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1、 第九章第九章 遗传信息的传递及其调控遗传信息的传递及其调控（transmission of genetic information and its regulation) 第一节第一节 基因及其功能基因及其功能第二节第二节 基因转录和转录后加工基因转录和转录后加工第三节第三节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 第四节第四节 基因表达信息的调控及基因表达信息的调控及应答应答第四节第四节 基因表达信息的基因表达信息的调控及应用调控及应用一一 基因信息表达受到严密精基因信息表达受到严密精确的调控确的调控二二转录水平调控在基因表转录水平调控在基因表达中发挥重要作用达中发挥重要作用三三翻译水平调控翻译
2、水平调控四、其他重要的调控机制四、其他重要的调控机制五五基因信息表达调控的医基因信息表达调控的医学应用学应用（一）基因表达调控是发育、分（一）基因表达调控是发育、分化和适应的需要化和适应的需要基因表达基因表达(gene expression)：基因表：基因表现其生物功能的整个过程。现其生物功能的整个过程。基因调控分为正调控和负调控。基因调控分为正调控和负调控。一一 基因信息表达受到严密精基因信息表达受到严密精确的调控确的调控（二）基因表达具有时间性（二）基因表达具有时间性和空间性和空间性（三）基因表达包括组成性（三）基因表达包括组成性表达表达(constitutive expression)和
3、和适应性表达适应性表达 (adaptive expression)（四四）基基因因表表达达调调控控是是多多环环节、多步骤的过程节、多步骤的过程 DNA扩增、重排和扩增、重排和 甲基化甲基化 转录水平和翻译水平转录水平和翻译水平1.1.特异特异DNADNA序列：操纵子（序列：操纵子（operon）和）和顺式作用元件（顺式作用元件（cis-acting element）2.2.调节蛋白调节蛋白 3.RNA3.RNA聚合酶聚合酶二二转录水平调控在基因转录水平调控在基因表达中发挥重要作用表达中发挥重要作用（一）多种要素参与了基（一）多种要素参与了基因转录调控因转录调控（二）基因转录调节包括多（二）基因
4、转录调节包括多种常见模式种常见模式1.乳糖操纵子（乳糖操纵子（lac operon）的表达）的表达调控模式调控模式 阻遏蛋白的调控阻遏蛋白的调控2. 色氨酸操纵子（色氨酸操纵子（trp operon）的）的表达调控模式表达调控模式 衰减子及其作用衰减子及其作用 色氨酸操纵子的负性调控色氨酸操纵子的负性调控3 3真核生物真核生物RNARNA聚合酶的转录调聚合酶的转录调控控 原核生物翻译水平调节原核生物翻译水平调节自我控制（自我控制（autogenous control）反义调控（反义调控（antisense control） 三三 翻译水平调控翻译水平调控 真核生物翻译水平调节真核生物翻译水平调
5、节真核生物翻译水平调节点主要在起始真核生物翻译水平调节点主要在起始阶段，通过磷酸化调节起始因子活性。阶段，通过磷酸化调节起始因子活性。 泛素泛素-蛋白酶体在蛋白质蛋白酶体在蛋白质的降解中发挥作用的降解中发挥作用一种存在于大多数真核细胞中的小蛋白；一种存在于大多数真核细胞中的小蛋白；主要功能主要功能：标记需要分解的蛋白质，使其被水解；：标记需要分解的蛋白质，使其被水解；机制机制：当附有泛素的蛋白质移动到桶状的蛋白酶的：当附有泛素的蛋白质移动到桶状的蛋白酶的时候，蛋白酶就会将该蛋白质水解；时候，蛋白酶就会将该蛋白质水解；其他功能其他功能：转录、翻译调节和蛋白质细胞内定位等；：转录、翻译调节和蛋白质
6、细胞内定位等；结构结构：泛素由：泛素由76个氨基酸组成，分子量大约个氨基酸组成，分子量大约8500道道尔顿。它在真核生物中具有高度保留性，人类和酵尔顿。它在真核生物中具有高度保留性，人类和酵母的泛素有母的泛素有96%的相似性。的相似性。04年，年，A. Ciechanover, A. Hershko 和和 I. Rose因发现泛素调节的蛋白质降解过程而获诺贝尔化学因发现泛素调节的蛋白质降解过程而获诺贝尔化学奖。奖。泛素泛素(Ubiquitin)Varshavsky A. Protein Sci. 2006,15(3):647-54 The ubiquitin system of the yea
