《基因表达调控课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基因表达调控课件（72页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十七章第十七章 基因表达调控基因表达调控Regulation of Gene Expression基因表达调控课件主要内容主要内容一、基因表达调控的特点一、基因表达调控的特点二、原核基因表达调控二、原核基因表达调控三、真核基因表达调控三、真核基因表达调控基因表达调控课件第一节第一节 基因表达调控的特点基因表达调控的特点一、基因表达一、基因表达 基因表达基因表达（geneexpression）就是转录及翻）就是转录及翻译的过程，即生成具有生物学功能的产物的过程。译的过程，即生成具有生物学功能的产物的过程。产物：蛋白质、产物：蛋白质、rRNA、tRNA、其他小分子、其他小分子RNA并非所有基因表
2、达过程都产生蛋白质并非所有基因表达过程都产生蛋白质基因表达调控课件二、基因表达调控的特异性二、基因表达调控的特异性基因表达调控基因表达调控（regulationofgeneexpression）就是）就是指细胞或生物体在接受内外环境信号刺激时或适应指细胞或生物体在接受内外环境信号刺激时或适应环境变化的过程中，在基因表达水平上做出应答的环境变化的过程中，在基因表达水平上做出应答的分子机制，即位于基因组内的基因如何被表达成为分子机制，即位于基因组内的基因如何被表达成为有功能的蛋白质（或有功能的蛋白质（或RNA），在什么组织表达，什），在什么组织表达，什么时候表达，表达多少等。么时候表达，表达多少等
3、。基因表达具有时间特异性和空间特异性基因表达具有时间特异性和空间特异性基因表达调控课件按功能需要，某一特定基因的表达严格按一定按功能需要，某一特定基因的表达严格按一定的时间顺序发生，称之为基因表达的的时间顺序发生，称之为基因表达的时间特异性时间特异性(temporalspecificity)。 多细胞生物基因表达的时间特异性又称多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶段特阶段特异性异性(stagespecificity)。如甲胎蛋白如甲胎蛋白AFP的表达。在胎儿肝细胞活跃表达，的表达。在胎儿肝细胞活跃表达，成年肝细胞表达水平低，肝癌细胞表达水平高，可成年肝细胞表达水平低，肝癌细胞表达水平高，可作为
4、肝癌诊断重要指标。作为肝癌诊断重要指标。（一）基因表达具有时间特异性（一）基因表达具有时间特异性基因表达调控课件血红蛋白基因的表达血红蛋白基因的表达链（链（16号染色体）号染色体）链（链（11号染色体）号染色体）珠珠蛋蛋白白基基因因的的顺顺序序表表达达 G G A A 1 1 2 2 1 1 2 2 1 1基因表达调控课件二、二、基因表达具有空间特异性基因表达具有空间特异性 在个体生长全过程，各种基因表达产物在个体在个体生长全过程，各种基因表达产物在个体按不同组织或细胞空间顺序出现，称之为基因表达按不同组织或细胞空间顺序出现，称之为基因表达的的空间特异性空间特异性(spatialspecifi
