真核基因的表达调控课件

1、生物化学与分子生物学 生物化学与分子生物学第十九章 真核基因表达的调控第三军医大学何凤田 、陈姗 、何凤田钟丹、黄刚 、陈彬真核生物基因表达的多层次复杂调控染色质水平调控转录水平调控转录后调控翻译水平调控真核基因表达的染色质水平调控Chromosomal Regulation of Eukaryotic Gene Expression第一节染色质水平调控的主要机制是对组蛋白和DNA进行修饰，通过各种修饰的组合，影响染色质的结构，从而控制特定染色质区域内的基因的表达染色质水平调控非编码RNA参与调控染色质结构转录活性基因启动子区甲基化程度低组蛋白修饰改变染色质活性常染色质区内的基因有转录活性 异

2、染色质（heterochromatin） 基因无转录活性二、组蛋白修饰改变染色质活性核小体(nucleosome)（一）各种组蛋白均可发生特异的化学修饰乙酰化（acetylation）磷酸化（phosphorylation）甲基化（methylation）泛素化（ubiquitination ）多聚ADP-核糖基化poly(ADP-ribosyl)ation 组蛋白密码（histone code）1.组蛋白修饰参与调节染色质重塑组蛋白或DNA特异性位点的化学修饰可引发染色质结构改变，即染色质重塑（chromatin remodeling）（亦称核小体重塑）染色质重塑（chromatin rem

3、odeling）（二）组蛋白修饰改变染色质转录活性组蛋白修饰常发生部位赖氨酸、精氨酸、组氨酸等带有正电荷的碱性氨基酸残基部位组蛋白氨基酸残基位点修饰类型功 能H3Lys-4甲基化激活H3Lys-9甲基化染色质浓缩H3Lys-9甲基化DNA甲基化所必需H3Lys-9乙酰化激活H3Ser-10磷酸化激活H3Lys-14乙酰化防止Lys-9的甲基化H3Lys-79甲基化端粒沉默2.组蛋白H3和H4的化学修饰对染色质结构与功能的影响组蛋白氨基酸残基位点修饰类型功 能H4Arg-3甲基化H4Lys-5乙酰化装配H4Lys-12乙酰化装配H4Lys-16乙酰化核小体装配H4Lys-16乙酰化Fly X激活

4、组蛋白乙酰化酶（histone acetyltransferase, HAT）HAT: 组蛋白发生乙酰化，促使染色质结构松弛，有利于基因的转录，被称为转录辅激活因子（coactivator）组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase, HDAC）HDAC: 促进组蛋白的去乙酰化，抑制基因的转录，被称为转录辅抑制因子（corepressor）真核DNA 分子中约有5%的胞嘧啶碱基被甲基化修饰为5-甲基胞嘧啶胞嘧啶碱基的甲基化修饰常发生在基因上游调控序列的CpG（岛）富含区甲基化范围、程度通常与基因表达水平呈反比三、转录活性基因启动子区甲基化程度低DNA分子胞嘧啶碱基的甲基化修饰是一

5、个动态的过程DNA甲基转移酶（DNA methyltransferase, DNMT）催化甲基与胞嘧啶的共价结合去甲基化酶（demethylase）去除5-甲基胞嘧啶上的甲基（二）lncRNA募集染色质重塑复合体调控组蛋白修饰1.lncRNA介导组蛋白修饰酶与染色质的结合染色质重塑复合体中具有酶活性的蛋白质（如组蛋白修饰酶）并没有DNA结合域，而具有RNA结合域，通过与lncRNA结合而被募集到染色质上，从而调控组蛋白修饰，进而调控相应基因的表达lncRNA分子较大，分子中形成的蛋白质结合位点不只一个。因此，有的lncRNA可以与两种以上的染色质重塑复合体结合2.lncRNA可结合不同的染色质

