真核生物基因表达的调控-真核生物基因表达的调控课件

真核生物基因表达的调控--真核生物基因表达的调控

☻真核基因表达调控的最显著特征是能在特定时间和特定的细胞中激活特定的基因,从而实现“预定”的、有序的、不可逆转的分化、发育过程,并使生物的组织和器官在一定的环境条件范围内保持正常功能。

2☻真核生物基因调控,根据其性质可分为两大类:

第一类是瞬时调控或称可逆性调控,它相当于原核细胞对环境条件变化所做出的反应,包括某种底物或激素水平升降及细胞周期不同阶段中酶活性和浓度的调节。

第二类是发育调控或称不可逆调控,是真核基因调控的精髓部分,它决定了真核细胞生长、分化、发育的全部进程。3☻DNA水平调控(DNAregulation);转录水平调控(transcriptionalregulation);

转录后水平调控(posttranscriptionalregulation);

翻译水平调控(translationalregulation);

蛋白质加工水平的调控(regulationofproteinmaturation)等。根据基因调控在同一事件中发生的先后次序又可分为:4真核基因组的复杂性

与原核生物比较,真核生物的基因组更为复杂,

真核基因组比原核基因组大得多;真核生物主要的遗传物质与组蛋白等构成染色质,被包裹在核膜内,核外还有遗传成分(如线粒体DNA等);二倍体;单顺贩子;真核细胞的许多活性蛋白是由相同和不同的多肽形成的亚基构成的,这就涉及到多个基因协调表达的问题。大量的重复序列;不连续基因;

增加了基因表达调控的层次和复杂性。

5原核生物真核生物

操纵元调控。

多样化调控，更为复杂。

基因组小，大肠杆菌：总长4.6×106bp,编码4288个基因,每个基因约1100bp。

基因组大，人类基因组全长3×109bp，编码10万个基因，其余为重复序列。

基因分布在同一染色体上，操纵元控制。

DNA与组蛋白结合成染色质，染色质的变化调控基因表达；基因分布在不同的染色体上，存在不同染色体间基因的调控问题。

适应外界环境，操纵元调控表达。

基因差别表达是细胞分化和功能的核心。

转录和翻译同时进行，大部分为转录水平调控。

转录和翻译在时间和空间上均不同，从DNA到蛋白质的各层次上都有调控，但多数为转录水平调控真核生物的基因表达调控要比原核复杂得多6◆多级调控DNA水平基因丢失基因扩增基因重排甲基化修饰染色质的结构状态RNA水平转录水平调控RNA的转录后加工mRNA向胞浆转运mRNA稳定性蛋白质水平翻译过程翻译后加工蛋白质的稳定性

一、真核生物调控的特点78◆基因表达以正调控为主◆转录与翻译在不同的区域进行◆无操纵子和衰减子◆个体发育复杂◆受环境影响较小91、基因家族(genefamily)A定义:真核基因组中来源相同,结构相似,功能相关的一组基因。可能由某一共同祖先基因(ancestralgene)经重复(duplication)和突变产生。B特点:

◆家族成员可以分布于不同染色体上

◆可集中于一条染色体上,串联排列在一起,形成基因簇(genecluster)

◆有些成员不产生有功能的基因产物,这种基因称为假基因(Pseudogene)一)DNA水平上的调控101)简单基因家族◆特点:家族成员串联排列在一起组成一个转录单位◆代表:

rRNA基因家族(重复单元28S、18S、5.8s-rRNA)11122)复杂基因家族◆特点:相关基因家族排列在一起,之间有间隔序列,独立的转录单位◆代表:组蛋白基因家族间隔区133)发育相关复杂基因家族◆特点:分布在不同的染色体上独立的转录单位基因顺序与表达顺序相关◆代表:珠蛋白基因家族1415164)假基因(Pseudogene)◆核苷酸序列同其相应的正常功能基因基本相同,但却不能合成出功能蛋白质的失活基因。一般都不被转录,且没有明确生理意义,可能是产生一种功能性非编码RNA,调节来自其等位编码基因的mRNA的稳定性

◆根据其来源可分为

复制假基因已加工假基因

完全缺失存在于功能基因中的间隔序列无5’端调控序列3’末端紧接着有多聚腺嘌呤尾两端常被7～21bp的正向重复序列包围

1718果蝇的sex－lethal基因转移到小鼠体内,大多数小鼠表现正常,但有一个品系的小鼠在幼年期全部死亡。研究发现,sex－lethal基因插入到makorin1－p1假基因中部,破坏了该假基因的转录。如果将假基因makorin1－p1敲除,makorin1基因将被关闭。导致多种畸形,包括多囊肾和骨变形。这种老鼠无法正常产生Makorin-1(这是一种在分裂的细胞中与贝塔-catenin存在于同一位置的蛋白),不是因为makorin-1基因的某个缺陷,而是因为它所产生的mRNA在一个相关假基因中的一个突变的影响下失去了稳定性。

192、DNA水平调控

1)染色质结构对基因表达的影响

A常染色质(euchromatin):压缩程度低,伸展状态,着色浅

常染色质是进行活跃转录的部位。

异染色质(heterochromatin):压缩程度高,聚缩状态,着色深

结构异染色质(constitutiveheterochromatin)

兼性异染色质(facultativeheterochromatin)没有基因转录表达。异染色质化可能是关闭基因活性的一种途径。

202122▲DNase的敏感性和基因表达含有转录活性基因的染色质区域对DNaseⅠ降解的敏感性要比无转录活性区域高得多(超敏感位点)。这是由于此区域染色质的DNA蛋白质结构变得松散,DNaseⅠ易于接触到DNA之故。常染色质(活性染色质)结构上的特点:

具有DNaseI超敏感位点具有基因座控制区具有核基质结合区(MAR序列)2324鸡胚红细胞珠蛋白基因+-卵清蛋白基因-+鸡输卵管细胞超敏感区域(hypersensitiveregion)或超敏感位点(hypersensitivesite):

一般在转录起始点附近,即5′端启动子区域,少部分位于其它部位如转录单元的下游。

反映出染色体DNA的有效性。鸡的珠蛋白和卵清蛋白系统25▲核基质结合区(matrixattachmentregion,MAR)MAR一般位于DNA放射环或活性转录基因的两端。在外源基因两端接上MAR,可增加基因表达水平倍以10上,说明MAR在基因表达调控中有作用。是一种新的基因调控元件。2627B组蛋白的变化①富含Lys组蛋白水平降低,H2A,H2B二聚体不稳定性增加②组蛋白修饰③H3组蛋白巯基暴露2829C端粒位置效应(telomerepositioneffect,TPE)端粒处核小体的堆积紧密,导致该处附近的基因不表达;基因在染色体的位置不同,表达的效果也不同。30312)DNA的甲基化与去甲基化A甲基化◆DNA甲基化是最早发现的修饰途径之一,可能存在于所有高等生物中,DNA甲基化能关闭某些基因的活性,去甲基化诱导了基因的重新活化和表达◆DNA甲基化的主要形式:CpG、CpXpG、CCA/TGG和GATC3233▲CGislands高等真核生物中包含未甲基化CpG双核甘酸序列通常成串出现在随时准备好转录或转译的脱氧核糖核酸中,这段序列称为CG岛。3435▲甲基化酶

