第二章真核基因表达与调控

1、第五章第五章 真核基因表达调控真核基因表达调控真核基因表达调控的基本特点真核基因表达调控的基本特点 （管家基因）组成性表达；（奢侈基因）（管家基因）组成性表达；（奢侈基因）可变性表达（诱导和阻遏）可变性表达（诱导和阻遏） 时间（发育相关性）和空间特异性（组时间（发育相关性）和空间特异性（组织细胞相关性）织细胞相关性） 正性调控为主正性调控为主一、顺式作用元件一、顺式作用元件(cis-acting element)BADNA编码序列编码序列转录起始点转录起始点概念概念: 真核生物中能够被基因调控蛋白特异性识别和结真核生物中能够被基因调控蛋白特异性识别和结合，并对自身基因转录起始有调节作用的合，并

2、对自身基因转录起始有调节作用的DNA序列序列。第二节第二节 真核基因表达调控的分子机制真核基因表达调控的分子机制 真核生物的顺式作用元件包括三类：真核生物的顺式作用元件包括三类： 类顺式作用元件类顺式作用元件类启动子类启动子RNA pol 类顺式作用元件类顺式作用元件类启动子类启动子RNA pol 类顺式作用元件类顺式作用元件 类启动子类启动子RNA pol 类顺式作用元件调控的基因主要是编码蛋白质的基类顺式作用元件调控的基因主要是编码蛋白质的基因，少数是因，少数是snRNA基因。基因。 类顺式作用元件包括：类顺式作用元件包括： 核心启动子核心启动子( Core promoter)，增强子，增

3、强子(enhancer)，沉，沉默子（默子（silencer ），及各种反应元件等。），及各种反应元件等。1. 核心启动子核心启动子( Core promoter) 类启动子的核心启动子常类启动子的核心启动子常由由TATA盒盒、位于、位于TATA盒上游的的盒上游的的上游启动子元件上游启动子元件、以转录点、以转录点为中心的为中心的起始子起始子和和下游启动子元件下游启动子元件，4个元件个元件组合而成。组合而成。 一般位于转录起始点的一般位于转录起始点的-60 bp +40 bp 。 通常一个基因的核心启动子只含有通常一个基因的核心启动子只含有2个或个或3个个元件。元件。 TATA盒盒 (TATA

4、box) 类启动子的类启动子的TATA盒盒其中最主要的结构，位其中最主要的结构，位于转录起始点上游于转录起始点上游-30bp处；处； TATA盒盒和部分上游启动子元件组成；是和部分上游启动子元件组成；是TF D识别部位识别部位。一般是含一般是含TATA序列的序列的6-7 bp的核心序列：的核心序列： TATA(A/T)(A/T)，在不同基因，在不同基因中有差异中有差异 但某些但某些类基因无类基因无TATA盒，如管家基因等；盒，如管家基因等； 功能：功能：确保转录精确而有效地从转录起始序确保转录精确而有效地从转录起始序列开始列开始起始子起始子(initiator, inr) 以转录点为中心的的保

5、守序列，以转录点为中心的的保守序列， 共有序列为共有序列为PyPyAN(A/T) PyPy，Py-嘧啶，嘧啶， 功能：是某些基因最佳转录所需的功能：是某些基因最佳转录所需的下游启动子元件下游启动子元件(down stream promotor element, DPE) 常位于转录点下游约常位于转录点下游约+30bp处，处， 共有序列为共有序列为G(A/T)CG， 功能：可以补偿功能：可以补偿TATA盒缺失导致的转录抑制盒缺失导致的转录抑制上游启动子元件上游启动子元件 (down stream promotor element, DPE) 概念：概念：是一些位于是一些位于TATA盒上游的可调节

6、基因转录盒上游的可调节基因转录DNA序列。序列。 主要包括：主要包括： 1）CAAT盒盒 能与能与CAAT结合转录因子（结合转录因子（CTF）和）和CAAT/增强子结合蛋白（增强子结合蛋白（C/EBP）结合）结合 2）GC盒盒 以以CCGCCAAT为序列特征，能与反式作为序列特征，能与反式作用因子用因子Sp1结合。结合。 特点：特点：一般位于启始位点一般位于启始位点-40-110bp之间，有方向之间，有方向性并与距离有关。性并与距离有关。 作用机制：作用机制：调节调节TATA因子与因子与TATA的结合、的结合、 RNA pol 与启动子的结合、转录起始复合物的形成等。与启动子的结合、转录起始复

