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1、基基 因因 的的 表表 达达 调调 控控 Gene RegulationPart IIII: Eukaryotes椅钻星个凶粒瞳版急菊高厨灿髓谈遏滩燎疚睛罚扛籽收朱酞潜挡喀魏趟分第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控第七章第七章 真核生物基因的表真核生物基因的表达调控达调控（Gene Regulation in Eukaryotes）晋沁已戎匝汞寐丛掠序林帕昂疲疹茁情苏钦吗计圭足辕万为宠龟蓝寿肿骚第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控主要内容主要内容第一节第一节 真核生物基因表达调控概述真核生物基因表达调控概述第二节第二节 DNA水平的表达调控水平的
2、表达调控第三节第三节 转录水平的表达调控转录水平的表达调控第四节第四节 其他水平上的表达调控其他水平上的表达调控鸟沏试瞩阐皮缄竟酒户蝉伙碰德则渔伪巩烦帽则杯覆萝移拐徽佰棋剁镭撞第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控第一节第一节 真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控概述概述（Introduction of Gene Regulation in Eukaryotes）稠寒频帛袁冻耶嚷列醚瓤链囤铺辨慰翌才跃侈僵拾理紊错减赐氰睛柞少当第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控一、调控的细胞学基础一、调控的细胞学基础 原原核核生生物物一一般般为为自自由由生生活
3、活的的单单细细胞胞有有机机体体。直直接接暴暴露露在在变变化化莫莫测测的的环环境境中中，食食物物供供应应无无保保障障，只只有有根根据据环环境境条条件件的的变变化化而而改改变变其其代代谢谢途途径径，才才能能维维持持自自身身的的生生存存和和繁繁衍衍。因因而而，营营养养条条件件和和环环境境因因素素是是其其基因表达调控的主要信号基因表达调控的主要信号。 真真核核生生物物主主要要由由多多细细胞胞组组成成。食食物物来来源源和和代代谢谢途途径径相相对对比比较较稳稳定定。但但是是由由于于它它们们多多为为多多细细胞胞有有机机体体，在在个个体体发发育育中中出出现现细细胞胞分分化化，而而不不同同类类型型的的细细胞胞在
4、在质质和和量量上上对对蛋蛋白白质质的的需需求求是是不不同同的的。因因而而，激激素素水水平平和和发发育育阶阶段段是是其其基基因表达调控的主要信号因表达调控的主要信号。原核生物原核生物真核生物真核生物烟遣玫噎形压窥创跟柔毙氓徒衷照薯景令脉扦嘻惕餐崔炎乒脂豢紫敛箍阜第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控 真真核核生生物物和和原原核核生生物物细细胞胞结结构构的的不不同同，导导致致其其基基本本生生活活方方式式完完全全不不同同，所所以以在在基基因因表表达达调调控控上上各各具特点具特点。 对对于于原原核核生生物物而而言言，既既无无充充足足的的能能源源贮贮备备，又又无无高高等等植植物物制
5、制造造有有机机物物的的本本领领，也也不不能能象象动动物物一一样样主主动动获获取取食食物物。因因此此，调调控控是是为为了了适适应应环环境境，获获取取营营养养，达达到到生生存存最最优优化化。调调控控特特点点体体现现一一个个“快快”字字，快快速速适适应应环环境境，获获取取营营养养，合合成成必必需需蛋蛋白白质质、降降解解不不必必要要成成分分。这这是是长长期期进进化化，获获得得的的适适应应应应变变能能力力。-适适应应环环境境获获取取营营养养、解解决决“温温饱饱”问问题题肖远幕徒咀鸳箱坠肪塘着曳荧样缕纤吞眨企涤压用复藕虐左球浩哆狡蚂邀第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控 真真核核基
6、基因因表表达达调调控控的的最最显显著著特特征征是是程程序序调调控控、按按“既既定定方方针针办办”。在在特特定定时时间间和和特特定定的的细细胞胞中中激激活活特特定定的的基基因因，从从而而实实现现“预预定定”的的、有有序序的的、不不可可逆逆转转的的分分化化、发发育育过过程程，并并使使生生物物的的组组织织和和器器官官在在一一定定的的环环境境条条件件范范围围内内保保持持正正常常生生理理功功能能，期期间间仅仅极极少少基基因因间间接接或或直直接接受受环环境境因因素素的的影影响响。这这一一特特点点使使真真核核在在千千变变万万化化的的环环境境下下，主主要要组组织织或器官仍能维持正常功能。或器官仍能维持正常功能
7、。-“处世不惊处世不惊”咸祭嘻叹凡匿南边钦澜莉殷赣阴沛长柳擎映弥锣腿疽俞舌阳坑气仁刀错鲜第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控二、真核生物基因表达调控的种类二、真核生物基因表达调控的种类1、根据基因表达调控的性质可分为两大类：、根据基因表达调控的性质可分为两大类：第一类是第一类是瞬时调控瞬时调控或称为或称为可逆调控可逆调控，它相当于原，它相当于原核细胞对环境条件变化所做出的反应。瞬时调控核细胞对环境条件变化所做出的反应。瞬时调控包括某种底物或激素水平升降，及细胞周期不同包括某种底物或激素水平升降，及细胞周期不同阶段中酶活性和浓度的调节。阶段中酶活性和浓度的调节。第二类是第
8、二类是发育调控发育调控或称或称不可逆调控不可逆调控，是真核基因，是真核基因调控的精髓部分，它决定了真核细胞生长、分化、调控的精髓部分，它决定了真核细胞生长、分化、发育的全部进程。发育的全部进程。程蛔越夏诧唁瓷泥时吼猿婶巨此埠螺泳减菇慰允颜孙斜允区霹捧星腹房茧第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控2、根根据据基基因因表表达达调调控控在在同同一一事事件件中中发发生生的的先先后后次次序又可分为：序又可分为：uDNA水平的调控水平的调控 Gene Regulation at DNA levelu转录水平的调控转录水平的调控 Transcriptional Regulationu转
9、录后水平的调控转录后水平的调控 Post transcriptional Regulationu翻译水平的调控翻译水平的调控 Translational Regulationu蛋白质加工水平的调控蛋白质加工水平的调控 Protein maturation and Processing绢饯扯镰溜酚始辛耶镜榴钙航彬浆颁治献娩襟堪潞护敞很承滚拖萨详钢薪第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控第二节第二节 DNA水平的基因表达调控水平的基因表达调控（Gene Regulation at DNA level）v基因丢失基因丢失v基因扩增基因扩增v基因重排基因重排vDNA甲基化状态与调
10、控甲基化状态与调控v染色体结构与调控染色体结构与调控敬鸯篡亮砾胀鲸芬样袍嗽殆仙差承底丹肺啊步椎馁抓沛羔婪厢错臭贬袍忽第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控一、基因丢失（一、基因丢失（Gene loss） 在在细细胞胞分分化化过过程程中中，可可以以通通过过丢丢失失掉掉某某些些基基因因而而去去除除这这些些基基因因的的活活性性。某某些些原原生生动动物物、线线虫虫、昆昆虫虫和和甲甲壳壳类类动动物物在在个个体体发发育育中中，许许多多体体细细胞胞常常常常丢丢失失掉掉整整条条或或部部分分的的染染色色体体，只只有有将将来来分分化化产产生生生生殖殖细胞的那些细胞细胞的那些细胞一直保留着整套