①日常型(mainteance)

②从头合成型(denovosynthesis)

36▲

在一些不表达的基因中,启动区的甲基化程度很高,而处于活化状态的基因则甲基化程度较低.▲去甲基化又可使基因恢复活性。卵黄原蛋白Ⅱ基因5调节区雌激素结合位点37BDNA甲基化抑制基因转录的机制

甲基化抑制基因转录的直接机制38甲基化抑制转录的间接机制

甲基化以后改变染色质的构象或者通过与甲基化CpG结合的蛋白因子(MeCP1、MeCP2)间接影响转录因子与DNA结合。甲基化达到一定程度会发生从常规的B－DNA向Z－DNA的转变。3940甲基化提高了突变频率

41CDNA甲基化与X染色体失活

X染色体失活中心(X-chromosomeinactivationcenter,Xic):X染色体上存在一个与X染色体失活有密切联系的核心部位,定位在Xq13区。

Xi-specifictranscript(Xist)基因:只在失活的X染色体上表达,产物是一功能性RNA,没有ORF却含有大量的终止密码子。XistRNA分子可能与Xic位点相互作用,引起后者构象变化,易于结合各种蛋白因子,最终导致X染色体失活。424344▲遗传印迹(geneticimprinting)或亲本印迹(parentalimprinting):是指一对等位基因由于来源不同(父源或母源)而有不同表现(表达或不表达活性),使个体出现不同性状的遗传现象。如源于父本的IGF-Ⅱ(胰岛素样生长因子Ⅱ)基因可表达,而源于母本的则不能表达。

选择性甲基化

4546

在生殖细胞形成或胚胎发育过程中DNA的甲基化修饰是引起父源和母源基因活性差异的关键。高度甲基化的等位基因常不被表达或表达活性减低,称为被印迹的基因。如果在卵子形成过程中被印迹,就会在后代细胞中表现出来自母方的该基因“沉默”,称为母源印迹;若在精子形成过程中被印迹,则来自父方的该基因表现“沉默”,称为父源印迹。47目前在人类和鼠身上已辨明了20种印迹基因。48▲印记基因与疾病

印记丢失(lossofimprinting)

在许多遗传性疾病中存在遗传印迹的现象。如亨廷顿舞蹈病属于常染色体显性遗传病,若由父源传递,则子女的发病年龄提前,临床症状加重,除舞蹈动作外,还出现神经系统功能紊乱。

近年提出,IGF2或H19的印迹丢失(lossofimprinting,LOI),即被印迹的非活性等位基因重新激活,是肿瘤发生的一种新机制。49▲肿瘤发生

抑癌基因甲基化不表达503)染色体(质)丢失(chromosomediminution)有的生物个体发育早期在体细胞中要丢失部分染色体,而在生殖细胞中保持全部的基因组。马蛔虫(Parascarisequoorum)此可能是由于在植物极中有特殊的物质的存在,这种物质具有保护染色体不受削减的功能。5152小表瘿蚊(Mayetioledestructor)受精卵的细胞核分裂,而受精卵不分裂,形成合胞体(syncytium)。当核第3次分裂后,有两核移向卵后端的一个特殊区域,叫做极细胞质,在极细胞质中的核保持了全套的染色体(2n=40),将来分化为生殖细胞。而在一般的细胞质中,染色丢失了32条,只保留8条,将来分化为体细胞。53544)基因扩增◆定义细胞内某些特定基因的拷贝数专一性的大量增加◆作用满足特定阶段生命活动的需要55①组织中整个染色体组都进行扩增:

在哺乳动物肝细胞扩增为四倍体;

在双翅目昆虫[如果蝇(D.melanogaster)]的唾腺中,细胞不分裂但染色体却多轮复制,产生巨大的多线染色体(polytennechromosomes)(含多于1000条染色单体)。56♣果蝇的多线染色体polytennechromosomesGeorgeRudkm早在1960年就指出:果蝇唾腺的多线染色体其常染色质DNA可以特异扩增上千倍,而在异染区附近只可复制几次。57②发育中的编程扩增A特定的基因簇的染色体外扩增非洲爪蟾的18S、5.8S和28SrDNA的串联重复单位,它们成簇存在,形成核仁形成区。可是在卵母细胞中rDNA串联重复单位被剪切下来后环化,以滚环复制的形式进行扩增,使拷贝数扩大了4000倍以上,到双线期拷贝数达到200万个,形成灯刷染色体。

满足卵裂期和胚胎期合成大量蛋白质的需要。58♣

B特定的基因簇原位扩增:在黑腹果蝇的发育中,卵壳蛋白基因不被剪切,但在基因组中通过复制的重叠环而被扩增。卵泡细胞中选择性扩增来满足在短期中对卵壳蛋白的大量需要5960

C哺乳动物培养细胞中定向基因的应激性扩增某些试剂可使那些对其产生抗性的基因大量扩增。氨甲蝶呤(methotrexate)是二氢叶酸还原酶(DHFR)的竞争性抑制剂,可阻断叶酸盐的代谢。突变体dhfr基因可能扩增上千倍。在这种高抗性的细胞染色体中,可以观察到扩增区域形成一延伸的染色体带称均匀染色区(homogeneouslystainingregion,HSR)或形成小的点状染色体被称为双微体(doubleminutechromosomes)。616263以染色体外的方式(双微体)存在。双微体可以复制;但它们没有着丝粒,结果它们不能附着在有丝分裂的纺锤丝上,因此不能均等分离进入子细胞。虽然它的名字叫双微体,实际上可看作为染色体外的微小染色体。645)基因重排◆定义改变基因组中有关基因序列结构(片断水平的拼接),使相距很远的片断靠近◆作用调控基因差别表达65♣免疫球蛋白66用分子杂交的方法发现在胎鼠细胞中编码Ｖ区和Ｃ区的DNA顺序相隔较远。但在成熟的抗体细胞中(淋巴瘤细胞)这两个区域却紧密相连;表明在淋巴细胞分化过程中,免疫球蛋白基因曾发生过体细胞重组。

在任何动物中每家族的V基因和C基因都隔开一段距离。6768多样性是由于:①V、D和J-片段随机性重组;②重组过程中不精确的连接;③可变区的随机突变(体细胞超突变)。有很多基因编码V区,而只有少数几个基因编码C区。V基因编码可变区,C基因编码稳定区,它们都作为一种独立表达的单位。

69体细胞重组是发生在前B淋巴细胞中

B细胞的分化过程分化时期分化途径及特点组织抗原非依赖期或克隆扩增期干细胞

↓前B细胞

完成选择性重排，IgM产生

↓未成熟B细胞

膜表面有IgM

↓成熟的B细胞

膜表面有IgM,IgG,IgA等作为抗原受体

↓骨髓抗原依赖期或克隆选择期浆细胞

膜表面Ig消失（受体功能消失）胞质内合成大量Ig，并分泌外围淋巴细胞70

当B细胞发育时,一个特殊的L-VK片段和其中一个JK连接,再和CK连接,然后转录,切除内含子,成为成熟的mRNA71在小鼠中约有1000个L-VK

基因片段,4个有功能的JK片段和1个CK基因片段。这样就可能产生1000×4=4000个不同的κ链。同样的机制也存在于小鼠λ轻链的基因中。但L-Vλ基因片段只有2个,而有4个Cλ基因,每个Cλ基因都带有自己的Jλ片段,这样产生的λ链的可变区产生要比κ链少得多。VK和JK基因的不同连接产生了κ链的多样化。

