分子生物学：第五章 基因表达的调控

1、1 第五章第五章 基因表达的调控基因表达的调控 ( Regulation of gene expression )分子生物学分子生物学Molecular Biology 2遗传信息传递中心法则遗传信息传递中心法则DNARNA蛋白质复制转录翻译逆转录RNA复制3基因表达基因表达 ( gene expression) 生物基因组中结构基因所携带的生物基因组中结构基因所携带的遗传信息，经过转录、翻译等一系列遗传信息，经过转录、翻译等一系列过程，合成具有特定的生物学功能和过程，合成具有特定的生物学功能和生物学效应的生物学效应的RNARNA或蛋白质的全过程。或蛋白质的全过程。一、基因表达的概念一、基因表

2、达的概念4二、基因表达的特点二、基因表达的特点（一）时间特异性（一）时间特异性 阶段特异性阶段特异性 （二）空间特异性（二）空间特异性 组织细胞特异性组织细胞特异性P1415 按对刺激的反应性分为两大类：按对刺激的反应性分为两大类：（一）基本（组成性）表达（一）基本（组成性）表达 基因基因较少受环境因素影响较少受环境因素影响，而是在个，而是在个体各个生长阶段的大多数或几乎全部组织体各个生长阶段的大多数或几乎全部组织中持续表达，或变化很小。中持续表达，或变化很小。如管家基因如管家基因。三、基因表达的方式三、基因表达的方式6管家基因管家基因(housekeeping gene)某些基因在一个个体的

3、几乎所有细某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达。胞中持续表达。bcl-2-actin1 27（二）诱导和阻遏表达（二）诱导和阻遏表达诱导表达诱导表达(induction expression)阻遏表达阻遏表达(repression expression)协调表达协调表达(coordinance expression)在一定机制下，功能相关的一组基因，协调在一定机制下，功能相关的一组基因，协调一致，共同表达。一致，共同表达。8 四、四、基因表达的调控基因表达的调控的概念的概念 机体各种细胞中含有的相同遗传信机体各种细胞中含有的相同遗传信息息( (相同的结构基因相同的结构基因) )，根据机体

4、的不同，根据机体的不同发育阶段、不同的组织细胞及不同的功发育阶段、不同的组织细胞及不同的功能状态，选择性、程序性地表达特定数能状态，选择性、程序性地表达特定数量的特定基因的过程。量的特定基因的过程。 9五、基因表达的调控因子：五、基因表达的调控因子： 蛋白质蛋白质 ( 主要主要 ) 小分子小分子RNA ( 某些环节某些环节 )10六、基因表达的调控水平六、基因表达的调控水平v 基因组基因组v 转录转录v 转录后转录后v 翻译翻译v 翻译后翻译后11 第一节第一节 原核生物基因表达的调控原核生物基因表达的调控 原核生物基因表达调控原核生物基因表达调控主要在主要在转录水平，其次是翻译水平。转录水平

5、，其次是翻译水平。 本节主要以大肠杆菌为例介绍本节主要以大肠杆菌为例介绍原核生物基因表达的调控。原核生物基因表达的调控。12一、原核生物基因表达的一、原核生物基因表达的特点特点 1.1.只有一种只有一种RNARNA聚合酶。聚合酶。2.2.基因表达以操纵子为基本单位。基因表达以操纵子为基本单位。操纵子（操纵子（operonoperon）13操纵子学说开创了基因表达调控的研究操纵子学说开创了基因表达调控的研究 FJacob JLMonod 14操纵子操纵子(operon)(operon)模型模型ppromoter调节序列调节序列结构基因：多个串联结构基因：多个串联ayzstructural gen

6、e操纵子操纵子:一个多顺反子转录单位与其调控一个多顺反子转录单位与其调控序列即构成操纵子。序列即构成操纵子。 P114P11415PromoterGene 1Gene 2Gene 3TerminatorDNATranscriptionmRNA31235TranslationProteins123原核生物的原核生物的mRNA是多顺反子是多顺反子mRNA163.3.转录和翻译偶联进行：转录和翻译偶联进行：4.mRNA4.mRNA翻译起始部位有特殊的碱基序翻译起始部位有特殊的碱基序列列-SD-SD序列。序列。共有序列为共有序列为AGGAGGAGGAGG17 5.5.原核生物基因表达的原核生物基因表达