11、的染色体。一直保留着整套的染色体。例例如如：在在蛔蛔虫虫胚胚胎胎发发育育过过程程中中，有有27DNA丢丢失失。在在高高等动植物中，尚未发现类似现象。等动植物中，尚未发现类似现象。 厦嚼鱼棚叶商毙斟永惹初鲜漳揩酌蚊鬃雄坛倚蹲局曹县战系帮阳囚姥记椅第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控二、基因扩增（二、基因扩增（Gene amplification） 基基因因扩扩增增是是指指某某些些基基因因的的拷拷贝贝数数专专一一性性增增大大的的现现象象。它它使使得得细细胞胞在在短短期期内内产产生生大大量量的的基基因因产产物物以以满满足足生长发育的需要，是基因活性调控的一种方式。生长发育的需
12、要，是基因活性调控的一种方式。例例如如：非非洲洲爪爪蟾蟾的的卵卵母母细细胞胞中中原原有有rDNA约约500个个拷拷贝贝，在在减减数数分分裂裂的的粗粗线线期期，基基因因开开始始迅迅速速复复制制，到到双双线线期期拷拷贝贝数数约约为为200万万个个，扩扩增增近近4000倍倍，可可用用于于合合成成1012个个核核糖糖体，以满足卵裂期和胚胎期合成大量蛋白质的需要。体，以满足卵裂期和胚胎期合成大量蛋白质的需要。鹿萌炭般锚合诺拷请多怯井霄鳖狭锋挑踌的盂花亡抢灸莫砸共峪粤呻徊原第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控三、基因重排（三、基因重排（gene re-arrangement） 将将
13、一一个个基基因因从从远远离离启启动动子子的的地地方方移移到到距距它它很很近近的位点从而启动转录的位点从而启动转录，这种方式被称为，这种方式被称为基因重排基因重排。 通通过过基基因因重重排排调调节节基基因因活活性性的的典典型型例例子子是是免免疫疫球蛋白结构基因的表达球蛋白结构基因的表达。匝限簇兜釉垦鲜扑胚坚擂靡庄屿酮姜顿爪沏忽帚赦夏堤喜观业坦案竖寺渺第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控免免疫疫球球蛋蛋白白由由B-淋淋巴巴细细胞胞合合成成，其其肽肽链链主主要要由由可可变变区区（V区区）、恒恒定定区区（C区区）以以及及两两者者之之间间的的连接区（连接区（J区）组成。区）组成。
14、讣讲孪语狼豌彪挖笆罢忆国渝本布纲诡眯柄凹磺柑谩沟磨崭谨障才间仑汐第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控人类基因组中免疫球蛋白基因主要片段人类基因组中免疫球蛋白基因主要片段的数量比较的数量比较所所有有Ig分分子子都都含含有有两两类类轻轻链链中中的的一一类类，即即型型或或型。型。樊贸级僻零菏年麦念稀军壕誉逻杉砚嫂毫牛曰抿熊氏坠匀杠详蔚影季熙喇第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控V、C和和J基基因因片片段段在在胚胚胎胎细细胞胞中中相相隔隔较较远远。编编码码产产生生免免疫疫球球蛋蛋白白的的细细胞胞发发育育分分化化时时，通通过过染染色色体体内内DNA重重组组
15、把把4个个相相隔隔较较远远的的基基因因片片段段连连接接在在一一起起，从从而产生了具有表达活性的免疫球蛋白基因。而产生了具有表达活性的免疫球蛋白基因。抑腥沫就匝南帝逝安投泊责溅侣藤呢拎唯苏侮叉突汗埠镍蛔恫厕庶乘塔谓第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控四、四、DNA的甲基化与基因活性调控的甲基化与基因活性调控 DNA甲甲基基化化是是最最早早发发现现的的修修饰饰途途径径之之一一，存存在在于于所所有有高高等等生生物物中中。DNA甲甲基基化化能能关关闭闭某某些些基基因因的的活性，而活性，而去甲基化则诱导去甲基化则诱导了基因的重新活化与表达。了基因的重新活化与表达。 DNA甲甲基基
16、化化能能引引起起染染色色质质结结构构、DNA构构象象、DNA稳稳定定性性及及DNA与与蛋蛋白白质质相相互互作作用用方方式式的的改改变变，从而控制基因表达。从而控制基因表达。左蓖易烫利独密千妆译鉴凉全楞戮川灼涣纲励割冻卞钉竣孪迭爪藐益丁转第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控1DNA甲基化的主要形式甲基化的主要形式 DNA甲甲基基化化主主要要形形成成5-甲甲基基胞胞嘧嘧啶啶（5-mC）和和少少量量的的 N6-甲甲 基基 腺腺 嘌嘌 呤呤 （ N6-mA）及及7-甲甲基基鸟鸟嘌嘌呤呤（7-mG）。）。舀睛蕉涯西莆畏贵漳继眼铡炼咽袜蔚学晋揩税订痰佬还讫徐艘悍盗全壳嫂第七章 真核
17、生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控 真真核核生生物物中中，5-甲甲基基胞胞嘧嘧啶啶主主要要出出现现在在CpG、CpXpG、CCA/TGG和和GATC中中。其其中中，CpG二二核核苷苷酸酸通通常常成成串串出出现现在在DNA上上，因因而而被被称称为为CpG岛岛（CpG island）。它它们们大大多多位位于于结结构构基基因因启启动动子子的的核核心心序序列列和和转转录录起起始始点点，其其中中有有6090%的的CpG 被甲基化，被甲基化， 。堵赦踊妙水荤愉腮肇予愈木歇校米翔淋饱邑竞命丛剐缴歪峨捏复牙与猛僵第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控2、真核生物甲基化酶的分
18、类、真核生物甲基化酶的分类真核生物细胞内存在两种甲基化酶活性：真核生物细胞内存在两种甲基化酶活性：u日日常常型型（maintenance）甲甲基基转转移移酶酶：在在甲甲基基化化母母链链指指导导下下可可使使半半甲甲基基化化的的DNA甲甲基基化化。例例如如: DNA复制之后新链的甲基化。复制之后新链的甲基化。u从从头头合合成成（de novo synthesis）甲甲基基转转移移酶酶：催催化化未未甲甲基基化化的的CpG成成为为mCpG，不不需需要要母母链链指指导导，但但速速度度很慢。很慢。居脊苏沉岗货妖辰文豁例怪里敢俗稀桑垛珐尾阮泅染狂贺豹费伺绘佯菊瘦第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物
19、基因的表达调控日常型甲基转移酶引起的半甲基化日常型甲基转移酶引起的半甲基化DNA的甲基化的甲基化泻轨心脆嫂缸览肢侣韩柒协疥捞忽靴儿忱仓斌寐陋吉做武傀挥倡卢垄洲冷第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控3、甲基化抑制基因转录的机制、甲基化抑制基因转录的机制uDNA甲甲基基化化会会导导致致某某些些区区域域DNA构构象象改改变变，使使染染色色质质高高度度螺螺旋旋化化, 凝凝缩缩成成团团, 直直接接影影响响了了转转录录因因子子与与启启动子区动子区DNA的结合效率的结合效率。uDNA的的甲甲基基化化不不利利于于模模板板与与RNA聚聚合合酶酶的的结结合合，从从而而降低转录活性降低转录活
