第12章 真核生物基因表达的调控

第十二章

真核生物基因表达的调控2010.11真核生物基因表达调控的特点：

基因组和染色体结构复杂转录和翻译在时空上分开多细胞、多组织生物12.1真核生物基因表达的调控染色质水平转录起始水平转录后水平翻译水平翻译后水平12.1真核生物基因表达调控的多层次性12.2真核生物染色质结构和基因活性：

组蛋白：碱性蛋白质，富含Arg、Lys高度保守H4,H2\H3,H1中度重复序列化学修饰：乙酰化核小体：核小体核心：H2A,H2B,H3,H4核小体组蛋白：中心结构域、氨基末端结构域

染色质纤维：

30nm纤维：

染色质的进一步折叠：

真核生物染色质经过不同层次的折叠形成高度压缩的规则结构。真核生物RNApol与启动子的结合受染色质结构的限制。真核生物基因转录的活化依赖于染色质重塑（remodeling）。组蛋白对基因转录活性的影响：H1促进核小体结构形成，抑制基因转录活化；DNase超敏感区；内容摘要：为探讨衰老的机理，作者研究了老年鼠和断奶乳鼠的心、肝、脾、肺、肾、脑等6种组织细胞的细胞核和染色质对DNA酶I(DNaseI)的消化敏感性，结果显示：①老年鼠的心、肝脾、肺、肾、脑等6种组织细胞的细胞核和染色质对DNaseI的消化敏感性均较断奶乳鼠相应的组织低。②老年鼠的心、肝、脾、肺肾、脑等6种组织的消化敏感性各不相同，脑组织的消化敏感性最低（P<0．01)③断奶乳鼠脑组织的消化敏感性也较其它5种组织低，但乳鼠中其它5种组织细胞核及染色质的消化敏感性差异不明显。作者认为，老年鼠各组织细胞核和染色质转录活性降低组蛋白乙酰化和去乙酰化对基因转录活性的影响：未乙酰化的组蛋白可以抑制转录；乙酰化的组蛋白抑制转录的能力减弱；未乙酰化的组蛋白H4N末端碱性区域与H2A-H2B的酸性区域以及DNA相互作用，稳定核小体结构；乙酰化中和了组蛋白H4N末端碱性区域的正电荷，阻止核小体交联；组蛋白乙酰转移酶（HAT）A型HAT：细胞核，调节基因表达B型HAT：细胞质，乙酰化新合成的组蛋白组蛋白去乙酰化酶（HDAC1）核心组蛋白的乙酰化可以激活转录，去乙酰化产生抑制效应。核受体对转录的激活或者抑制作用（319到第二段）无甲状腺素激素，RT-RXR为抑制因子。去乙酰化酶结合有甲状腺素激素，RT-RXR为激活因子。乙酰化酶结合常染色质与异染色质；常染色质区的基因具有转录活性，染色质区的组蛋白是乙酰化的；异染色质区的组蛋白乙酰化不足.CpG的甲基化修饰非活性基因启动区的甲基化程度很高，处于活化状态的基因则甲基化程度较低。DNA中多数甲基化的基团是位于两条链的CpG的C上。12.3转录激活因子对转录的影响真核生物基因转录的调节蛋白很多，以正调节为主多个转录激活因子参与调节，提高调节的特异性顺式作用元件与反式作用因子12.3.1转录激活因子的结构DNA结合结构域转录激活结构域二聚化结构域效应分子结合位点12.3.1.1（2）DNA结合结构域DNA结合模体（motif）及结构:含锌模块（modules）同源结构域（homeodomain）bZIP和bHLH模体转录因子四种DNA结合结构域碱性拉链结构域与DNA的结合含有α-螺旋-突环-α-螺旋结构域的MyoD与DNA的结合

含锌模块含有1个或几个锌离子，通过α-螺旋与DNA大沟相互作用；包括：锌指结构、核受体中的锌模块、GAL4中的锌模块等；锌指结构——由一个锌离子、两个Cys和两个His共同形成的指状结构域含锌模块HisCysC2H2

锌指结构与DNA结合的特异性依赖于氨基酸与碱基的直接作用；不同的锌指蛋白具有不同的DNA结合特异性；

锌指结构中的β-折叠与DNA的一条链相互作用，帮助α螺旋与DNA大沟的相互作用；锌指蛋白具有多个DNA结合结构域；

GAL4的DNA结合模体

1-65位氨基酸组成；有6个Cys、2个锌离子；形成二聚体；依靠α螺旋与DNA相互作用；

含锌模块GAL

核受体的DNA结合模体两个含锌模块；4个Cys、2个His、2个锌离子组成；含有激素结合结构域；核受体转录激活活性的调节；含锌模块同源异型域同源异型框（homeoboxes）中的DNA结合结构域；3个α螺旋；bZIP和bHLH模体b:碱性区域，DNA结合模体ZIP:leucinezipper，二聚化模体HLH:helix-loop-helix，二聚化模体bZIPbHLH12.3.1.3DNA结合蛋白的作用特点不同的DNA结合蛋白可以形成异二聚体；异二聚体的形成可以增加转录调控的多样性；依靠α螺旋中的氨基酸残基与DNA

大沟中的碱基直接作用；12.3.1.4转录激活结构域酸性结构域：GAL4富含谷氨酸的结构域：SP1富含脯氨酸的结构域：CTF重组实验证明：转录激活因子中各结构域彼此独立地发挥作用酵母双杂交系统12.3.2转录激活因子的作用机制（自学）启动子与增强子；基础转录因子（basaltranscriptionfactors）/通用转录因子（generaltranscriptionfactors）转录激活因子（transactivators）辅激活因子（coactivators）转录激活因子招募RNApol的两种模型转录激活因子的协同作用单个的激活因子可以形成聚体，结合到一个DNA结合位点上：Jun-Fos异二聚体；结合到不同DNA结合位点上的转录因子之间协同作用：GAL4；增强子的远距离作用拓扑异构模型滑动模型DNA环出模型增强子的近距离作用结构转录因子:（architecturaltranscriptionfactor）改变DNA调控区形状，促进转录的蛋白质因子；LEF-1是在真核生物中发现的第一个结构转录因子。LEF-1的HMG结构域与DNA小沟结合，诱导DNA弯折。人T细胞受