5、city)。 基因表达伴随时间或阶段顺序所表现出的这种基因表达伴随时间或阶段顺序所表现出的这种空间分布差异，实际上是由细胞在器官的分布所决空间分布差异，实际上是由细胞在器官的分布所决定的，因此基因表达的空间特异性又称定的，因此基因表达的空间特异性又称细胞特异性细胞特异性(cellspecificity)或或组织特异性组织特异性(tissuespecificity)。基因表达调控课件三、三、基因表达方式基因表达方式（一）基因的（一）基因的组成性表达组成性表达 某些基因在一个生物个体的几乎所有细胞中持某些基因在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达，不易受环境条件的影响，通常被称为续表达，不易受环境
6、条件的影响，通常被称为管家管家基因基因(housekeepinggene)。 基因表达基因表达“不变不变”是相对的，是相对的，“变变”是永恒的！是永恒的！基因表达调控课件如：组成机体的结构蛋白；三羧酸循环中的代谢如：组成机体的结构蛋白；三羧酸循环中的代谢酶等基因的表达。酶等基因的表达。管家基因的表达水平受环境因素影响较小，而管家基因的表达水平受环境因素影响较小，而是在生物体各个生长阶段的大多数、或几乎全部是在生物体各个生长阶段的大多数、或几乎全部组织中持续表达，或变化很小。这类基因表达被组织中持续表达，或变化很小。这类基因表达被视为视为基本（或组成性）基因表达基本（或组成性）基因表达(cons
7、titutivegeneexpression)。基因表达调控课件（二）基因的适应性表达（二）基因的适应性表达诱导和阻遏诱导和阻遏 在特定环境信号刺激下，相应的基因被在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活激活，基因表达产物增加，这些基因是基因表达产物增加，这些基因是可诱导基因可诱导基因(induciblegene)；可诱导基因表达产物水平增加；可诱导基因表达产物水平增加的过程，称为的过程，称为诱导诱导(induction)。 如果基因对环境信号应答时被如果基因对环境信号应答时被抑制抑制，这种基因，这种基因是是可阻遏基因可阻遏基因(repressiblegene)；可阻遏基因表达；可阻遏基因表达产
8、物水平降低的过程，称为产物水平降低的过程，称为阻遏阻遏(repression)。基因表达调控课件协同性表达协同性表达 在一定机制控制下，功能上相关的一组基因，在一定机制控制下，功能上相关的一组基因，无论其为何种表达方式，均需协调一致、共同表达，无论其为何种表达方式，均需协调一致、共同表达，即为即为协调性表达协调性表达(coordinateexpression)，这种调，这种调节称为节称为协调调节协调调节(coordinateregulation)。基因表达调控课件基因表达调控呈现多层次和复杂性基因表达调控呈现多层次和复杂性D N A水水 平平染色体构象染色体构象组蛋白构象组蛋白构象基因拷贝数基
9、因拷贝数基因重排基因重排甲基化程度甲基化程度等等等等R N A水水平平转录激活转录激活 转录后加工转录后加工mRNA降解降解等等等等蛋蛋 白白 质质 水水 平平蛋白质翻译蛋白质翻译翻译后加工修饰翻译后加工修饰蛋白质降解蛋白质降解等等等等调节的主要环节在调节的主要环节在转录起始。转录起始。基因表达调控课件第二节第二节 原核基因表达调控原核基因表达调控一、转录水平的调控一、转录水平的调控-操纵子学说操纵子学说操纵子的概念及结构操纵子的概念及结构 除个别基因外，原核生物绝大多数基因按功能除个别基因外，原核生物绝大多数基因按功能相关性成簇地串联、密集于染色体上，共同组成的相关性成簇地串联、密集于染色体