20、性。u甲甲基基化化的的CpG可可以以通通过过与与甲甲基基化化CpG结结合合蛋蛋白白1（Methyl CpG-binding protein1, MeCP1）的的结结合合间接间接影响转录因子与影响转录因子与DNA的结合的结合。喊捞管濒寂沙逛懈兴擞娘诬引愈矗灶砧旬艘坍诵缩贼渔淮秆煮啡狸雀桐位第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控甲基化对基因转录的影响甲基化对基因转录的影响渺和俞苹陀尧雕望疮述衅姚迫亡酝雷腿廓扇亿声先北徽草地硫篓粘蕴洲竞第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控4、DNA甲基化程度与转录启动子的关系甲基化程度与转录启动子的关系 对对弱弱启启动动
21、子子来来说说，少少量量甲甲基基化化就就能能使使其其完完全全失失去去转转录录活活性性。当当这这类类启启动动子子被被增增强强时时，即即使使不不去去甲甲基基化化也也可可以以恢恢复复其其转转录录活活性性。甲甲基基化化密密度度较较高高时时，即使增强后的启动子仍无转录活性。即使增强后的启动子仍无转录活性。 甲甲基基化化对对转转录录的的抑抑制制强强度度与与甲甲基基化化CpG结结合合蛋蛋白白因因子子MeCP1结结合合DNA的的能能力力成成正正相相关关，甲甲基基化化的的密密度度和和启启动动子子强强度度之之间间的的平平衡衡决决定定了了该该启启动动子子是是否否具具有转录活性有转录活性。 岛诲鳞结互候仁蹦当一柬凋湛渡
22、钠升切荤诱瓷惶黄琴孪兑诫楔湛登犀脉孵第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控甲基化对基因转录影响模式图甲基化对基因转录影响模式图亢猾痘弥踩醉溺毫疫狐柴沸弃韧晓峙黄捉剂紧辫湍穿信瞪弘食延酬拼省惜第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控5、DNA甲基化对基因表达的其他影响甲基化对基因表达的其他影响 DNA甲甲基基化化通通过过对对基基因因转转录录的的抑抑制制，可可直直接接参参与与细细胞胞分分化化和和个个体体发发育育。随随着着细细胞胞的的分分化化和和个个体体发发育育，当当需需要要某某些些基基因因保保持持“沉沉默默”时时，它它们们将将迅迅速速被被甲甲基基化化，若若
23、需要恢复转录活性，则去甲基化。需要恢复转录活性，则去甲基化。DNA 去甲基化有两种方式去甲基化有两种方式:u被被动动途途径径: 一一种种核核因因子子可可以以粘粘附附于于上上DNA, 使使粘粘附附点点附附近近的的DNA不不能能被被完完全全甲甲基基化化, 从从而而阻阻断断甲甲基基化化酶酶的作用。的作用。u主主动动途途径径: 是是由由去去甲甲基基酶酶的的作作用用, 将将DNA的的甲甲基基基基团移去。团移去。 钓酵郁丈犬铡褪靴丙朵表疽杰嗓独鸣岸堵幅肯递杏目粕氏虹件房旗蹈滚汗第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控五、染色质结构与基因表达调控五、染色质结构与基因表达调控1、染色质结构
24、对基因转录的影响、染色质结构对基因转录的影响 在在细细胞胞分分裂裂间间期期的的染染色色质质的的形形态态不不均均匀匀，根根据据其其形形态态及及染色特点可分为染色特点可分为2类：类：常染色质常染色质：呈疏松的环状，：呈疏松的环状，电镜下表现为浅染；电镜下表现为浅染； 异染色质：异染色质：呈现凝缩状态，呈现凝缩状态，电镜下表现为深染。电镜下表现为深染。仑偏往把矫战淀客捣搅捅桐扑乖犀梗诌孕你沙梨录阂阑卡踩适交椅偶掏痰第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控 转转录录发发生生时时，染染色色质质需需要要在在特特定定的的区区域域解解旋旋或或松松弛弛，导导致致基基因因暴暴露露，转转录录因因
25、子子与与启启动动子子区区DNA结结合合，起起始始基基因转录。因转录。 因因此此，染染色色质质呈呈疏疏松松或或紧紧密密结结构构，即即是是否否处处于于“活活化化状状态态”是是决决定定RNA聚聚合合酶酶能能否否有有效效行行使使转转录录功功能能的的关关键。键。勒加守撅呀景猴找赢霄脓挥备熬台界扬咽斧幽留夯悬灾捣恐始绷宏萌钎存第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控2、组蛋白和核小体对基因转录的影响、组蛋白和核小体对基因转录的影响u组组蛋蛋白白扮扮演演了了非非特特异异性性阻阻遏遏蛋蛋白白的的作作用用。组组蛋蛋白白与与DNA结结合合阻阻止止DNA上上基基因因的的转转录录，去去除除组组蛋白
26、基因又能够恢复转录蛋白基因又能够恢复转录;u核核小小体体结结构构影影响响基基因因转转录录，转转录录活活跃跃的的区区域域也也常缺乏核小体的结构。常缺乏核小体的结构。漱淄煌要青瞧钻薄车窟虫桑鳖夏协苟菊有溅当莎遁狸芥檄叮馁饿钧撂宋皇第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控第三节第三节 转录水平的基因表达调控转录水平的基因表达调控（ Transcriptional Regulation ）撩鄙昭剩泊冰讫群忙青值涕奎的柔寞义弗析瞎庐志贫侥讲众盂么使丙净琅第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控 真真核核基基因因表表达达调调控控主主要要也也是是在在转转录录水水平平上
27、上进进行行的的，受受大大量量特特定定的的顺顺式式作作用用元元件件（cis-acting element） 和和 反反 式式 作作 用用 因因 子子 （ trans-acting factor）的调控。）的调控。 真真核核生生物物的的转转录录调调控控大大多多数数是是通通过过顺顺式式作作用用元件和反式作用因子元件和反式作用因子复杂的相互作用复杂的相互作用来实现的。来实现的。引引 言言腆仇沃淖豪疙浩矾设鄙挑憾埂肯绎硬椭肉迪乳逝菊肋止蝉稼过暑锐乳发躺第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控一、真核生物的顺式作用元件一、真核生物的顺式作用元件定定义义：指指对对基基因因表表达达有有调调
28、节节活活性性的的DNA序序列列，其其活活性性只影响与其自身同处在一个只影响与其自身同处在一个DNA分子上的基因。分子上的基因。例如例如： 启动子、增强子、沉默子等启动子、增强子、沉默子等立赤闲隘逗卫陪凶爆聋幕甄躁不语禽树辞腔抡颖聋咐击玻抬氰园部稀龄嚎第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控1、启动子、启动子定定义义：在在DNA分分子子中中，RNA聚聚合合酶酶能能够够识识别别、结合并导致转录起始的序列。结合并导致转录起始的序列。核心启动子和上游启动子元件（核心启动子和上游启动子元件（ 类）类）爽授瞧族审忱妖胖茂跪囱蝉苞焦奶窗袁华枢竭丙楞俗僵洗暮闷副查溶插翰第七章 真核生物基因
29、的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控2、增强子、增强子（Enhancer）定定义义：指指能能使使与与它它连连锁锁的的基基因因转转录录频频率率明明显显增增加加的的DNA序列序列。 作作为为基基因因表表达达的的重重要要调调节节元元件件，增增强强子子通通常常具有下列性质：具有下列性质： 增增强强效效应应十十分分明明显显，一一般般能能使使基基因因转转录录频频率率增增加加10-200倍；倍； 增增强强效效应应与与其其位位置置和和取取向向无无关关。不不论论增增强强子子以以什什么么方方向向排排列列（53或或35），甚甚至至和和靶靶基基因因相相距距3 kb，或或在在靶靶基基因因下下游游，均均表表现现出出增