7273轻链和重链的组装涉及到相同的机制。每个B细胞只表达一种类型的轻链和重链,因在特定的的淋巴细胞内各种类型的链只有单个的有效重排,产生一个轻链基因和一个重链基因。当两条染色体都发生过重排时,通常其中只有一条是有效重排(productiverearrangement),可产生有功能的基因;而另一条是无效重排(nonproductiverearrangement)

74♣

酵母的变配型的转变◆酵母的交配型(mating-type)

不同交配型(mating-type)的菌株相互接合才能产生二倍体的合子。相同的交配型之间是不能接合的。细胞的交配型是由MAT(mating)座的遗传信息决定的。在此座位上带有MATa等位基因的细胞就叫做a型细胞;同样带有MATα等位基因的细胞就称为α型细胞。7576◆交配型的转换某些品系的酵母具有转换(switch)交配型的能力,即从a型变成为α型,或从α型转变为a型。这些品系带有显性等位基因HO,并频繁地改变它们的交配型(常常每代改变一次)。转换的存在表明所有的细胞都含有MATa和MATα型的潜在信息,MATα和MATa同在一条染色体上,MAT样基因HML位于MAT的左边,MHR位于MAT的右边。77◆暗箱模型(cassettemodel)MAT是活性暗盒(activecassette),可以是α型,也可以是a型。HML和HMR是沉默暗盒(silentcassettes),都不能表达,通常HML带有α暗盒,而HMR带有a暗盒,所有的暗盒都带有编码交配型的信息,但只有MAT可以表达。当活性暗盒信息被沉默暗盒信息所取代时就发生了交配型转换。新“装进”活性暗盒的信息就可以表达。7879图18-11

MATαMATa

每种暗盒都有共同的序列,侧翼序列W,X和Z夹着一个中心区Y。在a和α型暗盒中仅Y区域是不同的,分别称之为Ya和Yα。中心区的两侧区域本质上都是相同的,仅HMRa缺少了W区。80E沉默子和I沉默子,或EL(nearHML)和ER(nearHMR)。具有2个特点:①它们具有负的增强子的作用,它们能对远隔2～5Kb的启动子发挥作用,而且没有方向性,所以它们被称为沉默子(silencers);②它们和可能具有复制起点作用的ASR序列相联。

4个不连锁的沉默信息调节基因SIR(silentinformationregulator)1、2、3和4,这些基因产物共同起反式作用阻止沉默暗盒中的基因表达。81Y交界处周围的24bp的全部序列或大部分序列对于体外剪切是十分必要的。沉默暗盒不转录的机制可能与它们不受HO作用有关。82♣

转换按DNA链断裂重组的模式进行重组的起始需要HO酶的切割。MAT的Y区被降解直到Y区左侧的同源区。MAT的左、右两侧是可以和HML或HMR配对的。以HML或HMR的Y区为摸板拷贝出新的序列取代了MAT被降解的区域,配对座位再彼此分离。8384二)转录水平上的调控真核生物的调控也主要发生在转录水平上,受大量特定的顺式作用元件(cis-actingelement)和反式作用因子(trans-actingfactor)的调控,大多数真核生物的转录调控是通过两者的相互作用来实现的。85

(一)顺式作用元件

真核生物DNA序列(非编码序列)和被转录的结构基因距离较近,和转录调控有关。

A启动子(启动子上游近侧序列)

B增强子C沉默子8687A启动子(promoter)包括核心启动子和上游启动子,在转录起始点上游约100－200bp以内,每个元件长度约为7－20bp,决定RNA聚合酶Ⅱ转录起始点和转录频率的关键元件。88a核心启动子(corepromoter)保证RNA聚合酶Ⅱ转录正常起始所必须,包括转录起始位点和TATA盒。核心启动子单独起作用时,只能确定转录起始位点并产生基础水平的转录。89b上游启动子元件(upstreampromoterelement,UPE)包括CAAT盒和GC盒等,能通过TFⅡD符合物调节转录起始的频率,提高转录效率。9091B增强子(enhancer)能使和它连锁的基因转录频率明显增加的DNA序列,顺式作用元件(DNA序列)。没有增强子启动子不表现活性没有启动子增强子无法发挥作用

特点:增强效应十分明显;不受序列方向和距离的制约;有细胞和组织特异性;大多为重复序列;无基因特异性;许多增强子还受外部信号的调控。92939495

C沉默子(silencer)负性调节元件,与相应的反式因子结合后,可以使正调控系统失去作用,阻遏基因转录。这类特定序列不受距离和方向的限制,但机理目前尚不清楚。9697哺乳动物RNA聚合酶Ⅱ启动子上游转录因子结合的序列元件组件保守顺序DNA长度结合因子大小（Da）丰度（/细胞）分布TATAboxTATAAAA～10bpTBP27,000?普遍CAATboxGGCCAATCT～22bpCTF/NF160,000300,000普遍GCboxGGGCGG～20bpSP1165,00060,000普遍OctamerATTTGCAT～20bpOct-176,000?普遍OctamerATTTGCAT

23bpOct-252,000?淋巴细胞κBGGGACTTTCC～10bpNFκB44,000?淋巴细胞κBGGGACTTTCC～10bpH2·TH1??普遍ATFGTGACGT～20bpATF??普遍98(二)反式作用因子

能直接或间接识别或结合在各类顺式作用元件核心序列上,参与调控靶基因转录效率的蛋白质。

99

真核生物的RNA聚合酶不能识别DNA上的结合位点,识别这些序列的是调节转录的反式作用因子,即转录因子。但有些转录因子是识别并结合其它转录因子以形成转录装置的必需蛋白。100101102按功能特性分

◆基本转录因子(generaltranscriptionfactors)是RNA聚合酶结合启动子所必需的一组蛋白因子,决定三种转录的类别。如:TFⅡA、TFⅡB、TFⅡD、TFⅡE等

◆特异转录因子(specialtranscriptionfactors)个别基因转录所必需,决定该基因的时间,空间特异性。如:OCT-2:在淋巴细胞中特异性表达,识别Ig基因的启动子和增强子。

A类型103◆

和反应性元件(responseelements)相结合的反式作用因子反应性元件如热休克反应元件(heatshockresponseelement,HSE),糖皮质激素反应元件(glucocorticoidresponseelement,GRE),金属反应元件(metalresponseelement,MRE),肿瘤诱导剂反应元件(tumorgenicagentresponseelement,TRE),血清反应元件(serumresponseelement,SRE)。