7、st S. cerevisiae The N-end rule pathway in the yeast S. cerevisiaeXia Z, et al. JBC 2008, 283(35):24011-28 Ubiquitin proteasome system泛素系统研究策略泛素系统研究策略四、其他几种重要的调控机制四、其他几种重要的调控机制（一）（一）DNA重排是基因活性调重排是基因活性调节的一种方式节的一种方式（二）微小（二）微小RNA基因调节机制是基因调节机制是一新的调控理论一新的调控理论五五 基因信息表达调控的医学基因信息表达调控的医学应用应用利用真核、原核生物蛋白质合成体系利
8、用真核、原核生物蛋白质合成体系的任何差异，以设计、筛选仅对病原的任何差异，以设计、筛选仅对病原微生物特效而不损害人体的药物微生物特效而不损害人体的药物。 抗菌药抗菌药(antibiotics)：杀灭或抑制细：杀灭或抑制细菌菌抗代谢药物：能干扰生物代谢过程，抗代谢药物：能干扰生物代谢过程，从而抑制细胞过度生长的药物，如：从而抑制细胞过度生长的药物，如：6-MP，5-FU 某些毒素作用于基因信息传递过程某些毒素作用于基因信息传递过程泛素蛋白酶体系统参与了疾病的发泛素蛋白酶体系统参与了疾病的发生发展：生发展：Velcade，2003美国美国FDA批准，批准，蛋白酶体抑制因子，用于治疗多发性蛋白酶体抑
9、制因子，用于治疗多发性骨髓瘤和淋巴瘤骨髓瘤和淋巴瘤抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药作用点作用点作用点作用点作用原理作用原理作用原理作用原理应用应用应用应用四环素族（金霉素四环素族（金霉素四环素族（金霉素四环素族（金霉素 新霉素、土霉素）新霉素、土霉素）新霉素、土霉素）新霉素、土霉素）链霉素、卡那霉素、链霉素、卡那霉素、链霉素、卡那霉素、链霉素、卡那霉素、新霉素新霉素新霉素新霉素氯霉素、林可霉素氯霉素、林可霉素氯霉素、林可霉素氯霉素、林可霉素红霉素红霉素红霉素红霉素梭链孢酸梭链孢酸梭链孢酸梭链孢酸 放线菌酮放线菌酮放线菌酮放线菌酮嘌呤霉素嘌呤霉素嘌呤霉素嘌呤霉素原核核蛋白体原核核蛋白体原核核蛋白体原核核
10、蛋白体小亚基小亚基小亚基小亚基原核核蛋白体原核核蛋白体原核核蛋白体原核核蛋白体小亚基小亚基小亚基小亚基原核核蛋白体原核核蛋白体原核核蛋白体原核核蛋白体大亚基大亚基大亚基大亚基原核核蛋白体原核核蛋白体原核核蛋白体原核核蛋白体大亚基大亚基大亚基大亚基原核核蛋白体原核核蛋白体原核核蛋白体原核核蛋白体大亚基大亚基大亚基大亚基真核核蛋白体真核核蛋白体真核核蛋白体真核核蛋白体大亚基大亚基大亚基大亚基真核、原核核真核、原核核真核、原核核真核、原核核蛋白体蛋白体蛋白体蛋白体 抑制氨基酰抑制氨基酰抑制氨基酰抑制氨基酰-tRNA-tRNA与小亚基与小亚基与小亚基与小亚基结合结合结合结合改变构象引起读码错误、改变构
11、象引起读码错误、改变构象引起读码错误、改变构象引起读码错误、抑制起始抑制起始抑制起始抑制起始抑制转肽酶、阻断延长抑制转肽酶、阻断延长抑制转肽酶、阻断延长抑制转肽酶、阻断延长抑制转肽酶、妨碍转位抑制转肽酶、妨碍转位抑制转肽酶、妨碍转位抑制转肽酶、妨碍转位与与与与EFG-GTPEFG-GTP结合，抑制肽结合，抑制肽结合，抑制肽结合，抑制肽链延长链延长链延长链延长抑制转肽酶、阻断延长抑制转肽酶、阻断延长抑制转肽酶、阻断延长抑制转肽酶、阻断延长氨基酰氨基酰氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA类似物，进位类似物，进位类似物，进位类似物，进位后引起未成熟肽链脱落后引起未成熟肽链脱落后引起未成熟肽链脱落后引起未成熟肽链脱落抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药医学研究医学研究医学研究医学研究抗肿瘤药抗肿瘤药抗肿瘤药抗肿瘤药抗菌药抑制蛋白质生物合成的原理抗菌药抑制蛋白质生物合成的原理 泛素泛素-蛋白酶体系统与疾病蛋白酶体系统与疾病 泛素泛素-蛋白蛋白酶体途径是体途径是细胞内胞内环境境稳定的关定的关键调节因因素素,细胞的胞的许多重要蛋白都多重要蛋白都处在此通路的在此通路的调控之下控之下 。思考题思考题?
