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1、第一节 DNA水平的调控 一. DNA的甲基化与去甲基化 怎样判断哪些位点甲基化,哪些位点没有甲基化,采用同裂酶来处理待测序列,比较相应切点,就能弄清楚.,571-572,Hpa,二.亲本印记(imprinting),印记:来源于父母本的一对等位基因表达不同。如源于父本的IGF- (胰岛素样生长因子)基因可表达，而源于母本的则不能表达。此是由于卵母细胞中的IGF- 已被甲基化，而精子中的IGF-未被甲基化，所以这一对等位基因在合子中表现不同。 目前在人类和鼠身上已辨明了20种印迹基因。大多数人类的印迹基因集中在三个簇中。在每个基因簇上都存在着特异的印记盒 (imprinting box)，能顺
2、式调节印迹基因的亲本特异性表达，这些位点表现出亲本特异性的甲基化作用和去甲基化作用。,注解(2.4.1DNA后成遗传与印记基因 DNA后成遗传学由胚胎学家Waddington1953年提出。 后成遗传：（ epigenetic inheritance）是指基于非基因序列改变所致基因表达水平变化，如DNA甲基化和染色质构象变化等 。 印记基因（imprint gene)：由于一些可遗传的修饰作用（如甲基化）使配子（精子或卵子）中某个单一的等位基因的活性（monoallelic activity）在胚胎发育中具有标记性特点。 DNA甲基化是后成遗传的，独立于DNA密码遗传之外。),在小鼠早期胚胎中
3、，父系等位基因为非甲基化而表 达，母系等位基因因甲基化而沉默。 在子代小鼠形成配子时发生了什么？,亲本的IGF-等位 基因在早期胚中被差异甲基化，在成体形成配子时仍保留原甲基化的模式。,第二节转录水平的调控 一顺式作用元件和反式作用因子： 顺式作用元件P573 (1) 核心启动子成分 ， 如 TATA 框 ； (2) 上游启动子分分 ，如 CAAT框 ,GC框 ; (3) 远上游顺序 ：如增强子 ，减弱子 、 静 息 子 ,酵 母 的 UAS （ upstream activator sequences）等。 (4) 特殊细胞中的启动子成分 ：如淋巴 细胞中的 Oct (octamer）和B。
4、,反式作用因子可以分为3类； (1) 通用反式作用因子，主要识别启动子的核 心启动成分TATA框，如TBP； （2）特殊组织与细胞中的反式作用因子，如淋巴细 胞中的Oct-2； （3）和反应性元件（response elenents）相结合的反 式作用因子。 如HSE（热休克反应元件，heat shock response element）， GRE（糖皮质激素反应元件glucocorticoid response element）； MRE（金属反应元件，metal response element）； TRE（肿瘤诱导剂反应元件，tumorgenic agent response elem
5、ent);,(一) 蛋白质直接和DNA结合 1.螺旋转角螺旋（Helix-turn-helix, HTH）： 如LacO的R 蛋白，的CI，Cro蛋白，涉及酵母交配型的a1和a2蛋白。真核生物中的Oct-1和Oct-2； 2.锌指结构（zinc finger） 单个的锌指保守序列是：Cys-X2-4-Cys-X3-Phe-X5- Leu-X2-His-X2-His 型: 2Cys/2His : TF IIIA, SP1 型: 2cys/2cys : GAL4,3. 亮氨酸拉链（Leucine ziipper） 4. 螺旋一环一螺旋（HLH） 在HLH中带有碱性区的肽链称为 碱性HLH（bHLH
6、，protein）。 bHLH又分为两类。 A类是可以广泛表达的蛋白，包括哺乳动物的E12/E47（可和免疫球蛋基因增强子中的元件结合）和果蝇da（daughterless,性别控制的总开关基因）的产物； B类是组织特异性表达的蛋白，包括哺乳动物的MyoD(肌浆蛋白（myogen）基因的转录因子 果蝇的AC-S（achaete-scute 无刚毛基因的产物）,5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。 HD的C-端区域和原核阻遏蛋白的HTH同源，但也有几点不同: （1）HD的C端