6、重塑复合体一种染色质重塑复合体可与多种lncRNA结合，而lncRNA则决定该染色质重塑复合体与染色质结合的具体位点。一种染色质重塑复合体可以被不同的lncRNA募集到不同的染色质位点，调控不同基因的表达3.一种染色质重塑复合体可被不同lncRNA募集到不同位点（三）微RNA可间接影响组蛋白修饰有些微RNA（micro RNA, miRNA）可影响表观遗传调控蛋白的表达，从而间接影响基因表达的表观遗传调控（如组蛋白修饰），因而这些miRNA也被称为epi-miRNA例如：miR-1、miR-140、miR-29b HDAC4基因（四）ncRNA参与调控DNA甲基化1.lncRNA可促进DNA甲

7、基化lncRNA可通过调控组蛋白修饰而调控DNA的甲基化状态例如，G9a是组蛋白甲基转移酶，可催化H3K9二甲基化和三甲基化。甲基化的H3K9可与HP1蛋白结合，后者可募集DNA甲基转移酶，将DNA甲基化。因此，当lncRNA将G9a募集到特定的染色质区域后，不仅可使该区域的组蛋白发生甲基化，也可导致该区域的DNA发生甲基化2.miRNA可通过调控DNMT的表达而调控DNA甲基化miRNA调控DNMT表达的机制包括 直接抑制DNMT的表达 间接抑制DNMT的表达 间接促进DNMT的表达染色质水平调控非编码RNA参与调控染色质结构转录活性基因启动子区甲基化程度低组蛋白修饰改变染色质活性常染色质区

8、内的基因有转录活性DNA甲基化组蛋白去乙酰化染色体活化、基因表达DNA去甲基化组蛋白乙酰化染色体结构与表达活化密切相关ncRNA真核基因转录的调控Transcriptional Regulation of Eukaryotic Gene第二节真核基因表达调控的环节很多，相对而言，转录起始是真核基因表达调控的最重要环节参与转录调控的因素主要是顺式作用元件和转录因子，二者对转录的调控作用都包括正调控作用和负调控作用不同元件和因子的组合可将基因的转录活性控制在不同的水平转录调控RNA聚合酶 CTD的磷酸化促进转录延长CTD进一步磷酸化可挽救不成功的转录起始转录抑制因子可抑制基因转录起始转录激活因子可

9、激活或促进基因转录起始顺式作用元件是调控转录起始的DNA序列 一、顺式作用元件是调控转录起始的DNA序列顺式作用元件（Cis-acting elements）指真核基因的转录调控区，能与转录因子结合并影响转录水平的DNA序列顺式作用元件（Cis-acting elements）启动子（promoter）增强子（enhancer）绝缘子（insulator）沉默子（silencer）启动子（promoter）（一）启动子的序列组成决定参与调控转录的蛋白质因子及其组合真核基因启动子是指在基因5-调控区中被RNA聚合酶识别、结合并启动转录的一段特异DNA序列，通常包括转录起始位点（transcrip

10、tion start site，TSS）及其上游约100200 bp的序列，含有若干具有独立转录调控功能的DNA序列元件 启动子元件的组成 核心启动子元件（core promoter element）指保证RNA聚合酶起始转录所必需的、最小的DNA序列。例如：TATA盒（TATA box）（TATAAAA）上游启动子元件（upstream promoter element） 能通过与相应的蛋白因子结合调节转录起始的频率，从而影响转录效率。例如：CAAT盒（GGCCAATCT）、 GC盒（GGGCGG）、八联体元件（ATTTGCAT）等 不含TATA盒的启动子 富含GC的启动子最初发现于管家基因

11、，一般含有数个分离的TSS，对基础转录活化具有重要作用既无TATA盒，又无GC富含区的启动子有一个或多个TSS，其转录活性大多很低或根本没有转录活性，主要在胚胎发育、组织分化或再生过程中发挥作用不同基因启动子元件的组成和数量是可变的（二）增强子能提高启动子的活性 增强子（Enhancer）增强子是特定转录激活因子识别和结合的位点，转录激活因子只有在结合增强子后，才能发挥增强转录的作用长度为812 bp，以单拷贝或多拷贝串联形式存在没有启动子，增强子无法发挥作用；没有增强子，启动子往往不能表现活性或活性很低增强子的作用主要是提高启动子的活性 作用特点对启动子无严格专一性，同一增强子可以增强不同类

