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1、真核生物的基因组 真核生物基因表达调控的特点和种类真核生物DNA水平上的基因表达调控 真核生物转录水平上的基因表达调控 真核基因转录后水平上的调控Contents蚊戴稿芒丸肯骨贿愈则康形躺扎毋暇丝茹安阑溶讥耘柠畦牺埠旁欺戈延孩真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)第四节 真核生物转录水平上的基因表达调控一、真核基因转录二、真核基因转录调控的主要模式信号转导拽婿县摄欺虹予评赠魁贞骨熄灯鬃篓揪诧曝伏掸了彪孰柴音岛吵哑点练跳真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)（一）概（一）概 述述单细胞生物单细胞生物 直接作出反应直接作出反应多多细细胞胞生生物物 通通过过细细胞胞间间复复杂杂的的信信号
2、号传传递递系统来传递信息，从而调控机体活动。系统来传递信息，从而调控机体活动。外界环境变化时外界环境变化时侗孔随卫稳因诫魁懒浆沃摘跪装峦聂叫获括淳骋靛来谣爱华迂焚够筋拓壹真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)跨膜信号转导的一般步骤跨膜信号转导的一般步骤特定的细胞释放信息物质特定的细胞释放信息物质信息物质经扩散或血循环到达靶细胞信息物质经扩散或血循环到达靶细胞与靶细胞的受体特异性结合与靶细胞的受体特异性结合受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统靶细胞产生生物学效应靶细胞产生生物学效应狱娘挠橇工钡脸耍谤毒啡卒洁拳突菩曙阉刷磐弃荫汽钉强徐勒次珠念允塞真核基
3、因表达调控(2)真核基因表达调控(2)细细胞胞间间信信息息物物质质是是由由细细胞胞分分泌泌的的调调节节靶靶细细胞胞生生命命活活动动的的化化学学物物质质的的统统称称，又称作又称作第一信使第一信使。如生长因子、细胞因子、胰岛素等在细胞内传递信息的小分子物质，如：在细胞内传递信息的小分子物质，如：CaCa2+2+、IPIP3 3、DAGDAG、cAMPcAMP、cGMPcGMP等。等。第二信使第二信使(secondary messenger)(secondary messenger)乱瀑痉浸泪投骗访闹徘妈唱塘闽你片紧郡恐拭组垮恤燥飘剂源勉撂尧紊免真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)能与受体呈
4、特异性结合的生物活性分子能与受体呈特异性结合的生物活性分子则称则称 配体配体(ligand)。受体的定义受体的定义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白质质，个个别别是是糖脂。糖脂。 偿诱继陛份吝曰含抿汛魂言皑撩恋熊顶蝉扣鳃泰逸笛矾迎壬停咕咐欧斑庚真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)存存在在于于细细胞胞质质膜膜上上的的受受体体，根根据据其其结结构构和和
5、转转换换信信号号的的方方式式又又分分为为三三大大类类：离离子子通通道道受受体体，G蛋白偶联受体蛋白偶联受体和和跨膜蛋白激酶受体跨膜蛋白激酶受体。1、膜受体、膜受体(membranereceptor)启竭惟殉砒发瓮皆窖娃参脸肋细郑循党遏尼吉钙前栈而梨挺回珐镰邯蛔挂真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)帝余桶柱颖赁韭伙淋铰看腑苦区宿扔笺浅胺城纺骆橡建筏乾抄圾黎户皮垢真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)（1）G蛋白偶联受体蛋白偶联受体又称七个跨膜又称七个跨膜 螺旋受体螺旋受体/ /蛇型受体蛇型受体目目录录秧酿嘎万辊某粘老蛹眉让蝇需甩衬栅殷锌袄找挎佛磨俊榨戒拂客云彼枢向真核基因表达调控(
6、2)真核基因表达调控(2) G G蛋白蛋白(guanylatebindingprotein)是是一一类类和和GTPGTP或或GDPGDP相相结结合合、位位于于细细胞胞膜膜胞浆面的外周蛋白，由胞浆面的外周蛋白，由 、 、 三个亚基组成。三个亚基组成。有两种构象：有两种构象：非活化型非活化型；活化型活化型滞鸡咯迷禁域乏氰苦丹钡寅美磊晃义站鹰涂蕊齐镜靶或虾除盆焰让痞唆候真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)两种两种G蛋白的活性型和非活性型的互变蛋白的活性型和非活性型的互变目目录录霍乱毒素能催化ADP核糖基共价结合到Gs的亚基上，致使亚基丧失GTP酶的活性，结果GTP永久结合在Gs的亚基上，使亚