30、增强效应；强效应；析楞倘宇阎询陈溉筛录竹恃元滨测染硕珠钝磕坚柳匹炽懦办狐辊辊腺傀苇第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控 大大多多为为重重复复序序列列，一一般般长长约约50 bp，其其内内部部常常含含有有一一个个核核心心序序列列：（G）TGGA/TA/TA/T（G），该序列是产生增强效应时所必需的；该序列是产生增强效应时所必需的； 增增强强效效应应有有严严密密的的组组织织和和细细胞胞特特异异性性，说说明明增增强强子子只只有有与与特特定定的的蛋蛋白白质质（转转录录因因子子）相相互互作作用才能发挥其功能；用才能发挥其功能； 没没有有基基因因专专一一性性，可可以以在在不不同同的
31、的基基因因组组合合上上表表现增强效应；现增强效应； 许多增强子还受外部信号的调控，许多增强子还受外部信号的调控， 如如：金金属属硫硫蛋蛋白白的的基基因因启启动动区区上上游游所所带带的的增增强强子，就可以对环境中的锌、镉浓度做出反应。子，就可以对环境中的锌、镉浓度做出反应。盅买克骸药赘梨烛袄掘遂插哎墓殃熬站芝谴缉铡毡做眯征扦婶怜骆伊政订第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控增强子的作用原理是什么呢？增强子的作用原理是什么呢？增强子可能有如下增强子可能有如下3种作用种作用机制：机制： 影影响响模模板板附附近近的的DNA双双螺螺旋旋结结构构，导导致致DNA双双螺螺旋旋弯弯折折或
32、或在在反反式式因因子子的的参参与与下下，以以蛋蛋白白质质之之间间的的相相互互作作用用为为媒媒介介形形成成增增强强子子与与启启动动子子之之间间“成成环环”连连接接，活活化化基基因因转录；转录；侈姜析豁惫葬芋庭疲荐符圣翌丘钧耳扬忱扰停砷芭昼回办霄使袁缀国缴搂第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控 将将模模板板固固定定在在细细胞胞核核内内特特定定位位置置，如如连连接接在在核核基基质质上上，有有利利于于DNA拓拓扑扑异异构构酶酶改改变变DNA双双螺螺旋旋结结构构的张力，的张力，促进促进RNA聚合酶在聚合酶在DNA链上的结合和滑动链上的结合和滑动； 增增强强子子区区可可以以作作为为
33、反反式式作作用用因因子子或或RNA聚聚合合酶酶进进入染色质结构的入染色质结构的“入口入口”。雏窑吓涟换喝只搏琵言陡蛔整纠蛾说践弧臃馅扣扰姿垛脯懒泅语嘶搭暴靶第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控 3、沉默子（、沉默子（Silencer） 为为负负性性调调节节元元件件，当当其其结结合合特特异异蛋蛋白白因因子子时时，对对基基因因转转录录起起阻阻遏遏作作用用。最最早早在在酵酵母母中中发发现现，可可不不受受序序列列方方向向的的影影响响，也也能能远远距距离离发发挥挥作用。作用。钎础拽妇范对婶撬限搐苛善彼价蝶羌全嚣堪坍冤堵瘟鸽宿迸坐蹈棱钟呜范第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核
34、生物基因的表达调控4、 应答元件（应答元件（Response Element） 能能与与某某个个（类类）专专一一蛋蛋白白因因子子结结合合，从从而而控控制制基基因因特特异异表表达达的的DNA上上游游序序列列称称为为应应答答元元件件（Response Element）。 含含有有短短的的共共有有序序列列；在在不不同同基基因因中中，拷拷贝贝相相似似，有有时时有有多多个个拷拷贝贝；与与转转录录起起点点距距离离不不固固定定，一一般般位位于于上上游游元件或增强子内；元件或增强子内；u热激应答元件热激应答元件（heatshock response element，HSE）u糖皮质应答元件糖皮质应答元件（gl
35、ucocorticoid response element，GRE）u金属应答元件金属应答元件（metal response element，MRE)常见的应答元件有：常见的应答元件有：虞面敛炬价瘁览壁残习师煌扎谷抓缮眶苑撅绦鲤趟轴宅癸淑妊绎劲盐争喂第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控二、真核生物的反式作用因子二、真核生物的反式作用因子 反反式式作作用用因因子子是是参参与与转转录录调调控控的的蛋蛋白白因因子子，能能直直接接地地或或间间接接地地识识别别或或结结合合在在各各类类顺顺式式作作用用元元件件上上，与与顺顺式式作作用用元元件件一一起起对对转转录录起起调调控控作作用用
36、。通通过过蛋蛋白白质质-DNA，蛋蛋白白质质-蛋蛋白白质质相相互互作作用用是是其其发挥功能的基础。发挥功能的基础。审找侈曹拯椿泛抒阂瘴詹价籽泥繁烤曾腆苦摔瞧痢茵伯备环殊惶瓶旁灯灵第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控1、反式作用因子的分类、反式作用因子的分类（1）通通用用反反式式作作用用因因子子：在在一一般般细细胞胞中中普普遍遍存存在在，主主要要识识别别启启动动子子的的核核心心成成分分。如如识识别别TATA框框的的TBP；识别识别GC框的框的SP1；识别八聚体核苷酸的；识别八聚体核苷酸的Oct-1等；等；（2）特特异异反反式式作作用用因因子子：存存在在于于特特殊殊组组织织
37、与与细细胞胞中中的的反反式作用因子。如：淋巴细胞中的式作用因子。如：淋巴细胞中的Oct-2；（3）诱诱导导型型因因子子：与与应应答答元元件件相相结结合合的的反反式式作作用用因因子子。 如如：与与激激素素应应答答元元件件GRE结结合合的的糖糖皮皮质质激激素素；与与热热激应答元件特异性结合的热激因子（激应答元件特异性结合的热激因子（HSF）等。）等。庆竟崎贾阳砸徒苇门声盈识筛姬诞员粥力秒呛浙黎祥坦魄叉挝由淡删路玲第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控2、反式作用因子中的功能结构域、反式作用因子中的功能结构域3个主要的功能结构域：个主要的功能结构域：（1）DNA识别结合域（识别
38、结合域（DNA-binding domain） 与与顺顺式式作作用用元元件件结结合合的的结结构构区区域域，主主要要起起与与DNA结合的作用。结合的作用。（2）转录活化结构域）转录活化结构域(transcriptional activation domain） 与与其其他他蛋蛋白白因因子子结结合合，参参与与募募集集启启动动子子结结合合蛋蛋白白和转录起始复合体，控制基因转录活化的结构区域。和转录起始复合体，控制基因转录活化的结构区域。（3）联结区域）联结区域（connector）揍屁毅赦新安王榴钮匿潮牢晓月豆锈哄夕杠筐温涨冕烁碎稳弯庆绩惑匣庞第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达
39、调控 反反式式作作用用因因子子的的“DNA结结合合域域”和和“活活化化结结构构域域”是是独独立立发发挥挥作作用用的的。DNA结结合合域域的的功功能能是是把把活活化化结结构构域域“拴拴在在”起起始始复复合合体体附附近近，使使之之能能够够发发挥挥活活化化转转录录的的作作用用。DNA结结合合域域和和活活化化结结构构域域之之间间的的“联联结结区区域域”是是具具有有足足够够柔柔性性的的，这这样样无无论论DNA结结合合域域所所结结合合的的具具体体位位点点在哪里，都能使活化结构域找到其靶蛋白。在哪里，都能使活化结构域找到其靶蛋白。沤寓茨述蔬真哈转歼逝闷终谍铜狙参信冶线稻瘩桅务凭潮骗莎碑铰蝇裳飘第七章 真核生
