第8章真核基因表达调控(下)

1、1 第八章第八章 真核基因表达调控（下）真核基因表达调控（下）234 5 678 9 *1011 在真核细胞中，一条成熟的在真核细胞中，一条成熟的mRNA链只能翻链只能翻译出一条多肽链，很少存在原核生物中常见的译出一条多肽链，很少存在原核生物中常见的多基因操纵子形式。多基因操纵子形式。 真核细胞真核细胞DNA与组蛋白和大量非组蛋白相与组蛋白和大量非组蛋白相结合，只有一小部分结合，只有一小部分DNA是裸露的。是裸露的。12 高等真核细胞高等真核细胞DNADNA中很大部分是不转录的，大部中很大部分是不转录的，大部分真核细胞的基因中间还存在不被翻译的内含子。分真核细胞的基因中间还存在不被翻译的内含子

2、。 真核生物能够有序地根据生长发育阶段的需要真核生物能够有序地根据生长发育阶段的需要进行进行DNADNA片段重排，还能在需要时增加细胞内某些片段重排，还能在需要时增加细胞内某些基因的拷贝数。基因的拷贝数。13 在真核生物中，基因转录的调节区相对较大，它在真核生物中，基因转录的调节区相对较大，它们可能远离启动子达几百个甚至上千个碱基对，这些们可能远离启动子达几百个甚至上千个碱基对，这些调节区一般通过改变整个所控制基因调节区一般通过改变整个所控制基因5上游区上游区DNA构型来影响它与构型来影响它与RNA聚合酶的结合能力。聚合酶的结合能力。 在原核生物中，转录的调节区都很小，大都位于在原核生物中，转

3、录的调节区都很小，大都位于启动子上游不远处，调控蛋白结合到调节位点上可直启动子上游不远处，调控蛋白结合到调节位点上可直接促进或抑制接促进或抑制RNA聚合酶与它的结合。聚合酶与它的结合。14 真核生物的真核生物的RNA在细胞核中合成，只有经转运穿在细胞核中合成，只有经转运穿过核膜，到达细胞质后，才能被翻译成蛋白质，原过核膜，到达细胞质后，才能被翻译成蛋白质，原核生物中不存在这样严格的空间间隔。核生物中不存在这样严格的空间间隔。 许多真核生物的基因只有经过复杂的成熟和剪接过许多真核生物的基因只有经过复杂的成熟和剪接过程程，才能顺利地翻译成蛋白质。才能顺利地翻译成蛋白质。15 1617 18 192

4、02122 232425 所有动物血红蛋白基因的基本结构相同，但所有动物血红蛋白基因的基本结构相同，但在个体发育不同时期却出现不同形式的亚基。人在个体发育不同时期却出现不同形式的亚基。人类发育阶段中血红蛋白组成的变化。类发育阶段中血红蛋白组成的变化。2627 28 29308.1.2 真核基因的断裂结构真核基因的断裂结构3132物物 种种外显子数外显子数/基基因因核基因平均长度核基因平均长度(kb)mRNA平均长平均长度度1.61.61.51.54.03.011.32.713.92.416.62.23334 外显子外显子 353637基因丢失基因丢失基因扩增基因扩增基因重排基因重排DNA甲基化

5、状态与调控甲基化状态与调控染色体结构与调控染色体结构与调控抗体分子的形成抗体分子的形成Ti质粒质粒转座子转座子38 在细胞分化过程中，可以通过丢失掉某些基在细胞分化过程中，可以通过丢失掉某些基因而去除这些基因的活性。某些原生动物、线虫、因而去除这些基因的活性。某些原生动物、线虫、昆虫和甲壳类动物在个体发育中，许多体细胞常昆虫和甲壳类动物在个体发育中，许多体细胞常常丢失掉整条或部分的染色体，只有将来分化产常丢失掉整条或部分的染色体，只有将来分化产生生殖细胞的那些细胞一直保留着整套的染色体。生生殖细胞的那些细胞一直保留着整套的染色体。 3940二、基因扩增：二、基因扩增：414243三、基因重排：

6、三、基因重排：4445VV46478.1.4 DNA的甲基化与基因调控的甲基化与基因调控 胞嘧啶胞嘧啶腺嘌呤腺嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤484950CH3CH3CH3CH351强强强强弱弱弱弱525354 8.1.5 染色质结构与基因表达调控染色质结构与基因表达调控 55565758组蛋白八聚体移位5960ABA “灯刷型灯刷型”染色体染色体B 存在于存在于“活性活性”染色质区的染色质区的DNA环状结构环状结构 61626364 核心启动子和上游启动子核心启动子和上游启动子 （1）658.2.2 66 676869707172DNA结合结构域结合结构域转录活化结构域转录活化结构域连接区连接区737475

