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1、四节基因的表达调控与癌基因Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望基因的表达调控包括基因水平的调控转录水平的调控转录产物加工的调控mRNA从细胞核向胞质转运过程的调控翻译水平的调控以及翻译后的加工等 基因表达的调控方式基因表达的调控方式 阻遏阻遏负调控负调控: :调控蛋白调控蛋白+DNA+DNA序列序列 基因的表达基因的表达 ( (相应蛋白质相应蛋白质降低降低) ) 促进促进正调控正调控: :调控蛋白调控蛋白+DNA+DNA序列序列 基因的表达基因的表达 ( (相应蛋白质相应
2、蛋白质增加增加) )一一 原核生物基因表达的调控原核生物基因表达的调控方式方式方式方式特点特点特点特点调控机制调控机制调控机制调控机制 - - - -操纵子操纵子操纵子操纵子正调控正调控正调控正调控负调控负调控负调控负调控转录翻译偶联转录翻译偶联转录翻译偶联转录翻译偶联快速快速快速快速乳糖操纵子乳糖操纵子乳糖操纵子乳糖操纵子 - - - -负、正调控负、正调控负、正调控负、正调控 转录转录转录转录起始起始起始起始的调控的调控的调控的调控 色氨酸操纵子色氨酸操纵子色氨酸操纵子色氨酸操纵子-负调控负调控负调控负调控 转录转录转录转录终止终止终止终止的调控的调控的调控的调控 一个操纵子 =编码序列（
3、2-6） +启动序列+操纵序列+(其他调节序列) 操纵子：原核生物中几个功能相关的结构基因成簇串联排列组成的一个基因表达的协同单位启动子启动子操纵序列操纵序列多个结构基因多个结构基因终止子终止子5 53 3 调控区调控区 结合结合RNARNA聚合聚合酶和调节蛋白酶和调节蛋白编码功能相编码功能相关的蛋白质关的蛋白质介导转介导转录终止录终止转录出多顺反子转录出多顺反子mRNAmRNA，翻译后得到多种蛋白质翻译后得到多种蛋白质操纵子的基本结构操纵子的基本结构启动子启动子P P操纵序列操纵序列O O终止子终止子5 53 3CAPCAP结合位点结合位点三个结构基因三个结构基因ZYA半乳糖苷酶半乳糖苷酶
4、乳糖通透酶乳糖通透酶乙酰化酶乙酰化酶 乳糖操纵子转录调控机制乳糖操纵子转录调控机制 （一）乳糖操纵子的结构（一）乳糖操纵子的结构5 5P I PP I P操纵序列操纵序列O O终止子终止子3 3CAPCAP结合位点结合位点Z ZY YA A阻遏蛋白阻遏蛋白I别乳糖别乳糖（或（或IPTGIPTG）乳糖乳糖mRNAmRNA转变转变5 5P I PP I P操纵序列操纵序列O O终止子终止子3 3CAPCAP结合位点结合位点Z ZY YA A阻遏蛋白阻遏蛋白I （二）阻遏蛋白的负性调节（二）阻遏蛋白的负性调节1.阻遏2.去阻遏启动子启动子P操纵序列操纵序列O终止子终止子ZYAcAMP CAPcAMP
5、 CAPRNA聚合酶聚合酶CAP结合位点结合位点mRNA532. 2. 高葡萄糖浓度高葡萄糖浓度5 5启动子启动子P P操纵序列操纵序列O O终止子终止子3 3CAPCAP结合位点结合位点Z ZY YA AcAMPcAMP1. 1. 低葡萄糖浓度低葡萄糖浓度（三）（三）CAP-cAMPCAP-cAMP的正性调节的正性调节二二 真核生物基因表达的调控真核生物基因表达的调控（一） 转录前基因水平的调控（二） 转录水平的调控（三） 转录后水平的调控（四） 翻译水平的调控（五） 翻译后蛋白质的加工（一） 转录前基因水平的调控1 对核酸酶敏感，活化基因区易被DNase I降解 2 DNA拓扑结构发生变化