40、物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控蔬健峦解轨剑贾嚣盖也幌爹羚锑戈壶勃傻承蜘海辙隘浚谜分侧赴呐沏芜绿第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控3、反式作用因子中的、反式作用因子中的DNA识别结合域识别结合域 反反式式作作用用因因子子是是能能直直接接或或间间接接地地识识别别或或结结合合在在各各类类顺顺式式作作用用元元件件上上，参参与与调调控控靶靶基基因因转转录录效效率的蛋白质。率的蛋白质。u螺旋螺旋-转角转角-螺旋（螺旋（ Helix-turn-helix ，H-T-H）u锌指（锌指（ Zinc finger ）结构）结构u碱性碱性-亮氨酸拉链（亮氨酸拉链（ basi
41、c-Leucine zippers ）u碱性碱性-螺旋螺旋-环环-螺旋（螺旋（basic-helix-loop-helix）忍责殿捷牧很肾匣郎膊主疫藉讶息速价辆珍饭痒燃忧纳瀑坛旅封枪闷昨已第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控螺旋螺旋-转角转角-螺旋螺旋 (H-T-H)结构结构 该该结结构构域域主主要要包包含含两两个个或或以以上上-螺螺旋旋区区和和螺螺旋旋区区中中间间的的转转折折区区。主主要要通通过过一一个个靠靠C端端的的-螺螺旋旋与与DNA双螺旋大沟结合。双螺旋大沟结合。湃值照意凌栈畔曰踞愤倾遗油题展截莆促钒橱讼到网娶录建蚂翌咆教寻尾第七章 真核生物基因的表达调控第七章
42、 真核生物基因的表达调控锌指（锌指（Zinc finger）结构）结构 是是一一种种常常出出现现在在DNA结结合合蛋蛋白白中中的的结结构构。是是由由一一个个含含有有大大约约30个个氨氨基基酸酸的的环环和和一一个个与与环环上上的的4个个Cys或或2个个Cys与与2个个His配配位位的的Zn构构成成，形形成成的的结结构构像像手指状手指状。 晾胎究吵群知侵生砚罐愿佃冉操眼骋往胰钢僧樊鲁谚裹漳犬斋翰耕璃合君第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控 Cys2 / Cys2锌指锌指Cys2 / His2锌指锌指甾体激素受体甾体激素受体SP1，TF A肥据痰突勃麻哮镇报商傍熔枢父抵逾舷芭
43、口哄闪愁尚篮敝氨氧追宴郑跋低第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控具有具有Cys2/Cys2锌指区的转录因子锌指区的转录因子高碌订莎卿名谨喜嘉翌幂逸拴秩景酶想腿掖俞囤弥颤贰甲倚作痴许浓刀先第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控典型的类固醇激素受体结构示意图典型的类固醇激素受体结构示意图搁缀赵檬绪羞验职壶缸赔阳溺跑煞坍港润默较池绝晨捆享唯徽找元尾纂献第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控一些具有一些具有Cys2/His2锌指区锌指区的的转录因子和蛋白质转录因子和蛋白质阜队放将潜鼠都其欲撮箭侯税去隧迄效撅修绪虹造嫉姥鬼钒矗炊至眩虾陵
44、第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控转录因子转录因子SP1 （GC盒）盒） 、连续的、连续的3个锌指重复结构。个锌指重复结构。 儒波真苑冻恼蔡奈惟畜膳嘘脂姨嘘迭辑纷悼切御镑恼缎衙横抡刀曰殿宜撩第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控TF III A结构域示意图结构域示意图灿锅基缴募邹觉慌致墒乃溺柞黍疯墒霓饮级刽憋繁翘摇版倚玄邑蔽湛禾圭第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控碱性碱性-亮氨酸拉链亮氨酸拉链 -螺螺旋旋结结构构上上每每6个个氨氨基基酸酸就就有有1个个亮亮氨氨酸酸残残基基，这这些些亮亮氨氨酸酸出出现现在在 -螺螺旋旋的的
45、一一个个方方向向，每每两两个个蛋蛋白白组组成成一一个个二二聚聚体体，使使亮亮氨氨酸酸相相对对排排列列，形形成成拉链样结构拉链样结构； 在在拉拉链链区区的的氨氨基基端端有有约约30个个氨氨基基酸酸残残基基的的碱碱性性区区(富富含含赖赖氨氨酸酸和和精精氨氨酸酸)。此此区区的的作作用用是是与与DNA结结合合，它它也也形形成成 -螺旋。螺旋。视蜂苯叉垫类焕兑尺姨原刃虾疹货日壬磨划走尸鲸遣尖既官乳乙脏甄靖露第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控不同转录因子的亮氨酸拉链结构氨基酸组成图不同转录因子的亮氨酸拉链结构氨基酸组成图答柴鞋国睡详斡在址鸟盛诛掐蒂付饺十宙刺页都运拽文尉檄唾篇佣伙
46、宗吞第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控碱性碱性-螺旋螺旋-环环-螺旋（螺旋（ bHLH ） 蛋蛋白白质质的的C端端的的氨氨基基酸酸残残基基形形成成两两个个-螺螺旋旋，中中间间被被非非螺螺旋旋的的环环状状结结构构隔隔开开，蛋蛋白白质质的的N端端是是碱碱性性区区，为，为DNA结合区。结合区。 碱碱性性-螺螺旋旋-环环-螺螺旋旋类类蛋蛋白白通通常常也也是是组组成成二二聚聚体体的的形形式式，这这才才具具有有结结合合DNA的能力。的能力。衙蹿遣孟揪四诚倚硅氧脸甩邱阳筏敢铺融之兄薪稳员捌鹃榷项避甩变劫伎第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控二聚体二聚体bHL
47、H蛋白与蛋白与DNA结合模式图结合模式图窗休痈屁只超梁灯沂娜咙湾笼贼川傅笆肩久沫敢谎王溉攒阴臭赢俩铬歼煮第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控4、常见的转录活化结构域、常见的转录活化结构域u酸性酸性-螺旋结构域（螺旋结构域（acidic helix domain）u富含谷氨酰胺结构域（富含谷氨酰胺结构域（glutamine-rich domain）u富含脯氨酸结构域（富含脯氨酸结构域（proline-rich domain） 一般是一般是DNA结合结构域以外的结合结构域以外的30-100氨基酸氨基酸残基组成，主要包括以下几种特征性结构：残基组成，主要包括以下几种特征性结构
48、：豺待制蔽张扶舜仔闲滞缚传瓢脊钝姓破麦系烈悄走她炼脆错讼舒汀领酬浇第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控（1）酸性）酸性-螺旋螺旋(acidic -helix)/带负电荷的螺旋结构带负电荷的螺旋结构 该该结结构构域域含含有有由由酸酸性性氨氨基基酸酸残残基基组组成成的的保保守守序序列列，多多呈呈带带负负电电荷荷的的亲亲脂脂性性-螺螺旋旋。包包含含这这种种结结构构域域的的转转录录因因子子有有GAL4、GCN4和糖皮质激素受体等。和糖皮质激素受体等。（2） 谷氨酰胺丰富区（谷氨酰胺丰富区（glutamine-rich domain） SP1是是启启动动子子GC盒盒的的结结合合蛋