12、型启动子的转录活性位置不固定，可位于启动子的上游、下游或内含子中。可以远离TSS起作用发挥作用与其序列的正反方向无关，增强子的序列颠倒后仍能起作用。有些增强子与启动子在结构上相互连续、甚至交错而不能区分常具有组织或细胞特异性，其活性的表现由这些细胞或组织中特异性转录激活因子来决定（三）沉默子可负性调控转录起始 沉默子（Silencer）沉默子是指位于某些真核基因转录调控区中的、能抑制或阻遏该基因转录的一段（数百bp）DNA 序列 为负性调控元件促进局部染色质形成致密结构，从而阻止转录激活因子与DNA结合；同反式作用因子结合，阻断增强子及反式激活因子的作用，从而抑制基因的转录活性 作用特点由多个

13、功能元件构成，不同的元件和特异蛋白因子结合后协同产生复杂的阻遏模式作用不受序列方向的影响可远距离发挥作用（四）绝缘子可防止基因转录受邻近区域的调控因素的影响 绝缘子（Insulator）绝缘子是染色质上相邻转录活性区的边界序列，它将染色质隔离成不同的转录结构域，使其一侧基因的表达免受临近区域调控元件的影响 56作用特点位于增强子和启动子之间时，可以阻断增强子对启动子的调控作用57在异染色质延伸过程中，绝缘子可以充当异染色质传播的屏障；当绝缘子位于活性基因和异染色质之间时，可使启动子保持活性，保护活性基因免受邻近异染色质沉默效应的影响二、转录激活因子可激活或促进基因转录起始指在真核细胞中，能够调

14、控RNA聚合酶转录RNA的蛋白质 转录因子（transcription factor, TF） 反式作用因子（Trans-acting factor）顺式作用蛋白（Cis-acting protein）根据作用方式分类2. Trans-acting factor通用（基本）TF直接或间接结合RNA聚合酶，为转录起始前复合体装配所必需根据功能特点分类： 特异性TF 特异性识别和结合顺式作用元件，包括转录激活因子和转录抑制因子辅助TF自身不与DNA结合，而是通过蛋白质相互作用连接TF和基础转录装置的蛋白质，包括辅激活因子（coactivator）和辅抑制因子（corepressor）DNA结合结构

15、域（DNA-binding domain, DBD）转录激活结构域（transcription-activating domain, TAD）典型的转录激活因子含有（一）转录激活因子包含DNA结合结构域和转录激活结构域蛋白质-蛋白质相互作用结构域核输入信号结构域1.DBD多具有特定的蛋白质模体锌指（zinc finger）模体碱性亮氨酸拉链（basic leucine zipper, bZIP）模体碱性螺旋-环-螺旋（basic helix-loop-helix，bHLH）模体 锌指（zinc finger）模体4个氨基酸残基与二价Zn2+之间形成配位键指部深入DNA 双螺旋的大沟内，接触5个

16、核苷酸碱性亮氨酸拉链（basic leucine zipper, bZIP）模体在C-端的氨基酸序列中，每隔6个氨基酸是一个疏水性的亮氨酸残基。当C-端形成-螺旋结构时，肽链每旋转两周就出现一个亮氨酸残基，并且都出现在-螺旋的同一侧。这样两条肽链能借助疏水力形成二聚体，形同拉链一样。该二聚体的N-端是富含碱性氨基酸的区域，可借助其正电荷与DNA骨架上的磷酸基团结合碱性螺旋-环-螺旋 (basic helix-loop-helix,bHLH) 模体两个-螺旋间由一个短肽段形成的环连接，其中一个-螺旋的N-端富含碱性氨基酸残基，负责与DNA结合。该模体常以二聚体形式存在，且两个-螺旋的碱性区之间的

17、距离大约与DNA双螺旋的一个螺距相近，使两个-螺旋的碱性区刚好分别嵌入DNA双螺旋的大沟内 酸性激活结构域（acidic activation domain）富含酸性氨基酸的保守序列，常形成带负电荷的-折叠 富含谷氨酰胺的结构域（glutamine-rich domain）N-端的谷氨酰胺残基含量可高达25%左右2.常见的TAD主要有三类富含脯氨酸的结构域（proline-rich domain）C-端的脯氨酸残基含量可高达20%30%1.转录激活因子发挥作用的基本前提本身被激活：包括化学修饰、阻遏蛋白释放等与特异的顺式作用元件结合（二）转录激活因子结合DNA元件后激活或促进基因转录起始通过与

