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-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此是由于卵母细胞中的IGF-Ⅱ 已被甲基化，而精子中的IGF-Ⅱ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，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-Ⅱ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) 上游启动子成分，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κB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 element);,真核生物的转录起始需要RNA聚合酶以及 许多蛋白质因子的参与。
凡是转录起始过 程必需的蛋白质，只要不是RNA聚合酶的 组成成分，就可以将其定义为转录因子 (transcription factor，TF)RNA聚合酶Ⅰ的转录因子用TFⅠX表示， RNA聚合酶Ⅱ的转录因子用TFⅡX表示， RNA聚合酶Ⅲ的转录因子用TFⅢX表示，X 为不同的字母，代表各个不同的因子RNA聚合酶Ⅱ的启动子 RNA聚合酶Ⅱ的启动子具有以下四个元件 1．转录起始点 在真核生物中，转录起始点的序列并没有多大的同源性，但mRNA的第一个碱基往往是腺嘌呤，其两侧为嘧啶，这个同源区称为起始子(initiator，Inr)，也称为帽子位点(cap site)2．TATA框(TATA box) 许多启动子含有一个称为TATA框的序列，通常位于转录起始点上游30bp处相对于转录起始点而言，TATA框是具有相对固定位置的上游元件TATA序列常位于富含GC的序列内，这可能是它发挥功能的条件之一TATA框具有定位转录起始位点的功能在这一点上，TATA框和原核生物的启动子有些相似3．CAAT框（CAAT box） CAAT框位于转录起始点上游约-80bp处，一致序列为GGC(T)CAATCT，因其保守序列为CAAT而得名。
CAAT框距离转录起始位点的大小对其作用影响不大，并且正反方向排列均能起作用CAAT框在决定启动子转录效率上有着很强的作用，它的存在可增加启动子的强度4．GC框(GC box) GC框位于-90bp附近，核心序列为GGGCGG，一个启动子中可以有多个拷贝，并且可以正反两个方向排列5．RNA聚合酶Ⅱ在启动子上的转录起始 RNA聚合酶Ⅱ必须和通用转录因子相互作用，共同组成基本转录装置才能起始转录通用转录因子(general transcription factor，GTF)指RNA聚合酶Ⅱ在任何启动子上起始转录所必需的一组蛋白质这些通用转录因子称为TFⅡX在真核生物中，RNA聚合酶Ⅱ的各个亚基和通用转录因子都是保守的TFⅡD通用转录因子识别TATA元件，它是一个多亚基复合体TFⅡD中与TATA序列结合的成分称为TBP(TATA binding protein)此复合体中的其他亚基称为TAF，即TBP关联因子(TBP-associated factor)某些TAF帮助在特定的启动子处结合DNA，其他的则控制TBP结合DNA的活性TBP一旦结合到DNA上，就使TATA序列极大地扭曲变形形成的TBP-DNA复合体提供了一个平台，把其他通用转录因子和聚合酶本身募集到启动子上。
在体外，这些蛋白质按照下列顺序在启动子处组装（图3-12）TFⅡA、TFⅡB和TFⅡF依次与聚合酶结合在一起，然后是TFⅡE和TFⅡH依次结合在RNA聚合酶Ⅱ上游包含这些成分的前起始复合体形成后，启动子就开始解旋RNA聚合酶Ⅱ的大亚基有一个C端域(CTD)，延伸成一个“尾巴”RNA聚合酶Ⅱ最初的“尾巴”在很大程度上未被磷酸化，但是在延伸复合体里发现在其尾巴上出现了多个磷酰基基团，可以帮助RNA聚合酶Ⅱ摆脱起始转录所用的大部分通用转录因子一) 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，λ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 Ⅰ型: 2Cys/2His : TF IIIA, SP1 Ⅱ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，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； （2）原核的HTH的以二聚体形式与DNA(大沟) 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(N-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42-94%； （3）C-端的激素结合和二聚体形成区， 同一性为15-57%。
甾的基本结构和命名 甾族化合物是广泛存在于动植物中的重要天然产物在这类化合物的分子式中，都含有一个环戊烷并多氢菲的基本骨架，并且带有三个侧链，其通式可表示为： 其中R1和R2 一般为甲醛，通常把这种甲醛称为角甲醛R3为具有2，4，5，8，9，10个碳原子的侧链甾是个象形字是根据这个结构而来，“田”表示四个环“”则表示为三个侧链甾族的种类 根据甾族化合物的存在和化学结构可以分为： 甾醇、胆汁酸、甾族激素、甾族生物碱等 甾族激素包括性激素和肾上腺皮质激素,糖皮质激素类包括可的松（皮质素）和氢化可的松（皮质醇）等这类激素对糖、蛋白质和脂肪代谢都有影响，主要作用是促进蛋白质分解和肝糖原异生当食物中糖类供应不足（如饥饿）时，糖皮质激素分泌增加，将促进肌肉和结缔组织等组织蛋白质的分解，并抑制肌肉等对对氨基酸的摄取和加强肝糖异生，还促进肝糖元分解为葡萄糖释放入血以增加血糖的来源，血糖水平得以保持，使脑和心脏组织活动所需的能源不致缺乏作为药物使用，大剂量的糖皮质激素有抗 炎、抗过敏、抗毒素作用，有抗休克和抑 制免疫反应等作用，故医学上应用广泛， 但也有不可忽视的副作用三) 蛋白质之间的相互作用 酵母半乳糖代谢中GAL80和GAL4的相互作用： 酵母半乳糖代谢调控： （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，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（Suc1~5,7）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,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翻译调控 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,10nt.,,,poly(A)的存在有重要的功能：它是mRNA由细胞核进入细胞质所必需的形式，它大大提高了mRNA在细胞质中的稳定性。
mRNA的poly(A)序列与poly(A)结合蛋白[poly(A) binding protein，PABP]相结合PABP单体分子质量约为70kD，与poly(A)尾的10～20个碱基相结合，防止mRNA降解的保护作用需要PABP的结合四翻译的起始调节,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，2 个 β-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。