遗传个体发育专家讲座

第13章个体发育（Individualdevelopment）遗传个体发育专家讲座第1页目录一、发育遗传学二、细胞特化与命运决定三、细胞程序性死亡四、胚胎发育与遗传控制五、基因差异表示六、原核生物基因表示调控七、真核生物基因表示调控遗传个体发育专家讲座第2页发育遗传学硕士物发育过程中基因调控机理科学，包含：细胞分化、器官发生、形态建成等发育过程遗传控制机理。简史1897：Morgen刚受精水母卵细胞，去掉胞质，胚胎呈畸形，细胞质是早期分化原因。1940：Walsch小鼠背轴发育基因突变，造成子鼠背轴不发育，提出developmentalgenetics。一、发育遗传学与细胞分化(一)发育遗传学(developmentalgenetics)1.概念及简史遗传个体发育专家讲座第3页2.生物个体发育(一)发育遗传学(developmentalgenetics)

如人体形成包含:细胞分化→器官发生→形态建成即：生物个体发育有细胞分化，器官形成和形态建成3过程。第5周椎形眼睛和血管第9周开始形态建成第17周第21周形态建成第7周胚胎发育完成一、发育遗传学与细胞分化遗传个体发育专家讲座第4页体细胞→脱分化培养→诱导培养→完整植株。Steward(1958)胡萝卜根尖韧皮部细胞，培养成一完整植株。⑴体细胞脱分化(dedifferentiation)培养1.植物细胞全能性与分化(二)细胞全能性（celltotipotency）一、发育遗传学与细胞分化遗传个体发育专家讲座第5页⑵性细胞脱分化培养植物花粉→脱分化培养→诱导培养→完整植株1.植物细胞全能性与分化(二)细胞全能性（celltotipotency）一、发育遗传学与细胞分化遗传个体发育专家讲座第6页1996.7苏格兰Wilmut母羊乳腺细胞核→移植另一母羊去核卵细胞→体外培养→移植假孕母羊子宫→发育成多利。移植247个卵，多利是其中唯一成功者。⑴乳腺细胞核与多利小绵羊2.动物细胞移植(transplantation)(二)细胞全能性（celltotipotency）一、发育遗传学与细胞分化遗传个体发育专家讲座第7页多利之后第二例；日本从母牛乳腺细胞克隆了第一头克隆牛。⑵日本克隆牛(二)细胞全能性（celltotipotency）一、发育遗传学与细胞分化2.动物细胞移植(transplantation)遗传个体发育专家讲座第8页⑶美国克隆鼠英国科学家从成年老鼠皮肤细胞中克隆大鼠(二)细胞全能性（celltotipotency）一、发育遗传学与细胞分化2.动物细胞移植(transplantation)遗传个体发育专家讲座第9页⑷美国克隆猴美国从猴皮肤细胞中克隆了世界上第一只猴“泰特拉”(二)细胞全能性（celltotipotency）一、发育遗传学与细胞分化2.动物细胞移植(transplantation)遗传个体发育专家讲座第10页⑸美国克隆猪美国、中国、韩国分别从猪皮肤细胞、骨髓

细胞中成功地克隆许多良种猪。(二)细胞全能性（celltotipotency）一、发育遗传学与细胞分化2.动物细胞移植(transplantation)遗传个体发育专家讲座第11页⑹美国克隆小猫——“茜茜”美国、韩国从猫表皮细胞中成功地克隆出小猫“茜茜”和在紫外光照射下能会发出荧光红色荧光猫。茜茜供体茜茜和她代孕妈妈(二)细胞全能性（celltotipotency）一、发育遗传学与细胞分化2.动物细胞移植(transplantation)遗传个体发育专家讲座第12页(三)细胞质在生物发育中作用1.动物极和植物极动物、植物卵细胞有细胞器分化和动物极、植物极、灰色半月体等特定组织器官分化。一、发育遗传学与细胞分化遗传个体发育专家讲座第13页(三)细胞质在生物发育中作用2.海胆切割试验卵裂开始时顺赤道切开动物极发育成空心多毛球植物极发育成类似胚胎物一、发育遗传学与细胞分化遗传个体发育专家讲座第14页(三)细胞质在生物发育中作用3.植物花粉粒发育小孢子→单核移至稠质端→2核花粉粒→1核移至稠质端→生殖核。一、发育遗传学与细胞分化遗传个体发育专家讲座第15页(三)细胞质在生物发育中作用4.植物卵细胞发育一、发育遗传学与细胞分化大孢子→远离珠孔→稠质端发育成胚囊→3个退化遗传个体发育专家讲座第16页细胞有全能性，但伴随发育推进其全能性潜力逐步受到限制，最终仅产生一个特定类型细胞，称细胞特化。二、细胞特化与命运决定(cellspecificationanddetermine)如造血干细胞稠质端产生一、二、三、四级干细胞，非稠质端产生对应特化细胞分别形成红细胞、血小板、浆细胞及分化T细胞。(一)细胞命运确定（cell-fatedecision）遗传个体发育专家讲座第17页⑴概念无任何原因作用下，按指定命运自主分化也称镶嵌发育模式。