18、通用TF相互作用而发挥转录调控功能通过辅激活因子而起作用2.转录激活因子发挥作用的方式（一）通过干扰基础转录装置而发挥抑制作用在转录起始过程中对CTD（carboxyl-terminal domain）进行糖基化和去磷酸化修饰，而在延长过程中对CTD进行磷酸化和去糖基化修饰，从而达到抑制转录的目的1.修饰RNA聚合酶的羧基末端结构域三、转录抑制因子可抑制基因转录起始2.抑制TATA结合蛋白与DNA的结合3.抑制通用TF之间的相互作用可通过与TATA结合蛋白（TBP）相互作用而阻止TBP与TATA盒结合，从而抑制基础转录装置的装配（二）通过抑制转录激活因子的功能而发挥抑制作用1.阻止转录激活因子

19、入核转录抑制因子可在胞质中与转录激活因子结合，并掩盖后者的穿膜结构域，从而阻止其入核2.与转录激活因子竞争DNA结合位点转录抑制因子与转录激活因子有相同或重叠的DNA结合区域，从而与转录激活因子竞争结合DNA位点3.封闭转录激活因子的TAD即使转录激活因子已经结合于DNA元件，转录抑制因子也可与转录激活因子结合并封闭其TAD，从而阻止其发挥功能4.促进转录激活因子的降解转录抑制因子可通过对转录激活因子进行特殊修饰而调节后者的稳定性，从而促进后者的降解四、RNA聚合酶CTD的磷酸化促进转录延长含7个氨基酸残基（YSPTSPS）的重复序列，所有真核RNA聚合酶都具有CTD，只是重复序列的重复程度不

20、同注：RNA聚合酶和则没有CTDRNA聚合酶大亚基的CTD 细胞周期蛋白依赖性激酶 (cyclin-dependent kinase, CDK)主要是CDK7和CDK9。CDK7能使CTD的Ser5和Ser7磷酸化；CDK9能使CTD的Ser2和Thr4磷酸化（一）催化CTD磷酸化的激酶有多种 Plk3 (polo-like kinase 3) 能使CTD的Thr4磷酸化 酪氨酸激酶Abl1和Abl2 可使CTD上的酪氨酸残基磷酸化CTD：YSPTSPS去磷酸化CTD在转录起始中发挥作用。转录启动后, Ser5和Ser7发生磷酸化，致RNA聚合酶构象改变，离开启动子，转录沿模板进行（二）CTD

21、磷酸化修饰的动态变化密切调控RNA聚酶的转录进程转录延长期，Rtr1和Ssu72使磷酸化的p-Ser5和p-Ser7去磷酸化，而CDK9则使Ser2/Thr4磷酸化转录终止期，再由FCP1使p-Ser2/p-Thr4去磷酸化，最终使CTD回到非磷酸化状态，RNA聚合酶进入新的转录循环周期五、CTD进一步磷酸化可挽救不成功的转录起始流产起始（abortive initiation）在某些基因的启动子上，当RNA聚合酶开始转录时，会进行得不顺利，RNA聚合酶在前进了一小段距离后便终止转录，已转录出的小段RNA会被迅速降解，这种现象称为流产起始（abortive initiation）通过CTD的进

22、一步磷酸化修饰，可以防止流产起始，挽救不成功的转录起始，使转录能够继续下去并进入到转录延伸 在CDK7使CTD的Ser5和Ser7磷酸化的基础上，P-TEFb（positive transcription elongation factor b）激酶复合体中的CDK9可作用于CTD的Ser2，使CTD进一步磷酸化，从而使转录得以继续另外，P-TEFb还可调节延伸因子DSIF（DRB sensitivity-inducing factor）和NELF（negative elongation factor）的活性。当转录起始后，DSIF和NELF结合于RNA聚合酶，阻止转录的延伸。为了克服这种阻力