10、上，共同组成的一个转录单位，称为一个转录单位，称为操纵子操纵子。基因表达调控课件（一）（一）因子决定因子决定RNA聚合酶识别特异性聚合酶识别特异性 在在转转录录起起始始阶阶段段，因因子子识识别别特特异异启启动动序序列列；不不同同的的因因子子决决定定特特异异基基因因的的转转录录激激活活，决决定定mRNAmRNA、rRNArRNA和和tRNAtRNA基基因的转录。因的转录。 基因表达调控课件乳糖操纵子的结构乳糖操纵子的结构CAP：分解物基因激活蛋白：分解物基因激活蛋白 调控区调控区CAP结合位点结合位点启动序列启动序列操纵序列操纵序列 结构基因结构基因Z： -半乳糖苷酶半乳糖苷酶Y： 通透酶通透酶
11、A：乙酰基转移酶：乙酰基转移酶ZYAOPDNAI基因基因（二）乳糖操纵子结构（二）乳糖操纵子结构基因表达调控课件乳糖操纵子携带了细菌分解乳糖所需的三个关乳糖操纵子携带了细菌分解乳糖所需的三个关键酶的基因：键酶的基因：u-半乳糖苷酶半乳糖苷酶由由lacZ基因编码，功能是切断乳基因编码，功能是切断乳糖的半乳糖苷键，而产生半乳糖和葡萄糖糖的半乳糖苷键，而产生半乳糖和葡萄糖u-半乳糖半乳糖苷通透酶苷通透酶由由lacY基因编码，功能是构基因编码，功能是构成转运系统，将半乳糖转运入到细胞中成转运系统，将半乳糖转运入到细胞中u-半乳糖苷乙酰转移酶半乳糖苷乙酰转移酶由由lacA基因编码，功能基因编码，功能是将
12、乙酰是将乙酰CoA上的乙酰基转移到上的乙酰基转移到-半乳糖苷上半乳糖苷上基因表达调控课件编码序列编码序列 启动子启动子 操纵元件操纵元件其他调其他调节元件节元件(promoter)(operator)调节基因调节基因调节调节蛋白蛋白基因表达调控课件操纵子的结构操纵子的结构操纵子操纵子基本序列基本序列特殊序列特殊序列启动子启动子编码序列（结构基因）编码序列（结构基因）终止子终止子操纵元件操纵元件其他调控元件其他调控元件（如（如CAP位点、衰减子，等等）位点、衰减子，等等）基因表达调控课件乳糖操纵子调控机制乳糖操纵子调控机制1.阻遏蛋白的负性调节阻遏蛋白的负性调节mRNA阻遏蛋白阻遏蛋白IDNAZ
13、YAOPpol没有乳糖存在时没有乳糖存在时阻遏基因阻遏基因基因表达调控课件乳糖操纵子调控机制乳糖操纵子调控机制mRNA阻遏蛋白阻遏蛋白有乳糖存在时有乳糖存在时IDNAZYAOPpol启动转录启动转录mRNA乳糖乳糖半乳糖半乳糖-半乳糖苷酶半乳糖苷酶基因表达调控课件无葡萄糖，无葡萄糖，cAMPcAMP浓度高，浓度高，CAPCAP被被cAMPcAMP激活可结合激活可结合CAPCAP位点位点乳糖操纵子调控机制乳糖操纵子调控机制2.CAP的正性调节的正性调节+ + + + + + + + 转录转录ZYAOPDNACAPCAP有葡萄糖，有葡萄糖，cAMPcAMP浓度低，浓度低，CAPCAP未被激活，不能
14、结合未被激活，不能结合CAPCAP位点位点CAP基因表达调控课件CAP激活激活RNA聚合酶示意图聚合酶示意图 没有没有CAP结合结合CAP位点，位点，RNA聚合酶仅具有低聚合酶仅具有低转录起始活性；但转录起始活性；但CAP结合结合CAP后，能显著提高后，能显著提高RNA聚合酶的转录起始活性。聚合酶的转录起始活性。基因表达调控课件乳糖操纵子调控机制乳糖操纵子调控机制3.协调调节协调调节u当阻遏蛋白封闭转录时，当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统不能发挥对该系统不能发挥作用；作用；u如无如无CAP存在，即使没有阻遏蛋白与操纵序列结存在，即使没有阻遏蛋白与操纵序列结合，操纵子仍无转录活性。合，操纵子