无脊椎动物发育、多数植物发育多为这类⑵特化原因细胞质成份差异(mRNA或蛋白质)、质内种系颗粒差异差异而致。1、自主特化（autonomousspecification）(二)发育模式与细胞特化（cellspecification）二、细胞特化与命运决定遗传个体发育专家讲座第18页⑶自主特化现象烟草表皮细胞倒1-2叶培养→仅长2片子叶倒3-4叶培养→长3-4对叶后开花倒5-7叶培养→长2对叶后开花倒8-10叶培养→长1对叶后开花花序培养→直接开花均与细胞质成份差异相关。1、自主特化（autonomousspecification）(二)发育模式与细胞特化（cellspecification）二、细胞特化与命运决定遗传个体发育专家讲座第19页⑴概念细胞位置差异及其周围细胞相互作用决定细胞命运；也称调整发育模式脊椎动物发育多为这类⑵原因稀薄位置不一样，细胞质中蛋白质信息分子或mRNA信息分子浓度也不一样，命运就不一样。卵裂球外、中、内胚层细胞命运不一样。(二)发育模式与细胞特化（cellspecification）2、条件特化（conditionalspecification）二、细胞特化与命运决定遗传个体发育专家讲座第20页⑶现象—假如蝇背化基因dorsal突变背化基因突变体前后轴主梯度内位置信息分子浓度异常，能产生各种功效突变。用wt细胞质注入中腹腔能使感觉器官突变恢复正常，注入前腹腔能使呼吸恢复正常。改变位置信息分子浓度能改变细胞命运。(二)发育模式与细胞特化（cellspecification）2、条件特化（conditionalspecification）二、细胞特化与命运决定遗传个体发育专家讲座第21页自主特化①胞质决定因子(种系颗粒)决定细胞命运②改变细胞质因子浓度不能改变细胞运命③细胞命运与相邻细胞无关条件特化①细胞位置或信息分子浓度(前后轴)决定细胞命运②改变胞质信息分子浓度(wt注射)能改变细胞命运③细胞命运与相邻细胞相关合胞特化(syncytialspicification)介于自主与条件特化之间，也称半程序化模式3、自主特化与条件特化区分(二)发育模式与细胞特化（cellspecification）二、细胞特化与命运决定遗传个体发育专家讲座第22页体长1mm，生命周期3d2n=12=5AA+XO♂.5AA+XX♀Genome：9.7×107bpGene数目：19141个成熟幼虫细胞数：959个一龄幼虫细胞数：558个程序性死亡细胞数：131个合计：1090个发育阶段：幼虫、成熟幼虫及卵3阶段。(三)秀丽隐杆线虫特化1.秀丽隐杆线虫发育二、细胞特化与命运决定遗传个体发育专家讲座第23页1.质内种系颗粒移至后端→P1(有颗粒)+AB→389个真皮及肌细胞。2.移至后端→P2+EMS→80个肌肉、腺体、神经元细胞和20个肠细胞。3.移至后端→P3+C→47个神经元及肉细胞4.移至后端→P4+D→20肌肉细胞，P4

产生性细胞2.种系颗粒(germlinegranules)与基因(三)基因与秀丽隐杆线虫特化二、细胞特化与命运决定受精卵5次有丝分裂完成细胞特化，由5个基因控制遗传个体发育专家讲座第24页生物体内一些细胞不再为生物体所需或受损，会激活自杀遗传结构自我毁灭。隐杆线虫发育过程中程序性死亡131个细胞

植物体导管形成、老叶脱落人体移殖器官愈合、蝌蚪尾巴脱落等为了生存或适应某生存环境而指令性地牺牲局部细胞称程序性死亡，也叫利他死亡。三、细胞程序性死亡(programmedcelldeath)(一)细胞程序性死亡遗传个体发育专家讲座第25页(二)细胞调亡(apoptosis)细胞调亡：细胞生理性死亡为之特征⑴染色体和内含物被剪成片段，能被活细胞吞噬⑵核膜破裂前碎片不外溢，非坏死发浓⑶细胞球状有腔泡，非胀大红肿即细胞调亡≠细胞坏死三、细胞程序性死亡(programmedcelldeath)遗传个体发育专家讲座第26页秀丽隐杆线虫131个细胞程序性死亡是14个异常死亡基因(celldeathabnomal)作用之故。ced3、ced4、