104105结合于反应元件的特殊转录因子调节剂组件保守顺序DNA长度因子大小（kDa）热休克HSECNNGAANNTCCNNG27bpHSTF93糖皮质激素GRETGGTACAAATGTTCT20bp受体94弗波酯TREGACTCA22bpAP139血清SRECCATATTAGG20bpSRF52106B反式作用因子结构♣三个功能结构域:DNA识别结合域(DNA-bindingdomain);转录活性域(transcriptionalactivationdomain);结合其他蛋白的结合域107反式作用因子通过以下不同的途经发挥调控作用:①蛋白质和DNA相互作用;②蛋白质和配体结合;③蛋白质之间的相互作用以及蛋白质的修饰

正调控与负调控108109110DNA结合域转录激活域TF蛋白质-蛋白质结合域（二聚化结构域）

谷氨酰胺富含域酸性激活域脯氨酸富含域111C反式作用因子DNA

结合域结构模式

①Helix-turn-helix

α螺旋-β转角-α螺旋◆第一个被确立的DNA-结合结构◆最常见DNA结合域之一◆常结合CAAT盒◆例:Lac阻遏蛋白,Trp阻遏蛋白、分解代谢激活蛋白(CAP)等112113114②Zinc-fingers锌指◆最常见DNA结合域之一◆约有30个AA残基其中4个AA残基(2个Cys,2个His或4个Cys)配位键Zn2+

锌指◆与DNA双螺旋大沟结合。◆常结合GC盒CysCysCysCysHisHisHisHis115116117118不同蛋白质的锌指数不同,如两栖类5SrDNA转录因子TFA有9个锌指。结构也有些差异。119123456789蛋白质120有两种类型的DNA结合蛋白:锌指蛋白和甾类受体具有这种结构。根据锌结合位点的氨基酸分为Ⅰ型和Ⅱ型。121

一段肽链中每隔7个AA即有一个Leuα螺旋亲水面:亲水AA组成疏水面:Leu组成(亮氨酸拉链条)可形成二聚体(发挥作用)(同二聚体/异二聚体)DNA的结合域:拉链区以外结构③Leucine-zippers

亮氨酸拉链122123124④helix-loop-helix

螺旋-环-螺旋◆两个α-螺旋:由很长的连(环)相连◆形成二聚体◆有利于其与DNA结合二聚体125126127碱性－螺旋－环－螺旋basic-helix/loop/helixbHLH只有形成二聚体时,才具有活性。当一方不含有碱性区,失去与DNA结合的能力128分为两类:

A类:广泛表达的蛋白。如哺乳动物的E12／E47(和免疫球蛋白基因增强子结合);

B类:组织特异性表达的蛋白。如哺乳动物的MyoD(肌浆蛋白基因的转录因子),果蝇的AC－S(无刚毛基因的产物)。

一种转录调控蛋白。129⑤同源异形结构域(Homeodomains,HD)是一种编码60aa的序列,长180bp,它存在于很多控制果蝇早期发育基因中,在高等生物中也发现了相关基序。

130HD的C-端区域和原核阻遏蛋白的HTH同源,但也有不同:

◆

HD的C端由3个α-螺旋构成,螺旋3结合于大沟,长17aa;而阻遏蛋白由5个α-螺旋构成,螺旋3长仅9个aa;

◆原核的HTH的以二聚体形式与DNA结合,靶序列是回文结构,而HD是以单体形式与DNA结合,靶序列不是回文结构;

◆

HDN-端的臂位于小沟,而HTH螺旋1的末端与DNA的背面接触。131132133134D转录活化结构域

一般由20-100个氨基酸残基组成。如GAL4分子中有2个这种结构域,分别位于多肽链的第147-196位和第768-881位;GCN4的转录激活结构域位于多肽链的第106-125位。135

a.酸性α-螺旋(acidicα-helix)

该结构域含有由酸性氨基酸残基组成的保守序列,多呈带负电荷的亲脂性α-螺旋,包含这种结构域的转录因子有GAL4、GCN4、糖皮质激素受体和AP-1/Jun等。

增加激活区的负电荷数能提高激活转录的水平。可能是通过非特异性的相互作用与转录起始复合物上的TFIID等因子结合生成稳定的转录复合物而促进转录。

136

b.谷氨酰胺丰富区(glutamine-richdomain)

SP1的N末端含有2个主要的转录激活区,氨基酸组成中有25﹪的谷氨酰胺,很少有带电荷的氨基酸残基。酵母的HAP1、HAP2和GAL2及哺乳动物的OCT-1、OCT-2、Jun、AP2和SRF也含有这种结构域。

c.脯氨酸丰富区(proline-richdomain)

CTF家族(包括CTF-1、CTF-2、CTF-3)的C末端与其转录激活功能有关,含有20﹪-30﹪的脯氨酸残基。

137138真核基因转录调节是复杂的、多样的﹡不同的DNA元件组合可产生多种类型的转录调节方式;﹡多种转录因子又可结合相同或不同的DNA元件。﹡转录因子与DNA元件结合后,对转录激活过程所产生的效果各异,有正性调节或负性调节之分。1391401412、转录起始和加工的调节(1)转录起始的调节

A转录起始复合物的形成关键:转录因子(transcriptionfactor,TF);启动子与TF结合后,才能被RNApol识别与结合;-25～-30区:TATA盒142143TBP:TATA-bindingproteinTAFs:TBPassociatedfactors144B反式作用因子的活性调节合成后即有活性:需要时合成,可迅速降解共价修饰:磷酸化-去磷酸化,糖基化配体结合:如激素与受体的结合蛋白质与蛋白质相互作用:二聚体

反式作用因子与顺式作用元件的结合145146C反式作用因子的作用方式成环、扭曲、滑动、Oozing等反式作用因子的组合式调控作用(conbinatorialgeneregulation)使有限的反式作用因子可以调控不同基因的表达147148149150(2)RNA聚合酶RNA聚合酶Ⅱ中最大的亚基相当于细菌RNA聚合酶的β′亚基。其羧基末端有多磷酸化位点的7肽重复序列,或称羧基末端结构域(CTD)。7肽序列是Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser,为RNA聚合酶Ⅱ所独有。这个序列的重复次数很重要,若缺失数目达一半以上,则对细胞有致死效应。CTD中的丝氨酸和苏氨酸残基可高度磷酸化。151152(1)概述单细胞生物

──直接作出反应多细胞生物

──通过细胞间复杂的信息传递系统来传递信息,从而调控机体活动。外界环境变化时3、真核基因转录调控的主要模式153跨膜信息传递的一般步骤:特定的细胞释放信息物质信息物质经扩散或血液循环到达靶细胞与靶细胞的受体特异性结合受体对信息进行转换并启动细胞内信使系统靶细胞产生生物学效应154细胞间信息物质:是由细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质的统称,又称作第一信使。如生长因子、细胞因子、胰岛素等第二信使(secondarymessenger):在细胞内传递信息的小分子物质,如:Ca2+、IP3、DAG、cAMP、cGMP等。155受体:是细胞膜上或细胞内能特异识别信息物质并与之结合的成分。它是一种能把识别和接受的信息正确无误地放大并传递到细胞内部、进而引起生物学效应的特殊蛋白质,个别是糖脂。