7、合物的形成等。核心启动子构成核心启动子构成2. 增强子增强子 概念：概念：能增强启动子活性的能增强启动子活性的DNA序列。序列。 特点：特点： 1）能远距离增强启动子的活性；）能远距离增强启动子的活性； 2）无方向性，在启动子的上游和下游均起作用；）无方向性，在启动子的上游和下游均起作用； 3）对启动子的影响无严格的专一性。）对启动子的影响无严格的专一性。 作用机制：作用机制：可能通过与某些调节蛋白的结合改变可能通过与某些调节蛋白的结合改变染色质的结构而发挥作用。染色质的结构而发挥作用。3. 反应元件 概念：概念：能抑制启动子活性的能抑制启动子活性的DNA序列。序列。 特点：特点：与增强子相似

8、；沉默子与增强子的角色可因与增强子相似；沉默子与增强子的角色可因调控基因而转换。调控基因而转换。4. 沉默子 概念：概念：某些反式作用因子与特定刺激信号结合后，某些反式作用因子与特定刺激信号结合后，能与某些上游启动子元件和增强子所结合，调节基能与某些上游启动子元件和增强子所结合，调节基因表达，这类顺式作用元件即特称中因表达，这类顺式作用元件即特称中。 种类：种类：激素反应元件、金属离子反应元件、激素反应元件、金属离子反应元件、TPA反反应元件、血清反应元件等。应元件、血清反应元件等。+1结构基因结构基因其他反其他反应元件应元件增强子增强子或或 沉默子沉默子RNA pol II 转录体系的转录体

9、系的顺式作用元件顺式作用元件CAAT盒盒 GC盒盒 上游启动子上游启动子-110-40TATA 盒盒启动子启动子-30还有个别蛋白质因子可特异识别、结合还有个别蛋白质因子可特异识别、结合自身基因的调节序列自身基因的调节序列，调节自身基因的表达，调节自身基因的表达，称称顺式作用顺式作用。由某一基因表达产生的蛋白质因子，通由某一基因表达产生的蛋白质因子，通过与另一基因的特异的顺式作用元件相互作过与另一基因的特异的顺式作用元件相互作用，调节其表达。用，调节其表达。这种调节作用称为这种调节作用称为反式作用反式作用。 二、反式作用因子二、反式作用因子(trans-acting factor) cDNAa

10、DNA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AA（一）（一） 反式作用因子的主要特点反式作用因子的主要特点 一般具有三个结构域：一般具有三个结构域：DNA识别结构域、转识别结构域、转录活性域和蛋白质录活性域和蛋白质-蛋白相互作用结构域蛋白相互作用结构域； 能识别并结合调控区的顺式作用元件；能识别并结合调控区的顺式作用元件； 对基因表达有对基因表达有正性调节正性调节（激活）和（激活）和负性调节负性调节（抑制）二种方式。（抑制）二种方式。 其调节机制涉及顺式作用元件、其调节机制涉及顺式作用元件、RNA聚合酶聚合酶和其它调节蛋白。和其它调节蛋白。（二

11、）转录调节因子分类（二）转录调节因子分类 （按功能特性）（按功能特性）* 基本转录因子基本转录因子是是RNA聚合酶结合启动子所必需的一组聚合酶结合启动子所必需的一组蛋白因子，决定三种蛋白因子，决定三种RNA(mRNA、tRNA及及rRNA)转录的类别。转录的类别。TF I；TF II；TF IIITF（转录因子）（转录因子）参与参与RNA-pol 转录转录转录因子转录因子功功 能能TF A稳定稳定TF D结合结合TF B促进促进pol 结合结合TF D辨认辨认TATA盒盒TF EATPaseTF F解旋酶解旋酶特异转录因子特异转录因子(special transcription factors

12、)为个别基因转录所必需，决定该基因的时间、为个别基因转录所必需，决定该基因的时间、空间特异性表达。空间特异性表达。 转录激活因子：转录激活因子：通常为增强子结合蛋白通常为增强子结合蛋白 转录抑制因子：转录抑制因子：通常沉默子结合蛋白通常沉默子结合蛋白分类分类1 辅激活因子辅激活因子 ：起联结和中介作用起联结和中介作用 上游因子：上游因子：协助基本转录因子，提高转协助基本转录因子，提高转录效率和专一性录效率和专一性 可诱导因子：可诱导因子：时间和空间（组织）特异时间和空间（组织）特异性地调控转录性地调控转录 分类分类2 指的是反式作用因子与顺式作用元件之间指的是反式作用因子与顺式作用元件之间的特