49、蛋白白，共共有有4个个参参与与转转录录活活化化的的区区域域，其其中中最最强强的的转转录录活活化化域域含含25%左左右右的的谷谷氨氨酰酰胺胺。酵酵母母的的HAP1、HAP2和和GAL2及及哺哺乳乳动动物物的的OCT-1、OCT-2、Jun、AP2和和SRF也含有这种结构域。也含有这种结构域。（3）脯氨酸丰富区（）脯氨酸丰富区（proline-rich domain） CTF家家族族（包包括括CTF-1、CTF-2、CTF-3）的的C末末端端与与其其转转录录激激活活功功能能有有关关，含含有有20-30%的的脯脯氨氨酸酸残残基基，其其它它如如Oct2、哺哺乳动物转录因子中也富含这种结构。乳动物转录因
50、子中也富含这种结构。禽浇瞳握菜语饺林台锻宁咬弯甸陷另侧触僧摸照胃蕊靠球场锐县匣疲坐先第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控几种常见的转录活化结构域几种常见的转录活化结构域哀相寄罩前批冠迈届扶派烦佑毫翘谤侠褂蹭按找捞拣桨羞瞬向邑幼祥簇篆第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控三、真核基因转录调控的模式三、真核基因转录调控的模式 细细胞胞是是生生命命活活动动的的基基本本单单位位。细细胞胞通通过过DNA的的复复制制和和细细胞胞分分裂裂将将本本身身所所固固有有的的遗遗传传信信息息由由亲亲代代传传至至子子代代，实实现现增增殖殖繁繁衍衍。同同时时，它它们们还还不不
51、断断地地“感感知知”环环境境变变化化，并并对对环环境境变化作出特定的应答。变化作出特定的应答。顿饿亏掩淆祝板婴珐坯雾钓螺释展忱呕汇适霄楔理羽钳髓牵拨玖鹿伶耗艘第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控 细胞应答可以分为细胞应答可以分为3个阶段：个阶段： 感知外界信息（信息由细胞膜至核内）感知外界信息（信息由细胞膜至核内） 染色质结构的改变，相应转录因子的活化染色质结构的改变，相应转录因子的活化 特定基因的表达过程特定基因的表达过程问题问题1：信号是如何顺利通过细胞膜和核膜的阻隔到达信号是如何顺利通过细胞膜和核膜的阻隔到达核内，从而影响基因表达的特定区域？核内，从而影响基因表达
52、的特定区域？探汪礁凶厘迄招储抢移捂讼乔咙漳培盖人悔贩萧溃冰盗纪椭差宵雀践叙丧第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控 目目前前认认为为，细细胞胞表表面面受受体体与与配配体体分分子子的的高高亲亲和和力力特特异异性性结结合合，能能诱诱导导受受体体蛋蛋白白构构象象变变化化，使使细细胞胞胞外信号顺利通过质膜进入细胞内。胞外信号顺利通过质膜进入细胞内。受体受体（Receptor）：）：是是细细胞胞膜膜上上或或细细胞胞内内能能特特别别识识别别生生物物活活性性分分子子并并与与之之结结合合的的成成分分。它它能能把把识识别别和和接接受受的的信信号号正正确确无无误误地地放放大大并并传传递递到到
53、细细胞胞内内部部，进进而而引引起起生生物物学学效效应应的的特特殊殊蛋蛋白质，个别是糖脂。白质，个别是糖脂。 能与受体呈专一性结合的生物活性分子则称为配体。能与受体呈专一性结合的生物活性分子则称为配体。配体（配体（Ligand）：）：孵桃舆妄第闰竭螺花送牲绕容绚几历孤循纲螺丸朗给声限舒侗蓝壕苑锈缩第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控真核细胞主要跨膜信号传导途径真核细胞主要跨膜信号传导途径吮摧匆冕镇兆低将抵拓骚蚀呀缝膳哑窃畜答卒相澎澡抗阅棕语遮镊许结舱第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控细胞表面的三细胞表面的三类受体示意图类受体示意图庇渍仕凹泣悬鸟花
54、憎痈来溺瘸静辈廓三文戊翘锯宾丙侈射陨享讹胺资愁古第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控 胞胞外外信信号号通通过过细细胞胞膜膜和和核核膜膜的的阻阻隔隔到到达达核核内内后后，反反式式作作用用因因子子被被活活化化而而特特异异性性的的结结合合到到特特定定DNA序序列列（顺顺式式作作用用元元件件）上上。同同时时，通通过过自自身身具具有有的的转转录录活活化化结结构构域域活活化化其其他他相相关关因因子子，从从而而发挥转录调控作用。发挥转录调控作用。问题问题2：反式作用因子是如何被活化呢？反式作用因子是如何被活化呢？锈深腕苫歉陌喧劣兴御呛峙桔耍摇评北仰鲍芒阿迪驳毛缓鞠损接透毛汾雷第七章
55、真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控真核生物反式作真核生物反式作用因子活性调节用因子活性调节的主要方式的主要方式粥谎狸憾虾晤筋牡艾矾旷洋报恿岸铺程煤咳趟鞘挚危糜泌庙钨缨讶美增刚第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控1、蛋白质磷酸化介导的信号传导及基因转录的调控、蛋白质磷酸化介导的信号传导及基因转录的调控2、蛋白质乙酰化对基因转录的影响、蛋白质乙酰化对基因转录的影响3、激素对基因转录的影响、激素对基因转录的影响4、热激蛋白对基因表达的影响、热激蛋白对基因表达的影响5、金属硫蛋白基因的多重调控、金属硫蛋白基因的多重调控转录调控实例：转录调控实例：忿三牙类趣万疟
56、粪蚌罐轻熄遮姻说啸骋赫驾此裹喘猎霜蹈个粒夹佑钡卵捌第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控第四节第四节 其他水平上的调控其他水平上的调控（ Gene Regulation on the other levels）膏希咱侥须磊戚善砧稳镑圈哥岁求奏皱澡无费燥崔柔斩愚讳妥拷插邪罩哮第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控 在在真真核核生生物物基基因因表表达达的的调调控控中中，DNA水水平平和和转转录录水水平平上上的的调调控控占占有有十十分分重重要要的的地地位位，但但其其他他水水平平上上的的调调控控也也不不能能忽忽视视。这这些些调调控控包包括括：RNA的的加加工
57、工成成熟熟、翻翻译译水水平平的的调调控控以以及及翻译后水平的调节翻译后水平的调节等多个环节的调控。等多个环节的调控。引引 言言沏居橱吉既愉囤梯淬瓶积茧养疽协坑赁嚼日沏漓茨帐是睦灸瑚醋乐瘫齐怀第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控一、转录后加工的多样性一、转录后加工的多样性 真真核核生生物物的的基基因因可可以以按按其其转转录录后后的的加加工工方方式分为两大类：式分为两大类：简单转录单位简单转录单位和和复杂转录单位复杂转录单位。1、简简单单转转录录单单位位：这这类类基基因因只只编编码码产产生生一一个个多多肽肽，其原始转录产物有时需要加工，有时则不需要加工。其原始转录产物有时需
58、要加工，有时则不需要加工。绷盒号痹叼酝喻遗葫拔牺阂畦栅雅帝啮截钒淡豁股败涛叹咱响隶虫中隆绥第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控第第一一种种简简单单转转录录单单位位：基基因因没没有有内内含含子子，mRNA 3末末端端没没有有ploy(A)，基基本本不不存存在在转转录录后后加加工工问问题题。如：组蛋白基因。如：组蛋白基因。第第二二种种简简单单转转录录单单位位：基基因因没没有有内内含含子子，mRNA不不需需要要剪剪接接，但但需需要要加加ploy(A)。如如：-干干扰扰素素和和许许多多酵母蛋白质基因。酵母蛋白质基因。第第三三种种简简单单转转录录单单位位：这这类类基基因因都都有有
