达被视为组成性基别于其他基因，这类基因表达被视为组成性基因表达因表达(constitutive gene expression)(constitutive gene expression)。根本的基因表达只遭到启动序列或者启动根本的基因表达只遭到启动序列或者启动子与子与RNARNA聚合酶相互作用的影响聚合酶相互作用的影响 组成性基因表达也是相对的，而不是一成不组成性基

8、因表达也是相对的，而不是一成不变的，其表达强弱也是受一定机制调控的。变的，其表达强弱也是受一定机制调控的。 二诱导和阻遏表达二诱导和阻遏表达顺应性表达顺应性表达(adaptive expression)(adaptive expression)指环境指环境的变化容易使其表达程度变动的一类基因表达。的变化容易使其表达程度变动的一类基因表达。 改动基因表达的情况以顺应环境，例如与改动基因表达的情况以顺应环境，例如与适宜温度下生活相比较，在冷或热环境下顺应生适宜温度下生活相比较，在冷或热环境下顺应生活的动物，其肝脏合成的蛋白质图谱就有明显的活的动物，其肝脏合成的蛋白质图谱就有明显的不同；长期摄取不同

9、的食物，体内合成代谢酶类不同；长期摄取不同的食物，体内合成代谢酶类的情况也会有所不同。所以，基因表达调控是生的情况也会有所不同。所以，基因表达调控是生物顺应环境生存的必需。物顺应环境生存的必需。 是指在特定环境要素刺激下，可诱导基因被是指在特定环境要素刺激下，可诱导基因被激活，从而使基因的表达产物添加。激活，从而使基因的表达产物添加。 如如:DNA:DNA发生损伤时，修复酶的诱导激活。发生损伤时，修复酶的诱导激活。 诱导表达诱导表达inductioninduction 在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活，在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活，基因表达产物添加，这种基因称为可诱导基因。基因

10、表达产物添加，这种基因称为可诱导基因。假设基因对环境信号应对是被抑制，这种假设基因对环境信号应对是被抑制，这种基因是可阻遏基因。基因是可阻遏基因。可阻遏基因表达产物程度降低的过程称为阻遏。可阻遏基因表达产物程度降低的过程称为阻遏。阻遏阻遏(repression)(repression)如：周围有充足的葡萄糖，细菌就可以利用葡如：周围有充足的葡萄糖，细菌就可以利用葡萄糖作能源和碳源，不用更多去合成利用其它萄糖作能源和碳源，不用更多去合成利用其它糖类的酶类，如乳糖支配子被阻遏、封锁糖类的酶类，如乳糖支配子被阻遏、封锁在一定机制控制下，功能上相关的一组基在一定机制控制下，功能上相关的一组基因，无论其

11、为何种表达方式，均需协调一致、因，无论其为何种表达方式，均需协调一致、共同表达，即为协调表达共同表达，即为协调表达(coordinate (coordinate expression)expression)，这种调理称为协调调理，这种调理称为协调调理(coordinate regulation)(coordinate regulation)。四、基因表达调控的生物学意义四、基因表达调控的生物学意义一顺应环境、维持生长和增殖一顺应环境、维持生长和增殖二维持个体发育与分化二维持个体发育与分化基因基因激活激活转录起始转录起始 转录后加工转录后加工mRNAmRNA降解降解蛋白质降解等蛋白质降解等蛋白质

12、翻译蛋白质翻译翻译后加工修饰翻译后加工修饰转录起始转录起始一基因表达的多级调控一基因表达的多级调控五、基因表达调控的根本原理五、基因表达调控的根本原理转录程度的基因表达调控最重要转录程度的基因表达调控最重要 二基因转录激活调理根本要素二基因转录激活调理根本要素基因表达的调理与基因的构造、性基因表达的调理与基因的构造、性质，生物个体或细胞所处的内、外环境，质，生物个体或细胞所处的内、外环境，以及细胞内所存在的转录调理蛋白有关。以及细胞内所存在的转录调理蛋白有关。1. 1. 特异特异DNADNA序列和调理蛋白质序列和调理蛋白质原核生物原核生物 蛋白质因子蛋白质因子 支配子支配子(operon) 机