13、异识别及结合。通常是非共价结合，的特异识别及结合。通常是非共价结合，被识别的被识别的DNA结合位点通常呈对称、或不结合位点通常呈对称、或不完全对称结构。完全对称结构。 绝大多数调节蛋白质结合绝大多数调节蛋白质结合DNA前，需通过前，需通过蛋白质蛋白质-蛋白质相互作用，形成蛋白质相互作用，形成二聚体二聚体(dimer)或或多聚体多聚体(polymer)。（三）转录调节蛋白通过与（三）转录调节蛋白通过与DNA或与蛋白质或与蛋白质相互作用对转录起始进行调节相互作用对转录起始进行调节（四）反式作用因子结构特点（四）反式作用因子结构特点三三个个结结构构域域蛋白质蛋白质-蛋白质结合域蛋白质结合域（二聚化结

14、构域）（二聚化结构域）转录激活域转录激活域 谷氨酰胺富含域谷氨酰胺富含域酸性激活域酸性激活域脯氨酸富含域脯氨酸富含域DNA结合域结合域碱性碱性-螺旋螺旋锌指锌指(zinc finger)碱性亮氨酸拉链碱性亮氨酸拉链碱性螺旋碱性螺旋-环环-螺旋螺旋常见的常见的DNA结合域结合域(DNA-binging domain) 1. 锌指结构锌指结构(zinc finger motif)常结合常结合GC盒盒含含1个个螺旋，螺旋，2个个反向平行的反向平行的折迭；折迭；与与Zn2+结合结合C CysH HisN NC C锌指N NC C 在亮氨酸拉链近在亮氨酸拉链近N-端有富含端有富含碱性碱性(带正电荷带正电

15、荷)氨氨基酸残基的区域，是基酸残基的区域，是DNA的结合区的结合区。 亮氨酸拉链亮氨酸拉链是一个高亮氨酸组成的是一个高亮氨酸组成的螺旋，每螺旋，每两个两个螺圈出现一个亮氨酸，形成拉链的一边。螺圈出现一个亮氨酸，形成拉链的一边。 两个蛋白质因子的两个蛋白质因子的螺旋通过螺旋通过亮氨酸亮氨酸的疏水作用的疏水作用结合在一起形成结合在一起形成拉链结构拉链结构 (二聚体化二聚体化)2. 亮氨酸拉链亮氨酸拉链（Leu zipper）亮氨酸拉链亮氨酸拉链3. 3. 碱性螺旋碱性螺旋- -环环- -螺旋螺旋 4. 碱性碱性-螺旋螺旋常结合常结合CAAT盒盒由碱性氨基酸残由碱性氨基酸残基组成。基组成。反式作用因

16、子与顺式作用元件之间的特异识别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，被识别的及结合，通常是非共价结合，被识别的DNA结合位结合位点通常呈对称、或不完全对称结构。点通常呈对称、或不完全对称结构。绝大多数调节蛋白质结合绝大多数调节蛋白质结合DNA前，需通过蛋白前，需通过蛋白质质-蛋白质相互作用，形成蛋白质相互作用，形成二聚体二聚体(dimer)或或多聚体多聚体(polymer)，最常见的是二异聚体化。，最常见的是二异聚体化。（五）（五）DNA - 蛋白质蛋白质 蛋白质蛋白质-蛋白质蛋白质的相互作用的相互作用第三节第三节 真核基因表达的调控真核基因表达的调控基因表达的多级

17、调控基因表达的多级调控基因数目基因数目基因激活基因激活转录起始转录起始 转录后加工转录后加工mRNA降解降解蛋白质降解等蛋白质降解等蛋白质翻译蛋白质翻译翻译后加工修饰翻译后加工修饰一、一、DNA和和染色体结构对转录的调控染色体结构对转录的调控1. DNA碱基修饰变化碱基修饰变化 真核真核DNA约有约有5%的胞嘧啶被甲基化的胞嘧啶被甲基化,降低转录降低转录活性；活性；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。2. 组蛋白变化组蛋白变化 活性染色质活性染色质: 富含富含Lys组蛋白水平降低，组蛋白水平降低， H2A, H2B二聚体不稳定性增加，二聚体不稳定性增加， 组蛋白修饰