ced9与131个细胞死亡都相关且ced3、4与ced9拮抗表示。(三)细胞程序性死亡与基因三、细胞程序性死亡(programmedcelldeath)遗传个体发育专家讲座第27页人体自杀基因Ice人体白细胞介素β转换酶Ice(interleukin-1β-convertingenzyme)能把DNaseⅠ从复合物中释放出来，剪断DNA造成细胞自杀，称人体自杀基因Ice。Ice与ced3关键元件相同，均引发细胞调亡。淋巴癌基因bcl人体滤泡β淋巴瘤基因能使人体表示淋巴癌。bcl与ced9结构相同，能致癌，能阻止细胞调亡或自杀，能激活细胞产生愈伤组织、进行组织培养。(四)人体自杀基因(Ice)与癌基因(bcl)三、细胞程序性死亡(programmedcelldeath)遗传个体发育专家讲座第28页四、胚胎发育与遗传控制(一)胚胎卵裂（cleavage）受精卵增数不增大有丝分裂为卵裂，有细胞重排。第1-2次：纵裂→4个等体积卵裂球。第3次：横裂→8个不等体积卵裂球，出现两极。第4次后：边分裂边重排→囊胚(果蝇)或胚泡(人)，出现内中、外3个胚层。纵向分裂等体积横向分裂不等体积上为动物极下为植物极边分裂边重排第3天桑椹期胚泡(人体)囊胚(果蝇)第4天胚泡期期遗传个体发育专家讲座第29页第4次分裂后，细胞为何会边分裂边重排形成内.中.外3个胚层和前后2个梯度段？是母源效应基因(神经母细胞Notch)作用。母源效应基因使卵裂球形成前后轴和背腹轴梯度、完成细胞特化母体基因，称为母源效应基因。(二)母源效应基因(maternaleffectgene)1、概念四、胚胎发育与遗传控制遗传个体发育专家讲座第30页(二)母源效应基因(maternaleffectgene)2、背腹轴极性基因背化基因dorsal负责背腹器官建成，突变会使背腹结构畸形。有10多个突变体(基因)，用wt细胞质能使其恢复正常，但wt精液不能。wt胞质注入中腹腔能恢复感觉器官，注入前腹区能恢复正常呼吸。信号传递基因Toll

负责信号传递，将外界信号传入卵母细胞、激活腹部结构发育所需许多基因。四、胚胎发育与遗传控制遗传个体发育专家讲座第31页(二)母源效应基因(maternaleffectgene)3、前后轴极性基因①前部系统:负责头胸发育bicoid(两头尖)基因：生产特异DNA结合蛋白，决定前部结构转录因子调控②后部系统:负责腹部分节nanos(侏儒)

基因：决定胚胎腹节形成。③未端系统：负责前后部发育torso(中段)基因编码跨膜受体四、胚胎发育与遗传控制遗传个体发育专家讲座第32页负责躯体体节建成，有3种类型⑴裂隙基因将前后2段形成4个区带；⑵成对规则基因将4区段分为7个区带；⑶体节极性基因将7条带形成14个区带。(a)3小时果蝇胚胎(b)10小时果蝇胚胎(c)刚孵化出幼虫(三)分节基因（segmentationgene）四、胚胎发育与遗传控制遗传个体发育专家讲座第33页决定各体节生物学特征果蝇3号染色体上5个同源异型基因分别负责头.尾.腹.胸.触角及体节特征形成触角基因(ANT-C)突变使触角变成一对腿；胸复节基因(BX-C)突变使第3节平衡器变为第2节翅出现一对多出翅。(四)同源异型基因（homeoticgene）四、胚胎发育与遗传控制遗传个体发育专家讲座第34页五、基因差异表示(genedifferentialexpresion)(一)人体珠蛋白基因家族(genefamily)16号染色体称基因簇，有和ζ两个基因11号染色体称基因簇，有.

.和四个基因这6个基因控制人体胚胎、胎儿及成人期各种血红蛋白生产遗传个体发育专家讲座第35页五、基因差异表示(genedifferentialexpresion)(二)珠蛋白基因差异表示1-8周胚胎期：є珠蛋白，有HbG1、HbG2、Hbp3中蛋白是ζ、