6、 3 DNA碱基修饰呈低甲基化状态 4 组蛋白的变化 （二）转录水平的调控启动子启动子沉默子沉默子增强子增强子a. a. 启动子：启动子：RNARNA聚合酶和基本转录因子识别和结合的部位，聚合酶和基本转录因子识别和结合的部位， 它们在启动子上组装成转录起始复合物它们在启动子上组装成转录起始复合物b. b. 增强子：长度为增强子：长度为100-200bp100-200bp的含有特异的重复的的含有特异的重复的DNADNA短片短片 段，是一些特异的转录活化因子结合部位，可段，是一些特异的转录活化因子结合部位，可 增强相关基因的转录活性。增强相关基因的转录活性。c. c. 沉默子：为负性调控元件。特异
7、的蛋白质因子与沉默子沉默子：为负性调控元件。特异的蛋白质因子与沉默子 结合后可抑制基因转录起始。结合后可抑制基因转录起始。1.顺式作用元件: DNA上的一段特定序列，可以和2. 转录因子特异性结合。2. 2. 反式作用因子：反式作用因子： 与顺式作用元件特异结合的蛋白质，可调节基因转录与顺式作用元件特异结合的蛋白质，可调节基因转录活性活性 转录因子转录因子 启动子启动子结构基因结构基因增强子增强子沉默子沉默子转录因子转录因子 RNARNA聚合酶聚合酶IIIImRNAmRNA三. 癌基因与抑癌基因 （一）癌基因的发现与分类癌基因：是一类普遍存在于正常细胞内调控细胞增殖和分化的重要基因 当它受到物
8、理、化学或病毒等因素的作用，被“活化”而失去正常功能时才会导致正常细胞的恶性转化原癌基因：在正常细胞中以非激活形式存在的 癌基因癌基因癌基因产物在细胞内的定位产物在细胞内的定位sis胞浆胞浆功能功能PDGFPDGFerb-B-B质膜质膜EGFEGF受体受体ras胞浆胞浆具有具有G G蛋白功能蛋白功能fos jun细胞核细胞核转录因子转录因子部分癌基因的定位与功能部分癌基因的定位与功能（二）原癌基因的激活（二）原癌基因的激活1. 基因突变：各种理化因素造成的DNA损伤与突变2. 基因重排：基因易位3. 基因扩增：4. 基因插入： （三）抑癌基因（三）抑癌基因1. 1. 视网膜母细胞瘤（视网膜母细
9、胞瘤（RbRb）基因）基因Rb基因P105Rb蛋白去磷酸化形式磷酸化形式促进细胞分裂抑制细胞分裂2. P2. P5353基因基因P53基因P53蛋白分子量为53Kd调节细胞周期抑癌基因抑癌基因染色体定位染色体定位RB1RB113q113q1相关肿瘤相关肿瘤视网膜母细胞瘤，肺癌等视网膜母细胞瘤，肺癌等p53p5317p17p肺癌，肝癌等肺癌，肝癌等BRCA1BRCA117q2117q21乳腺癌乳腺癌p16p169q219q21黑色素瘤黑色素瘤部分抑癌基因部分抑癌基因第五节 基因重组、基因诊断与基因治疗 一、重组一、重组DNADNA（基因工程）（基因工程） 在体外按照一定的目的和方案对在体外按照一
10、定的目的和方案对DNADNA分子进分子进行人工操作，将同一来源或异源的基因进行人工操作，将同一来源或异源的基因进行重组，然后把他们引入适当的受体细胞行重组，然后把他们引入适当的受体细胞中，随着细胞的繁殖，中，随着细胞的繁殖，DNADNA重组体得到扩重组体得到扩增，并同时得到表达增，并同时得到表达 （一）重组DNA常用的工具酶1. 限制性内切酶限制性内切酶专一性来 源BamBamH IH IHinHind IIId IIIEcoEcoR IR I5 5GGATTC GGATTC 3 35 5GAATTC GAATTC 3 35 5AAGCTT AAGCTT 3 33 3CCTAGG CCTAGG