18、（乙酰组蛋白修饰（乙酰化），化）， H3组蛋白巯基暴露。组蛋白巯基暴露。3. DNA拓扑结构变化拓扑结构变化天然双链天然双链DNA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活化基因活化基因侧冀区侧冀区常有常有DNaseIDNaseI超敏位点，超敏位点，对对核酸酶敏感，核酸酶敏感，位于调节蛋白结合位点附近。位于调节蛋白结合位点附近。（一）（一） RNA pol I 转录体系的调节转录体系的调节RNA pol I 转录产物转录产物: 45S rRNArDNA基因的启动子基因的启动子核心元件（核心核心元件（核心启

19、动子）启动子）上游调控元件上游调控元件(UCE)：增强转录增强转录所需转录因子所需转录因子上游结合因子上游结合因子1：结合二个元件结合二个元件选择性因子选择性因子1：后结合二个元件后结合二个元件二、转录起始调控二、转录起始调控UBFUBFUCECoreTBPTAFsSL1TBPTAFsUBFUBFRNA polTBPTAFsUBFUBFRNA polRNA pol I 转录起始转录起始UBFrDNAUCE (-156-10720)Core (-45+20)+1 转录起始点转录起始点GC丰富丰富（二）（二） RNA pol III 转录体系的调节转录体系的调节转录产物转录产物: tRNA和和5S

20、 rRNA启动子特点：启动子特点：基因的启动子位于转录区基因的启动子位于转录区tRNA基因所需转录因子：基因所需转录因子：TF IIIC和和TF IIIBtRNA基因启动子：基因启动子：A盒和盒和B盒盒5SRNA基因所需转录因子：基因所需转录因子：TF IIIC和和TF IIIB 还需还需TF IIIARNA聚合酶聚合酶III的转录起始的转录起始A box (+10+20)A box (+10+20)TF III CTF III CTF III BTF III CTF III BRNA pol IIITF III CTF III BRNA pol III调节调节基因表达水平基因表达水平决定基因

21、决定基因表达的基表达的基础水平础水平与与RNA pol II 结合结合，决定转，决定转录起始点的精录起始点的精确定位确定位+1结构基因结构基因决定基因表达的决定基因表达的时空特异性。时空特异性。激素，金属离子激素，金属离子等反应元件。等反应元件。其他反其他反应元件应元件使转录使转录增强增强或或减弱减弱增强子增强子或或 沉默子沉默子维持维持基本基本的表达水平的表达水平（三）（三） RNA pol II 转录体系的调节转录体系的调节CAAT盒盒 GC盒盒 上游启动子上游启动子-110-40TATA 盒盒启动子启动子-25TFTFD DTF TF A A TFTFB BRNA poly/TFRNA

22、poly/TFF FTFTFE EPICPICDTATABFEDNA起始前复合物起始前复合物（Pre-Initiation Complex，PIC）ARNA polyTATATATA起始前复合物起始前复合物（PICPIC）的生成的生成真核生物的转录起始真核生物的转录起始:模板理论模板理论(piecing theory) 一个真核生物基因的转录需要一个真核生物基因的转录需要3至至5个转个转录因子。转录因子之间不同方案组合，生成录因子。转录因子之间不同方案组合，生成有活性、专一性的复合物，再与有活性、专一性的复合物，再与RNA聚合酶聚合酶搭配而有针对性地结合、转录相应的基因。搭配而有针对性地结合、

23、转录相应的基因。 按不同组合，人类约按不同组合，人类约.万个基因，估万个基因，估计需转录因子余个即可。计需转录因子余个即可。（四）转录起始调控模式（四）转录起始调控模式 表达式调节表达式调节: 需要时才合成需要时才合成, 随即被降解随即被降解; 共价修饰共价修饰: 作用时间较长，常见有磷酸化作用时间较长，常见有磷酸化/去磷酸化、去磷酸化、糖基化，都作用于糖基化，都作用于Ser和和Thr，有竞争排斥；，有竞争排斥； 配体结合：配体结合：如激素受体类反式作用因子，只有当与如激素受体类反式作用因子，只有当与激素结合才有活性；激素结合才有活性； 蛋白质蛋白质-蛋白质相互作用：如碱性亮氨酸拉链的二蛋白质