、

、

基因开启后表示，ζ100%3-9月胎儿期：

珠蛋白，有HbF、HbA2种蛋白是

、β、

基因开启表示，

占80%，占20%生-死成人期：αβ珠蛋白，有HbA1、HbA22种蛋白是、β

和

基因开启后表示，αβ占90%

占2.5%1.人体不一样发育阶段珠蛋白种类遗传个体发育专家讲座第36页①第一个开关期8周内ζ链最先表示，和

链相继表示，但ζ很快被

取代。ζ由开到闭，α和

同时打开，α一开永不关。②第二个开关期3-9月

逐步关闭，β逐步打开，β一开永不关；出生后α

表示为主，伴有少许

表示。五、基因差异表示(genedifferentialexpresion)(二)珠蛋白基因差异表示(differentialexpresion)2.两个开关期遗传个体发育专家讲座第37页⑴E.coli加入或去除乳糖试验六、原核生物基因表示调控1、诱导调控(inducibleregulation)乳糖加入和去除对lacmRNA影响1961，JocobE.coli以葡萄糖为生；加入乳糖之初培养基会瞬间变红，但lacoperon后会转录lacmRNA加入乳糖lacmRNA含量极少，去除乳糖lacmRNA含量增加。（一）转录调控遗传个体发育专家讲座第38页⑵乳糖操纵子(lactoseoperon)发觉1、诱导调控(inducibleregulation)E.coli代谢乳糖需要3种酶参加wt添加乳糖时三种酶含量急剧增加，无乳糖3种酶合成同时停顿。突变型添加是否这3种酶都表示六、原核生物基因表示调控（一）转录调控遗传个体发育专家讲座第39页⑶lacoperon结构经测定,结构基因序列为β半乳糖基因Z:3510bp渗透酶基因Y：780bp转乙酰酶基因A：825bp与诱导相关基因有调整基因lacI：1040bp开启基因lacP：54bp操纵基因lacO：26bp分子量KDa分子量KDa个氨基酸结构1、诱导调控六、原核生物基因表示调控（一）转录调控遗传个体发育专家讲座第40页⑷乳糖操纵子调控lacI生产阻遏物关闭了操纵子；有乳糖时，乳糖与阻遏物结合，操纵基因lacO被打开，Z.Y.A结构基因合成出β半乳糖苷酶.渗透酶和转乙酰酶分解乳糖。不诱导被阻遏，诱导不阻遏调控称诱导负调控1、诱导调控六、原核生物基因表示调控（一）转录调控遗传个体发育专家讲座第41页操纵基因发生突变OC，阻遏物不能与操纵基因结合,不诱导也表示。OC突变是操纵子非结构基因突变称OC组成型突变。⑸操纵基因组成型突变1、诱导调控六、原核生物基因表示调控（一）转录调控遗传个体发育专家讲座第42页⑹调整基因组成型突变调整基因发生突变I-后,生产阻遏物不能与操纵基因结合，不诱导时也表示。lacI突变是操纵子非结构基因突变称I-组成型突变。1、诱导调控六、原核生物基因表示调控（一）转录调控遗传个体发育专家讲座第43页因调整基因突变生产出没有与诱导物结合位点阻遏物，称超组成型突变Is。因诱导也不表示称超阻成型表示量。⑺调整基因超组成型突变1、诱导调控六、原核生物基因表示调控（一）转录调控遗传个体发育专家讲座第44页⑻部分二倍体试验1、诱导调控六、原核生物基因表示调控（一）转录调控试验结果表明①lacI-/FlacI+不诱导不表示,说明I+对I-为显性,lacIs/FlacI+不诱导也表示说明lacIS对I+.I-超表示②O+Y+/FOcY+不诱导也表示说明Oc对O+为显性③结构基因突变后诱导也不表示.遗传个体发育专家讲座第45页1、诱导调控⑼cAMP与CAP复合物诱导正调控有乳糖时腺苷环化酶催化ATP形成环化腺苷酸cAMP,cAMP与CAP形成复合物,激活乳糖操纵子转录。无乳糖有葡萄糖时腺苷环化酶无活性，无cAMP，CAP无活性，乳糖操纵子停顿转录。称诱导正调控。乳糖诱导就转录，不诱导不转录分解物激活物蛋白(cataboliteactivatorproteinCAP)六、原核生物基因表示调控（一）转录调控遗传个体发育专家讲座第46页⑽诱导调控类型①诱导负控制：I基因生产阻遏蛋白关闭操纵子，诱导下打开操纵子，因诱导不阻遏称诱导负调控。如lacoperon。②诱导正控制：I基因生产无活性激活蛋白关闭操纵子，诱导下操纵子打开，因诱导能激活称诱导正调控。如cAMPlacoperon③诱导自控制：调整基因位于操纵子内为之。1、诱导调控六、原核生物基因表示调控（一）转录调控遗传个体发育专家讲座第47页

E.coli色氨酸合成需要3种酶，这3种酶是邻氨基苯甲酸合成酶E.D基因，吲哚甘油磷酸合成酶基因C，色氨酸合成酶B、A基因5个基因生产。色氨酸操纵子由六部分组成：开启基因P、操纵基因O、前导序列L、弱化子、终止子和5个结构基因。

2、阻遏调控(repressibleregulation)⑴色氨酸操纵子结构1978,Yanofsky六、原核生物基因表示调控（一）转录调控遗传个体发育专家讲座第48页R基因生产无活性阻遏蛋白，操纵子打开，生产色氨酸；色氨酸多出时，阻遏蛋白被激活，关闭操纵子，生产停顿。辅阻时激活了阻遏蛋白关闭操纵子，称阻遏负调控。2、阻遏调控(repressibleregulation)⑵色氨酸操纵子调控六、原核生物基因表示调控（一）转录调控遗传个体发育专家讲座第49页①负控制:I基因生产阻遏蛋白无活性，操纵子打开，辅阻时操纵子关闭，称阻遏负调控。如trpoperon。②正控制:I基因生产激活蛋白让操纵子打开，辅阻时操纵子关闭，称阻遏正调控。如甲硫氨酸操纵子；③操纵基因位于操纵子内称阻遏自控调控，如hisoperon⑶阻遏调控类型第一节原核生物基因表示调控2、阻遏调控(repressibleregulation)一、转录调控遗传个体发育专家讲座第50页trp操纵子前导序列中直接参加operon调控区间称弱化子色氨酸操纵子前导序列trpL123—150bp缺失后，trpmRNA转录速率提升6-8倍。可见该序列有弱化转录作用，称弱化子。在E、O基因之间，有162bp序列。3、弱化子调控（attenuatorregulation）⑴弱化子（attenuator）六、原核生物基因表示调控（一）转录调控遗传个体发育专家讲座第51页3、弱化子调控（attenuatorregulation）⑵弱化子结构