13、制机制特异特异DNADNA序列序列 编码序列编码序列 启动序列启动序列 支配序列支配序列 其他调理序列其他调理序列(promoter)(promoter)(operator)(operator)是是RNARNA聚合酶结合并启动转录聚合酶结合并启动转录的特异的特异DNADNA序列。序列。1) 1) 启动序列启动序列RNA转录起始转录起始-35区区-10区区TTGACATTAACTTTTACATATGATTTTACATATGTTTTGATATATAATCTGACGTACTGTN17N16N17N16N16N7N7N6N7N6AAAAAtrp tRNATyrlacrecAAra BAD TTGACA

14、 TATAAT共有序列共有序列共有序列共有序列(consensus sequence) (consensus sequence) 决议启决议启动序列的转录活性大小。动序列的转录活性大小。某些特异因子蛋白质决议某些特异因子蛋白质决议RNARNA聚合酶聚合酶对一个或一套启动序列的特异性识别和结合对一个或一套启动序列的特异性识别和结合才干。才干。阻遏蛋白阻遏蛋白(repressor)的结合位点的结合位点当支配序列结合有阻遏蛋白时，会妨碍当支配序列结合有阻遏蛋白时，会妨碍RNARNA聚合酶与启动序列的结合，或是聚合酶与启动序列的结合，或是RNARNA聚合酶聚合酶不能沿不能沿DNADNA向前挪动向前挪动

15、 ，妨碍转录。，妨碍转录。启动序列启动序列编码序列编码序列支配序列支配序列polpol阻遏蛋白阻遏蛋白2 2 支配序列支配序列 3) 3) 其他调理序列、调理蛋白其他调理序列、调理蛋白例如例如激活蛋白激活蛋白(activator)(activator)可结合启动序列临可结合启动序列临近的近的DNADNA序列，促进序列，促进RNARNA聚合酶与启动序列的聚合酶与启动序列的结合，加强结合，加强RNARNA聚合酶活性。聚合酶活性。启动序列启动序列编码序列编码序列支配序列支配序列polpol激活蛋白激活蛋白有些基因在没有激活蛋白存在时，有些基因在没有激活蛋白存在时，RNARNA聚聚合酶很少或完全不能结

16、合启动序列。合酶很少或完全不能结合启动序列。启动序列启动序列编码序列编码序列支配序列支配序列polpol激活蛋白激活蛋白真核生物真核生物1) 1) 顺式作用元件顺式作用元件(cis-acting element)(cis-acting element)可影响本身基因表达活性的可影响本身基因表达活性的DNA序列序列B BA ADNADNA编码序列编码序列转录起始点转录起始点 顺式作用元件并非都位于转录起始点的上游顺式作用元件并非都位于转录起始点的上游(5(5端端) ) 启动子启动子 加强子加强子 沉默子沉默子顺式作用元件通常是基因的非编码序列。顺式作用元件通常是基因的非编码序列。不同真核生物的顺

17、式作用元件中也会发现不同真核生物的顺式作用元件中也会发现一些共有序列一些共有序列 ，如，如TATATATA盒、盒、CAATCAAT盒等，这盒等，这些共有序列是些共有序列是RNARNA聚合酶或特异转录因子的聚合酶或特异转录因子的结合位点。结合位点。2) 2) 真核基因的调理蛋白真核基因的调理蛋白由某一基因表达产生的蛋白质因子，经过由某一基因表达产生的蛋白质因子，经过与另一基因的特异的顺式作用元件相互作用，与另一基因的特异的顺式作用元件相互作用，调理其表达。调理其表达。 反式作用因子反式作用因子(trans-acting factor) (trans-acting factor) 这种调理作用称为

18、反式作用。这种调理作用称为反式作用。 aDNA反式调理反式调理BA mRNA蛋白质蛋白质AAcDNAC顺式调理顺式调理 mRNA C蛋白质蛋白质C还有蛋白质因子可特异识别、结合本还有蛋白质因子可特异识别、结合本身基因的调理序列，调理本身基因的表达，身基因的调理序列，调理本身基因的表达，称顺式作用。称顺式作用。指的是反式作用因子与顺式作用元件之指的是反式作用因子与顺式作用元件之间的特异识别及结合。通常是非共价结合，间的特异识别及结合。通常是非共价结合，被识别的被识别的DNADNA结合位点通常呈对称、或不完全结合位点通常呈对称、或不完全对称构造。对称构造。2. DNA - 2. DNA - 蛋白质