24、相互作用：如碱性亮氨酸拉链的二异聚体化异聚体化主要通过调节反式作用因子的活性控制转录起始；主要通过调节反式作用因子的活性控制转录起始；反式作用因子（反式作用因子（有活性有活性） 反式作用因子（反式作用因子（无活性无活性）1. 反式作用因子的活性调节反式作用因子的活性调节2. 反式作用因子与顺式作用元件的结合反式作用因子与顺式作用元件的结合 多数：先激活后结合多数：先激活后结合; 少数：先结合后激活。少数：先结合后激活。3. 反式作用因子的作用模式反式作用因子的作用模式 增强子与调基因可以很远，上游启动子增强子与调基因可以很远，上游启动子亦相隔数十个碱基，亦相隔数十个碱基，如何起作用？如何起作用

25、？ 作用模式：扭曲、滑动、成环等作用模式：扭曲、滑动、成环等PEEP扭曲扭曲成环成环EP滑动滑动4. 中介因子对转录起始的调控中介因子对转录起始的调控 某些反式作用因子是间接通过中介因子起作用某些反式作用因子是间接通过中介因子起作用PTFBCREB(cAMP反应元反应元件结合蛋白件结合蛋白)CBPP5. 多重增强子作用多重增强子作用 金属硫蛋白基因：金属硫蛋白基因：有有4个金属反应元件，个金属反应元件，2个基础水个基础水平增强子（与激活蛋白平增强子（与激活蛋白AP1反应），反应），1个糖皮质激素个糖皮质激素反应元件，这些增强子不同组合产生不同效应；反应元件，这些增强子不同组合产生不同效应； 组

26、合式基因调控：组合式基因调控：有限的反式作用因子，可以通过有限的反式作用因子，可以通过不同组合调控不同基因表达。不同组合调控不同基因表达。DABB基因关闭基因关闭CBA基因表达基因表达A三、转录后调控三、转录后调控 5帽子结构的作用：帽子结构的作用： 防止防止mRNA被被5 3核酸酶降解核酸酶降解； 能被帽结合蛋白识别，增强能被帽结合蛋白识别，增强mRNA的可翻译的可翻译性，没帽子结构，翻译效率降低；性，没帽子结构，翻译效率降低； 促进促进mRNA从核到胞浆的运输过程；从核到胞浆的运输过程； 增强增强mRNA的剪接效率的剪接效率, 帽对帽对exon1的剪接尤的剪接尤为重要，需要为重要，需要2个

27、帽结合蛋白参与（个帽结合蛋白参与（CBP80和和CBP20）（一）（一）mRNA加帽和加尾的调控意义加帽和加尾的调控意义 Poly(A)尾的作用尾的作用 延长延长mRNA的半衰期限：的半衰期限： 实际上是一个核酸水解酶降解与实际上是一个核酸水解酶降解与Poly(A)聚合酶聚合酶不断添加不断添加A的一种平衡，总趋势是胞浆内的一种平衡，总趋势是胞浆内Poly(A)逐渐缩短。逐渐缩短。 促进翻译效率促进翻译效率： Poly(A)与与Poly(A)结合蛋白（结合蛋白（PABP）结合；）结合； 人为除去二者或其一，均降低翻译效率；机制人为除去二者或其一，均降低翻译效率；机制不详；不详； 有些有些mRNA

28、可通过除去可通过除去Poly(A)降低翻译水平。降低翻译水平。（二） mRNA选择剪接的调控作用选择剪接的调控作用1. mRNA的剪接的剪接 真核生物中约真核生物中约5%的的pre-mRNA可以有二种或以上可以有二种或以上的剪接方式，形成多种成熟的剪接方式，形成多种成熟mRNA，翻译成不同，翻译成不同的蛋白质。的蛋白质。 选择剪接方式：选择剪接方式： 外显子选择：外显子选择：也称外显跳跃，选择不同的外显子也称外显跳跃，选择不同的外显子进行剪接，成熟进行剪接，成熟mRNA中外显子数目不同；中外显子数目不同； 内含子选择：内含子选择：在不同的成熟在不同的成熟mRNA中，内含子可中，内含子可全无或保