１区trpL54～59两个trp密码子UGGUGG，不一样条件下能形成不一样配对结构。3.4区配对时会形成终止信号，2.3区配对、4区游离时无终止信号。六、原核生物基因表示调控（一）转录调控遗传个体发育专家讲座第52页②高trp浓度时，高浓度色氨酰-tRNA能占据１区trpL54～59两个trp密码子，造成3.4区配对形成终止信号，转录终止。③低trp浓度时，低浓度色氨酰-tRNA极难经过两个trp密码子，造成2.3区配对，第4区游离，转录出trpmRNA。3、弱化子调控（attenuatorregulation）⑶弱化子调控原理4、转录起始调控(自学)六、原核生物基因表示调控（一）转录调控遗传个体发育专家讲座第53页（二）翻译调控（translationregulation）1、严谨调控（stringentcontrol）⑴严谨反应(stringentresponse)因氨基酸饥饿，对mRNA及蛋白质合成调控作用为之。原核生物中当蛋白质翻译量急减时，鸟苷四磷酸(ppGpp)及鸟苷五磷酸(pppGpp)浓度急增，从50μmol/L急增500μmol/L。研究发觉：pppGpp是ppGpp合成酶(严谨因子stringentfactor)催化GDP生成。GDP是因氨基酸缺乏,空载tRNA过多,GTP不停消耗之故。异常空转反应六、原核生物基因表示调控遗传个体发育专家讲座第54页①改变RNA聚合酶结构，影响其开启能力,停顿mRNA合成②抑制rRNA基因开启子，使rRNA合成量急剧下降,

核糖体蛋白失去结合对象,蛋白质合成停顿。所以，严谨反应既是mRNA转录水平调控，又是rRNA翻译水平翻译调控。1、严谨调控（stringentcontrol）⑵ppGpp调控作用六、原核生物基因表示调控（二）翻译调控（translationregulation）遗传个体发育专家讲座第55页2、翻译起始调控某基因突变使邻近基因翻译量也同时降低现象trpE突变使邻近正常基因trpD生产量也对应降低，其机理是trpE终止子就是trpD开启子。trpEtrpDtrpmRNA—ACUUUCUGAUGGCG—trpE结束=trpD开始苏苯丙终止甲硫苯丙称偶联翻译

偶联翻译调控来自DNA序列结构，称固定式调控；而严谨反应与DNA序列无关，称非固定式调控⑴偶联翻译六、原核生物基因表示调控（二）翻译调控（translationregulation）遗传个体发育专家讲座第56页（三）原核生物mRNA加工调控原核生物转录与翻译几乎同时。单顺反子mRNA转录14codon/min，翻译15codon/min，称转录翻译偶合。1、转录翻译偶合(coupling)RNA聚合酶—核糖体蛋白操纵子，转录前体包含RNA聚合酶B、β`亚基，核糖体大亚基L10、L7、L12基因，需经RNaseⅢ切开，形成核糖体大亚基、RNA聚合酶mRNA后方才能翻译。2、mRNA前体加工六、原核生物基因表示调控遗传个体发育专家讲座第57页（三）原核生物mRNA加工调控3、成熟RNA前体加工⑴间隔序列加工RNA都有失活间隔序列，需剪去后才有活性⑵tRNA3`端加工转录tRNA没有CCA氨基酸臂，需要添加臂端六、原核生物基因表示调控遗传个体发育专家讲座第58页七、真核生物基因表示调控调控机理有：染色质水平调控(染色体、活性染色质和LCR)转录水平调控(顺史作用元件、反式作用因子)转录后水平调控(mRNA加工和选择加工)翻译水平调控(起始、非翻译区和尾调控)翻译后水平调控(二硫键调控)表示调控机制复杂1.基因组巨大、复杂基因组大：人体30亿对bp，编码6万个基因基因组复杂：重复序列种类多、比重大多个调整基因调控1-多个结构基因2.基因分布在不一样染色体，转录翻译时空差异显著3.DNA与组蛋白结合，有复杂染色质结构4.基因差异表示现象普遍遗传个体发育专家讲座第59页七、真核生物基因表示调控（一）染色质水平调控⑴基因丢失人体XX染色体早期随机失活，出现巴氏小体⑵基因扩增蟾蜍卵母细胞rDNA600→2×106，扩增4000倍⑶基因重排酵母а或交配型基因重排