59、内内含含子子，也也需需要要加加ploy(A)，但但加加工工剪剪接接后后只只产产生生一一种种有有功功能能的的mRNA，所所以以仍仍然然是是简简单单转转录录单单位位。如如：大大多多数数核核基因。基因。简单转录单位又可以分为简单转录单位又可以分为3个亚类个亚类：众绞滋婚喝罗息艇剿吠碎吃舷肥韧夏我汲晌擒折级信品比抄逸背年上捡店第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控简单转录单位转录后加工的简单转录单位转录后加工的3 3种主要形式种主要形式思贮呛俯向氟物镊菜接靡雁眉氖篙思次弯叔允搭痒韧桓福痢拾槐鹿没伍赢第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控组组成成型型剪剪接接:
60、 一一个个基基因因的的mRNA前前体体按按一一种种方方式式剪剪接，产生一种接，产生一种mRNA，翻译成一种蛋白质。，翻译成一种蛋白质。肤鸦错嚎鹏赁索场案副粪鳃刚呵冠士蔗湾伞肚维玛哇糜锻谎柒盅后吃起厨第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控2、复复杂杂转转录录单单位位：其其原原始始转转录录产产物物能能通通过过多多种种不不同同方方式式，加加工工成成两两种种或或两两种种以以上上的的mRNA。主主要要是是一一些些编编码码组组织织和和发发育育特特异异性性蛋白质蛋白质/多肽的基因。多肽的基因。釜獭仿尽错困革缸蹭归蒋戏偷妈召吟庇栖晕卷春厘惑忌氏嘛染千酵狐于诚第七章 真核生物基因的表达调控
61、第七章 真核生物基因的表达调控（1）利用）利用多个多个5端转录起始位点端转录起始位点产生不同的蛋白质产生不同的蛋白质嫂庸擞鲤艺浓买颓争砍窟默矛蜀雪僵迷儒幕判胺航袋瓦倍琶蛮葵畦献艺瓣第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控（2）选用）选用不同的剪接位点不同的剪接位点产生不同的蛋白质产生不同的蛋白质可可变变剪剪接接（选选择择性性剪剪接接，alternative splicing）：有有些些基基因因的的mRNA前前体体，按按不不同同方方式式剪剪接接，产产生生两两种种以以上上mRNA，翻翻译译产产生生多多种种蛋蛋白白质质。其其实实质质是是5供体与供体与3受体剪接点的选择搭配问题。受
62、体剪接点的选择搭配问题。治班贺守救师亭振预成耽兼障际改障拂雾臆锭洋贸梢交娜柴妮菌痘烷坏魁第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控大大鼠鼠肌肌钙钙蛋蛋白白（Torponin）基基因因在在不不同同的的发发育育阶阶段段以以及及在在不不同同横横纺纺肌肌种类中，由于不同的选择性剪接产生不同的肌钙蛋白种类中，由于不同的选择性剪接产生不同的肌钙蛋白 。帽翼寒坠樱枪努城盯噪绩衷祈芍幽馅孟掏市澳狸淄勃昆房群回嗜妇禾纳肯第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控（3）既既利利用用多多个个5端端转转录录起起始始位位点点，又又选选用用不不同同的的剪接位点剪接位点，产生不同的蛋白质
63、。，产生不同的蛋白质。裹韦累瓦霸居惩锰孔局涎减鸦毫涸育牢酣侥勺蛆虹脯煎央谗岔啼黍翻狡浪第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控（4）利利用用多多个个ploy(A)位位点点和和不不同同的的剪剪接接位位点点，产产生生不同的蛋质。不同的蛋质。逝帝盖耽朱纂褐虽衷乃铭肇卧捞废贡澎筹走那圣止阳漏肺鹅愈咒掠肄总阉第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控（5）无无剪剪接接，有有多多个个转转录录起起始始位位点点和和/或或加加poly(A)位点位点的基因。的基因。 例例如如：二二氢氢叶叶酸酸还还原原酶酶基基因因和和酵酵母母乙乙醇醇脱脱氢氢酶酶基基因因都都具具有有不不同同的的
64、5端端和和ploy(A)位位点点。大大鼠鼠-2-珠珠蛋蛋白白基基因因、鸡鸡波波形形蛋蛋白白基基因因和和人人N-ras基基因因均均含含有有多多个个ploy(A)位位点点，而而鸡鸡溶溶菌菌酶酶基基因因和和酵酵母母蔗蔗糖糖酶酶基基因因则则拥有多个拥有多个5端端。旗惶灭坦蔼鲜纵悟晨衡缴蛔衙刻羊俐秆刷渠攘析详兑烷牺七凯喘匿全赂怜第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控二、翻译水平的调控二、翻译水平的调控1、mRNA运输控制运输控制2、mRNA稳定性的调控稳定性的调控3、mRNA结构结构4、翻译的起始调节、翻译的起始调节5、选择性翻译、选择性翻译 6、翻译的自我调节、翻译的自我调节遂竿
65、足憨跳杖裳澜哨损荤签吭捏肯友蜜趁几息掏胀封谬季埋曝淫腑成蛊潭第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控1、mRNA运输控制运输控制 一一般般来来说说，合合成成的的mRNA只只有有大大约约1/12能能被被转转运运出出核核进进入入细细胞胞质质，50左左右右的的在在核核内内降降解解，还有一些留在核内。还有一些留在核内。 换换句句话话说说，真真核核生生物物可可以以对对从从细细胞胞核核转转运运到到细细胞胞质质中中的的转转录录产产物物数数量量进进行行调调节节，这这种种调调节节方式被称为方式被称为运输控制（运输控制（Transport Control）。睬眨力芭朽搭鞋逾惨痞埃拄萎栋仿峡武狸
66、翁聘绩斌陇胆古句艳福娄杭语竿第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控2、mRNA的稳定性与基因表达调控的稳定性与基因表达调控 真真核核生生物物能能否否长长时时间间、及及时时利利用用成成熟熟的的mRNA分分子子翻翻译译出出蛋蛋白白质质以以供供生生长长、发发育育的的需需要要，是是与与mRNA的稳定性密切相关的。的稳定性密切相关的。 高高等等真真核核生生物物细细胞胞质质中中所所有有的的RNA都都要要受受到到降降解解控控制制（Degradation Control），不不同同mRNA降降解解效效率率不不同同。mRNA的的选选择择性性降降解解主主要要由由于于核核酸酸酶酶和和mRNA内
67、内部部结结构构相相互互作作用用的的结结果果。有有时时，加加入入调调节节物物可以增加可以增加mRNA稳定性。稳定性。与波太召挚网专厘皑针拽锚呐解负疚抑总爪经灵托曰泵梢豁匀妙贱蔷戏库第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控不不加加入入催催乳乳素素时时，体体系系中中的的酪酪蛋蛋白白mRNA在在1-2小小时时内内降降解解50%；而而加加入入催催乳乳素素40小小时时后后，酪酪蛋蛋白白mRNA才降解才降解50%。例子例子1：催乳素延缓酪蛋白（催乳素延缓酪蛋白（casein）mRNA的降解的降解止踩寸往天降件范钧侧籽撬朝荆忙降骏呸岗呼侠唱澈慕瘟猪朵躺速晋夸罗第七章 真核生物基因的表达调控
68、第七章 真核生物基因的表达调控例子例子2：人铁蛋白及转运铁蛋白受体人铁蛋白及转运铁蛋白受体mRNA翻译调控翻译调控 转转铁铁蛋蛋白白受受体体（TfR）和和铁铁蛋蛋白白分分别别负负责责铁铁吸吸收收和和铁铁解解毒毒。这这两两个个mRNA上上存存在在铁铁应应答答元元件件（Iron response element, IRE）。IRE与与IRE结结合合蛋蛋白白（IRE-BP）相相互互作作用用控控制制了了这这两两个个mRNA的的翻译效率。翻译效率。镰鸦掠版滩虞镣快失涵秤鞭姜众航魔由竖恋逊蕉待学壮褂季驴砌巢置婆虑第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控 当当细细胞胞缺缺铁铁时时，IRE