29、留某一个；全无或保留某一个； 相斥外显子：相斥外显子：二个外显在不同成熟二个外显在不同成熟mRNA中只能中只能出现其一，而不能共存；出现其一，而不能共存； 内部剪接点内部剪接点：剪接点异常，导致成熟：剪接点异常，导致成熟mRNA出现出现的只是某个外显子或内含子的一部分的只是某个外显子或内含子的一部分。2. 剪接对基因表达的调控剪接对基因表达的调控 凋亡蛋白凋亡蛋白Bax基因的选择剪接：基因的选择剪接： 同一基因产生同一基因产生、等蛋白质；等蛋白质；型型mRNA中保留全部中保留全部6个个exon，编码，编码192个个aa；（正常剪接；（正常剪接）型型mRNA中保留中保留6个个exon及及intr

30、on5；编码；编码218个个aa；（内含子选择）（内含子选择） 型型mRNA中只保留中只保留5个个exon，少了，少了exon2，仅编码仅编码151个个aa。 选择剪接产生选择剪接产生IB: IB通过选择剪接，产生通过选择剪接，产生C端截短了的二种端截短了的二种异构体异构体IB 1和和 IB 2（ mRNA缺失缺失178个个codes），缺少），缺少PKA磷酸化位点；磷酸化位点； 形成的形成的NF-B/IB 1和和 NF-B/ IB 2，不，不能解离出活性的能解离出活性的NF-B。 正常的正常的NF-B PKANF-B/ IB NF-B（有活性）（有活性） +IB -P（三）（三）RNA编辑的

31、调控作用编辑的调控作用RNA编辑编辑(RNA editing) 是指转录后成熟的是指转录后成熟的RNA分子的修饰和加工，使得分子的修饰和加工，使得RNA所携带的遗传信息发生改变的过程。所携带的遗传信息发生改变的过程。 RNA编辑有核苷的插入或删除（编辑有核苷的插入或删除（n个核苷酸）编辑个核苷酸）编辑和碱基替换编辑（和碱基替换编辑（CU常见）两种类型。常见）两种类型。 在真核生物的在真核生物的tRNA、rRNA和和mRNA中都有中都有RNA编辑。编辑。 RNA编辑有多种机制，不同生物的编辑需要不同编辑有多种机制，不同生物的编辑需要不同的的RNA编辑酶。编辑酶。 影响基因的表达，生成不同的氨基酸

32、或新的影响基因的表达，生成不同的氨基酸或新的ORF。 编辑可在多种水平被调节，且与人类疾病（肿瘤、编辑可在多种水平被调节，且与人类疾病（肿瘤、AS等）有一定的相关性。等）有一定的相关性。 RNA编辑作用说明，基因的编码序列经过转录后加编辑作用说明，基因的编码序列经过转录后加工，是可有多用途分化的，因此也称为分化加工工，是可有多用途分化的，因此也称为分化加工(differential RNA processing)。5. mRNA的编辑的编辑(mRNA editing) 人类人类apo B基因基因 mRNA（14500个核苷酸）个核苷酸）肝脏肝脏apo B100（分子量为（分子量为500 000

33、）肠道细胞肠道细胞apo B48（分子量为（分子量为240 000）mRNA编辑编辑 mRNAs的半衰期，如的半衰期，如- -珠蛋白在珠蛋白在10h10h以上，生长以上，生长因子、原癌基因等可能仅因子、原癌基因等可能仅30min30min或更短；或更短； 真核真核mRNA稳定性常稳定性常由由特异的去稳定元件特异的去稳定元件控制；控制； 常见于常见于3-端非翻译区（端非翻译区（ 3-UTR） 一为特殊的一为特殊的茎茎-环结构环结构 另为约另为约50nt的的AU-丰富序列丰富序列(AU-rich sequence，ARE),一致性序列为一致性序列为(AUUUA)5。 这种序列引入可致这种序列引入可