配体(ligand):能与受体特异性结合的信息物质。两种类型:膜受体与胞内受体156存在于细胞膜上的受体,根据其结构和转换信号的方式又分为三大类:离子通道受体、G蛋白偶联受体、跨膜蛋白激酶受体。膜受体(membranereceptor)157离子通道受体G蛋白偶联受体跨膜蛋白激酶受体158G蛋白偶联受体又称七个跨膜

螺旋受体/蛇型受体159※G蛋白(guanylatebindingprotein)是一类和GTP或GDP相结合、位于细胞膜胞浆面的外周蛋白,由、、三个亚基组成。有两种构象:非活化型;活化型160两种G蛋白的活性型和非活性型的互变霍乱毒素能催化ADP核糖基共价结合到Gs的α亚基上,致使α亚基丧失GTP酶的活性,结果GTP永久结合在Gs的α亚基上,使α亚基处于持续活化状态,腺苷酸环化酶永久性活化。导致霍乱病患者细胞内Na+和水持续外流,产生严重腹泻而脱水。161胞内受体(endocellularreceptor)高度可变区位于N端,具有转录活性DNA结合区含有锌指结构激素结合区位于C端,结合激素、热休克蛋白,使受体二聚化,激活转录162配体:类固醇激素、甲状腺素等功能:多为反式作用因子,当与相应配体结合后,能与DNA的顺式作用元件结合,调节基因转录。163(2)信息传递途径164165A、膜受体介导的信息传递(1)cAMP-Ａ激酶途径A激酶(PKA):依赖于cAMP的蛋白激酶。两种:信使依赖型和非信使依赖型把ATP末端的P加到丝氨酸或苏氨酸上166cAMP调控的A激酶活性4个亚基R2C2组成,分子质量约为150＊103－170＊103R为调节亚基,C为催化亚基。167实例:在肌肉细胞,激活的A激酶可在1秒钟内启动糖原磷酸为葡萄糖-1-磷酸,而抑制糖原的合成。168

169在某些分泌细胞,激活的A激酶需要几个小时才进入细胞核,将CRE结合蛋白磷酸化,调节相关基因的表达。

CRE(cAMPresponseelement,cAMP应答元件)是DNA上的调节区域,是一个顺式作用元件。(TGACGTCA)

CRE结合蛋白(cAMPresponseelementboundprotein,CREB),是一个反式作用因子。170171172小结:该信息传递途径涉及的反应链可表示为激素→G蛋白偶联受体→G蛋白→腺苷酸环化酶→cAMP→依赖cAMP的A激酶→反式作用因子→基因转录173磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(PIP2)磷脂酶C(PLC-β)肌醇-1,4,5-三磷酸(IP3)二酰基甘油(DAG)(2)磷脂酰肌醇途径174分子质量为7.7＊104,对丝氨酸、苏氨酸进行磷酸化,有一个催化结构域和调节结构域175(3)酪氨酸蛋白激酶途径(PTK/TPK)分类:跨膜受体型PTK和胞质非受体型TPK胞外结合配体结构域;跨膜结构域;细胞质激酶结构域激酶结构域(SH1);调节区(SH2);抑制区(SH3)176细胞外信号EGF、PDGF等具PTK活性的受体GRB2

PSOS

PRas-GTP

PRaf调节其他蛋白活性MAPKKMAPK

P

P

P细胞核反式作用因子调控基因表达细胞膜二聚化跨膜受体型TPK177Grb2是生长因子受体结合蛋白2,又叫Ash蛋白。该蛋白参与细胞内各种受体激活后的下游调节。它能够直接与激活的表皮生长因子受体磷酸化的酪氨酸结合,参与EGF受体介导的信号转导,也能通过与Shc磷酸化的酪氨酸结合间接参与由胰岛素受体介导的信号转导。Grb2能够同时与Shc、Sos结合形成Shc-Grb2-Sos复合物,并将Sos激活,激活的Sos与质膜上的Ras蛋白结合,并将其激活,引起信号级联反应。

Grb2蛋白含有一个SH2结构域和两个SH3结构域,属SH蛋白。Sos蛋白是编码鸟苷释放蛋白的基因sos的产物(sos是sonofsevenless的缩写)。Sos蛋白在Ras信号转导途径中的作用是促进Ras释放GDP,结合GTP,使Ras蛋白由非活性状态转变为活性状态,所以,Sos蛋白是Ras激活蛋白。Sos蛋白不含SH结构域,不属于SH蛋白。Ras相对分子质量为21kDa,属单体GTP结合蛋白,具有弱的GTP酶活性。

178胞质非受体型TPK:受体分子缺乏酪氨酸蛋白激酶活性,但它们能借助细胞内的一类具有激酶结构的连接蛋白JAK完成信息转导。179干扰素诱导JAK、STAT复合体核内转移及调节基因转录机制STAT:信号转导子和转录激活子JAK-STAT途径180181B、胞内受体介导的信息传递激素激活胞内受体的分子机制胞内受体的基本结构分析细胞内受体的本质是激素激活的反式作用因子

182甲状腺激素与类固醇激素通过胞内受体调节生理过程183184185激素－受体复合物的结合机制:受体流动假说;中介物假说;邻位互调假说1864、应答元件的作用机制

把能与某个(类)专一蛋白因子结合,从而控制基因特异表达的DNA上游序列称为应答元件(responseelement)。它们与细胞内高度专一的转录因子相互作用,协调相关基因的转录。

187A热激应答激活蛋白特异转录因子与应答元件的结合,是起始该基因转录的必要条件。

许多生物受热诱导时能合成一系列热休克蛋白(heatshockprotein)。无论细菌还是高等真核生物,热休克基因散布于染色体的各个部位或不同染色体上。188

受热后,果蝇细胞内Hsp70mRNA水平提高1000倍,就是因为热激因子(heatshockfactor,HSF)与hsp70基因TATA区上游60bp处的HSE相结合,激发转录起始。

研究发现,在没有受热或其他环境胁迫时,HSF主要以单体的形式存在于细胞质和核内。单体HSF没有DNA结合能力,Hsp70可能参与了维持HSF的单体形式。

189

受到热激或其他环境胁迫时,细胞内变性蛋白增多,与HSF竞争结合Hsp70,从而释放HSF,使之形成三体并输入核内。热激以后,HSF不但形成三体,还迅速被磷酸化。HSF与HSE的特异性结合,引起包括Hsp70在内的许多热激应答基因表达,大量产生Hsp70蛋白。随着热激温度消失,细胞内出现大量游离的Hsp70蛋白,它们与HSF相结合,并使其脱离DNA序列,最终形成没有DNA结合能力的单体。

190对果蝇和人HSF蛋白的分析表明,热激转录因子具有多个可形成拉链的疏水重复区,其中3个位于N端,靠近DNA结合区,参与促进HSF三体的形成。第4个拉链位于C端,与第452-488位保守区一道参与维持HSF的单体构象。

无论是去除第4个拉链区,还是更换该区甲硫氨酸391→赖氨酸,亮氨酸395→脯氨酸,都会导致HSF突变体对HSE在常温下的高亲和力。删除第452-488位氨基酸,也可部分替代热激效应。191192