7、的调控主要在转调控主要在转录水平录水平，即对，即对RNARNA合成的调控。合成的调控。 通常有两种方式：通常有两种方式： (1) (1) 起始调控，即启动子调控；起始调控，即启动子调控； (2) (2) 终止调控终止调控( (衰减子调控衰减子调控) )。18二、原核生物基因表达的调控机制二、原核生物基因表达的调控机制 ( (一一) )转录起始的调控转录起始的调控 ( (二二) )转录终止的调控转录终止的调控 ( (三三) )翻译水平的调控翻译水平的调控 19( (一一) )转录起始的调控转录起始的调控 1.1.因子与转录起始的调控因子与转录起始的调控 核心酶核心酶 (core enzyme)全

8、酶全酶 (holoenzyme) 20调控调控RNARNA聚合酶与特异聚合酶与特异DNADNA区域结合：区域结合： 确保确保RNA RNA 聚合酶与特异启动序列聚合酶与特异启动序列稳定结合，而不是与其它位点结合。稳定结合，而不是与其它位点结合。(1) (1) 因子因子21 不同的不同的因子因子决定决定RNARNA聚合酶聚合酶对对一个或一套启动序列的特异性识别一个或一套启动序列的特异性识别和结合能力。和结合能力。最早发现的最早发现的因子为因子为70新发现：新发现： 32、 54 、28P11422(2)(2)启动序列启动序列（promoter）RNA转录起始转录起始-35区区-10区区TTGAC

9、ATTAACTTTTACATATGATTTTACATATGTTTTGATATATAATCTGACGTACTGTN17N16N17N16N16N7N7N6N7N6AAAAAtrp tRNATyrlacrecAAra BAD TTGACA TATAAT共有序列共有序列23 共有序列共有序列决定启动序列的转录活决定启动序列的转录活性强弱。性强弱。某些特异因子（蛋白质）某些特异因子（蛋白质）决定决定RNARNA聚合酶聚合酶对一个或一套启动序列的对一个或一套启动序列的特异性识别和结合能力。特异性识别和结合能力。24 2.2.转录起始的负调控转录起始的负调控 乳糖操纵子乳糖操纵子（lactose oper

10、on,lactose operon,laclac）是原核生物基因转录负调控的最典是原核生物基因转录负调控的最典型模式。型模式。 25 乳糖操纵子乳糖操纵子(lac operon)的结构的结构 结构基因结构基因Z： -半乳糖苷酶半乳糖苷酶Y： 透酶透酶A：乙酰基转移酶：乙酰基转移酶阻遏基因阻遏基因I 调控区调控区CAP结合位点结合位点 启动子启动子操纵元件操纵元件ZYAOPDNA26mRNA阻遏蛋白阻遏蛋白IDNAZYAOPpol没有乳糖存在时没有乳糖存在时阻遏蛋白的负性调节阻遏蛋白的负性调节阻遏基因阻遏基因27 操纵元件在操纵子的位置是从操纵元件在操纵子的位置是从-7-7至至+28+28，RN

11、ARNA聚合酶所占的区域是从聚合酶所占的区域是从-35-35至至+20+20，两者有部分重，两者有部分重叠，因此阻遏蛋白和叠，因此阻遏蛋白和RNARNA聚合酶与聚合酶与DNADNA的结合是相的结合是相互排斥的。互排斥的。 28 与与laclac阻遏蛋白结合的操纵基因区域阻遏蛋白结合的操纵基因区域具有反向重复序列具有反向重复序列, ,这种反向重复序列是这种反向重复序列是能与蛋白质特异结合的能与蛋白质特异结合的DNADNA的特征性结的特征性结构。构。 -10 +1 +10 +20 +30 . . . . .5ATGTTGTGTGGAATTGTGAGCGGATAACAATTTCACACAGGAA 3

12、3TACAACACACCTTAACACTCGCCTATTGTTAAAGTGTGTCCTT 5 29mRNA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乳糖乳糖别乳糖别乳糖负调控的打破负调控的打破30诱导剂（诱导剂（inducerinducer） 乳糖乳糖 1,6-1,6-别乳糖（体内生理）别乳糖（体内生理） 异丙基硫代半乳糖苷（异丙基硫代半乳糖苷（IPTGIPTG，体外，体外试验）试验）313.3.转录起始的正调控转录起始的正调控 阿拉伯糖操纵子是正调控的典型例子。阿拉伯糖操纵子是正调控的典型例子。 阿拉伯糖操纵子的基因结构图阿拉伯糖操纵子的基因结构