15、仍无转录活性。基因表达调控课件乳糖操纵子调控机制乳糖操纵子调控机制mRNA低半乳糖时低半乳糖时高半乳糖时高半乳糖时葡萄糖低葡萄糖低 cAMPcAMP浓度高浓度高葡萄糖高葡萄糖高cAMPcAMP浓度低浓度低RNA-polOOOO【阻遏蛋白关闭基因阻遏蛋白关闭基因】【基因高表达基因高表达】【阻遏蛋白关闭基因阻遏蛋白关闭基因】【无无CAP，基因低表达，基因低表达】基因表达调控课件乳糖操纵子调控表达的结果乳糖操纵子调控表达的结果u单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作碳源单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作碳源u若有葡萄糖或葡萄糖若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在时，细菌优先乳糖共同存在时，细菌优先利用葡萄糖作碳利用
16、葡萄糖作碳源，源，是最节省能量的。是最节省能量的。 葡萄糖对乳糖葡萄糖对乳糖操纵子的阻遏作用称分解代谢操纵子的阻遏作用称分解代谢阻遏（阻遏（catabolicrepression）。）。laclac操纵子强的诱导作用：操纵子强的诱导作用：既需要乳糖存在又需缺乏葡萄糖。既需要乳糖存在又需缺乏葡萄糖。基因表达调控课件色氨酸操纵子携带了细菌合成所需的关键酶基因。色氨酸操纵子携带了细菌合成所需的关键酶基因。 通常情况下这个基因是开放表达的，有利于细通常情况下这个基因是开放表达的，有利于细菌在环境缺乏色氨酸的环境下色氨酸的合成。菌在环境缺乏色氨酸的环境下色氨酸的合成。 但如果环境有丰富色氨酸时，这个基因
17、关闭不但如果环境有丰富色氨酸时，这个基因关闭不表达。故该基因属于负性调控基因。表达。故该基因属于负性调控基因。色氨酸操纵子如何实现其负性调控？色氨酸操纵子如何实现其负性调控？（三）色氨酸操纵子（三）色氨酸操纵子基因表达调控课件色氨酸操纵子色氨酸操纵子1.色氨酸操纵子的结构色氨酸操纵子的结构EDCBA调节区调节区 结构基因结构基因 trpROP前导序列前导序列 衰减子区域衰减子区域 衰减子区域衰减子区域 基因表达调控课件色氨酸操纵子色氨酸操纵子2.阻遏蛋白的作用阻遏蛋白的作用Trp Trp 高时高时 Trp 低时低时 mRNA OPtrpR调节区调节区 结构基因结构基因 RNA RNA聚合酶聚合
18、酶 RNA RNA聚合酶聚合酶 ?阻遏蛋白阻遏蛋白（无活性）（无活性）阻遏蛋白阻遏蛋白（激活）（激活）基因表达调控课件3.衰减子的作用衰减子的作用UUUUUUUU调节区调节区 结构基因结构基因 trpROP前导序列前导序列 衰减子区域衰减子区域 UUUU前导前导mRNA1234衰减子结构衰减子结构 14aa14aa前导肽编码区包含序列前导肽编码区包含序列1 :1 :第第1010、1111密码子为密码子为trptrp密码子密码子 终止密码子终止密码子形成发夹结构能力强弱：形成发夹结构能力强弱： 序列序列1/21/2序列序列2/32/3序列序列3/4 3/4 trp 密码子密码子 UUUU基因表达
19、调控课件3.衰减子的作用衰减子的作用高色氨酸浓度时形成衰减子，转录提前终止。高色氨酸浓度时形成衰减子，转录提前终止。低色氨酸浓度时衰减子不能形成，转录继续进行。低色氨酸浓度时衰减子不能形成，转录继续进行。基因表达调控课件色氨酸操纵子调控机制（总结）色氨酸操纵子调控机制（总结）1.有色氨酸存在时，阻遏有色氨酸存在时，阻遏蛋白激活，关闭基因表达蛋白激活，关闭基因表达2.阻遏蛋白关闭基因失败，可阻遏蛋白关闭基因失败，可形成衰减子结构，关闭基因形成衰减子结构，关闭基因基因表达调控课件二、转录后水平的调控二、转录后水平的调控（一）（一）mRNA稳定性稳定性加工过程包括加帽、加尾、剪接、碱基修饰和加工过程