19、蛋白质蛋白质蛋白质- -蛋白质蛋白质的相互作用的相互作用绝大多数调理蛋白质结合绝大多数调理蛋白质结合DNADNA前，需经过蛋前，需经过蛋白质白质- -蛋白质相互作用，构成二聚体蛋白质相互作用，构成二聚体(dimer)(dimer)或或多聚体多聚体(polymer)(polymer)。同质或异质。同质或异质也有的是在结合也有的是在结合DNADNA前，需求蛋白质与蛋白前，需求蛋白质与蛋白质之间的解聚过程质之间的解聚过程 真核生物中由于蛋白质因真核生物中由于蛋白质因子的浓度等的不同，会呵斥不子的浓度等的不同，会呵斥不同细胞中同一基因表达程度的同细胞中同一基因表达程度的不同不同3. RNA3. RNA

20、聚合酶聚合酶 原核启动序列原核启动序列/ /真核启动子与真核启动子与RNARNA聚合酶聚合酶活性活性 原核启动序列原核启动序列/ /真核启动子的碱基序列影响真核启动子的碱基序列影响RNARNA聚合酶与其的亲和力，而亲和力大小直接影聚合酶与其的亲和力，而亲和力大小直接影响转录启动的频率。所以启动子有强弱只分。响转录启动的频率。所以启动子有强弱只分。 另外，由于真核启动子与另外，由于真核启动子与RNA-polRNA-pol的结合需求的结合需求转录因子的参与，所以真核的转录因子的参与，所以真核的RNA-polRNA-pol活性除与活性除与启动子序列有关，和转录因子的存在与否有关启动子序列有关，和转录

21、因子的存在与否有关 调理蛋白与调理蛋白与RNARNA聚合酶活性聚合酶活性启动序列决议根底转录频率，一些特异调理启动序列决议根底转录频率，一些特异调理蛋白在适当环境信号如诱导剂和阻遏剂等刺蛋白在适当环境信号如诱导剂和阻遏剂等刺激下在细胞内表达，然后经过激下在细胞内表达，然后经过DNA-DNA-蛋白质、蛋白蛋白质、蛋白质质- -蛋白质相互作用影响蛋白质相互作用影响RNARNA聚合酶活性，使根底聚合酶活性，使根底转录频率发生变化，从而引起表达的变化。转录频率发生变化，从而引起表达的变化。热休克反响热休克反响细菌的细菌的RNARNA聚合酶聚合酶70 70 启动常规基因表达启动常规基因表达被被3232取

22、代，从而启动另一套基因的表达。取代，从而启动另一套基因的表达。第 二 节 原核基因转录调理Regulation of Prokaryotic Gene Transcription调理的主要环节在转录起始调理的主要环节在转录起始一、原核基因转录调理特点一、原核基因转录调理特点一一因子决议因子决议RNARNA聚合酶识别特异性聚合酶识别特异性 只需一种只需一种RNA-polRNA-pol，但是，但是有很多种有很多种因子因子二支配子模型的普遍性二支配子模型的普遍性三阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性三阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性 存在于原核生物中的一种主要的调控方存在于原核生物中的一种主要的调控方式是支配子式是

23、支配子operonoperon调控方式，该方式也见调控方式，该方式也见于低等真核生物中。于低等真核生物中。 在原核生物中，假设干构造基因可串联在原核生物中，假设干构造基因可串联在一同，其表达遭到同一调控系统的调控，这在一同，其表达遭到同一调控系统的调控，这种基因的组织方式称为支配子种基因的组织方式称为支配子operonoperon 支配子支配子n典型的支配子可分为控制区和信息区两部分。典型的支配子可分为控制区和信息区两部分。控制区由各种调控基因所组成，而信息区那么控制区由各种调控基因所组成，而信息区那么由假设干构造基因串联在一同构成。由假设干构造基因串联在一同构成。 调调节节基基因因（R Re