13、图 32 AraC 对阿拉伯糖操纵子的调节图对阿拉伯糖操纵子的调节图33 AraC 对阿拉伯糖操纵子的调节图对阿拉伯糖操纵子的调节图34转录活性提高转录活性提高5050倍倍无葡萄糖，无葡萄糖，cAMP浓度高时浓度高时有葡萄糖，有葡萄糖，cAMP浓度低时浓度低时乳糖操纵子中乳糖操纵子中CAP的正性调节的正性调节ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAP35 cAMPcAMP与葡萄糖相关性：与葡萄糖相关性：葡萄糖葡萄糖，cAMPcAMP 葡萄糖葡萄糖，cAMPcAMPcAMP:cAMP:环一磷酸腺苷环一磷酸腺苷 CAPCAP：分解代谢基因激活蛋白质分解代谢基因激活蛋白质(cataboli

14、te gene activator protein，CAP) CAPCAP的活性依赖的活性依赖cAMPcAMP， 形成形成cAMP-CAPcAMP-CAP复合复合物，促进多种操纵子的转录起始物，促进多种操纵子的转录起始。36 4 4转录起始的复合调控转录起始的复合调控 在大肠杆菌的许多操纵子中，基因在大肠杆菌的许多操纵子中，基因的转录不是由单一因子调控的，而是通的转录不是由单一因子调控的，而是通过负调控因子和正调控因子进行复合调过负调控因子和正调控因子进行复合调控。典型例子：糖代谢有关的操纵子，控。典型例子：糖代谢有关的操纵子，如如lac lac 操纵子。操纵子。 37mRNA没有乳糖没有乳糖

15、有乳糖有乳糖 葡萄糖低葡萄糖低 cAMP浓度高浓度高 葡萄糖高葡萄糖高cAMP浓度低浓度低RNA-polOOOO38当阻遏蛋白封闭转录时，当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系对该系统统 ? 发挥作用；发挥作用；如无如无CAP存在，即使没有阻遏蛋白与操存在，即使没有阻遏蛋白与操纵序列结合，操纵子转录活性纵序列结合，操纵子转录活性 ? 。39 单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作碳单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作碳源；若有葡萄糖或葡萄糖源；若有葡萄糖或葡萄糖/ /乳糖共同乳糖共同存在时，细菌首先利用葡萄糖。存在时，细菌首先利用葡萄糖。葡萄糖对葡萄糖对 lac lac 操纵子的阻遏作用称操纵子的阻遏作用称分分

16、解代谢阻遏解代谢阻遏。 40 （二）转录终止的调控（二）转录终止的调控转录终止调控方式分两大类：转录终止调控方式分两大类：A.A.依赖依赖因子的终止调控；因子的终止调控；A T P41 例例:色氨酸操纵子表达的调控色氨酸操纵子表达的调控 1.1.通过阻遏蛋白的负调控通过阻遏蛋白的负调控 2.2.通过衰减子作用通过衰减子作用 B.不依赖不依赖因子的终止调控。因子的终止调控。42Trp Trp 高时高时 Trp 低时低时 mRNA OPtrpR调节区调节区 结构基因结构基因 RNARNA聚合酶聚合酶 RNARNA聚合酶聚合酶 转录衰减的调控转录衰减的调控色氨酸操纵子色氨酸操纵子6700个核苷酸个核

17、苷酸140个核苷酸个核苷酸43UUUUUUUU调节区调节区 结构基因结构基因 trpROP前导序列前导序列 衰减子区域衰减子区域 UUUU前导前导mRNA1234衰减子结构衰减子结构 第第1010、1111密码子为密码子为trptrp密码子密码子 终止密码子终止密码子 14aa14aa前导肽编码区前导肽编码区: 包含序列包含序列1 1 形成发夹结构能力形成发夹结构能力: : 序列序列1/21/2序列序列2/32/3序列序列3/4 3/4 trp 密码子密码子 UUUU44UUUU34UUUU 334 核糖体核糖体前导肽前导肽 前导前导mRNA1. 1.当色氨酸浓度高时当色氨酸浓度高时 转录衰减