23、，P-TEFb使这两个因子磷酸化，从而使其从RNA聚合酶复合体上脱离，使转录得以延伸YSPTSSPCDK7CDK9转录调控RNA聚合酶 CTD的磷酸化促进转录延长CTD进一步磷酸化可挽救不成功的转录起始转录抑制因子可抑制基因转录起始转录激活因子可激活或促进基因转录起始顺式作用元件是调控转录起始的DNA序列 真核基因的转录后调控Post-transcriptional Regulation of Eukaryotic Gene第三节真核基因转录产生的大分子前体mRNA，需经正确加工后才能转变为成熟mRNA，并最终定位于细胞质而执行功能多种因素参与调控mRNA的加工、转运、细胞质定位以及稳定性等转

24、录后调控mRNA 3-端加尾的调控mRNA的转运及细胞质定位的调控剪接过程受调控元件和调控因子的调控RNA聚合酶 CTD调节RNA的转录后加工mRNA 5-端加帽和脱帽的调控mRNA的稳定性受多种因素调控加帽酶的鸟苷酸转移酶结构域与Ser5磷酸化的RNA聚合酶的CTD结合后，可促进mRNA 5-端帽结构的形成。意义：翻译起始依赖于mRNA帽结构加帽酶（capping enzyme）促进帽结构形成一、mRNA 5-端加帽和脱帽由相应的酶和其他蛋白质调控YSPTSSP加帽酶P前体mRNA脱帽全酶DCP2脱帽蛋白1（DCP1）decapping protein 1脱帽酶（decapping enzy

25、me）促进脱帽提高DCP2功能催化亚基带帽mRNA经脱帽形成5-单磷酸mRNA，后者可激活具有53外切核酸酶活性的Xrn1p（exoribonuclease 1），从而使mRNA降解，进而抑制翻译除脱帽酶外，大多数mRNA的高效脱帽还需要其他多种蛋白质的参与脱帽必需蛋白质 mRNA特异结合蛋白PUF（Pumilio/Fem-3-binding factor）能与mRNA结合并控制脱帽速率在由无义介导的mRNA衰减（nonsense-mediated mRNA decay, NMD）所诱导的快速脱帽中所必需的UPF1（up-frameshift protein 1）、UPF2和UPF3蛋白脱帽非

26、必需蛋白质Lsm（Sm like protein）Pat1p/Mrt1pDhh1pEDC1P（enhancer of decapping protein 1）EDC2P和EDC3P等脱帽抑制蛋白poly(A)结合蛋白（poly(A) binding protein, PABP）可显著抑制脱帽的发生翻译起始复合体的成员（如eIF4E）也能抑制脱帽二、RNA聚合酶的CTD参与调节RNA的转录后加工CTD发挥的调节功能包括Ser5磷酸化的CTD与加帽酶的鸟苷酸转移酶结构域结合，可促进5-帽结构的形成在前体mRNA的剪接过程中，Ser2磷酸化同时p-Ser5去磷酸化的CTD可募集许多剪接因子，加速剪接

27、过程在3-端加poly(A)尾过程中，CTD可结合多种3-端加工因子，促进3-端加尾修饰CTD磷酸化对mRNA转录后加工的调节PRP40：pre-mRNA-processing protein 40U2AF：U2 auxiliary factorPSF：polypyrimidine tract-binding protein（PTB）-associated splicing factorCStF50 ：cleavage stimulatory factor 50 CPSF160：cleavage and polyadenylation specificity factor 1601. 调控元件

28、外显子剪接增强子或沉默子（exonic splicing enhancer or silencer, ESE或ESS）内含子剪接增强子或沉默子（intronic splicing enhancer or silencer, ISE或ISS）剪接可以被调控元件和调控因子调节三、剪接过程受调控元件和调控因子的调控2.调控因子：剪接调控因子可以促进或抑制在特定剪接位点发生剪接 SR蛋白（serine/arginine-rich）对特定位点的剪接产生促进作用 hnRNP蛋白（heterogeneous nuclear ribonucleoprotein）抑制特定位点的剪接 PTB蛋白（polypyri