20、包括加帽、加尾、剪接、碱基修饰和编辑等。编辑等。 mRNAmRNA平均寿命不同平均寿命不同基因表达调控课件（二）（二）SD序列序列 多顺反子中通常存在多个多顺反子中通常存在多个SD序列，不同序列，不同SD序列，翻译起始效率不一样序列，翻译起始效率不一样基因表达调控课件（三）反义（三）反义RNA（ micRNA）的调节）的调节 反义反义RNA是指与是指与mRNA互补的互补的RNA分子分子,也也包括与其它包括与其它RNA互补的互补的RNA分子。由于核糖分子。由于核糖体不能翻译双链的体不能翻译双链的RNA，所以反义，所以反义RNA与与mRNA特异性的互补结合特异性的互补结合,即抑制了该即抑制了该mR
21、NA的翻译。通过反义的翻译。通过反义RNA控制控制mRNA的的翻译是原核生物基因表达调控的一种方式。翻译是原核生物基因表达调控的一种方式。通过反义通过反义RNA控制控制mRNA的翻译是原核生物基因的翻译是原核生物基因表达调控的一种方式。表达调控的一种方式。基因表达调控课件反义核酸作用机理示意图反义核酸作用机理示意图基因表达调控课件主要内容主要内容一、基因表达与基因表达调控的概念一、基因表达与基因表达调控的概念二、原核基因表达调控二、原核基因表达调控三、真核基因表达调控三、真核基因表达调控基因表达调控课件第三节第三节 真核基因表达调控真核基因表达调控一、真核基因表达调控一、真核基因表达调控特点特
22、点真核基因组比原核真核基因组比原核基因组大基因组大得多得多真核哺乳动物基因组中的编码序列一般不超过真核哺乳动物基因组中的编码序列一般不超过10%，存在大量的，存在大量的重复序列重复序列真核生物的基因是真核生物的基因是断裂基因断裂基因真核生物真核生物mRNA是是单顺反子单顺反子染色质结构染色质结构影响基因表达活性影响基因表达活性含含线粒体线粒体DNA，核内基因与线粒体基因的表达调，核内基因与线粒体基因的表达调控既相互独立而又需要相互协调控既相互独立而又需要相互协调基因表达调控课件真核生物基因表达的多层次复杂调控真核生物基因表达的多层次复杂调控基因表达调控课件（一）染色体结构对转录激活的调控（一）
23、染色体结构对转录激活的调控1.转录活化的染色质对核酸酶极为敏感转录活化的染色质对核酸酶极为敏感2.转录活化时染色质的组蛋白发生改变转录活化时染色质的组蛋白发生改变基因表达调控课件结构基因含有很多结构基因含有很多CpG结构结构,胞嘧啶的胞嘧啶的5位碳原子位碳原子通常被甲基化通常被甲基化,。基因组中。基因组中60%90%的的CpG都都被甲基化被甲基化,未甲基化的未甲基化的CpG成簇地组成成簇地组成CpG岛岛,位于结构基因启动子的核心序列和转录起始点。位于结构基因启动子的核心序列和转录起始点。uCpG岛岛（CpGisland)：甲基化胞嘧啶在基：甲基化胞嘧啶在基因组中并不是均匀分布，有些成簇的非甲基
24、化因组中并不是均匀分布，有些成簇的非甲基化CG存在于整个基因组中，人们将这些存在于整个基因组中，人们将这些GC含量含量可达可达60%，长度为，长度为300-3000bp的区段称为的区段称为CpG岛。岛。（二）（二）DNA甲基化甲基化基因表达调控课件 启动子启动子CpG序列中的胞嘧啶的甲基化，可以阻止某序列中的胞嘧啶的甲基化，可以阻止某些基因的转录；而已甲基化的些基因的转录；而已甲基化的CpG脱甲基后，基脱甲基后，基因又可以被激活。因又可以被激活。基因表达调控课件有两类有两类DNA甲基化酶甲基化酶:1.构建性甲基化酶构建性甲基化酶，负责无甲基化，负责无甲基化CpG位点位点DNA双双链上进行甲基化