7、76772-9个个78 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79转录因子转录因子SP1SP1（GCGC盒）、盒）、连续的连续的3 3个锌指重复结构。个锌指重复结构。 80 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20203030个富个富含碱性氨基酸结构域与含碱性氨基酸结构域与DNADNA结合。结合。8182 定义：定义： 出现在出现在DNADNA结合蛋白质和其它蛋白质中的一结合蛋白质和其它蛋白质中的一种结构基元（种结构基元（mot

8、ifmotif）。当来自同一个或不同多）。当来自同一个或不同多肽链的两个肽链的两个-螺旋的疏水面（常常含有亮氨酸螺旋的疏水面（常常含有亮氨酸残基）相互作用形成一个圈对圈的二聚体结构残基）相互作用形成一个圈对圈的二聚体结构时就形成了亮氨酸拉链。时就形成了亮氨酸拉链。 83bHLH84 bHLH bHLH蛋白的蛋白的DNADNA结合能力分析结合能力分析 8586 87 直接作出反应。直接作出反应。 通过细胞间复杂的信号传递通过细胞间复杂的信号传递系统来传递信息，从而调控机体活动。系统来传递信息，从而调控机体活动。外界环境变化时外界环境变化时88特定的细胞释放信息物质特定的细胞释放信息物质信息物质经

9、扩散或血循环到达靶细胞信息物质经扩散或血循环到达靶细胞与靶细胞的受体特异性结合与靶细胞的受体特异性结合受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统靶细胞产生生物学效应靶细胞产生生物学效应89 物质物质：Ca2+、IP3、DAG、cAMP、cGMP。90受体受体 919293（1 1）G G 蛋白偶联受体蛋白偶联受体 又称七个跨膜又称七个跨膜 螺旋受体螺旋受体/ /蛇型受体蛇型受体94是一类和是一类和GTPGTP或或GDPGDP相结合、位于细胞膜胞相结合、位于细胞膜胞浆面的外周蛋白，由浆面的外周蛋白，由 、 、 三个亚基组成。三个亚基组成。有两种构象：有两种构象：

10、非活化型；活化型非活化型；活化型9596含有锌指结构含有锌指结构位于位于C C端，结合激素、热休克蛋端，结合激素、热休克蛋白，使受体二聚化，激活转录白，使受体二聚化，激活转录97配体配体：类固醇激素、甲状腺素等：类固醇激素、甲状腺素等9899 100101102蛋白质磷酸化和蛋白质磷酸化和GTP结合蛋白参与的信号转导过程结合蛋白参与的信号转导过程103104105 106 PKA无活性无活性PKA有活性有活性107108释放释放Ca2+109110111 细胞外信号细胞外信号EGF、PDGF等等具具PTK活性的受体活性的受体GRB2 PSOS PRas-GTP PRaf调节其他蛋白活性调节其他

11、蛋白活性MAPKKMAPK P P P细细胞胞核核反式作用因子反式作用因子调控基因表达调控基因表达细细胞胞膜膜二聚化二聚化112 113 E2FP114115116117 细胞质受体与细胞质受体与激素形成复合物激素形成复合物三维结构和化三维结构和化学性质变化学性质变化复合物进入细胞核与复合物进入细胞核与染色体特定区域结合染色体特定区域结合转录起始转录起始 转录关闭转录关闭 118119120121 122123 124125hnRNAhnRNA确定是确定是mRNAmRNA前体的证据前体的证据126127真核生物基因转录后加工的真核生物基因转录后加工的3种主要形式种主要形式128129 PS 外

12、显子 S PL 外显子 L 外显子 2 外显子 3 DNA 50b 2800bp 161bp 4500bp 205bp 327bp 初始转录本： 在唾腺中转录 成熟 mRNA： 1663nt 初始转录本： 在肝中转录 成熟 mRNA： 1773nt 图 18-57 小鼠淀粉酶(amy) 基因利用不同启动子产生两个不同的 mRNA130131132 133134 例：例：（TfR）和铁蛋白负责铁和铁蛋白负责铁吸收和铁解毒。这两个吸收和铁解毒。这两个mRNA上存在相似的顺式上存在相似的顺式作用元件，称为铁应答元件（作用元件，称为铁应答元件（iron response element，IRE）。）。135 IRE与与IRE结合蛋白（结合蛋白（IREBP）相互作用控制两相互作用控制两个个mRNA的翻译效率的翻译效率 当细胞缺铁时，当细胞缺铁时，IREBP与与IRE具有高亲和力，具有高亲和力，