真核生物中基因表达水平分析专家讲座

第一节真核生物中基因表示水平分析一、真核生物基因表示水平分析方法1、主要经过RNA驱动动力学杂交试验来分析待测RNA复杂度待测RNARot1/2球蛋白mRNA复杂度球蛋白RNARot1/2=2、丰余度=每细胞mRNA含量×待测mRNA组分（%）×6×1023待测组分复杂度（相对分子质量）真核生物中基因表达水平分析专家讲座第1页第二节染色质水平上基因活化调整一、染色质疏松及活性染色质特征基因转录是以染色体结构一系列主要改变为前提。真核生物中基因表达水平分析专家讲座第2页二、转录基因与核小体结构真核生物中基因表达水平分析专家讲座第3页三、蛋白质修饰与基因活化调整（一）蛋白质调控作用1、关键组蛋白修饰2、H1组蛋白磷酸化和去磷酸化（二）非组蛋白高调控作用真核生物中基因表达水平分析专家讲座第4页（三）高迁移率群蛋白质四、DNA甲基化和去甲基化与基因活性关系真核生物中基因表达水平分析专家讲座第5页五、基因丢失、重排、扩增与基因活性调整真核生物中基因表达水平分析专家讲座第6页一、真核生物RNA聚合酶有三种RNA聚合酶：RNA聚合酶ⅠRNA聚合酶ⅡRNA聚合酶Ⅲ第三节真核基因转录水平调控真核生物中基因表达水平分析专家讲座第7页

真核生物中基因表达水平分析专家讲座第8页二、真核基因顺式作用元件（一）、顺式作用元件概念指DNA上对基因表示在调整活性一些特定调控序列，其活性仅影响其本身处于同一DNA分子上基因。（二）、种类开启子、增强子、静止子真核生物中基因表达水平分析专家讲座第9页真核生物中基因表达水平分析专家讲座第10页1、开启子结构和功效开启子与原核开启子含义相同，是指RNA聚合酶结合并起动转录DNA序列。但真核同开启子间不像原核那样有显著共同一致序列。而且单靠RNA聚合酶难以结合DNA而起动转录，而是需要各种蛋白质因子相互协调作用。真核生物中基因表达水平分析专家讲座第11页（1）TATA框（TATAframe）：其一致次序为TATAA(T)AA(T)。TATA框中心在-30附近，相当于原核-10序列（pribnowbox）。对大多数真核生物来说，RNA聚合酶与TATA框牢靠结合之后才能开始转录。TATA框左右富含G┇C序列，这就有利于该框与RNA聚合酶形成开放性开启子复合物。RNA聚合酶Ⅱ开启子结构真核生物中基因表达水平分析专家讲座第12页（2）CAAT框（CAATframe）：位置在-75附近，一致序列为GGC(T)CAATCT。CAAT框可能控制着转录起始频率。（3）GC框在-90bp左右GGGCGG序列称为GC框。真核生物中基因表达水平分析专家讲座第13页真核生物中基因表达水平分析专家讲座第14页RNA聚合酶I转录调控区真核生物中基因表达水平分析专家讲座第15页一个在-30—+15即关键开启子(corepromoterelement)，另一为上游开启子区(upstreampromoterelement)在-150—-50，不一样物种开启子因子有显著差异，开启子区没有和mRNATATA和CAAT盒次序，故物种间大前体-rRNA基因转录起始是不一样。基因间间隔含一个或几个终止信号可终止其之前基因转录而其本身不转录，间隔区含各种反向次序可作为增强子结合转录因子。真核生物中基因表达水平分析专家讲座第16页增强子（enhancer）：又称为远上游序列（farupstreamsequence)。它是远距离调整开启子以增加转录速率DNA序列，其增强作用与序列方向无关，与它在基因上下游位置无关。增强子有强烈细胞类型选择，即不一样细胞类型，增强作用不一样。2、增强子结构和功效真核生物中基因表达水平分析专家讲座第17页（1）它能经过开启子大幅度地增加同一条DNA链上靶基因转录频率，普通能增加10～200倍，有甚至可达千倍。（2）增强子作用对同源或异源基因一样有效，如把SV40增强子连接到兔β-珠蛋白基因上，可使转录强度增大100倍；（3）增强子位置可在基因5′上游、基因内或其3′下游序列中，而其作用与所在基因旁侧部位方向似无关系，因为不论正向还是反向，它都含有增强效应；真核生物中基因表达水平分析专家讲座第18页（4）增强子所含核苷酸序列大多为重复序列，其内部含有关键序列，对于它进入到另一宿主之后重新产生增强子效应至关主要；（5）增强子普通都含有组织和细胞特异性；（6）增强子在DNA双链中没有5′与3′固定方向性；真核生物中基因表达水平分析专家讲座第19页（7）增强子可远离转录起始点，通常在1～4kb（个别情况可达30kb）外起作用；（8）增强子活性与其在DNA双螺旋结构中空间方向性相关。另外，许多增强子还受到外部信号调控，如金属硫蛋白基因增强子就可对环境中锌、镉浓度作出反应。真核生物中基因表达水平分析专家讲座第20页3、静止子类似增强子但起负调控作用顺式元件。静止子与反式作用因子（蛋白质）结合后，使正调控系统失去作用。真核生物中基因表达水平分析专家讲座第21页三、转录起始调整（一）转录起始因子与起始复合物装置RNA聚合酶需要先分别同SL1、TFⅡD、TFⅢB等一些转录起始因子结合，形成转录起始复合物（initiationcomplex）才能开始其转录活动。转录因子都属于多蛋白复合物，是由TATA结合蛋白和各自独有一套TBP相关因子组成。真核生物中基因表达水平分析专家讲座第22页真核生物中基因表达水平分析专家讲座第23页类型II基因转录因子