25、和发育需要的重新链上进行甲基化和发育需要的重新DNA甲基化，甲基化，同时还参与异常甲基化的形成；同时还参与异常甲基化的形成；2.维持性甲基化酶维持性甲基化酶:主要参与复制后的半甲基化，即主要参与复制后的半甲基化，即DNA分子中未甲分子中未甲基化的一条子链甲基化，以保持子链与亲链有完基化的一条子链甲基化，以保持子链与亲链有完全相同的甲基化形式全相同的甲基化形式基因表达调控课件哺乳动物一生中哺乳动物一生中DNA甲基化水平经历了甲基化水平经历了2次显著变次显著变化化:在受精卵最初几次卵裂中，去甲基化酶清除了在受精卵最初几次卵裂中，去甲基化酶清除了DNA分子上几乎所有从亲代遗传来的甲基化标志；分子上几
26、乎所有从亲代遗传来的甲基化标志；在胚胎植入子宫时，构建性甲基化酶使在胚胎植入子宫时，构建性甲基化酶使DNA重新重新建立一个新的甲基化模式。细胞内新的甲基化模建立一个新的甲基化模式。细胞内新的甲基化模式一旦建成，即可通过甲基化以式一旦建成，即可通过甲基化以“甲基化维持甲基化维持”的形式将新的的形式将新的DNA甲基化传递给所有子细胞甲基化传递给所有子细胞DNA分子。分子。基因表达调控课件（三）基因扩增与重排（三）基因扩增与重排基因表达调控课件三、转录水平的调控三、转录水平的调控（一）顺式作用元件（一）顺式作用元件 順式作用元件順式作用元件是指可影响自身基因表达活性的是指可影响自身基因表达活性的DN
27、A序列，在转录起始调控中起重要作用。序列，在转录起始调控中起重要作用。 如启动子、终止子、沉默子、调节元件等等。如启动子、终止子、沉默子、调节元件等等。顺式作用：顺式作用：顺式作用元件调控同一染色体上其他邻顺式作用元件调控同一染色体上其他邻近基因的表达。近基因的表达。基因表达调控课件顺式作用元件顺式作用元件RNA聚合酶聚合酶BADNA编码序列编码序列转录起始点转录起始点mRNARNA聚合酶聚合酶BADNA转录起始点转录起始点mRNA基因表达调控课件真核生物基因中的一些调控序列真核生物基因中的一些调控序列（1）启动子）启动子（2）增强子）增强子（3）沉默子）沉默子（4）终止子）终止子（5）绝缘子
28、等）绝缘子等等等基因表达调控课件（1）启动子：可与）启动子：可与RNA聚合酶特异性结合而使转聚合酶特异性结合而使转录开始的一段录开始的一段DNA序列。但启动子本身并不被转序列。但启动子本身并不被转录录,属于基因上游对转录起调控作用的属于基因上游对转录起调控作用的5端非编码端非编码区。区。基因表达调控课件真核生物基因中的一些调控序列真核生物基因中的一些调控序列（2）增强子（）增强子（enhancer） 是一段能使和它连锁的基因转录频率明显增加是一段能使和它连锁的基因转录频率明显增加的的DNA序列。序列。增强子作用特点增强子作用特点l增强效应十分明显，能使转录效率提高增强效应十分明显，能使转录效率
29、提高10-200倍倍l增强效应与增强子的位置和取向无关增强效应与增强子的位置和取向无关l增强子有组织和细胞特异性，但没有基因专一性增强子有组织和细胞特异性，但没有基因专一性l增强子的作用还可能受到其他外部信号的调控增强子的作用还可能受到其他外部信号的调控基因表达调控课件RNA聚合酶与启动子、增强子的作用聚合酶与启动子、增强子的作用基因表达调控课件（2）终止子：在转录过程中，提供转录终止信号的）终止子：在转录过程中，提供转录终止信号的DNA序列。序列。注意：终止子和启动子不同，启动子由注意：终止子和启动子不同，启动子由DNA序列序列来提供信号，但真正起终止作用的不是来提供信号，但真正起终止作用的