1、染色体水平调控遗传个体发育专家讲座第60页（一）染色质水平调控2、染色质水平调控⑴活性染色质发觉易被DNAaseI降解染色质称活性染色质鸡血红细胞中DNAaseI对成体

-球蛋白基因降解高敏感，对胚胎

-球蛋白基因较敏感，对卵清蛋白基因不敏感。但鸡输卵管细胞中DNAaseI对卵清蛋白基因高敏感，

-球蛋白基因不敏感时间或器官不一样易被DNAaseI降解染色质部位也不一样，这种敏感性区间称为活性染色质。胚胎-球蛋白基因成体-球蛋白基因卵清蛋白基因鸡血红细胞DNAaseI降解七、真核生物基因表示调控遗传个体发育专家讲座第61页2、染色质水平调控⑵活性染色质特点⑴组蛋白乙酰化程度高，乙酰化酶(HAT)活性强；⑵H2B组蛋白甲基化程度低；⑶H2B组蛋白磷酸化程度低；⑷含HMG14、HMG17非组蛋白，为DNAaseI优先释放蛋白；⑸H2A富集，H1结合不紧。HMG:highmobilitygroup高速迁移系列非组蛋白（一）染色质水平调控七、真核生物基因表示调控遗传个体发育专家讲座第62页2、染色质水平调控⑶转录与超敏感位点活性染色质内活性转录基因都有1-多个超敏感位点如：5’端超敏感位点有转录调控作用，称5’调控位点(locuscontrolregionLCR)，是一簇多个超敏感位点，有100-200bp。珠蛋白基因5’端调控位点(locuscontrolregionLCR)

（一）染色质水平调控七、真核生物基因表示调控遗传个体发育专家讲座第63页2、染色质水平调控⑷活性基因转录与核小体①转录因子和RNA聚合酶在LCR开启子上形成起始复合体②八聚核小体解聚为H2A-H2B二聚体和H3-H4四聚体，并转录③RNA聚合酶经过地方，核小体中组蛋白暂时移开④RNA聚合酶离开后，恢复核小体结构，出现puf。起始复合体→核小体解聚8=2/2+4→暂时移开→转录后恢复，,并出现puf（一）染色质水平调控七、真核生物基因表示调控遗传个体发育专家讲座第64页（二）转录水平调控5’AB3’132CAATboxTATAbox翻译起始翻译停顿TAA/TAG/TGA加Poly(A)信号加帽，转录起始信号肽序列1,、2、3：外显子A、B：内含子DNA上对基因活性有调整作用特定序列包含：LCR位点调控；开启子调控；增强子调控转录起始调控；信号肽调控；激素调控等1、顺式调控(cis-regulation)⑴顺式作用元件(cis-actingelement)七、真核生物基因表示调控遗传个体发育专家讲座第65页⑵开启子调控位于结构基因起点前，5’端上游100bp之内。TATAbox：-35bp，RNA酶识别和结合位点GCbox：-90bp，决定起始方式和性质，H2B缺失GCbox后，会伤失细胞周期性。（二）转录水平调控1、顺式调控(cis-regulation)七、真核生物基因表示调控遗传个体发育专家讲座第66页⑶增强子(enhancer)调控1、顺式调控(cis-regulation)位置：开启子上游700-1000bp内，长度100-200bpCAATbox：-75bp，提升转录效率，缺失后效率剧降关键元件：8-12bp，富AT，两边有回纹结构，作用：将模板固定在核基质上，促进聚合酶滑动，提升速率猴或兔接上SV40增强子后转录速率提升100倍。核基质结合区域(nuclearmatrixassociationregion,MAR),ATATTTTTTATA（二）转录水平调控七、真核生物基因表示调控遗传个体发育专家讲座第67页⑶增强子(enhancer)调控远距离刺激：激活子与聚合酶形成复合体，使

