【2025年】基因表达调控考试题及答案

【2025年】基因表达调控考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.下列哪项不属于真核基因转录起始复合物的核心组件？A.TATA结合蛋白（TBP）B.RNA聚合酶ⅡC.组蛋白乙酰转移酶（HAT）D.转录因子TFⅡD2.关于增强子的描述，错误的是？A.可位于基因上游、下游或内含子区域B.作用具有方向性C.能通过DNA环化与启动子相互作用D.可被组织特异性转录因子激活3.下列哪种组蛋白修饰通常与基因沉默相关？A.H3K4三甲基化（H3K4me3）B.H3K27三甲基化（H3K27me3）C.H3K9乙酰化（H3K9ac）D.H4K16乙酰化（H4K16ac）4.在原核生物中，乳糖操纵子的诱导物是？A.葡萄糖B.别乳糖C.cAMPD.阻遏蛋白5.下列哪类非编码RNA通过与mRNA的3’UTR结合，介导mRNA降解或翻译抑制？A.lncRNA（长链非编码RNA）B.circRNA（环状RNA）C.miRNA（微小RNA）D.snoRNA（核仁小RNA）6.表观遗传调控的关键特征是？A.DNA序列改变B.可遗传的基因表达变化（不改变DNA序列）C.仅发生于体细胞D.仅通过DNA甲基化实现7.关于绝缘子的功能，正确的是？A.增强启动子与增强子的相互作用B.阻断异染色质扩散C.促进组蛋白乙酰化D.直接激活转录起始8.热激应答中，热激转录因子（HSF）的激活主要依赖？A.与分子伴侣Hsp70解离B.磷酸化修饰C.泛素化降解D.核输出信号暴露9.下列哪种DNA甲基化模式通常与基因沉默相关？A.CpG岛低甲基化B.基因体区高甲基化C.CpG岛高甲基化D.增强子区低甲基化10.在X染色体失活过程中，关键的调控分子是？A.Xist（X-inactivespecifictranscript）B.Tsix（Xist的反义RNA）C.XACT（X-activespecifictranscript）D.以上均是11.关于相分离（liquid-liquidphaseseparation）在转录调控中的作用，错误的是？A.帮助形成转录工厂（transcriptionfactories）B.由内在无序蛋白（IDP）驱动C.仅参与激活型调控，不参与抑制型调控D.可浓缩转录因子、RNA聚合酶等分子12.原核生物中，色氨酸操纵子的衰减子（attenuator）调控发生在？A.转录起始阶段B.转录延伸阶段C.翻译起始阶段D.翻译延伸阶段13.下列哪项不属于RNA编辑的常见类型？A.A→I（腺苷→肌苷）B.C→U（胞苷→尿苷）C.G→A（鸟苷→腺苷）D.U→A（尿苷→腺苷）14.植物中，光调控基因表达的关键受体是？A.光敏色素（phytochrome）B.隐花色素（cryptochrome）C.向光素（phototropin）D.以上均是15.癌症中常见的基因表达调控异常不包括？A.抑癌基因启动子区CpG岛高甲基化B.致癌基因增强子区获得超增强子（super-enhancer）C.miRNA基因所在染色体片段扩增D.组蛋白去乙酰化酶（HDAC）表达下调二、简答题（每题8分，共48分）1.简述原核生物中阿拉伯糖操纵子（araoperon）的双功能调控机制。2.比较组蛋白乙酰化与甲基化修饰对染色质结构及基因表达的影响差异。3.举例说明长链非编码RNA（lncRNA）调控基因表达的三种主要模式。4.解释DNA甲基转移酶（DNMT）的分类及其在维持甲基化模式中的作用。5.描述miRNA生物合成的核心步骤，并说明Dicer酶在此过程中的功能。6.结合p53基因的调控网络，说明转录因子如何通过整合多种信号（如DNA损伤、缺氧）调控下游基因表达。