29、midine tract-binding protein）是一种剪接负调控因子，对5-及3-剪接位点均起负调控作用 SF2/ASF（splicing factor 2/alternative splicing factor）是一种可变剪接因子，其相对浓度是影响选择性剪接发生的重要原因之一四、mRNA 3-端加尾受poly(A)信号和多种蛋白质因子的调控 poly(A)信号的组成 断裂点 AAUAAA序列 富含GU的下游序列 辅助序列（USE）USE： upstream of the AAUAAA elementDSE： downstream element促进poly(A)尾的形成多种蛋白因子

30、某些序列元件 RNA聚合酶 PABP U2AF65 DSE USEPABP： Poly(A)-binding protein U2AF65： U2 auxiliary factor 65USE： upstream of the AAUAAA element DSE： downstream element抑制poly(A)尾的形成多聚腺苷酸化因子 多聚嘧啶结合蛋白PTBU1A等剪接因子引起靶蛋白转位的CSR1和IRBIT蛋白U1A： U1 snRNP ACSR1：cellular stress response 1IRBIT：IP3R-binding protein released with

31、inositol 1,4,5-triphosphate1.mRNA的核输出需要运送载体与核孔复合体相互作用含有9种以上蛋白质的外显子连接复合体（exon junction complex, EJC）对mRNA的核输出具有重要作用。其通过识别剪接复合体而结合于前体RNA，经剪接后，EJC仍然保留在外显子-外显子连接处。五、mRNA的转运及细胞质定位受多种序列元件和蛋白质因子调控EJC含有一组RNA输出因子（RNA export factor, REF）家族的蛋白。REF蛋白与转运蛋白（称为TAP或Mex）结合，形成复合体；而TAP/Mex可直接与核孔复合体相互作用，从而将mRNA携带出核REF和

32、TAP/Mex是mRNA出核的关键蛋白质。当mRNA到达胞质后，TAP/Mex便与REF解离，从复合体中释放出来此外，加帽的mRNA与帽结合复合体（cap binding complex, CBC）结合，从而促进mRNA的核输出2.调节mRNA定位的蛋白质因子可识别并结合mRNA分子中的定位元件 邮政编码（zip code）： mRNA的定位信号序列 邮政编码结合蛋白（zip code binding protein, ZBP）： 与邮政编码结合的蛋白质因子核不均一RNP样蛋白（hnRNP-like protein）：具有mRNA识别结构域ZBP-1样蛋白（ZBP-1-like protein

33、）：具有mRNA识别结构域和KH（K-homology）结构域双链mRNA结合蛋白：具有双链RNA结合结构域六、mRNA的稳定性受多种因素调控mRNA自身的某些序列可调控mRNA稳定性 5-端帽结构 3-UTR poly(A)尾 编码区 5-UTR2.mRNA的结合蛋白可调控mRNA稳定性 帽结合蛋白（CBP） PABP Poly(A)-binding protein 3-UTR结合蛋白编码区结合蛋白3.翻译产物可调控mRNA稳定性例如：有些翻译产物可与自身mRNA结合，导致mRNA降解4.无义介导的mRNA衰减系统可降解异常的mRNA无义介导的mRNA衰减 ( nonsense-mediat

34、ed mRNA decay,NMD) NMD是真核细胞中广泛存在的一种保守性mRNA质量监控系统，可快速、选择性地降解含有提前终止密码子的异常mRNA。 从而避免产生对机体有害的截短蛋白质（当然，NMD系统也可降解约三分之一的自然生成的选择性剪接mRNA）。NMD异常与肿瘤等的发生、发展密切相关 5.某些非编码RNA可促进mRNA降解某些lncRNA可促进mRNA降解 lncRNA可募集特定蛋白因子而促进mRNA降解lncRNA可竞争结合RNA稳定蛋白而促进mRNA降解某些短链非编码RNA可促进mRNA降解miRNA可通过促进脱腺苷化作用而促进mRNA降解接近或完全互补的miRNA促进AGO2