常温下,Hsp蛋白第1和4号拉链发生相互作用,从而阻断了三体的形成;热激或其他环境胁迫导致内源拉链之间的解离,蛋白质伸展成长链,不同链上的拉链发生作用,形成具有DNA结合能力的三体。Hsp70能够被热激或其他形式的胁迫迅速诱导,与变性多肽结合,防止形成不可逆聚集。在正常生长条件下,Hsp70主要作用于新生肽的从头折叠。193194195

B转录延伸:HIVTat

HIV编码一种称为Tat的激活蛋白,该蛋白为HIV基因的大量表达所必需。Tat与RNA上的一段称为TAR的茎环结构结合(TAR是HIVRNA5’端的转录起始点后的一段不翻译区域)。在哺乳动物细胞中Tat所起的主要作用表现在转录延伸的过程中,若没有Tat的存在,RNA聚合酶Ⅱ转录复合体将因进程过慢而使HIV的转录过早终止。

196

Tat可与RNA结合因子一起以复合体形式结合在转录物的TAR序列上,Tat-RNA复合体可以向后成环,并与装配在启动子处的新形成的转录起始复合体作用,这种作用导致TFⅡH的激酶活性被激活,结果RNA聚合酶Ⅱ的羧基端结构域(CTD)实现磷酸化,使得RNA聚合酶前进,完成HIV转录单位的阅读,实现HIV蛋白的大量合成。197198

转录调节是基因表达调控的最重要方式,但还有其他方式。基因表达的过程中可能被调控,步骤越多产生调控的形式也会越多。真核生物转录之后到达翻译的路比原核生物长,所经步骤也多,因此,基因的转录后调控就显得更为重要。RNA的加工成熟和蛋白质合成,在真核基因调控中起着重要作用。5、真核基因转录后水平上的调控199(1)RNA的加工成熟 A、rRNA和tRNA的加工成熟

rRNA的加工:分子内的切割和化学修饰200

rRNA的切割201

rRNA的化学修饰原核生物:碱基甲基化真核生物:核糖甲基化202tRNA基因转录时也可能先生成前体tRNA,然后再进行加工成熟。一般认为,tRNA基因的初级转录产物在进入细胞质后,首先经过核苷的修饰,生成4.5S前体tRNA,再行剪接成为成熟tRNA(4S)。

tRNA的加工:203

编码蛋白质的基因转录时首先生成前体pre-mRNA(或称hnRNA),然后再加工剪接为成熟有生物功能的mRNA。这些加工主要包括在mRNA的5‘末端加“帽子”,在其3’末端加上poly(A),进行RNA的剪接以及核苷酸的甲基化修饰等。由于hnRNA被不同的加工会产生不同mRNA,它作为蛋白质合成模板的功能就会不同,所以mRNA的加工成熟是基因表达的重要调控环节。B、mRNA的加工成熟204205A、真核生物基因转录后加工的多样性

真核生物的基因可以按其转录方式分为两大类:简单转录单位和复杂转录单位。(1)简单转录单位。这类基因只编码产生一个多肽,其原始转录产物有时需要加工,有时则不需要加工。这类基因转录后加工有3种不同形式:206207(2)复杂转录单位。含有复杂转录单位的主要是一些编码组织和发育特异性蛋白质的基因,它们除了含有数量不等的内含子以外,其原始转录产物能通过多种不同方式加工成两个或两个以上的mRNA,能编码产生多个多肽。208209a转录起始的选择酵母蔗糖酶基因,有6个基因(Suc1－5,7)位于不同的染色体上。有胞内酶和胞外酶两种。两种酶结构相似,胞外酶多了信号序列。经分析发现Suc－2基因有3个TATA框,但尚不清楚与两种酶的关系。210211b选择性加工

即使是同一个基因,有相同的初始mRNA,但由于5′端,内含子及3′末端等选择的不同选择,使成熟的mRNA也不同,结果编码了功能不同的蛋白。

不同5′端的选择选择不同的3′端选择不同外显子212

5′端的选择有的基因具有两个启动子区,每一区都有它自己的组织调控元件,那么两个长度不同的转录本将会产生组织特异性mRNA和蛋白产物。利用多个5’端转录起始位点或剪接位点产生不同的蛋白质。213214肌球蛋白碱性轻链基因选用了不同的5'转录起始位点及剪接不同外显子产生蛋白质异构体LCl和LC3的过程。215选择不同的3′端216217218选择不同外显子219CmRNA稳定性控制

真核生物能否长时间、及时地利用成熟的mRNA分子翻译出蛋白质以供生长、发育的需要,是和mRNA的稳定性以及屏蔽状态的解除相关的。

原核生物mRNA的半衰期很短,平均大约3min。高等真核生物迅速生长的细胞中mRNA的半衰期平均3h。在高度分化的终端细胞中许多mRNA极其稳定,有的寿命长达数天。

220

例如,家蚕丝心蛋白基因具有很强的启动子,几天内即可转录出105个丝心蛋白mRNA,而它的寿命长达4天,每个mRNA分子能重复翻译出105个丝心蛋白,所以4天内可产生1010个丝心蛋白,说明mRNA寿命的延长是mRNA有效性的一个重要因素.221(二)翻译水平的调控1、mRNA的稳定性与基因表达调控222

♣5′m7G帽结构是否存在和是否易于接近eIF-4F对翻译效率有着明显的影响

♣5′端非翻译区的长度也会影响到翻译的效率和起始的精确性

♣5′端非翻译区的二级结构影响到调控蛋白与帽结构的接近

♣mRNA3′端的poly(A)不仅和mRNA穿越核膜的能力有关,而且影响到mRNA的稳定性和翻译效率。223

转运铁蛋白受体(TfR)和铁蛋白负责铁吸收和铁解毒。这两个mRNA上存在相似的顺式作用元件,称为铁应答元件(ironresponseelement,IRE)。IRE与IRE结合蛋白(IREBP)相互作用控制了这两个mRNA的翻译效率。当细胞处于缺铁或高铁水平时,能产生两个数量级的蛋白水平差异,却没有在mRNA水平上发现存在显著差异。2、翻译的起始调节224

研究表明,位于5’非翻译区的IRE控制了铁蛋白mRNA的翻译效率,去掉这个非翻译区IRE,可造成铁蛋白的永久性高水平翻译。当细胞缺铁时,IREBP与IRE具有高亲和力,两者的结合有效地阻止了铁蛋白mRNA的翻译,从而阻止了铁解毒(铁排泄)。与此同时,TfRmRNA上3’非翻译区中的IRE也与IREBP特异结合,有效地阻止TfRmRNA的降解,促进TfR蛋白的合成。225缺铁时226227催乳素能明显延缓酪蛋白(casein)mRNA的降解。不加入催乳素时,体系中的酪蛋白mRNA在1小时内降解50﹪,而加入催乳素后40小时,酪蛋白mRNA才降解50％。这就是说,催乳素能调节酪蛋白mRNA有更多机会进行翻译,产生更多的酪蛋白。2282293、可溶性蛋白因子的修饰与翻译起始调控许多可溶性蛋白因子(起始因子),对蛋白质合成的起始有着重要的作用,对这些因子的修饰会影响翻译起始。230用兔网织红细胞粗抽提液研究蛋白质合成时发现,如果不向这一体系中添加氯高铁血红素,网织红细胞粗抽提液中的蛋白质合成抑制剂HCI就被活化,蛋白质合成活性在几分钟之内急剧下降,很快就彻底消失。现已查明,网织红细胞蛋白质合成抑制剂HCI是受氯高铁血红素调节的eIF-2的激酶,可以使eIF-2的α-亚基磷酸化并由活性型转变为非活性型。2312322332344、选择性翻译