DNA弯曲，让增强子与开启子接触，击活转录因子，提升转录效率多方式刺激：人胚胎γ和β链血红蛋白基因共用一个增强子，能与P1或P2开启子不一样方式结合，提升转录效率。（二）转录水平调控七、真核生物基因表示调控1、顺式调控(cis-regulation)遗传个体发育专家讲座第68页参加真核生物转录调控蛋白质因子，如各种蛋白质多肽热休克反应元件(HSE)糖皮质激素反应元件(GRE)金属反应元件(MRE)等两种调控方式⑴直接与DNA结合调控；⑵与配基结合调控。⑴反式作用因子(trans-actingfactor)2、反式调控(trans-regulation)（二）转录水平调控七、真核生物基因表示调控遗传个体发育专家讲座第69页⑵直接与DNA结合调控2、反式调控(trans-regulation)①螺旋-转角-螺旋(HTH)富含谷酰氨酸或脯氨酸能识别GC框或CCAAT框，专一性调控；螺旋结构富带负电苛，能提升转录效率。生物激活蛋白、阻遏蛋白或同型异位盒(交配型MAT调整蛋白)等调控均为这类。两个а螺旋、一个β转角；羧基端а螺旋识别靶DNA特定区域,专一结合；另一个螺旋插入DNA骨架，参加转录调控（二）转录水平调控七、真核生物基因表示调控遗传个体发育专家讲座第70页2、反式调控(trans-regulation)⑵直接与DNA结合调控②锌指结构(zincfinger)半胱氨酸-锌-组氨酸形成cys-z-cys-z-his-z-his多指结构该结构是转录因子Ⅲ通用结构，特异性强且能提升转录效率。哺乳动物甾体激素受体、转录激活因子等这类。cys-z2-4-cys-z12-14-his-z3-his（二）转录水平调控七、真核生物基因表示调控遗传个体发育专家讲座第71页③亮氨酸拉链结构(ZIP)7个氨基酸中有1组4对亮氨酸残基间形成拉链，能识别CCAAT增强子，增强转录效率。④螺旋-环-螺旋结构(HLH)100-200个氨基酸残基形成成正确螺旋，中间有亮氨酸残基拉链，经过CCAAT增强子增强转录效率。2、反式调控(trans-regulation)⑵直接与DNA结合调控（二）转录水平调控七、真核生物基因表示调控遗传个体发育专家讲座第72页配基种类有成千上万种，但共同结构都有3类区间①转录识别区：约300bp，识别转录基因起点；②结合激活区：60-300bp，1个配基可能有1-多个激活区；③激素结合区：180-300bp，特定结合区仅结合1种蛋白。2、反式调控(trans-regulation)⑶蛋白质和配基结合调控⑴配基结构（二）转录水平调控七、真核生物基因表示调控遗传个体发育专家讲座第73页⑵激素激活转录调控Jenson等，3H标识①细胞质内雌二醇甾体激素与配基(受体蛋白)结合形成复合物，进入核内识别增强子。②激活增强子，打开开启子，转录出该基因mRNA。③受体依激素不一样而不一样，其增强浓度也不一样。如蚕丝蛋白基因激活增强子后4d内达109个copy。2、反式调控(trans-regulation)⑶蛋白质和配基结合调控（二）转录水平调控七、真核生物基因表示调控遗传个体发育专家讲座第74页⑷顺反式调控比较2、反式调控(trans-regulation)1:为两个正常基因表示，转录mRNA；P为开启子，R为调控蛋白2:上为顺式调控基因P突变，调控蛋白不能与其结合，下正常转录3:反式调控因子R突变，不能与开启子结合，两个均不能转录（二）转录水平调控七、真核生物基因表示调控遗传个体发育专家讲座第75页（三）转录后调控(post-transcriptioonalregulation)1、RNA加工⑴核内不均一前体RNA(heterogeneosnucleusRNA)初转录出来RNA前体，在基因长度和性质上差异很大、很不均匀，称hnRNA。如：小鼠淀粉酶基因hnRNA有7993bp，该基因成熟mRNA仅1663bp，相差6330bp。七、真核生物基因表示调控遗传个体发育专家讲座第76页⑵内含子自我剪切（三）转录后调控(post-transcriptioonalregulation)1、RNA加工Ⅰ型内含子剪切RNA中内含子编码剪切蛋白，在鸟苷辅助因子和RNA酶催化下剪掉内含子如四膜虫内含子剪切414内含子编码剪切识别剪点→外显子及其羟基+鸟苷与内含子混合物→1.2外显子连接+399内含子。414内含子鸟苷辅助因子第一个外显子鸟苷与内含子混合物攻击第二个外显子5`攻击第一个外显子3`1.2外显子连接395内含子399内含子七、真核生物基因表示调控遗传个体发育专家讲座第77页1、RNA加工⑵内含子自我剪切Ⅱ型内含子剪切内含子剪切蛋白识别剪点，在RNA酶和腺苷因子催化下剪掉腺苷套索。如叶绿体内含子剪切内含子识别剪点→腺苷残基→外显子及其羟基+腺苷套索→再次自我剪切后得1.2外显子连接+腺苷套索。内含子腺苷残基第一个外显子腺苷残基套索攻击第二个外显子5`攻击第一个外显子3`1.2外显子连接腺苷残基套索（三）转录后调控(post-transcriptioonalregulation)七、真核生物基因表示调控遗传个体发育专家讲座第78页2、选择性加工⑴不一样5`端选择同一前体mRNA因5`选择不一样开启子，剪得不一样mRNA小鼠淀粉酶基因利用不一样开启子产生唾液腺、肝脏两种mRNA，分别有1663bp(s+2+3)、1773bp(L+2+3)。（三）转录后调控(post-transcriptioonalregulation)七、真核生物基因表示调控遗传个体发育专家讲座第79页2、选择性加工⑵不一样3`端选择