普遍性转录因子:作用于基本关键开启子如TATAbox、INR(转录起始区)，每种细胞类型都必需，如TFIID/A/B/E/F/G/H/I等。

特异性转录因子:作用于转录起始复合物形成过程靶分子和控制位点，含DNA特异性序列结合结构域和激活结构域(有二者都有)。真核生物中基因表达水平分析专家讲座第24页真核生物中基因表达水平分析专家讲座第25页真核生物中基因表达水平分析专家讲座第26页普遍性转录因子结构与功效

TFIIDTBP(TATAbindingprotein)结构域结合开启子TATAbox，促进其它转录因子结合。TFIII 结合INR。许多普遍性转录因子含有与RNA聚合酶

因子相同结构域，识别特异开启子起始转录。真核生物中基因表达水平分析专家讲座第27页RNApol.II结构与功效：

CTD结构域含YSPTSPS重复单位,不一样物种重复数不一样，CTD对转录活性是必需，其Ser/Thr能够被不一样程度磷酸化在转录起始与延伸中含有主要作用。真核生物中基因表达水平分析专家讲座第28页例：RNA聚合酶Ⅱ转录起始复合物组装第一步是转录因子TFⅡD与TATA框特异性结合，形成TFⅡD-开启子复合体，后者进而指导聚合酶Ⅱ和其它基本转录因子与开启子进行有序装配，最终形成一个稳定起始复合物。真核生物中基因表达水平分析专家讲座第29页真核生物中基因表达水平分析专家讲座第30页四、调控转录反式作用因子能识别或结合在顺式作用元件关键序列上参加调控靶基因转录效率结合蛋白，称为反式作用因子。（一）反式作用因子结构特征1、DNA识别或DNA结合结构域2、激活基因转录功效结构域真核生物中基因表达水平分析专家讲座第31页3、结合其它蛋白或调控蛋白调整结构域

真核生物中基因表达水平分析专家讲座第32页(二)序列特异性DNA结合蛋白几个结构域

1．螺旋-转角-螺旋结构

螺旋-转角-螺旋（helix-turn-helix）真核生物中基因表达水平分析专家讲座第33页

真核生物中基因表达水平分析专家讲座第34页2．锌指结构

锌指（zincfinger）是由一小群氨基酸与一个锌原子结合，在蛋白质中形成相对独立一个结构域，故而得名.真核生物中基因表达水平分析专家讲座第35页真核生物中基因表达水平分析专家讲座第36页亮氨酸拉链结构

亮氨酸拉链（leucinezipper，ZIP）结构也是转录因子DNA结合区一个结构模式

真核生物中基因表达水平分析专家讲座第37页

真核生物中基因表达水平分析专家讲座第38页4．螺旋-环-螺旋结构

螺旋-环-螺旋（helix-loop-helix，HLH）是新近发觉一个DNA结合区结构模式

真核生物中基因表达水平分析专家讲座第39页真核生物中基因表达水平分析专家讲座第40页多细胞真核生物一些基因表示常受体内外激素（hormone）控制，真核生物中基因表达水平分析专家讲座第41页五、真核基因表示激素调整1、激素（hormone）调控基因转录（1）种类：甾类激素：多肽激系（2）甾体激素作用机制甾体激素与受体蛋白结合，与靶基因DNA上激素应答成份结合，再和其它因子协同作用来调控该基因转录（以下列图

）。真核生物中基因表达水平分析专家讲座第42页真核生物中基因表达水平分析专家讲座第43页六、Britten-Davidson模型

一）Britten-Davidson调整模型

在个体发育期，许多基因可被协同调控，且重复序列在调控中含有主要作用。

参加调控遗传因子：1、受体位点，位于结构基因5′端，可被激活因子激活因子激活。2、整合基因，产生激活因子基因。3、感受位点，接收生物体对基因表示调控信号。真核生物中基因表达水平分析专家讲座第44页经过特定激活因子能够同时控制不连锁但含用对应受体位点多个结构基因协同表示。含有相同受体位点基因组成一组基因，类似原核生物一个操纵子。而整合基因类似于调整基因，但其转录受感受位点控制。真核生物中基因表达水平分析专家讲座第45页受体位点类似操纵基因，假如一个结构基因附近含有几个不一样受体位点，各个受体位点能够被特异激活因子所识别，结构基因能在不一样情况下表示，也就是说一个结构基因能够属于几个不一样组（图10-12B）。