35、蛋白剪切mRNAsiRNA促进mRNA降解miRISC促进脱腺苷化作用和抑制翻译作用6.多种其他因素可调控mRNA稳定性激素：雌激素可提高两栖动物卵黄蛋白原mRNA的稳定性，生长激素有助于催乳素mRNA的稳定病毒：单纯疱疹病毒通过加速降解宿主细胞的mRNA来获得足够的核糖体与病毒RNA偶联，合成病毒所需要的蛋白质核酸酶：参与poly(A)降解的RNase可通过降解poly(A)而降低mRNA的稳定性离子：铁离子的水平可影响转铁蛋白受体mRNA的稳定性转录后调控mRNA 3-端加尾的调控mRNA的转运及细胞质定位的调控剪接过程受调控元件和调控因子的调控CTD参与调节RNA的转录后加工mRNA 5

36、-端加帽和脱帽的调控mRNA的稳定性受多种因素调控真核基因的翻译调控Translational Regulation of Eukaryotic Gene第四节在翻译水平上，目前发现的一些调节点主要在起始阶段和延长阶段，尤其是起始阶段翻译水平的调控主要是通过蛋白质与mRNA相互作用、或干预蛋白质与mRNA的相互作用而实现翻译调控作用不仅涉及多种蛋白质，也与mRNA的结构和分子中的特定序列元件有关翻译调控miRISC结合靶mRNA而抑制翻译lncRNA可调控mRNA的翻译mRNA通过5-AUG调控翻译起始效率RBP通过与 mRNA的UTR结合而抑制翻译翻译起始因子的磷酸化调节蛋白质翻译翻译起始的

37、快慢在很大程度上决定着蛋白质翻译的速率，而真核翻译起始因子（eukaryotic translation initiation factor, eIF）的磷酸化修饰对翻译起始具有重要调控作用一、翻译起始因子的磷酸化调节蛋白质翻译（一）eIF-2亚基的磷酸化抑制翻译起始eIF-2由、三个亚基组成，是典型的GTP结合蛋白，主要参与甲硫氨酰-起始tRNA（Met-tRNAi）的进位过程（二）eIF-4E的磷酸化激活翻译起始eIF-4E与mRNA帽结构的结合是翻译的限速步骤 磷酸化修饰可增加eIF-4E的活性磷酸化eIF-4E的结合蛋白（eIF-4E binding protein，4E-BP，包括4

38、E-BP1, 2, 3），可解除其与eIF-4E的结合，使eIF-4E得以释放，从而增加eIF-4E的活性mRNA翻译二、某些RNA结合蛋白（RBP）可通过与mRNA的5-或3-UTR结合而抑制翻译结合mRNA的5-UTR而抑制翻译的起始与3-UTR 中的特异位点结合，干扰3-端polyA尾与5-端帽结构之间的联系，从而抑制翻译起始RBP抑制翻译的机制例如：铁反应元件（iron response element, IRE）IRE结合蛋白（IRE-binding protein, IRE-BP）5-AUG三、真核mRNA可通过5-AUG调控翻译起始效率有些mRNA 分子，在其正常的起始密码子AU

39、G的上游往往有一个或多个AUG也可能作为起始密码子，称为5-AUG。如果核糖体从5-AUG开始翻译，翻译后会很快遇到终止密码子而释出一个无功能的多肽5-AUG可与正常AUG竞争，使正常的翻译产物维持在较低水平遗漏扫描（leaky scanning）近90%的真核mRNA是从5-端帽结构下游第一个AUG密码子开始翻译的。但当第一个AUG上、下游的邻近序列不利于起始密码子扫描/识别时，核糖体小亚基可能无视第一个AUG而滑向第二个，甚至第三个AUG，这种现象被称为遗漏扫描（leaky scanning）细胞可通过遗漏扫描机制调节相关蛋白质翻译的相对丰度 内部核糖体进入位点（internal ribosome entry site，IRES）某些真核细胞内的特殊mRNA，其翻译起始点不是AUG，而是远离mRNA 5-端的一段特异序列，也称为内部核糖体进入位点（internal ribosome entry site，IRES）IRES被偏爱使用的情况主要见于正常翻译过程受到限制，整体蛋白质合成能力降低，而从IRES开始的翻译未受影响四、miRISC结合靶mRNA而抑制翻译miRNA通过与蛋白质结合形成miRISC而对翻译过程产生抑制作用miRNA的主要功能是调控翻译，而且以负调控作用为主miRISC抑制mRNA翻译的主要机制直接抑制mRNA翻译：miRISC抑