医学生物化学(第十五章)

第十五章基因表达调控定义：对基因转录、翻译过程的调节目的：1）适应环境、维持生长和增殖

2）维持细胞分化和个体发育特点：

时间特异性；空间特异性（多细胞生物）1.特异DNA序列决定基因的转录活性；2.转录调节蛋白通过与DNA或与蛋白质相互作用对转录起始进行调节；3.转录调节蛋白可以增强或抑制转录活性；4.RNA聚合酶与基因的启动序列/启动子相结合。

RNA聚合酶基本原理第一节原核生物基因表达的调控

方式：诱导或阻遏一些相关蛋白质的合成，调整与外环境之间的关系特点：快速大肠杆菌乳糖操纵子（lactoseoperon）色氨酸操纵子(triptophanoperon)原核生物转录与翻译的偶联一、乳糖操纵子

1.操纵子的概念（operon）

由几个功能相关的结构基因成簇排列而组成的一个基因表达的协同单位（acoordinatedunitofexpression），称为操纵子。

乳糖操纵子的结构基因、调控基因，阻遏物基因和诱导剂

结构基因

Z（编码

—半乳糖苷酶，—galactosidase）

Y(编码通透酶，permease) a(编码转乙酰基酶，transacetylase)

调控基因

P启动子promoter O操纵基因operator

阻遏物基因

I（编码Lac阻遏物)

诱导剂

别构乳糖

2Lac阻遏物的作用

4亚基聚合蛋白（4×37KD）乳糖（-）阻遏物+O（28bp）转录（-）乳糖（+）乳糖+阻遏物转录（+）3

CAP与cAMP复合物在乳糖操纵子表达中的作用

分解物阻遏作用（cataboliterepression）

葡萄糖对其他酶的抑制效应,，与cAMP有关，而cAMP通过与CAP（catabolitegeneactivatorprotein，分解物基因激活物蛋白）结合发挥作用。

CAP二聚体，亚基中有与DNA或cAMP结合的结构域图15-5葡萄糖和乳糖在乳糖操纵子基因表达中的联系效应原核生物基因表达调控1环境条件的变化是相关基因表达的外界信号2基因表达的负调控

调控蛋白与相应DNA序列结合抑制基因的表达（阻遏物+O）3基因表达的正调控

调控蛋白与相应DNA序列结合促进基因的表达

CAP—cAMP+P二、色氨酸操纵子阻遏物的负调控（调控转录起始）衰减作用（attenuation）（调控转录中止）2阻遏物对色氨酸操纵子的调控

色氨酸阻遏物同源二聚体2X107aa

色氨酸阻遏物+色氨酸

共阻遏物

3衰减作用对色氨酸操纵子的调控

衰减子位于L基因5‘端的140bp序列，mRNA的片段1、2、3、

4形成不同的发夹结构

片段1含相邻2个Trp密码，原核生物转录与翻译偶联是产生衰减作用的基础原核生物在翻译水平的调节作用于翻译的起始和终止环节

调节蛋白

反义RNA第二节真核生物基因表达的调控真核基因组的结构特点结构庞大（1%编码）；转录产物为单顺反子含有大量的重复序列具有不连续性（非编码序列和间隔区）1含有多种RNA聚合酶； RNAPolI(rRNA)、PolIII(tRNA)2转录的激活与被转录区域的染色质结构变化有关；

3正调控为主；4转录与翻译在不同的区域进行（不偶联）；5转录后修饰与加工更为复杂真核基因表达的调控特点一、具有转录活性的染色质结构的变化

—便于RNA聚合酶及转录因子附着1.DNaseI超敏感位点（DNaseIhypersensitivesite）一般100-200bp，转录基因5‘端1000bp内，一般不存在核小体结构2.DNA拓扑结构变化；3.组蛋白变化：H1蛋白减少；其他组蛋白发生乙酰化、甲基化等修饰4.DNA甲基化修饰发生变化：去甲基化m5CpG

CpG二、参与基因调控的顺式作用元件和反式作用因子1顺式作用元件

和被转录的结构基因在距离上比较接近的DNA序列

1.启动子和启动子上游近侧序列

TATAboxCAATboxGCboxCpG岛（MeCP1、MeCP2