基因表达调控-基本概念与原理

1、第一节基本概念和原则，基因表达的概念基因组：细胞或病毒携带的所有遗传信息或整套基因。基因表达：在某种调节机制的控制下，基因被转录和翻译以产生具有特定生物学功能的蛋白质分子。基因表达的特征(1)时间特异性根据功能需要，特定基因的表达严格按照特定的时间顺序进行。多细胞生物的基因表达与分化和发育阶段一致，因此也称为阶段特异性。(2)空间特异性在个体生长的整个过程中，某一基因产物根据不同的组织以空间顺序出现。这种空间分布上的差异实际上是由器官中细胞的分布决定的，因此也称为细胞或组织特异性。基因表达方式(1)组成型表达某些基因在生物个体的几乎所有细胞中连续表达，这通常被称为持家基因。因为这些基因的表达几

2、乎没有变化，所以它们也被称为组成型表达。诱导和抑制表达在特定环境信号的刺激下，相应的基因被激活，基因表达产物增加，称为诱导基因。在特定环境中诱导基因表达增强的过程称为诱导。如果一个基因受到环境信号的抑制，它就是一个可抑制的基因。减少可抑制基因表达产物的过程称为抑制。在某种机制的控制下，一组功能相关的基因，无论其表达方式如何，都需要协调和共表达，即协同表达。这种调节叫做协调调节。基因表达调控的生物学意义(1)适应环境、维持生长和增殖的外部环境是不断变化的。为了生存，所有活细胞必须对外部环境的变化做出适当的反应，并调节新陈代谢以适应环境的变化。生物体适应环境和调节代谢的能力与蛋白质分子的生物功能有

3、关。蛋白质的水平受基因表达的调节。(2)维持个体发育和分化多细胞生物调控基因的表达不仅适应环境，而且具有维持组织器官分化和个体发育的功能。当某个基因有缺陷或表达异常时，相应的组织或器官就会发生异常发育。基因表达调控的基本原理(1)基因表达的多水平调控基因激活转录起始转录后加工和转运翻译翻译后加工，(2)基因转录激活调控的基本要素1。特定的DNA序列(1)原核生物操纵子：它通常由两个以上的编码序列、启动子序列、操纵序列和其他在基因组中串联成簇的调节序列组成、1)启动子：它是一种特定的DNA序列，核糖核酸聚合酶结合并启动转录。操作者：它是阻遏蛋白的结合位点。当阻遏蛋白与操作序列结合时，它将阻碍核糖

4、核酸聚合酶与启动子序列的结合，或阻止核糖核酸聚合酶沿着脱氧核糖核酸向前移动，从而阻碍转录。其他调节序列：一些特定的DNA序列可以结合激活蛋白，增强核糖核酸聚合酶活性和激活转录。真核生物中的顺式作用元件是指能够影响其基因表达活性的特定的DNA序列。通常是非编码序列。包括启动子、增强子和沉默子。调控蛋白(1)原核基因调控蛋白：是决定核酸聚合酶对启动子序列特异性识别和结合能力的特异性因子。阻遏蛋白：可与操纵序列结合来抑制基因转录。激活蛋白：它能结合启动子序列附近的DNA序列，促进RNA聚合酶与启动子序列的结合，并增强RNA聚合酶的活性。真核基因调控蛋白的转录因子大多数真核转录调控因子被称为反式激活因子，在被一个基因表达后，通过与特定的顺式作用元件相互作用来影响另一个基因的转录。一些真核调控蛋白可以特异性识别和结合自身基因的调控序列，并调控自身基因的开放或关闭，称为顺式作用蛋白。3.脱氧核糖核酸蛋白质，蛋白质相互作用脱氧核糖核酸蛋白质相互作用特异性识别非共价结合的脱氧核糖核酸结合位点，通常在对称结构中。蛋白质相互作用形成二聚体或多聚体，并间接结合DNA。核糖核酸聚合酶(1)启动子和核糖核酸聚合酶活性启动子由转录起始点、核糖核酸聚合酶结合位点组成，启动子序列影响其与核糖核酸聚合酶的亲和力，而亲和力直接影响转录起始的频率。调节蛋白和核糖核酸聚合酶