真核生物的表达调控市公开课获奖课件

1、八.基因表示与调控(下)真核基因表示调控普通规律第1页第1页基本概念:1. 顺式作用元件 (cis-acting element) (1) 影响本身基因表示活性DNA序列 (2) 非编码序列 (3) 包括启动子、增强子、沉默子第2页第2页增强子(沉默子)特点无方向, 位置, 距离限制;含有组织、细胞特异性, 无基因特异性;有时两者可互相转换（与结合反式作用因子相关）不属于启动子,能调整基因转录；增强子之间同源性较低，但存在一个共同关键保守序列 5 GTGAAG 3。第3页第3页2. 反式作用因子(trans-acting factor)-转录因子 (1) 概念：为DNA结合蛋白，核内蛋白，可使

2、邻近基因开放（正调控）或关闭（负调控）(2) 通用或基本转录因子(general transcription factors)RNA聚合酶结合启动子所必需一组蛋白因子。TFA、 TFB、 TFD、 TFE等(3) 特异转录因子( special transcription factors)个别基因转录所必需转录因子.OCT-2：在淋巴细胞中特异性表示，辨认Ig基因启动子和增强子。第4页第4页(4) 反式作用因子特点三个功效结构域： (1) DNA辨认结合域； (2) 转录活性域; (3)* 结合其它因子或蛋白结合域.能辨认并结合顺式作用元件正调控与负调控第5页第5页顺式作用元件 和 反式作用因

3、子互相作用, 及与基因表示关系第6页第6页第7页第7页功效结构域第8页第8页第9页第9页反式作用因子结构域模式DNA结合域转录活化结构域(1) 酸性-螺旋结构域(2) 富含谷氨酰胺结构域(3) 富含脯氨酸结构域(1) 锌指结构(2) 螺旋-转角-螺旋(HTH)(3) 亮氨酸拉链(4) 螺旋-环-螺旋(HLH)(5) 碱性螺旋第10页第10页锌指结构(zinc finger motif)第11页第11页C2H2 zinc fingerRRRHDNA binding第12页第12页Zinc fingers第13页第13页螺旋-转角-螺旋(helix-turn-helix)第14页第14页亮氨酸拉链

4、(leucine zipper)第15页第15页螺旋-环-螺旋(helix-loop-helix,HLH)第16页第16页第17页第17页 真核生物基因多层次表示调控一. DNA水平调控*二. 转录水平调控-最主要三. 转录后水平调控*四. 翻译水平调控五. 翻译后水平调控*第18页第18页一. DNA水平调控(1) 染色质丢失(2) 基因扩增(3) 基因重排(4) DNA甲基化 (表示减少, X染色体失活中心)(5) 染色体结构 (常染色质 和 异染色质)第19页第19页1. 染色质丢失：不可逆核全能性：细胞核内保留了个体发育所必需所有基因2. 基因扩增(gene amplification

5、)：增长基因拷贝数非洲爪蟾卵母细胞rRNA基因卵裂时，扩增倍，达1012个核糖体药物：诱导抗药性基因扩增；肿瘤细胞：原癌基因拷贝数异常增长3. 基因重排(gene rearrangement)：如免疫球蛋白基因重排，多样性第20页第20页第21页第21页4. DNA甲基化(DNA methylation)：mCpG，即“CpG岛(CpG-rich islands)”甲基化(methylated)程度高，基因表示减少； 去甲基化(undermethylated)：基因表示增长5. 染色质(chromatin)或染色体(chromosome)结构对基因表示调控：第22页第22页DNA甲基化与X染色

6、体失活雌性胎生哺乳动物细胞中两条X染色体之一在发育早期随机失活X染色体失活中心(X-chromosome inactivation center,Xic):Xist基因(Xi-specific transcript)XistX染色体其它位点甲基化，不转录活性去甲基化，活性去甲基化，转录失活甲基化，失活第23页第23页常染色质:结构松散，基因表示异染色质:结构紧密，基因不表示有基因表示活性染色质DNA对 DNase更敏感，即Dnase敏感性可作为该基因转录活性标志。第24页第24页二. 转录水平调控-最主要转录起始-反式作用因子活性调整顺式作用元件 和 反式作用因子互相作用;以正调控为主转录起始

7、第25页第25页第26页第26页转录起始调控反式作用因子活性调整反式作用因子与顺式作用元件, 经过成环、扭曲、滑动等方式调控。反式作用因子间存在组合式调控（使有限反式作用因子能够调控不同基因表示） .(1) 合成后即有活性：需要时合成，可快速降解(2) 共价修饰：磷酸化-去磷酸化，糖基化(3) 配体结合：如激素与受体结合(4) 蛋白质与蛋白质互相作用：二聚体第27页第27页第28页第28页反式作用因子与顺式作用元件结合第29页第29页组合式调控作用第30页第30页信号转导对转录因子活性影响第31页第31页第32页第32页cAMP response elementCRE binding prot

8、ein第33页第33页三. 转录后水平调控mRNA选择性剪接 (1)内含子和外显子选择 (2)转录终止信号选择. mRNA 运送控制3. 转录后基因沉默（RNA干涉） Posttranscriptional gene silencing (PTGS) = RNA interference(RNAi)第34页第34页第35页第35页mRNA选择性剪接 (1)内含子和外选子选择第36页第36页mRNA选择性剪接 (2) 转录终止信号选择第37页第37页RNAi （RNA干扰）1.线虫、昆虫、哺乳动物、植物和真菌 2.机制：dsRNA诱导产生细胞内同源基因表示阻断3.生物学功效：细胞内免疫，制止外源

9、病毒和核酸入侵，阻断逆转作子作用。4.应用: 反相遗传工具， 研究基因功效 基因治疗第38页第38页四.翻译水平调控1. 翻译起始调控2. mRNA稳定性调整3. 小分子RNA对翻译水平影响第39页第39页1. 翻译起始调控(1) 未受精卵, 隐蔽mRNA (masked mRNA)；受精：招募因子(recruitment factor)，激活隐蔽mRNA(2) 阻遏蛋白调控：铁结合调整蛋白 (3) 翻译起始因子调控：eIF-2磷酸化对活性调整(4) 5AUG对翻译调控作用：减少正常AUG启动翻译作用，使翻译维持在较低水平(5) mRNA5 端非编码区长度对翻译影响第40页第40页33铁结合调整蛋白第41页第41页翻译起始因子(eIF2)调控第42页第42页2. mRNA稳定性调整3端非编码区结构影响其稳定性：重复AUUUA序列，引起mRNA 不稳定;蛋白因子结合可改变mRN