α和β珠蛋白的合成在二倍体细胞中都有4个α-珠蛋白基因,它们之间的浓度比应是α:β=2:1,而实际上是1:1。在无细胞系统中加入等量的αmRNA和βmRNA和少量的起始因子,结果合成的α-珠蛋白仅占3﹪。当加入过量的起始因子时α珠蛋白和β珠蛋白之比为1.4:1,接近1:1。

表明翻译起始因子和两种mRNA的亲和性不同.由于mRNA本身的二级结构和高级结构所致。2355、小分子RNA的调控

◆反义RNA调控1984年Adelman等发现大鼠的促性腺激素释放激素(gonadotropinreleasinghormone,GnRH)的基因两条链都能转录,首次在真核中发现了反义RNA。在线虫(C.elegans)中,控制幼虫发育的基因lin14基因受到lin4基因的反义调节。这是一种对翻译模板的抑制来进行调控的途经。

236

◆干扰RNA(RNAi)的调控近年来的研究表明,一些小分子双链RNA通过特异性结合互补链,促使mRNA降解,从而特异地抑制体内特定基因的表达导致细胞表现出特定的基因缺失表型,引发转录后沉默(Post-transcriptionalgenesilencing,PTGS),称为干扰RNA(RNAinterference,RNAi)。237作用机制:起始阶段dsRNAsiRNA或指导RNADicer(切块酶)238

siRNA双链结合一个核酶复合物从而形成RNA诱导沉默复合物(RNA-inducedsilencingcomplex,RISC)。激活RISC需要一个ATP依赖的将siRNA解链的过程。激活的RISC通过碱基配对定位到同源mRNA转录本上,影响基因表达。在各种生物中(植物、原生动物、昆虫、线虫)中陆续发现了自然存在的RNAi现象。

效应阶段239较长的dsRNA转染哺乳动物引起非特异的基因表达抑制。可能的途径:

A长的dsRNA激活蛋白激酶PKR,PKR通过一系列的磷酸化使eIF2a失活,导致翻译抑制;

B长的dsRNA激活RNaseL,导致非特异的RNA降解。240◆微小RNA(miRNAs)的调控最近,在果蝇、线虫和Hela细胞中有大约100个新的~22个碱基的微小分子RNA(microRNAs,miRNAs)被鉴定出来,就像lin-4和let-7,这些miRNAs是在RNA前体分子折叠成茎环二级结构后形成的,这些新发现的miRNAs被认为是在基因表达调控过程中起某种调节作用。241◆小分子时序RNAs(smalltemporalRNAs,stRNAs)的调节

小分子时序RNAs,可以通过对特定目标转录本的翻译抑制来调控线虫的发育时钟。研究结果表明:线虫lin-4和let-7stRNAs是由那些大约70个碱基的转录产物折叠成茎环结构后形成的。折叠的RNA分子被切块酶(在线虫中称为DCR-1)切割成为22个碱基的stRNAs,切块酶可以产生siRNAs和stRNAs,表明RNAi和stRNA途径有一个交叉点。

2426、翻译的自我调节

在真核生物中也存蛋白质合成的自我调节。例如微管蛋白是构成纺锤体的主要成分。而秋水仙碱和长春花碱都能抑制维管蛋白的多聚化,从而使细胞中游离的微管蛋白浓度增加。若在组织培养细胞中加入秋水仙碱或长春花碱会使微管蛋白的mRNA消失,如果用微量注射器将微管蛋白注入到哺乳动物细胞中,那么就会抑制微管蛋白的进一步合成。可能过量的微管蛋白结合于核糖体的新生蛋白上或结合于mRNA上,阻止翻译,导致mRNA的降解所致。2437、翻译后水平的调控♣

新生肽链的水解:酶解肽链N端的第一个氨基酸:稳定化氨基酸(Met、Ser、Thr、Ala、Val、Cys、Gly、Pro)与去稳定氨基酸♣肽链中氨基酸的共价修饰:磷酸化、甲基化、酰基化♣通过信号肽(signalpeptide)分拣、运输、定位244▲

蛋白质合成后的去向(proteintargeting)留在胞浆进入核、线粒体或其它细胞器分泌至体液,输送至靶器官▲靶向输送--蛋白质合成后,定向地到达其执行功能的目标地点245分泌性蛋白质(secretoryproteins)穿过合成所在的细胞到其它组织细胞去的蛋白质信号肽(signalpeptide)N-端的一段疏水氨基酸10～40个氨基酸把合成的蛋白质移向胞膜并与胞膜结合,然后把合成的蛋白质送出胞外246SRP:signalrecognitionparticles247