30、不是DNA序列序列本身，而是转录生成的本身，而是转录生成的RNA。注意：终止子和启动子不同，启动子由注意：终止子和启动子不同，启动子由DNA序列来提供信号，但转录终止真正起作用的不序列来提供信号，但转录终止真正起作用的不是是DNA序列本身，而是转录生成的序列本身，而是转录生成的RNA。基因表达调控课件5 -AAUAAA-5 -AAUAAA-核酸酶核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAA GTGTGTG转录终止的修饰点转录终止的修饰点5 5 3 3 3 3 加尾加尾AAAAAAA 3 mRNA转录终止和转录后修饰密切相关转录终止和转录后修饰密切相关 DNA读码框架下游的一组读码框架下游的
31、一组AATAAA和和GT共同序列共同序列,参与转录终止过程。参与转录终止过程。基因表达调控课件真核生物基因中的一些调控序列真核生物基因中的一些调控序列（4）沉默子（）沉默子（silencer） 是一段能使和它连锁的基因转录频率明显下降是一段能使和它连锁的基因转录频率明显下降的的DNA序列。序列。（5）绝缘子（）绝缘子（Insulator） 能够阻止邻近的增强子或沉默子对其界定的基能够阻止邻近的增强子或沉默子对其界定的基因的启动子发挥调控作用的一段因的启动子发挥调控作用的一段DNA序列。序列。基因表达调控课件（二）反式作用因子（二）反式作用因子转录因子：转录因子：指能直接或间接地识别或结合在各类
32、顺指能直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件核心序列上参与调控靶基因转录效率的式作用元件核心序列上参与调控靶基因转录效率的蛋白质。蛋白质。大多数真核转录调节因子由某一基因表达后，大多数真核转录调节因子由某一基因表达后，可通过另一基因的特异的顺式作用元件相互作用，可通过另一基因的特异的顺式作用元件相互作用，从而激活另一基因的转录。这种调节蛋白称从而激活另一基因的转录。这种调节蛋白称反式作反式作用因子。用因子。基因表达调控课件转录因子的分类转录因子的分类u通用通用转录因子转录因子是是RNA聚合酶结合启动子所必需聚合酶结合启动子所必需的一组蛋白因子，决定三种的一组蛋白因子，决定三种RNA(mRNA
33、、tRNA及及rRNA)转录的类别。转录的类别。u特异转录因子特异转录因子为个别基因转录所必需，决定该为个别基因转录所必需，决定该基因表达的时间、空间特异性。又分为：基因表达的时间、空间特异性。又分为：l转录激活因子转录激活因子l转录抑制因子转录抑制因子基因表达调控课件（三）转录因子的结构（三）转录因子的结构转录因子常含有三类结构域，即转录因子常含有三类结构域，即DNA结合域、结合域、转录激活域、蛋白质转录激活域、蛋白质-蛋白质结合域。蛋白质结合域。基因表达调控课件转录因子（转录因子（TF）的结构）的结构DNADNA结合域结合域转录激活域转录激活域TFTF蛋白质蛋白质- -蛋白质结合域蛋白质结
34、合域（二聚化结构域）（二聚化结构域）谷氨酰胺富含域谷氨酰胺富含域酸性激活域酸性激活域脯氨酸富含域脯氨酸富含域亮氨酸拉链亮氨酸拉链锌指结构锌指结构螺旋螺旋- -转角转角- -螺旋螺旋基因表达调控课件螺旋螺旋- -环环- -螺旋（螺旋螺旋（螺旋- -转角转角- -螺旋）螺旋）基因表达调控课件C Cys H His锌指锌指(zincfinger)结构及其功能结构及其功能l锌指结构常结合锌指结构常结合GC盒盒基因表达调控课件锌指锌指(zincfinger)结构及其功能结构及其功能l锌指结构常结合锌指结构常结合GC盒盒基因表达调控课件常结合常结合CAATCAAT盒盒l碱性螺旋碱性螺旋- -环环- -螺旋