同一前体mRNA因3`端选择不一样多聚腺苷剪接点，剪得不一样mRNA。如脊椎动物球蛋白因利用3`端不一样AATAAA多聚腺苷剪切点，在心脏和砂囊中分别产生20kb和10kb两种mRNA

。（三）转录后调控(post-transcriptioonalregulation)七、真核生物基因表示调控遗传个体发育专家讲座第80页2、选择性加工⑶不一样外显子选择

同一前体mRNA在不一样组织中因外显子选择方式剪得不一样mRNA。如大鼠降钙素(CGRP)前体mRNA，在甲状腺细胞中选择C1C2和降钙素剪得CGRP蛋白、脑细胞中剪接成相关神经肽。（三）转录后调控(post-transcriptioonalregulation)七、真核生物基因表示调控遗传个体发育专家讲座第81页1、翻译起始(translationalinitiation)调控⑴翻译起始因子(eukaryoticinitiationfactor,eIF)决定翻译起始延伸及终止。如：eIF1:开启40S形成rRN-AeIF2-GTP.Met-tRNA复合物后，沿5`UTR滑行，寻找翻译起点AUG；eIF4:识别mRNA帽结构没有帽结构mRNA不翻译，大鼠胰岛素ⅡmRNA失掉帽结构，翻译量下降10倍。（四）翻译调控(tranclationalregulationofeukaryotes)七、真核生物基因表示调控遗传个体发育专家讲座第82页（四）翻译调控(tranclationalregulationofeukaryotes)2、5`端非翻译区调控(5`untranslatedregionregulation,UTR)AUG前UTR12-18bp内，bp数目与翻译量成正比低于12个bp第一个AUG后面信息不翻译，从第二个AUG起翻译。脑心肌炎病毒AUG前UTR结构仅8bp时，核糖体无法识别，从下一个AUG起动子翻译。第1个AUG不翻译第2个AUG起翻译七、真核生物基因表示调控遗传个体发育专家讲座第83页铁蛋白翻译调控

铁蛋白功效是储存铁，铁蛋白mRNA翻译取决于铁供给。3、阻遏蛋白特异结合调控（四）翻译调控(tranclationalregulationofeukaryotes)七、真核生物基因表示调控遗传个体发育专家讲座第84页尾结构直接影响蛋白质翻译速率翻译量与poly(A)长度呈正比，poly(A)尾与mRNA寿命相关。4、polyA尾结构翻译调控（四）翻译调控(tranclationalregulationofeukaryotes)七、真核生物基因表示调控遗传个体发育专家讲座第85页（五）翻译后调控(posttranslationcontrol)

脊椎动物胰岛素翻译后105个氨基酸→N端剪掉24个氨基酸→胰岛素前体→切掉中间一段氨基酸→21氨基酸残基A链+30个氨基酸B链→二硫键连接两肽链形成胰岛素。即对初始翻译产物进行剪接和二硫键修饰过程七、真核生物基因表示调控遗传个体发育专家讲座第86页第13章个体发育作业及复习题第一部分一、作业二、复习题（一）名词注释1.transcriptionalcontrol8.insulator2.inducibleregulation9.trans-actingfactor3.lactoseoperon10.hormoneresponseelement4.repressibleregulation11.5`untranslatedregionregulation5.attenuator12.posttranslationcontrol6.stringentcontrol13.heterogeneosnucleusRNA7.cisactingelement（二）填空1、原核生物基因表示调控以（）和（）调控为主，mRNA加工为辅。2、调整基因生产阻遏蛋白能与操纵基因结合关闭操纵子，诱导物作用下失去活性不能关闭操纵子调控类型称为（）调控，因调整基因生产无活性激活蛋白，在诱导物作用下形成有活性复合物操纵子被打开调控类型称为（）调控。3、调整基因生产无活性阻遏蛋白，在辅阻物作用下形成有活性复合物,操纵子被关闭调控类型称为（）调控，调整基因生产激活蛋白，在辅阻物作用下失去活性,操纵子被关闭调控类型称为（）调控。遗传个体发育专家讲座第87页4、因本身生产产物有余，而使无活性妨碍蛋白活化，关闭开启基因，停顿该物质转录生产调控称为()调控。因本身生产产物与对应tRNA结合，该产物氨酰基tRNA有余，而使mRNA产生内部终止子及茎环结构，停顿该物质生产调控为()调控。5、因某基因突变使邻近基因翻译量也对应降低现象称为（），造成这种现象原因是前面基因终止子就是后面基因（）。（三）选择填空1、乳糖操纵子发生组成型突变后不诱导情况下也会表示。下面基因型哪些不是组成型突变。（）a、OCZ+；b、I-Y+；c、I-Y+；d、O+Y-。2、原核生物翻译水平基因表示调控包含（）。a、严谨反应；b、弱化子调控；c、阻遏调控；d、mRNA加工调控3、真核生物翻译水平基因表示调控包含（）。a、顺式作用元件调控；b、开启子调控；c、5`端非翻译区调控；d、增强子调控。4、真核生物转录水平基因表示调控包含（