7、由3个-螺旋构成，螺旋3结合于大沟，长17aa；而阻遏蛋白由5个-螺旋构成，螺旋3长仅9个 aa； （2）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； （3）HD N-端的臂位于小沟，而HTH螺旋1的末端与DNA的背面接触。,（二）蛋白质和配基的结合 甾类受体蛋白一般都具有3个不同的功能区： （1）N-端区是激活转录所需的区域，不 同受体之间此区的同一性仅小于15%； （2）DNA结合及转录活化区，同一性较高为94-42%； （3）C-端的激素结合和二聚体形成区， 同一性为57-15%。,(三) 蛋白质之间的相互作用 酵母半乳糖
8、代谢中GAL80和GAL4的相互作用： 酵母半乳糖代谢调控和gal操纵中的调控形式是 完全不同的： （1）被调节的基因多位于不同的染色体上； （2）负调节蛋白GAL80不直接和DNA结合，而是和 GAL4结合，占据其功能域来阻遏转录的； （3）作为正调节因子不仅需要半乳糖作为诱导物，还需要GAL4蛋白作为转录因子，它不是像原核中的正调节蛋白仅和操纵子中的操纵基因结合，使整个基因簇得以转录，而是分别和各个被调节基因上游元件UAS结合，促进转录。,第三节 转录起始和加工的调节,一. 转录起始的选择 酵母蔗糖酶基因，有6个基因（Suc15,7）位于不同的染色体上。每一个基因都可以转录合成蔗糖酶，但有
9、胞内酶和胞外酶两种不同形式。 前者的合成不受葡萄糖存在的影响，但含量低； 后者的合成受到葡萄糖的抑制。,两种酶的结构相似， 胞外酶仅多了信号序列，经切除后胞外酶比胞内酶在N-端仅多了一个Ser 经分析发现Suc-2 基因有3个TATA框，但尚不清楚和2种酶的关系.,二选择性加工 (一) 不同5端的选择 (二) 选择不同的3端 (三) 选择不同外显子,第四节 翻译的调控,一.mRNA运输控制（transport control）是对转录本从细胞核运送到细胞质中的数量进行调节; 二mRNA翻译的控制 三mRNA的结构和翻译的效率 四翻译的起始调节 五选择性翻译 六反义RNA调控 七翻译的自我调节,
10、一mRNA运输控制 在细胞核内转录,在细胞质中翻译.在真核细胞核中剪接体滞留模型. 二mRNA翻译调空 降解控制,短寿命的mRNA的3端非翻译序列中有一组富含AU的序列,与mRNA不稳定有关. 三mRNA的结构和翻译的效率 5端帽子结构阻碍翻译,3端poly(A)影响到mRNA的稳定性和翻译效率. poly(A)结合蛋白PABP,12nt.,和珠蛋白的合成 在二倍体细胞中都有4个-珠蛋白基因，它们之间的浓度比应是：=2：1， 而实际上是1：1 在无细胞系统中加入等量的mRNA和 mRNA和少量的起始因子, 结果合成的-珠蛋白仅占3%。 当加入过量的起始因子时珠蛋白和珠蛋白之比为1.4：1，接近
11、1：1， 表明翻译起始因子和两种mRNA的亲和性不同。,六反义RNA调空 1984年Adelman等发现大鼠中的促性腺激素释放(GnRH)的基因两条链都能转录,首次在真核中发现了反义RNA. 七翻译的自我调节 真核生物中也存在蛋白质合成的自我调节. 微管蛋白注射到哺乳动物细胞中,会抑制微管蛋白的进一步合成.,第八节 细胞周期的调控,真核生物细胞有丝分裂周期有两个关键的过程： 一.细胞周期与调节 “起点”（start）， M期进入限制点（commitment to M phase） 成熟促进因子。（muturior promoting factor， MPF）。后又称为M期促发因子（M-phase puomoting factor,MPF）。 周期蛋白 (cyclin),在M期活化的p34-cycin B可以使下面一组蛋白磷酸化 (1)使层连蛋白（Lamins）磷酸化，使得细胞 在分裂期核模解体； (2)使组蛋白H1磷酸化,导致染色体的凝聚； (3)使微管蛋白磷酸化，导致细胞骨架的重新 组合，为细胞分裂做好准备； (4)使泛蛋白连接酶体系（Ubiquitin ligase system）磷酸化，此即是依赖泛素的蛋白 水解酶，它们经磷酸化激活后可使 Cyclin-B的降解，促进细胞进入G0/G1。,