35、螺旋l碱性亮氨酸拉链碱性亮氨酸拉链 亮氨酸拉链（亮氨酸拉链（basicleucinezipper）基因表达调控课件富含谷氨酰胺激活域富含谷氨酰胺激活域基因表达调控课件（四）（四）RNA聚合酶聚合酶顺式作用元件和反式作用因子对基因转录顺式作用元件和反式作用因子对基因转录活性的调节最终是由活性的调节最终是由RNA聚合酶活性来体现。聚合酶活性来体现。RNA Pol I的转录产物只有的转录产物只有rRNA前体，经剪前体，经剪接修饰生成除接修饰生成除5S rRNA外的各种外的各种rRNA。RNA Pol III的转录产物：多种小分子的转录产物：多种小分子RNA，包括，包括tRNA、5S rRNA和一部分
36、小核和一部分小核RNA。RNA聚合酶聚合酶II转录产物为转录产物为hnRNA和和snRNA 基因表达调控课件（五）转录激活与调节（五）转录激活与调节顺式作用元件与反式作用因子、反式作用因子顺式作用元件与反式作用因子、反式作用因子与反式作用因子间的相互识别、相互作用最终实现与反式作用因子间的相互识别、相互作用最终实现了真核生物转录的起始调控。了真核生物转录的起始调控。 真核真核RNA聚合酶聚合酶II不能单独识别、结合启动不能单独识别、结合启动子，而是先由基本转录因子与子，而是先由基本转录因子与RNA聚合酶聚合酶II形成一个功能性的形成一个功能性的转录起始复合物转录起始复合物。基因表达调控课件转录
37、起始复合物的形成转录起始复合物的形成polTFHTAFTFFTAFTAFTFATFBTBPTATA DNA基因表达调控课件转录起始复合物的形成转录起始复合物的形成基因表达调控课件四、四、转录后水平调控转录后水平调控1.mRNA稳定性的影响真核生物基因表达稳定性的影响真核生物基因表达l5-端的帽子结构可以增加端的帽子结构可以增加mRNA的稳定性的稳定性l3-端的端的poly(A)尾结构防止尾结构防止mRNA降解降解基因表达调控课件2.一些非编码小分子一些非编码小分子RNA可引起转录后基因沉默可引起转录后基因沉默3.mRNA前体的选择性剪接可以调节真核生物基因前体的选择性剪接可以调节真核生物基因表
38、达表达4.mRNA的编辑调控的编辑调控RNA编辑编辑是指由是指由RNA水平的核苷酸改变如核苷酸水平的核苷酸改变如核苷酸的缺失、插入或替换从而改变了遗传信息的过程。的缺失、插入或替换从而改变了遗传信息的过程。基因表达调控课件人类载脂蛋白人类载脂蛋白B（apoB）基因的）基因的mRNA编辑编辑DNA转录转录肝脏肝脏小肠小肠基因表达调控课件RNA编辑的意义编辑的意义RNA编辑改变了蛋白质的结构信息，使同一编辑改变了蛋白质的结构信息，使同一个基因可以表达出不同的蛋白质产物既扩大了遗传个基因可以表达出不同的蛋白质产物既扩大了遗传信息量，也使生物能更好地适应生存环境。信息量，也使生物能更好地适应生存环境。RNA编编辑还是导致蛋白质多样性的原因之一。辑还是导致蛋白质多样性的原因之一。基因表达调控课件五、翻译水平五、翻译水平表达调控表达调控1.对翻译起始因子活性的调节主要通过磷酸化修饰对翻译起始因子活性的调节主要通过磷酸化修饰进行进行2.mRNA5-UTR对翻译的调控对翻译的调控3.mRNA3-UTR对翻译的调控对翻译的调控基因表达调控课件1.信号肽作用信号肽作用2.新生肽链的化学修饰新生肽链的化学修饰3.新生肽链的正确折叠新生肽链的正确折叠六、翻译后水平的六、翻译后水平的调控调控基因表达调控课件