24、 eg gu ul la at to or ry y g ge en ne e）为为阻阻抑抑蛋蛋白白编编码码基基因因 控控制制区区 启启动动基基因因（P Pr ro om mo ot te er r）为为c cA AM MP P受受体体蛋蛋白白（C CR RP P）和和R RN NA A聚聚合合酶酶结结合合区区。 操操纵纵基基因因（0 0p pe er ra at te er r）为为阻阻抑抑蛋蛋白白结结合合位位点点。 信信息息区区由由一一个个或或数数个个结结构构基基因因串串联联在在一一起起组组成成。 支配子的构造支配子的构造可诱导和可阻遏的支配子可诱导和可阻遏的支配子类类型型 结结合合 O

25、O 方方式式 O O 的的开开放放方方式式 结结构构基基因因产产物物功功能能 可可诱诱导导 i i 基基因因产产物物 由由代代谢谢底底物物开开放放通通常常开开放放 分分解解代代谢谢 可可阻阻遏遏 i i 基基因因产产物物加加上上代代谢谢终终产产物物 由由代代谢谢终终产产物物关关闭闭 合合成成代代谢谢 二、乳糖支配子调理机制二、乳糖支配子调理机制一乳糖支配子一乳糖支配子(lac operon)(lac operon)的构造的构造 调控区调控区CAPCAP结合位点结合位点启动序列启动序列支配序列支配序列 构造基因构造基因Z Z： - -半乳糖苷酶半乳糖苷酶Y Y： 透酶透酶A A：乙酰基转移酶：乙

26、酰基转移酶Z ZY YA AO OP PDNADNAmRNA阻遏蛋白阻遏蛋白IDNAZYAOPpol没有乳糖存在时没有乳糖存在时二阻遏蛋白的负性调理二阻遏蛋白的负性调理阻遏基因阻遏基因mRNA阻遏蛋白阻遏蛋白有乳糖存在时有乳糖存在时IDNAZYAOPpol启动转录启动转录mRNA乳糖乳糖半乳糖半乳糖-半乳糖苷酶半乳糖苷酶+ + + + + + + + 转录转录无葡萄糖，无葡萄糖，cAMPcAMP浓度高时浓度高时有葡萄糖，有葡萄糖，cAMPcAMP浓度低时浓度低时三三CAPCAP的正性调理的正性调理ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAP 阻遏基因转录翻译阻遏蛋白阻遏基因转录翻译阻遏

27、蛋白R R，R R与支配基与支配基因结合，阻止结合在启动子上的因结合，阻止结合在启动子上的DDRPDDRP前移，构前移，构造基因不被转录造基因不被转录 1 1无乳糖也无葡萄糖存在时：无乳糖也无葡萄糖存在时：OO2 2当无乳糖，有葡萄糖时：当无乳糖，有葡萄糖时：由于葡萄糖不能使阻遏蛋白失活，乳糖支配子由于葡萄糖不能使阻遏蛋白失活，乳糖支配子封锁，另外，由于有葡萄糖，封锁，另外，由于有葡萄糖，cAMPcAMP含量低，含量低，CAPCAP的正性调理不起作用的正性调理不起作用 总结：总结：所以：无乳糖时，无论有无葡萄糖，支配子封锁所以：无乳糖时，无论有无葡萄糖，支配子封锁 由于有葡萄糖，由于有葡萄糖，

28、cAMPcAMP含量低，含量低，CAPCAP的正性的正性调理不起作用，抑制乳糖支配子的转录，使细调理不起作用，抑制乳糖支配子的转录，使细菌只能利用葡萄糖。菌只能利用葡萄糖。 3 3既有乳糖，又有葡萄糖时：既有乳糖，又有葡萄糖时：O 乳糖与阻遏蛋白结合，乳糖与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白变构，失去与支使阻遏蛋白变构，失去与支配基因结合的才干而零落配基因结合的才干而零落 由于不含葡萄糖，由于不含葡萄糖，细胞内细胞内cAMPcAMP含量高，含量高，cAMPcAMP与与CAPCAP结合成复合物，与结合成复合物，与DNADNA结合，并推进结合，并推进DDRPDDRP向向前挪动，促进转录。前挪动，促进转录。

29、4 4有乳糖，无葡萄糖时：有乳糖，无葡萄糖时：mRNARNA-polO 乳糖与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白变构，失乳糖与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白变构，失去与支配基因结合的才干而零落，结合在启动子上去与支配基因结合的才干而零落，结合在启动子上的的DDRPDDRP向前挪动，构造基因被转录翻译，合成与乳向前挪动，构造基因被转录翻译，合成与乳糖代谢有关的酶类从而利用乳糖糖代谢有关的酶类从而利用乳糖所以：有乳糖时，只需没有葡萄糖，支配子才开放所以：有乳糖时，只需没有葡萄糖，支配子才开放 有葡萄糖存在，支配子封锁有葡萄糖存在，支配子封锁四协调调理四协调调理当阻遏蛋白封锁转录时，当阻遏蛋白封锁转录时，CAPCA