18、机制转录衰减机制 125 trp 密码子密码子 衰减子结构衰减子结构可使转录可使转录前导前导DNA UUUU 3 RNARNA聚合酶聚合酶 终止终止45UUUU342423UUUU核糖体核糖体 前导肽前导肽 前导前导mRNA 15 trp 密码子密码子 结构基因结构基因前导前导DNA RNARNA聚合酶聚合酶 2. 2.当色氨酸浓度低时当色氨酸浓度低时 Trp合成酶系相关合成酶系相关结构基因被转录结构基因被转录 序列序列3 3、4 4不能形成衰减子结构不能形成衰减子结构 46色氨酸丰富时，色氨酸丰富时，核蛋白体顺利沿引导序列核蛋白体顺利沿引导序列移动直达最后一个密码子移动直达最后一个密码子UG

19、AUGA，合成完整合成完整的引导肽。的引导肽。RNA RNA 聚合酶停止在衰减子部位。聚合酶停止在衰减子部位。47色氨酸缺乏时，色氨酸缺乏时，核核蛋白体终止在蛋白体终止在1 1区区TrpTrp密码子部位，密码子部位，RNA RNA 聚合酶通过衰聚合酶通过衰减子区域而继续转减子区域而继续转录。录。 48 ( (三三) ) 翻译水平的调控翻译水平的调控 翻译一般在翻译一般在起始起始和和终止终止阶段受到调节。阶段受到调节。 调节分子调节分子: :RNARNA、蛋白质蛋白质 调节分子可直接或间接决定翻译起始位调节分子可直接或间接决定翻译起始位点能否为核蛋白体所利用。点能否为核蛋白体所利用。 491.1

20、.反义反义RNARNA的调控作用的调控作用 反义反义RNARNA 能与特定能与特定mRNAmRNA互补结合的互补结合的RNARNA片段，片段，由反义基因转录而来。天然的具有功能的由反义基因转录而来。天然的具有功能的反义反义RNARNA分子一般在分子一般在200200个碱基以下。个碱基以下。50反义反义RNARNA有三种作用方式：有三种作用方式：与与mRNA 5mRNA 5端非翻译区包括端非翻译区包括SDSD序列相结合，序列相结合，直接抑制翻译。直接抑制翻译。与与mRNA 5mRNA 5端编码区起始密码子端编码区起始密码子AUGAUG结合，结合，抑制抑制mRNAmRNA翻译起始。翻译起始。与与m

21、RNAmRNA的非编码区互补结合，使的非编码区互补结合，使mRNAmRNA构象改变，影响其与核糖体结合，间接构象改变，影响其与核糖体结合，间接抑制了抑制了mRNAmRNA的翻译。的翻译。51 反义反义RNA调控调控Tn10转位酶基因的表达示意图转位酶基因的表达示意图522. RNA2. RNA的稳定性与调控的关系的稳定性与调控的关系mRNAmRNA的稳定性与其的稳定性与其序列序列和和结构结构有关。有关。 3. 3.蛋白质合成中的自身调控蛋白质合成中的自身调控 如：核糖体蛋白如：核糖体蛋白53第二节第二节 真核生物基因表达的调控真核生物基因表达的调控 单细胞真核生物单细胞真核生物，如酵母基因表达

22、，如酵母基因表达的调控和原核生物表达的调控基本相同。的调控和原核生物表达的调控基本相同。 多细胞真核生物多细胞真核生物，遗传信息从细胞，遗传信息从细胞核的基因组核的基因组DNADNA传递到基因编码的蛋白质传递到基因编码的蛋白质均受到多层次的调控。均受到多层次的调控。54一、真核生物基因表达的特点一、真核生物基因表达的特点 （1 1）细胞具有全能性）细胞具有全能性 （2 2）基因表达的时间性和空间性）基因表达的时间性和空间性55G A 221Hb Grow1Hb PorlandHb Grow HbF HbA2 HbA 胚胎期胚胎期 胎儿期胎儿期 成人期成人期不同发育时期不同发育时期珠蛋白基因表达

23、和血红蛋白分子类型珠蛋白基因表达和血红蛋白分子类型胚胎期胚胎期胎儿期胎儿期和和成人期成人期 56 （3 3）转录和翻译分开进行）转录和翻译分开进行 （4 4）初级转录产物要经过转录后加）初级转录产物要经过转录后加 工修饰工修饰 初级转录产物为核不均一性初级转录产物为核不均一性RNARNA（heterogeneous nuclear RNA ,hnRNA）5758 （6）不存在超基因式操纵子结构）不存在超基因式操纵子结构（5）部分基因多拷贝）部分基因多拷贝 真核生物的真核生物的mRNAmRNA是个是个单顺反子单顺反子mRNAmRNA (monocistronic mRNA) (monocistr