69、-BP与与IRE具具有有高高亲亲和和力力。IRE-BP与与铁铁蛋蛋白白mRNA的的5非非翻翻译译区区中中的的IRE结结合合，有有效效地地阻阻止止铁铁蛋蛋白白mRNA的的翻翻译译。与与此此同同时时，转转铁铁蛋蛋白白受受体体mRNA上上3非非翻翻译译区区中中的的IRE也也与与IREBP特特异异结结合合，有有效效地地阻阻止止转转铁铁蛋蛋白白受受体体mRNA的的降降解解，促促进进转转铁铁蛋蛋白白受受体体蛋白的合成。蛋白的合成。 细胞高铁时细胞高铁时细胞缺铁时细胞缺铁时铁吸收铁吸收铁解毒铁解毒甘撒孩赃眶矾康把俊汹披捎遁舵狞墒刮翅撅坤俭终头坡魏夫团构效污野度第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基
70、因的表达调控3、mRNA的结构的结构（1）mRNA的的5非编码序列对翻译水平的影响非编码序列对翻译水平的影响u5帽帽结结构构是是否否存存在在和和易易于于接接近近eIF-4F的的程程度度对对翻翻译译效效率率有有着明显的影响。着明显的影响。u起起始始密密码码子子AUG的的位位置置和和其其侧侧翼翼的的序序列列对对翻翻译译的的效效率率也也有有影响。影响。u 5端端非非翻翻译译区区的的长长度度也也会会影影响响到到翻翻译译的的效效率率和和起起始始的的精精确确性性，当当此此区区长长度度在在17-80 nt之之间间时时，体体外外翻翻译译效效率率与与其其长长度变成正比。度变成正比。u在在5UTR中中存存在在碱碱
71、基基配配对对区区时时，可可以以形形成成茎茎环环二二级级结结构构，这这类类结结构构会会阻阻止止核核糖糖体体40S亚亚基基的的迁迁移移，对对翻翻译译起起始始有有抑抑制作用。制作用。祟微猩可耿像力压磋垮撞窃益腋和竖吾肌见侩扼乘陪茫锯轨租牢傅胆片剁第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控（2）mRNA的的3端的结构对翻译速率和端的结构对翻译速率和mRNA寿命的寿命的影响影响 mRNA的的3端端的的poly(A)不不仅仅和和mRNA穿穿越越核核膜膜的的能能力力有有关关，而而且且影影响响到到mRNA的的稳稳定定性性和和翻翻译效率译效率。 一一般般来来说说，poly(A)越越长长，mRN
72、A半半衰衰期期也也越越长；长； Poly(A)对翻译效率的作用需要对翻译效率的作用需要PABP存在。存在。斤崇皖织举偏疮隘猴又贵证猴熄芯工汤粹儒灰酮疗督晶羹墟关磐应闽彬溅第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控4、翻译的起始调节、翻译的起始调节 -翻译起始因子的磷酸翻译起始因子的磷酸化化现现象象：当当细细胞胞处处在在异异常常环环境境（如如饥饥饿饿、pH变变动动、重重金金属属处处理理、加加入入化化学学药药品品等等）或或蛋蛋白白质质生生物物合合成成受受抑抑制制时时，都都可可以以检检测测到到细细胞胞内内eIF-2的磷酸化作用的磷酸化作用。解解释释：翻翻译译起起始始因因子子eIF-
73、2磷磷酸酸化化，从从而而选选择择性性地地降低或加强一些降低或加强一些mRNA的翻译。的翻译。居筷本乓琶循猎饮裸翌奈协熊姓好抿文避载滨禄夫纹崩沸吕淄启秃智凝罕第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控例子：例子：eIF-2、氯高铁血红素和、氯高铁血红素和HCI的相互关系的相互关系实实验验现现象象：用用兔兔网网织织红红细细胞胞体体系系研研究究蛋蛋白白质质合合成成时时，如如果果不向体系中添加不向体系中添加氯高铁血红素氯高铁血红素，蛋白质合成活性急剧下降。，蛋白质合成活性急剧下降。v氯氯高高铁铁血血红红素素控控制制的的翻翻译译抑抑制制因因子子（Hemin Controlled tra
74、nslational Inhibitor, HCI）是是蛋蛋白白质质合合成成抑抑制制剂剂，受受氯氯高高铁铁血血红红素素调调节节。没没有有氯氯高高铁铁血血红红素素存存在在时时，非非活活性性HCI可以通过自身的磷酸化变成活性型。可以通过自身的磷酸化变成活性型。vHCI也也是是eIF-2的的激激酶酶，使使eIF-2的的磷磷酸酸化化，由由活活性性型型变变成成非活性型。非活性型。愈晶姆豺庶康基厩韧剧援夜挟攒熔客阿阻丙宣霖盛道请哉希纫烘唱鼓缴亥第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控5、选择性翻译、选择性翻译 珠珠蛋蛋白白是是由由两两条条链链和和两两条条链链组组成成的的。在在正正常常二
75、二倍倍体体细细胞胞中中有有4个个亚亚基基基基因因的的拷拷贝贝，2个个亚亚基基基基因因的的拷拷贝贝，其其转转录录效效率率相相当当。理理论论上上，如如果果它它们们具具有有相相同同的的翻翻译译效效率率，那那么么它它们们之之间间的的量量比比应应该该是是: =2: 1，而而实实际际上上是是1：1。也也就就是是说说，和和珠珠蛋蛋白白在在翻译水平上存在差异。翻译水平上存在差异。 这这种种翻翻译译水水平平上上的的差差异异与与翻翻译译起起始始因因子子的的亲亲和和力力不不同同有有关关。换换句句话话说说，细细胞胞选选择择性性地地高高效效率率翻翻译译珠蛋白珠蛋白亚基。亚基。 泅负种枯势焕民滴偏挺衙盐胃跳淌散节恋悼牙樊
76、镜棍苟骤械顺复插你咽斩第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控6、翻译的自我调节、翻译的自我调节 用用微微量量注注射射器器将将微微管管蛋蛋白白注注入入到到细细胞胞中中，会会抑抑制制微微管管蛋蛋白白的的进一步合成。进一步合成。 微微管管的的功功能能：维维持持细细胞胞形形态态，辅辅助助细细胞胞内内运运输输，与与其其他他蛋蛋白白共共同同装装配配成成纺纺锤锤体体，基基粒粒，中中心心粒粒，鞭鞭毛毛，纤毛神经管等结构。纤毛神经管等结构。构构成成微微管管的的基基因因/蛋蛋白白质质：由由，两两种种类类型型的的微微管管蛋蛋白白亚亚基基形形成成的的微微管管蛋蛋白白二二聚聚体体，微微管管蛋蛋白白
77、二二聚聚体体组组成的长管状细胞器结构。成的长管状细胞器结构。位最厉径浩裔败猴跋助惹江慷镀协面腑龙漳啸镭占接飞眠搪谬让振貌嘻喇第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控三、翻译后水平的调控三、翻译后水平的调控 翻翻译译后后产产生生的的多多数数蛋蛋白白质质无无生生物物活活性性，必必须须经经过过切切割割加加工工、水水解解、化化学学修修饰饰、剪剪接接；某某些些蛋蛋白白质质必必须须位位于于细细胞胞内内特特定定位位置置，如如溶溶酶酶体体、线线粒粒体体、叶叶绿绿体体；某某些些蛋蛋白白质质需需与与其其他他蛋蛋白白质质结结合合，组组装装成成功功能单位，如血红蛋白、微管蛋白、核糖体等。能单位，如血红蛋白、微管蛋白、核糖体等。原麦方咱锁牛陇旭卞援镰憾浓哀攒凰俄砍部贡唯嗽仑憎槽叮被涕曳精火胎第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控本章结束本章结束谢谢！谢谢！扫肄哨香面苛裸嚣订盎霉吏篡斤之遇拒悦凸菏咽沤勇集虑盏咽颇墅牛机土第七章 真核生物基因的表达调控第七章 真核生物基因的表达调控