34、致mRNA的快速降解，去除则不的快速降解，去除则不一定会增加一定会增加mRNA的稳定性。的稳定性。（四）（四）mRNA稳定性调控稳定性调控 转铁蛋白转铁蛋白3-UTR长达长达2.6kb，含，含10个茎个茎-环环结构，其中结构，其中5个为铁反应蛋白元件（个为铁反应蛋白元件（IRE）；）； 如去除这些如去除这些IRE，则，则mRNA稳定性降低；稳定性降低； 当当IRE与铁反应蛋白结合，可抑制邻近的与铁反应蛋白结合，可抑制邻近的特异的去稳定序列；特异的去稳定序列； 当细胞内当细胞内Fe2+浓度升高，浓度升高， 并与铁反应蛋白并与铁反应蛋白结合并使之与结合并使之与IRE解离，转铁蛋白解离，转铁蛋白mR

35、NA首先在距首先在距3-末端约末端约1000nt处被酶切，随后处被酶切，随后迅速被降解。迅速被降解。 生长因子生长因子mRNA的的3-UTR多有导致不稳定多有导致不稳定的的AU-丰富序列丰富序列； 若通过体外重组将此序列引入很稳定的若通过体外重组将此序列引入很稳定的- -珠珠蛋白蛋白mRNA 3-UTR ，则其半衰期会从十几个，则其半衰期会从十几个小时降至几十分钟；小时降至几十分钟； 组蛋白组蛋白mRNA 的的3-UTR有特殊的茎有特殊的茎-环结环结构，其稳定性受构，其稳定性受DNA合成的调节；合成的调节； 非非DNA合成期，多余的组蛋白与这种茎合成期，多余的组蛋白与这种茎-环结环结构结合，导

36、致构结合，导致mRNA降解，半衰退期仅降解，半衰退期仅十余十余分钟分钟； DNA合成期，组蛋白与染色体合成期，组蛋白与染色体DNA结合，而结合，而不与茎环结构结合，不与茎环结构结合，mRNA稳定，半衰退期稳定，半衰退期约约1小时小时。四、翻译的可调控性及调控方式四、翻译的可调控性及调控方式 翻译起始复合物翻译起始复合物80SMet-tRNAimRNA形成之前的形成之前的各个环节均可进行调节；各个环节均可进行调节； 如如mRNA的的5非翻译区（非翻译区（ 5 UTR），各种起始因），各种起始因子（子（eIF2、eIF-4E），起始），起始AUG的位置和数量等均的位置和数量等均可进行调节。可进行调

37、节。1. 5AUG对翻译的调控：对翻译的调控： 90%以上的真核以上的真核mRNA翻译始于最近翻译始于最近5端的第一个端的第一个AUG； 但有的但有的mRNA 的的5UTR有多个有多个AUG（称（称5AUG ），会），会干扰正常的干扰正常的ORF。某些癌基因存在这类调节某些癌基因存在这类调节!翻译起始的调节翻译起始的调节2. 5 UTR长度的影响长度的影响: 太短会导致太短会导致40S小亚基不易识别起始小亚基不易识别起始AUG; 5 UTR少于少于12nt时时, 50%以上在以上在40S小亚基起始小亚基起始时会滑起始时会滑起始AUG; AUG前前5 UTR以以1780nt最适宜最适宜,翻译效率

38、与长度翻译效率与长度呈正相关呈正相关.3. 阻遏蛋白通过阻遏蛋白通过5 UTR调控翻译调控翻译: （以铁蛋白为例）（以铁蛋白为例）5AUGUAA5AUGUAA翻译翻译铁结合调铁结合调节蛋白节蛋白无翻译无翻译五、翻译后加工的调控意义五、翻译后加工的调控意义 主要因素：主要因素：肽链中蛋白酶识别位点，决定肽链中蛋白酶识别位点，决定肽链的降解速度；肽链的降解速度； 另一个因素：另一个因素：N-末端氨基酸性质末端氨基酸性质 稳定化氨基酸稳定化氨基酸Met, Ser,Thr, Ala, Val, Cys, Gly和和Pro，共，共8种；胞浆中蛋白都如此类；种；胞浆中蛋白都如此类； 去稳定化氨基酸去稳定化氨基酸其余其余12种；种； N-末端氨基酸是肽链合成后加入的。末端氨基酸是肽链合成后加入的。（一）（一）新生新生肽链的水解和肽链的水解和N-末端修饰末端修饰 去除新和肽链去除新和肽链N末端蛋氨酸残基并加入一末端蛋氨酸残基并加入一个决定肽链稳定性的氨基酸个决定肽链稳定性的氨基酸Met新和肽链新和肽链氨基肽酶氨基肽酶氨基酰氨基酰-tRNA蛋白转移酶