24、onic mRNA)59TranslationTranscriptionmRNADNAProteinPromoterGene35单顺反子单顺反子mRNA (monocistronic mRNA)60（一）基因组（一）基因组DNA水平的调控水平的调控 1.1.染色质的丢失染色质的丢失 不可逆的调控。如一些低等生物（如线不可逆的调控。如一些低等生物（如线虫）体细胞发育过程中发生染色质丢失。虫）体细胞发育过程中发生染色质丢失。二、真核生物基因表达调控的机制二、真核生物基因表达调控的机制612.2.基因扩增（基因扩增（gene amplificationgene amplification） 当细胞对

25、某种基因产物需要量剧增，当细胞对某种基因产物需要量剧增，单纯靠调节其表达活性不足满足需要，单纯靠调节其表达活性不足满足需要，只有增加这种基因的拷贝数。只有增加这种基因的拷贝数。623.3.基因重排：基因重排：（gene rearrangement）VJCVJCVJC免疫球蛋白免疫球蛋白IgGIgG基因许多片段发生重排，为免疫球蛋白分子基因许多片段发生重排，为免疫球蛋白分子的多样性奠定了基础的多样性奠定了基础指某些基因片段改变原来存在顺序而重新排列组合，指某些基因片段改变原来存在顺序而重新排列组合，成为一个完整的转录单位。成为一个完整的转录单位。调节表达产物多样性。调节表达产物多样性。634.4

26、.基因的甲基化修饰基因的甲基化修饰 DNADNA上特定的上特定的CpGCpG序列处的胞嘧啶发生甲基化序列处的胞嘧啶发生甲基化修饰（修饰（5mC5mC）。甲基化程度与基因的表达一般呈反）。甲基化程度与基因的表达一般呈反比关系。甲基化程度愈高，基因的表达则降低。比关系。甲基化程度愈高，基因的表达则降低。去甲基化，基因的表达增加。去甲基化，基因的表达增加。 GCGCGCGCGene64 5.染色质结构对基因表达的调控作用染色质结构对基因表达的调控作用 常染色质中疏松状态的活性染色质是基常染色质中疏松状态的活性染色质是基因转录前在染色质水平上独特的调控机制。因转录前在染色质水平上独特的调控机制。65（

27、二）转录水平的调控（二）转录水平的调控真核生物真核生物RNARNA聚合酶有聚合酶有3 3种种种类种类转录产物转录产物45S-rRNA（5.8、 18、28）hn-RNAsnRNA5S-RNAtRNA（RNA polymerase, RNA pol）66真核生物基因转录调节真核生物基因转录调节 以以RNARNA聚合酶聚合酶为例为例1.转录起始复合物的形成转录起始复合物的形成2.顺式作用元件顺式作用元件 (cis-acting element)3.反式作用因子反式作用因子 (trans-acting factor)4.转录水平的调控机制转录水平的调控机制671.1.转录起始复合物的形成转录起始复合

28、物的形成转录起始前复合物转录起始前复合物(pre-initiation complex, PIC)和和转录起始复合物转录起始复合物(transcription initiation complex, TIC)的的形成形成真核生物真核生物RNA-polRNA-pol不与不与DNADNA分子直接分子直接结合，而需依靠众多的转录因子。结合，而需依靠众多的转录因子。 68AB由由RNA-Pol 催化转录的催化转录的PIC POL-TFFHETBPTAFTFD-A-B-DNA复合物复合物TATAPOL-TFFABTBPTAFTATAHECTD-P69geneTATAenhancer53promoter

29、region EBPTF II Apol IITF II FTBPTAFTAFTAFTF II ETF II BTIC形成形成 70顺式作用顺式作用 (cis-acting)反式作用反式作用(trans-acting)BADNA编码序列编码序列转录起始点转录起始点 顺式调节顺式调节71cDNAaDNA反式调节反式调节C顺式调节顺式调节 mRNA C蛋白质蛋白质CBA mRNA蛋白质蛋白质AA721 . 顺式作用元件顺式作用元件(cis-acting element) 指某些能影响基因表达但不编码新的指某些能影响基因表达但不编码新的蛋白质和蛋白质和RNARNA的的DNADNA序列序列，按照功能分