在蛋白质生物合成的过程中,特别是在起始反应中,mRNA的"可翻译性"是起决定作用的,其5'末端的帽子结构、二级结构、与rRNA的互补性以及起始密码附近的核苷酸序列都是蛋白质生物合成的信号系统。蛋白质生物合成的调控,就是通过mRNA本身所固有的信号与可溶性蛋白因子或者与核糖体之间的相互作用而实现的。248小结DNA水平上的调控转录水平的调控翻译水平上的调控249思考题名词解释基因扩增、基因丢失、基因重排、基因家族、亮氨酸拉链模型、螺旋-环-螺旋、锌指结构简述DNA甲基化调控基因表达的基本原理简述X染色体失活及其可能机制简述转录因子的结构域模式DNA水平上的调控方式RNA水平上的调控250现今医学分为传统医学、基于“生物-医学模式”近代发展起来的西医，20世纪西医又发展到“社会-心理-生物医学”或综合医学模式，后基因组时代系统生物学的兴起，形成了系统医学在全球的迅速发展，成为继传统医学、西医学之后中、西医学汇通的未来医学。当代中国医学类专业比较优秀的学校有北京大学、华中科技大学、郑州大学等学校。中医即中国传统医药学，是现今医学分为传统医学、基于“生物-医学模式”近代发展起来的西医，20世纪西医又发展到“社会-心理-生物医学”（高血压心脏病糖尿病）或综合医学模式，后基因组时代系统生物学的兴起，（传染病丙肝乙肝甲肝）形成了系统医学在全球的迅速发展，成为继传统医学、西医学之后中、西医学汇通的未来医学。当代中国医学类专业比较优秀的学校有北京大学、（肿瘤癌症胃癌肠癌肺癌）华中科技大学、郑州大学等学校。（肺血液血小板红血球白血球）中医即中国传统医药学，是形成于数千年前的中国，是建立在人们与疾病长期斗争的经验总结及阴阳五行、八纲脏腑辨证基础上，运用朴素辩证法及思辨推理方法，认识机体、自然、疾病三者关系，发展起来的（传染病丙肝乙肝甲肝）一门以“功能人”包括功能脏器为概念的独特的医学哲学理论体系。（肺炎青霉素肝炎）在治疗上，除了药物外，还有针灸、推拿气功、（高血压心脏病糖尿病）耳针等特殊疗法，它是世界传统医学中最完善的一种医学理论体系。它为人类尤其为中国人民（肿瘤癌症胃癌肠癌肺癌）健康和民族繁衍做出了巨大贡献。（肺血液血小板红血球白血球）西医学是最近三四百年来建立在解剖学、生物学及现代科学技术基础上、发展起来的一门以“解剖人、肉体人”为概念的、新兴的现代医学科学理论体系。主要采用科学实验方法，从宏观到微观，直至目前的分子基因层次水平，发展极为迅速，超过其它任何一门医学科学，成为世界医学史上的主流。可见中西医学，一个是以“功能人”为概念的独特的哲学医学理论体系，一个是以“解剖人、肉体人”为概念的新兴的现代医学科学理论体系，二者都不是以完整人为研究对象的科学，从理论讲二者都不是科学的，势必影响各自发展。事实也证明这一切，（高血压心脏病糖尿病）中医长期停滞不前、（高血压心脏病糖尿病）疗效也不确实。西医尽管发展到目前的基因分子层次，但疾病发病率居高不下，对绝大部分疾病发病原因认识不清、发病机理弄不明白，治疗受到制约，在小小SARS、禽流感面前竟束手无策，在糖尿病、癌症、心脑血管疾病、尿毒症等相当多疾病面前更是不得不求助或借助中医治疗。一个是疗效不确实，一个是有些甚至相当多疾病无法治疗，这就是中西医学结合的缘由。然而，由于二者是两套理论、两股道上跑的车（肺血液血小板红血球白血球），风马牛不相及，从理论上讲就没有结合的可能，只是形式上的融合罢了。（肺炎青霉素肝炎）故出现西医对治疗不了的疾病只好求助中医，而中医则往往采用西医诊断中医治疗，以及中西治疗法一块用的局面。（高血压心脏病糖尿病）至于（传染病丙肝乙肝甲肝）循证医学、比较医学、后现代医学、行为医学等所谓“医学”，都称不上一门独立的医学科学，关于这一点在灵魂医学有关章节中将有相关点评。总之，目前以中西医学为主的世界各种医学科学都存在不完整性的瑕疵，即都是以不完整的人为研究对象的医学科学，故不能解决目前存在于中西医学甚至人文社会科学史上一切疑难模糊问题，成为阻碍医学科学前进的羁绊。的确，要解决目前存在于中西医学甚至人文社会科学上一切疑难模糊问题，显然已完全超出了中（肺血液血小板红血球白血球）西医学所涉及的范畴，我们必须跳出中西医学的理论框架，建立起一个新的医学理论体系-东方医学和西方医学（即西医）的融合形成现代系统医学。该体系所涉及的一切问题不管从广度上，还是从深度上，（高血压心脏病糖尿病）都应该远远超过现有的中西医学理论，并将现有中西医学理论纳入自己的理论框架范围之内。为了肩负起这一历史使命，原创人生、医学理论体系——（肿瘤癌症胃癌肠癌肺癌）灵魂医学soulmedicine应运而生，她不但从宏观上或战略上圆满解释并解决了存在于人类医学及人文社会科学史上的一切疑难模糊问题，而且还能够使人们得以启迪人生（传染病丙肝乙肝甲肝），不得不重新认识人类自身、不得不重新认识人类赖以生存的这个多维世界。（肺炎青霉素肝炎）医学化验医学定义（medicine），是处理人健康定义中人的生理处于良好状态相关问题的一种科学，以治疗预防生理疾病和提高人体生理机体健康为目的（高血压心脏病糖尿病）狭义的医学只（肺血液血小板红血球白血球）是疾病的治疗和机体有效功能的极限恢复，广义的医学还包括中国养生学和由此衍生的西方的营养学。现在世界上医学主要有西方微观西医学和东方宏观中医学两大系统体系。（传染病丙肝乙肝甲肝）医学的科学性在与应用基础医学的理论不断完善和实践的验证，（肺炎青霉素肝炎）例如生化、生理、微生物学、解剖、病理学、药理学、统计学、流行病学，中医学及中医技能等，来治疗疾病与促进健康。虽然东西方由于思维方式的不同导致研究人体健康与外界联系及病理机制的宏观微观顺序不同，但在不远的将来中西医实践的丰富经验的积累和理论的（肺血液血小板红血球白血球）形成必将诞生新的医学---------人类医学。不同于现代医学，（高血压心脏病糖尿病）不同于传统中医，金水医学诞生了，金水医学是以驱除病理，恢复生理为主张的全新医学，走出了人类医学的误区，（肿瘤癌症胃癌肠癌肺癌）治疗疾病的特色鲜明，不论是任何疾病都能做到从危为安，由重到轻的恢复办法。金水医学认识到人体是生命体，（高血压心脏病糖尿病）生命体有自己的强大的生理自我愈合功能，帮助生命体恢复自主作用才是治疗疾病的根本。针对当今现代文明病，现代疑难病，现代慢性病，亚健康，一体多病，取得了巨大的成功，治疗法则为“胃肠洁，气血流，玄府开，营卫昌”人生命体运动符合自然节律，最终达到人体生理增强，消灭疾病的目的。编辑本段医学的分类医学研究医学可分为现代医学（肺血液血小板红血球白血球）（即通常说的西医学）和传统医学（包括中医学、藏医学、蒙医学等）多种医学体系。（传染病丙肝乙肝甲肝）不同地区和民族都有相应的一些医学体系，宗旨和目的不相同。印度传统医学系统也被认为很发达。（高血压心脏病糖尿病）研究领域大方向包括基础医学、临床医学、检验医学、预防医学、保健医学、康复医学等。（肺炎青霉素肝炎）基础医学包括：医学生物数学,医学生物化学,医学生物物理学,人体解剖学,医学细胞生物学,人体生理学,人体组织学,人体胚胎学,医学遗传学,人体免疫学,医学寄生虫学,医学微生物学,医学病毒学,人体病理学,病理生理学,药理学,医学实验动物学,医学心理学,生物医学工程学,医学信息学,急救学,护病学,新中心法则。临床医学包括：临床诊断学实验诊断学.影像诊断学+放射诊断学+超声诊断学（传染病丙肝乙肝甲肝）+核医诊断学*临床治疗学职能治疗学化学治疗学生物治疗学血液治疗学组织器官治疗学饮食治疗学物理治疗学（肿瘤癌症胃癌肠癌肺癌）语言治疗学心理治疗学内科学外科学泌尿科学妇产科学（高血压心脏病糖尿病）儿科学老年医学眼科学耳鼻喉科学口腔医学传染病学皮肤医学神经医学精神病学肿瘤医学急诊医学麻醉学护理学家庭医学性医学临终关怀学