30、P对该系统不能对该系统不能发扬作用；发扬作用；如无如无CAPCAP存在，即使没有阻遏蛋白与支配序存在，即使没有阻遏蛋白与支配序列结合，支配子仍无转录活性。列结合，支配子仍无转录活性。单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作碳源；单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作碳源；假设有葡萄糖或葡萄糖假设有葡萄糖或葡萄糖/ /乳糖共同存在时，乳糖共同存在时，细菌首先利用葡萄糖。细菌首先利用葡萄糖。葡萄糖对葡萄糖对 lac lac 支配子的阻遏作用称分解支配子的阻遏作用称分解代谢阻遏代谢阻遏(catabolic repression)(catabolic repression)。 三、原核生物转录的终止调理三、原核生物转录

31、的终止调理原核生物转录的终止：原核生物转录的终止：1 1依赖于依赖于RhoRho的转录终止的转录终止2 2不依赖于不依赖于RhoRho的转录终止的转录终止构成发夹构造构成发夹构造 原核生物转录过程中可以经过构成相应的原核生物转录过程中可以经过构成相应的构造，而使得转录提早终止，到达调理的目的，构造，而使得转录提早终止，到达调理的目的，如衰减。假设要制止终止的发生，可以构成抗如衰减。假设要制止终止的发生，可以构成抗终止。终止。四、原核生物翻译程度的调理调理蛋白结合mRNA靶位点，阻止核蛋白体识别翻译起始区，从而阻断翻译调理蛋白普通作用于本身mRNA，抑制本身的合成，称为自我控制调理的位点主要在翻

32、译的起始阶段调理的位点主要在翻译的起始阶段1 1、蛋白质分子的自我调理、蛋白质分子的自我调理调理基因表达的RNA，称为调理RNA反义RNA：细菌中的一种调理RNA,含有与特定mRNA翻译的起始部位互补的序列，经过与mRNA的杂交阻断30S小亚基对AUG的识别及与SD序列的结合，抑制翻译的起始反义RNA的调理作用，称为反义控制2 2、反义、反义RNARNA对翻译的调理作用对翻译的调理作用第第 三三 节节 真核基因真核基因转录调转录调理理Regulation of Eukaryotic Gene Transcription一、真核基因组构造特点一、真核基因组构造特点一真核基因组构造庞大一真核基因组

33、构造庞大哺乳类动哺乳类动物基因组物基因组DNA DNA 约约 3 3 10 9 10 9 碱基对碱基对编码基因约编码基因约 有有 40000 40000 个，占总长的个，占总长的6 %6 %rDNArDNA等反复基因约等反复基因约 占占 5% 5% 10% 10%二单顺反子二单顺反子单顺反子单顺反子(monocistron) (monocistron) 即一个编码基因转录生成一个即一个编码基因转录生成一个mRNAmRNA分子，经分子，经翻译生成一条多肽链。翻译生成一条多肽链。三反复序列正向反复、反向反三反复序列正向反复、反向反复复单拷贝序列一次或数次单拷贝序列一次或数次高度反复序列高度反复序列

34、106 106 次次中度反复序列中度反复序列103 104103 104次次多拷贝序列多拷贝序列四基因不延续性四基因不延续性断裂基因断裂基因二、真核基因表达调控特点二、真核基因表达调控特点一一RNARNA聚合酶聚合酶 真核生物中存在真核生物中存在RNA polRNA pol、三种不三种不同的同的RNARNA聚合酶，分别担任转录不同的聚合酶，分别担任转录不同的RNARNA。 这些这些RNARNA聚合酶与相应的转录因子构成复聚合酶与相应的转录因子构成复合体，从而激活或抑制该酶的催化活性。合体，从而激活或抑制该酶的催化活性。二活性染色体构造变化二活性染色体构造变化1. 1. 对核酸酶敏感对核酸酶敏感