30、为启，按照功能分为启动子、增强子、负调控元件（沉默子等）。动子、增强子、负调控元件（沉默子等）。 73 1 1、启动子、启动子(promoter)(promoter) RNA RNA聚合酶结合位点周围的一组转录控制组聚合酶结合位点周围的一组转录控制组件，至少包括一个件，至少包括一个转录起始点转录起始点以及一个以以及一个以上的上的功能组件功能组件。 TATA盒盒GC盒盒CAAT盒盒决定决定RNARNA聚合酶聚合酶转录起始点转录起始点和和转录频率转录频率的的一关键元件。一关键元件。74 核心启动子核心启动子(core promoter)(core promoter)上游启动子元件上游启动子元件(u

31、pstream promoter (upstream promoter element, UPE)element, UPE)上游上游-25-30bp处，又称处，又称TATA盒盒（TATAAAA）上游上游-30-110bp处，包括处，包括GC盒盒（GGGCGG）和）和 CAAT盒盒（GCCAAT）75 TATA盒盒 CAAT盒盒 GC盒盒 增强子增强子 顺式作用元件顺式作用元件 结构基因结构基因-CAAT-GCGC-TATA转录起始转录起始真核生物启动子保守序列真核生物启动子保守序列76(2)(2)增强子增强子(enhancer)(enhancer) 指位于启动子上游或下游并通过启指位于启动子上

32、游或下游并通过启动子增强目标基因转录效率的动子增强目标基因转录效率的DNADNA顺序，顺序，增强子本身不具备启动子活性。增强子本身不具备启动子活性。位置距离及作用方向不固定位置距离及作用方向不固定决定基因表达的时空特异性决定基因表达的时空特异性77(3) 其他元件其他元件a)沉默子沉默子（silencer） 指在真核基因内能抑制基因转录的指在真核基因内能抑制基因转录的DNADNA序列序列, ,与反式与反式作用因子相互结合而起作用。不受距离和方向的限作用因子相互结合而起作用。不受距离和方向的限制，并可对异源基因的表达起作用。制，并可对异源基因的表达起作用。b)加尾信号加尾信号785 -AAUAA

33、A-5 -AAUAAA-核酸酶核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAA GTGTGTG转录终止的修饰点转录终止的修饰点5 5 3 3 3 3 加尾加尾AAAAAAA 3 mRNA792.2.反式作用因子反式作用因子( (trans-acting factor) ) 指能直接或间接地识别或结合在各顺式指能直接或间接地识别或结合在各顺式作用元件作用元件8 812bp12bp核心序列上，参与调控靶核心序列上，参与调控靶基因转录效率的基因转录效率的一组蛋白质一组蛋白质。有时也称转录因子有时也称转录因子（transcription factor, transcription factor, TF

34、TF）。）。80反式作用因子根据作用方式分为三类：反式作用因子根据作用方式分为三类： 通用转录因子。通用转录因子。普遍存在的转录因子。普遍存在的转录因子。元件名称元件名称共有序列共有序列结合的蛋白因子名称结合的蛋白因子名称 分子量分子量 结合结合DNA长度长度 T A T A boxTATAAAA TBP 30,000 10bpGC box GGGCGG SP-1 105,000 20bpC A A T box GGCCAATCT CTF/NF1 60,000 22bp81组织特异性转录因子。组织特异性转录因子。与基因表达的组与基因表达的组织特异性有很大关系。织特异性有很大关系。诱导性反式作用

35、因子。诱导性反式作用因子。活性能被特异的活性能被特异的诱导因子所诱导。诱导因子所诱导。82转录调节因子结构转录调节因子结构DNA结合域结合域转录活化域转录活化域TF结合其它蛋白质结构域结合其它蛋白质结构域（如，二聚化结构域）（如，二聚化结构域）831)DNA识别结合域：识别结合域： 锌指（锌指（zinc finger）结构）结构 Cys2 / Cys2锌指锌指Cys2 / His2锌指锌指见于甾体激素受体见于甾体激素受体见于见于SP1，TF A等等84同源结构域（同源结构域（homeodomainhomeodomain，HDHD） 同源盒基因家族各基因间具有一相同的保守同源盒基因家族各基因间具