三、论述题（每题16分，共32分）1.从转录前（染色质结构）、转录中（转录起始与延伸）、转录后（RNA加工与稳定性）三个层面，论述真核基因表达的多层次协同调控机制，并举例说明其生物学意义。2.近年来，“表观遗传药物”在癌症治疗中成为研究热点。请结合DNA甲基化抑制剂（如5-氮杂胞苷）、组蛋白去乙酰化酶抑制剂（如伏立诺他）的作用机制，分析其靶向调控异常基因表达的原理，并讨论其临床应用的局限性。答案一、单项选择题1.C（组蛋白乙酰转移酶参与染色质重塑，但非转录起始复合物的核心组件）2.B（增强子作用无方向性）3.B（H3K27me3是抑制性标记，与异染色质相关）4.B（别乳糖是乳糖的异构体，作为诱导物与阻遏蛋白结合）5.C（miRNA通过种子序列与mRNA3’UTR结合）6.B（表观遗传调控的核心是DNA序列不变但表达可遗传）7.B（绝缘子通过结合CTCF等蛋白，阻断增强子-启动子异常互作或异染色质扩散）8.A（正常状态下HSF与Hsp70结合失活，热激时Hsp70被消耗，HSF解离并三聚化激活）9.C（CpG岛高甲基化通常导致启动子沉默）10.D（Xist诱导失活，Tsix抑制Xist表达，XACT维持活性X染色体）11.C（相分离也参与抑制性结构如核仁、异染色质区的形成）12.B（衰减子通过转录-翻译偶联，在延伸阶段调控转录终止）13.D（RNA编辑常见类型为A→I、C→U、G→A等，U→A罕见）14.D（三者分别响应红光/远红光、蓝光、蓝光，协同调控光响应基因）15.D（HDAC过表达会导致抑癌基因沉默，因此下调HDAC通常是治疗方向）二、简答题1.阿拉伯糖操纵子的调控蛋白AraC具有双功能：①当阿拉伯糖不存在时，AraC以二聚体形式结合araO2和araI1，形成DNA环，阻碍RNA聚合酶结合，抑制转录；②当阿拉伯糖存在时，AraC与阿拉伯糖结合，构象改变，二聚体转而结合araI1和araI2，招募CAP-cAMP复合物，激活转录。此机制使AraC既能作为阻遏蛋白又能作为激活蛋白，根据碳源状态动态调控。2.①组蛋白乙酰化：由HAT催化，中和组蛋白正电荷，削弱组蛋白-DNA相互作用，染色质松弛（常染色质），促进转录因子结合，通常激活基因表达；②组蛋白甲基化：由组蛋白甲基转移酶（HMT）催化，甲基化位点（如H3K4、H3K27）和程度（单/双/三甲基）决定功能。例如，H3K4me3是激活标记（启动子区），H3K27me3是抑制标记（沉默子区）；甲基化不改变电荷，通过招募效应蛋白（如HP1结合H3K9me3）影响染色质结构。3.①顺式调控：lncRNA在其转录位点附近调控邻近基因，如Xist在X染色体上招募PRC2复合体，诱导H3K27me3，导致X染色体失活；②反式调控：lncRNA通过与转录因子结合（如lncRNACCND1与转录因子E2F1结合，促进CyclinD1表达）；③分子海绵：lncRNA通过miRNA反应元件（MRE）结合miRNA，解除其对靶mRNA的抑制，如lncRNAH19吸附miR-138，激活靶基因ITGB1表达。4.DNA甲基转移酶分为：①DNMT1（维持型）：在DNA复制时，以母链甲基化的CpG为模板，催化子链对应位点甲基化，维持甲基化模式；②DNMT3A、DNMT3B（从头合成型）：在未甲基化的DNA上建立新的甲基化模式（如胚胎发育、细胞分化阶段）；③DNMT3L（调节型）：无催化活性，但通过与DNMT3A/B相互作用，增强其活性。三者协同确保甲基化模式的遗传稳定性与动态调整。