35、活化基因常有超活化基因常有超敏位点，位于调理蛋敏位点，位于调理蛋白结合位点附近。白结合位点附近。2. DNA2. DNA拓扑构造变化拓扑构造变化天然双链天然双链DNADNA均以负性超螺旋构象存在；均以负性超螺旋构象存在；基因活化后基因活化后RNA-pol正超螺旋正超螺旋负超螺旋负超螺旋转录方向转录方向3. DNA3. DNA碱基修饰变化碱基修饰变化真核真核DNADNA约有约有5%5%的胞嘧啶被甲基化，的胞嘧啶被甲基化，甲基化范围与基因表达程度呈反比。甲基化范围与基因表达程度呈反比。CpGCpG岛岛甲基化常发生在某些基因的甲基化常发生在某些基因的55侧侧翼区的翼区的CpGCpG序列序列4. 4.

36、 组蛋白变化组蛋白变化 富含富含LysLys组蛋白程度降低组蛋白程度降低 H2A, H2B H2A, H2B二聚体不稳定性添加二聚体不稳定性添加 组蛋白修饰组蛋白修饰 H3 H3组蛋白巯基暴露组蛋白巯基暴露四转录与翻译分隔进展四转录与翻译分隔进展五转录后修饰、加工五转录后修饰、加工三正性调理占主导三正性调理占主导 真核基因基因组大，经过利用各种转录因子真核基因基因组大，经过利用各种转录因子正性激活正性激活RNARNA聚合酶是真核基因调控的主要机制。聚合酶是真核基因调控的主要机制。 更准确，更经济更准确，更经济 转录与翻译过程分别存在于不同的亚细胞部转录与翻译过程分别存在于不同的亚细胞部位，可分

37、别进展调控。位，可分别进展调控。三、真核基因转录激活调理三、真核基因转录激活调理一顺式作用元件一顺式作用元件1. 1. 启动子启动子真核基因启动子是真核基因启动子是RNARNA聚合酶结合聚合酶结合位点周围的一组转录控制组件，至少位点周围的一组转录控制组件，至少包括一个转录起始点以及一个以上的包括一个转录起始点以及一个以上的功能组件。功能组件。TATATATA盒盒GCGC盒盒CAATCAAT盒盒TATATATA盒盒 转录因子转录因子TF-DTF-D结合位点结合位点典型的启动子：典型的启动子：CAATCAAT盒和或盒和或GCGC盒盒 TATA TATA盒盒 转录起始点转录起始点最简单的启动子：最简

38、单的启动子：TATATATA盒盒 转录起始点转录起始点但是，不是一切的启动子都有但是，不是一切的启动子都有TATATATA盒盒2. 2. 加强子加强子(enhancer)(enhancer)指远离转录起始点、决议基因的时间、空指远离转录起始点、决议基因的时间、空间特异性、加强启动子转录活性的间特异性、加强启动子转录活性的DNADNA序列，序列，其发扬作用的方式通常与方向、间隔无关。其发扬作用的方式通常与方向、间隔无关。在转录起始点在转录起始点55或或33侧均能起作用；侧均能起作用；相对于启动子的任一指向均能起作用；相对于启动子的任一指向均能起作用；发扬作用与受控基因的远近间隔相对无关；发扬作用

39、与受控基因的远近间隔相对无关；对异源性启动子也能发扬作用；对异源性启动子也能发扬作用；通常具有一些短的反复顺序。通常具有一些短的反复顺序。 特点特点3. 3. 沉默子沉默子(silencer)(silencer)某些基因的负性调理元件，当其结合特某些基因的负性调理元件，当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。n同一同一DNADNA序列可被不同蛋白质识别序列可被不同蛋白质识别n同一蛋白质因子可与多种不同同一蛋白质因子可与多种不同DNADNA序列发生联络，少数序列发生联络，少数是直接结合，多数是蛋白质是直接结合，多数是蛋白质- -蛋白质相互作用后再影响蛋白质相互作用后再影响DNADNA。n蛋白质蛋白质- -蛋白质或蛋白质或DNA-DNA-蛋白质的结合，均导致构象上的蛋白质的结合，均导致构象上的微细变化，构象变化常是实现调控功能的分子根底。微细变化，构象变化常是实现调控功能的分子根底。n反式作用因子在本身生物合成过程中，