36、有一相同的保守序列，称为同源结构域。所含的至少二个序列，称为同源结构域。所含的至少二个螺旋螺旋中形成中形成“转折转折”，第三个，第三个螺旋与螺旋与DNADNA大沟相互作大沟相互作用是同源盒蛋白与用是同源盒蛋白与DNADNA结合的主要力量结合的主要力量 。85碱性碱性-亮氨酸拉链亮氨酸拉链二聚体二聚体亮氨酸之间相互作用形成亮氨酸之间相互作用形成二聚体，形成二聚体，形成“拉链拉链” 。肽链氨基端肽链氨基端2030个富含个富含碱性氨基酸结构域与碱性氨基酸结构域与DNA结合。结合。86螺旋螺旋-环环-螺旋螺旋87 2)2)转录活化结构域转录活化结构域转录活化域是反式作用因子必须具备的结构基础。转录活化

37、域是反式作用因子必须具备的结构基础。酸性酸性-螺旋（螺旋（acidic-helix domainacidic-helix domain） 含有较含有较多的负电荷。能非特异性地与起始复合物相互作用发多的负电荷。能非特异性地与起始复合物相互作用发挥转录活化功能（如挥转录活化功能（如TBPTBP） 。富含谷氨酰胺的结构域（富含谷氨酰胺的结构域（glutamine-rich domainglutamine-rich domain） 最强的转录活化域之一（如最强的转录活化域之一（如SP1SP1） 。 富含脯氨酸结构域（富含脯氨酸结构域（proline-rich domainproline-rich do

38、main）（如（如CTF1CTF1）884.4.转录水平的调控机制转录水平的调控机制( () )反式作用因子的活性调节反式作用因子的活性调节 真核基因转录起始的调节，首先表现真核基因转录起始的调节，首先表现为反式作用因子的功能调节，即特定的反为反式作用因子的功能调节，即特定的反式作用因子被激活后，可以启动特定基因式作用因子被激活后，可以启动特定基因的转录。的转录。89反式作用因子的激活方式如下反式作用因子的激活方式如下: :表达式调节表达式调节共价修饰共价修饰配体结合配体结合蛋白质与蛋白质相互作用蛋白质与蛋白质相互作用90（2）反式作用因子作用方式反式作用因子作用方式 1)1)成环（成环（lo

39、opinglooping）2)2)扭曲扭曲(twisting)(twisting)3 3）滑动）滑动(sliding)(sliding)4 4）OozingOozing91（3 3）反式作用因子的组合式调控）反式作用因子的组合式调控基因表达的调控不是由单一的反式作用因子基因表达的调控不是由单一的反式作用因子完成而是几种因子组合，发挥特定的作用。完成而是几种因子组合，发挥特定的作用。92 cis-acting elementsthe structure of gene in eukaryote, cis-acting element and trans or cis -acting factor

40、exonintronATGTAAPoly A siteAATAAA, 30bpdownstream enhancerterminatordownstream silencerinitiation sitepromoterupstreamsilencerupstreamenhancercoding strandtemplate strand5312n12n-1TATA boxCAAT boxGC box trans or cis-acting factors93exonintronATGTAAPoly A siteAATAAA, 30bpinitiation site12n12n-1初级转录产物

41、初级转录产物94(三三)转录后水平的调控转录后水平的调控1.首、尾的修饰首、尾的修饰 5 端形成端形成 帽子结构帽子结构(m7GpppGp ) 7甲基鸟苷甲基鸟苷 3 端加上多聚腺苷酸尾巴端加上多聚腺苷酸尾巴(poly A tail)95帽子结构帽子结构96加冒加尾意义加冒加尾意义:保护转录体保护转录体mRNA不受外切酶降解，不受外切酶降解，增强增强mRNA的稳定性，同时有利于的稳定性，同时有利于mRNA从细胞核向胞质的转运，促进从细胞核向胞质的转运，促进mRNA与核糖体的结合（通过帽结合蛋与核糖体的结合（通过帽结合蛋白介导完成）。白介导完成）。 97鸡卵清蛋白鸡卵清蛋白基因基因hnRNA首、尾修饰首、尾修饰hnRNA剪接剪接成熟的成熟的mRNA鸡鸡卵卵清清蛋蛋白白基基因因及及其其转转录、录、转转录录后后修修饰饰982. mRNA前体的选择性剪接前体的选择性剪接(alternative splicing)对基因表达的调控作用对基因表达的调控作用 （1）mRNA前体的剪接前体