11、 5 55 5CTTAAG CTTAAG 3 35 5TTCGAA TTCGAA 3 3液化芽孢杆菌大肠杆菌Ry13流感嗜血杆菌Rd分子克隆：将单一基因引入适当的受体细胞 基因组DNA中，使其进行复制， 从而重组DNA的大量拷贝。基因基因组DNA复制重组DNA（二）重组DNA中常用的载体1. 质粒：细菌染色体外能自主复制的小分子 DNA，多为环状双链结构克隆载体：能携带外源基因进入受体细胞， 并能在受体细胞内复制和表达的DNA分子自主复制2. 2. 噬菌体噬菌体DNADNA：可在细菌内复制可在细菌内复制3. 3. 病毒：病毒：可在宿主细胞内复制可在宿主细胞内复制4. 4. 酵母人工染色体载体：
12、酵母人工染色体载体：为酵母基因和质为酵母基因和质粒粒pBR322pBR322人工拼接的载体，可在大肠杆菌中复制人工拼接的载体，可在大肠杆菌中复制. .2. DNA连接酶:3. 逆转录酶:4. 其它酶类:mRNAcDNA逆转录酶（三）基因工程的基本过程目的基因的制备目的基因的制备载体载体DNADNA的选择与制备的选择与制备目的基因与载体目的基因与载体DNADNA的体外重组的体外重组重组重组DNADNA分子导入受体细胞分子导入受体细胞筛选及鉴定含重组分子的受体细胞筛选及鉴定含重组分子的受体细胞扩增重组分子以表达目的基因扩增重组分子以表达目的基因目的基因扩增与表达目的基因质粒载体质粒载体positi
13、veGAPDH阳性对照阳性对照500bp1 2 M 电泳图：电泳图： 1 1：SHEESHEE细胞细胞 2 2：SHEECSHEEC细胞细胞 3 3：DNA ladderDNA ladderpGEM-T easy载体图载体图 重组质粒的酶切鉴定图重组质粒的酶切鉴定图1,3,5,71,3,5,7：重组质粒；：重组质粒；2,4,6,82,4,6,8：EcoEcoR IR I酶切后的重组质粒；酶切后的重组质粒；M M1 1：DNA/DNA/EcoEcoR I + R I + HinHind III markers d III markers ；M M2 2：DNA ladderDNA ladder
14、2027bp5148bp500bpM1 1 2 3 4 5 6 7 8 M2（四）基因工程的意义1. 制药2. 农业基因工程3. 植物基因工程4. 基因治疗5. 其它二、基因诊断二、基因诊断 基因诊断： 用分子生物学的技术对遗传病肿瘤以及传染性疾病等在基因水平上进行病原学以及细胞遗传基因的检测和分析（一）限制性片段长度分析依据：限制性内切酶能识别DNA上特定碱基序列。当基因发生突变时，可能会改变内 切酶的识别位点。因而，用适当的限制性内切酶水解DNA时，所得到的片段长度会发生改变 应用：遗传病、肿瘤等疾病的诊断应用：应用：遗传病、肿瘤等疾病的诊断遗传病、肿瘤等疾病的诊断正常正常病变病变SNPS
15、NP诊断疾病示意图诊断疾病示意图（二）分子杂交技术（二）分子杂交技术依据：核酸的变性和复性应用：遗传病、肿瘤和传染性疾病的诊断探针探针DNA应用：遗传病、肿瘤和传染性疾病的诊断正常病变分子杂交诊断疾病示意图（三）聚合酶链式反应依据：可对特定基因进行体外扩增。应用：遗传病的诊断、肿瘤和传染性疾病 的检测等。原理：原理：（三）聚合酶链式反应（三）聚合酶链式反应依据：可对特定基因进行体外扩增依据：可对特定基因进行体外扩增应用：应用：遗传病的诊断、肿瘤和传染性疾病遗传病的诊断、肿瘤和传染性疾病 的检测等的检测等原理：原理：变性变性退火退火延伸延伸正常病变PCR诊断疾病示意图三个阶段：三个阶段：变性变性 退火退火 （复性）（复性）延伸延伸聚合酶链式反应的原理聚合酶链式反应的原理循环循环（四）其它方法1. 基因芯片2. 蛋白芯片3. 组织芯片（四）其它方法1. 基因芯片基因芯片示意图待测的基因探针