5.miRNA生物合成步骤：①pri-miRNA在细胞核内由RNA聚合酶Ⅱ转录提供，形成茎环结构；②被Drosha-DGCR8复合体切割为约70nt的pre-miRNA（前体miRNA）；③pre-miRNA通过Exportin-5转运至细胞质；④在细胞质中，Dicer酶（RNA酶Ⅲ家族）切割pre-miRNA的茎环，提供约22nt的miRNA:miRNA双链；⑤双链解旋，成熟miRNA与Argonaute蛋白结合形成RISC复合体，介导基因沉默。Dicer的核心功能是精确切割pre-miRNA，提供具有功能的miRNA长度片段。6.p53作为转录因子，其活性受多种信号调控：①DNA损伤时，ATM/ATR激酶磷酸化p53的N端（如Ser15），使其与负调控因子MDM2解离，稳定性增加；②缺氧时，HIF-1α通过招募p300乙酰转移酶，促进p53乙酰化（如Lys382），增强其DNA结合能力；③活化的p53结合下游基因启动子（如p21、BAX），招募转录共激活因子（如p300/CBP），促进染色质开放（H3K9ac增加），启动转录；④同时，p53也可通过结合miRNA基因（如miR-34a）的启动子，诱导miRNA表达，间接抑制致癌基因（如c-Myc）。此网络整合了DNA损伤、代谢应激等信号，实现对细胞周期阻滞、凋亡或DNA修复的精准调控。三、论述题1.真核基因表达的多层次协同调控机制：（1）转录前调控（染色质结构）：染色质状态决定基因是否可及。①DNA甲基化：启动子区CpG岛高甲基化招募MeCP2等蛋白，结合HDAC，诱导染色质紧缩（如抑癌基因p16在癌症中因高甲基化沉默）；②组蛋白修饰：H3K4me3（激活标记）招募转录因子，H3K27me3（抑制标记）通过PRC2复合体维持异染色质（如HOX基因簇的时空表达调控）；③染色质重塑：SWI/SNF复合体利用ATP水解能量，改变核小体位置，暴露启动子（如免疫球蛋白基因重排时的染色质开放）。（2）转录中调控（起始与延伸）：①转录起始：转录因子（如SP1）结合启动子区GC盒，招募TBP和TFⅡD，形成前起始复合物（PIC）；增强子通过DNA环化（由CTCF介导）与启动子互作，招募共激活因子（如p300），促进RNA聚合酶Ⅱ（PolⅡ）结合；②转录延伸：PolⅡ在启动子近端paused（由NELF、DSIF抑制），经P-TEFb（CDK9）磷酸化PolⅡCTD（Ser2），释放抑制，进入有效延伸（如c-Myc基因的快速激活）。（3）转录后调控（RNA加工与稳定性）：①剪接调控：可变剪接（如Bcl-2家族的Bcl-xL/Bcl-xS）由剪接因子（如SR蛋白）与hnRNP竞争结合剪接位点；②RNA稳定性：3’UTR的AU-rich元件（ARE）结合AUF1等蛋白，招募外切酶降解mRNA（如细胞因子TNF-α的快速周转）；③miRNA调控：miR-21通过结合PTENmRNA的3’UTR，抑制其翻译，促进肿瘤发生（如胶质母细胞瘤）。生物学意义：多层次调控确保基因表达的时空特异性与精确性。例如，胚胎干细胞向神经细胞分化时，首先通过染色质重塑开放神经特异性基因（如Nestin）的启动子，接着转录因子（如Sox2）激活转录，同时miRNA（如miR-124）抑制非神经基因的表达，最终实现细胞命运的精准决定。2.表观遗传药物的作用机制与临床局限性：（1）DNA甲基化抑制剂（如5-氮杂胞苷）：5-氮杂胞苷是胞嘧啶类似物，整合入DNA后与DNMT共价结合，导致DNMT降解，降低DNA甲基化水平。例如，在骨髓增生异常综合征（MDS）中，抑癌基因（如p15INK4B）因启动子高甲基化沉默，5-氮杂胞苷可恢复其表达，诱导细胞分化或凋亡。（2）组蛋白去乙酰化酶抑制剂（如伏立诺他）：伏立诺他通过抑制HDAC，增加组蛋白乙酰化（如H3K9ac），松弛染色质，激活抑癌基因（如p21）。同时，非组蛋白（如p53）的乙酰化增加，增强其促凋亡功能，用于治疗皮肤T细胞