第一讲 基因的表达与调控

周次日

月教学内容学时授课教师职称备注2

10/9真核基因表达调控的机制3马长艳教授下午2:00始3

17/9启动子活性分析（Luciferasereporter、EMSA、CHIP）3李皓教授下午2:00始4

24/9mRNA水平的研究（Real-timePCR、原位杂交、mRNA稳定性分析）3马长艳教授下午2:00始6

8/10蛋白水平的研究（Westernblot，免疫组化、细胞免疫荧光）3郭军教授下午2:00始7

15/10翻译后修饰的研究（磷酸化、泛素化、乙酰化研究的方法和技术）3马长艳教授下午2:00始8

22/10表观遗传学研究（microRNA、LncRNA、DNA甲基化修饰）3马长艳教授下午2:00始2染色体、DNA和基因的关系Disease3疾病和基因的关系基因和蛋白的关系????5一致的遗传信息一致的表型？？？相同的基因型

不同的表现型基因表达模式6表观遗传学6表观遗传学的研究内容基因转录后的调控基因组中非编码RNA微小RNA（miRNA）反义RNA内含子、核糖开关等基因选择性转录表达的调控DNA甲基化基因印记组蛋白共价修饰染色质重塑7*

基因表达产物（蛋白质）的“质”和“量”的改变导致疾病的发生。第一讲基因表达调控的机制

基因表达是基因经过转录、翻译、产生有生物活性的蛋白质的整个过程。

基因的调控是一个蛋白质和DNA相互作用的过程。特异的DNA序列作为相应的基因的开关，一些调控蛋白结合上去打开或关闭这些开关。原核细胞与真核细胞的比较原核基因的表达调控操纵子（operon）：原核生物基因表达和调控的一个完整单元，包括调节基因、启动子、操作子、一个或几个结构基因和终止子。乳糖操纵子结构

(一)结构基因群(二)启动子(promoter，P)是指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列。操纵子至少有一个启动子，一般在第一个结构基因5′侧上游，控制整个结构基因群的转录。

原核生物基因转录起始区操纵子(operon)的基本组成(三)操作子操作子(operator)是指能被调控蛋白特异性结合的一段DNA序列，常与启动子邻近或与启动子序列重叠，当调控蛋白结合在操作子序列上，会影响其下游基因转录的强弱。(四)调节基因调节基因(regulatorygene)是编码能与操作子结合的调控蛋白的基因。某些特定的物质能与调控蛋白结合，使调控蛋白的空间构像发生变化，从而改变其对基因转录的影响，这些特定物质可称为效应物(effector)，其中凡能引起诱导发生的分子称为诱导剂(inducer)，能导致阻遏发生的分子称为阻遏剂或辅助阻遏剂(corepressor)。（五)终止子

终止子(terminatorT)是给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA序列。在一个操纵子中至少在结构基因群最后一个基因的后面有一个终止子。一、染色质水平的调控二、转录水平的调控三、转录后水平的调控四、翻译水平的调控五、翻译后水平的调控真核基因的表达调控一、染色质水平的调控基因突变、易位、重排基因扩增、染色质削减DNA的甲基化、染色质的异染色质化转录前染色质结构发生的一系列重要变化是转录的前提。因此染色质的活化也称为转录前的基因调整。

间期细胞核中期细胞核小体的修饰组蛋白乙酰化伴随着转录活性的增强，ＤＮＡ甲基化伴随转录活性的减弱。染色质削减

在细胞分化过程中，可以通过丢掉某些基因而去除这些基因的活性（体细胞丢失，生殖细胞保存完整）。

马蛔虫受精卵，线虫DNA的甲基化DNA分子的化学修饰主要是甲基化哺乳动物基因组中80-90%CpG的C发生甲基化基因的甲基化程度与基因表达呈反平行的关系基因组的甲基化模式可影响表型并且是可以遗传的，但不改变细胞的基因型染色质的异染色质化真核细胞可以通过常染色质的异染色质化在更广泛的遗传范围内调控基因的表达。如：雌性哺乳动物细胞中X染色质异染色质化在性

别决定中呈剂量平衡效应。说明：异染色质化是功能性的，具有调控基因表达的功能。染色质的种类异染色质常染色质间期细胞核中的染色质可分为两类：二、转录水平的调控顺式作用元件：与结构基因串联的特定的DNA顺序（启动子，增强子，沉默子）。反式作用因子：直接或间接识别或结合在各顺式作用元件的核心序列上，参与调控靶基因表达的一组蛋白质。反式作用因子的结构特征螺旋-转折-螺旋锌指结构亮氨基酸拉链螺旋-环-螺旋蛋白质的分子结构由相同或不同的各个氨基酸，按照一定的排列顺序，以特定的化学键方式连接，从而组成蛋白质的基本结构。肽键肽键许多氨基酸分子通过肽键，依次缩合而形成多肽链。侧链侧链侧链侧链主链★蛋白质的四级结构模型1.蛋白质的一级结构多肽链中氨基酸的种类，数目和排列顺序。（主键：肽键；副键：二硫键）2.蛋白质的二级结构在一级结构的基础上，借氢键在氨基酸残基之间连接，使多肽链成为螺旋或折叠的结构。（氢键）a-螺旋：肽链以右手螺旋盘绕而成的空心筒状构象。ß-折叠片层：一条肽链回折而成的平行排列构象。可分为三型：a-螺旋ß-折叠片层a-螺旋ß-折叠片层3.蛋白质的三级结构在二级结构的基础上再行折叠。（氢键，酯键，离子键，疏水键）★蛋白质的一、二、三级结构都是单条多