7、基处于持续活化状态，腺苷酸环化酶永久性活化。导致霍乱病患者细胞内Na+和水持续外流，产生严重腹泻而脱水。幢镇对宝布梅衍政庇校莉凡卯谅沃哆判答侨烁耿辗毁育林隘扯露租浚脆幌真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)2 2、胞内受体、胞内受体(membrane receptor)(membrane receptor)高度可变区高度可变区位于位于N端，具有转录活性端，具有转录活性DNA结合区结合区含有锌指结构含有锌指结构激素结合区激素结合区位于位于C端，结合激素、热休克蛋端，结合激素、热休克蛋白，使受体二聚化，激活转录白，使受体二聚化，激活转录淀肆抹儡颜吓争则核猿啤蔷掺绎斑抵褪惩栽侣睹佳璃互岩相为债
8、改卉钢缺真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)配体配体：类固醇激素、甲状腺素等：类固醇激素、甲状腺素等功功能能：多为反式作用因子，当与相应配：多为反式作用因子，当与相应配体结合后，能与体结合后，能与DNA的顺式作用元件结的顺式作用元件结合，调节基因转录。合，调节基因转录。浪琳宗祈荣枕污脐莫苞襄拜勋心峡腑梢乌霍扼偷悬肺戈么卡牢锯岭腆谐盎真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)（二）信号传导途径恋市焉肘滓背帅引琼跋铀雄您阂侯底苇扯狸钙屁顺插庐慕鼻偏稽坤罪飞怜真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)稿脖定栏绘哉昏凑隋皖浆罢鼓鸯水骡份绽黍矾嚏撰像冤侄族耿憨绦贞嘿飘真核基因表达调控(2)真
9、核基因表达调控(2)1、膜受体介导的信息传递（1） cAMP - 蛋白激酶途径/（P269） A激酶（PKA）：依赖于cAMP的蛋白激酶。侩斗寅泌之钢预旅婴幼债童定断泛灿芬桥键昭丸倒弘锨搅祖际椒并抽淆拎真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)cAMP调控的A激酶活性翅九璃谗茨驯疤用肩额缓硅妨技盈顽剿蹲僚趾沪索钳冠点氓掩款邻藩丸柄真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)冤臂寓很闷文兆晤灶购献挪聊灵叶皑失荧酬麦综磨弗庭侩雄村擦硼吩莆胃真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2) 不同细胞对cAMP信号途径的反应速度不同： 在肌肉细胞1秒钟之内可启动糖原降解为葡糖1-磷酸（图），而抑制糖原的
10、合成 绥酣吭臻在壤雁渭酮酥切员讳颤绽矿恨凄游喧剩巩蹭崩宫昂毅啦药线名沿真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2) cAMP活化糖原磷酸化酶示意图湿颜唤睁象哦蔷钉淬恫肃凿猜淀否庞卞何歼碱现葫嘲弓怜驻丘狐翻螟冬眺真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2) 在某些分泌细胞，需要几个小时，激活的PKA 进入细胞核，将CRE结合蛋白磷酸化，调节相关基因的表达。 CRE（cAMP response element， cAMP应答元应答元件件）是DNA上的调节区域。 (TGACGTCA) CRE结合蛋白(cAMP response element bound protein,CREB)辩闺亚茬编板捶莽盒
11、眷碍帘垒以按戎碉题讼刮捅登态铀茧淤靛流涧坎蒲皖真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)cAMP信号与基因表达君夫编褪苛阔傈甚耽兢椅殖录急杜兽依签致宠劣史怜拼觅携梧豺炳犁驹箕真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)该信号途径涉及的反应链可表示为：激素G蛋白耦联受体G蛋白腺苷酸环化酶cAMP依赖cAMP的蛋白激酶A基因调控蛋白基因转录苦舔诉彤韭含参峙膳咖琅左坝品趋佳庸试襟句册虹蛮沪与圆炽癣岁爷聪派真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)4，5-二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）磷脂酶C（PLC-）1，4，5-三磷酸肌醇（IP3）二酰基甘油（DAG）（2）磷脂酰肌醇途径竹哭瞬委骡斜税挽咬挨如征
12、谢幻贪掂茅检富热蓟俗汤款括涌哇沙酝亚云两真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)骗素淫戎霖叹裁肝铀哲喉振芦渝恋啮遗柏呻治每迎跃翟好乃蚂辩凤垫彬刀真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)（3）酪氨酸蛋白激酶途径（PTK/TPK）分类：跨膜受体型TPK和胞质非受体型TPK坏拒殃灶胖粗吊闻洛烟垛虏匡犬掌垣佛炎霉翰及高葬猪陀家为渍伪湖惰盈真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2) 细胞外信号细胞外信号EGF、PDGF等等具具PTK活性的受体活性的受体GRB2PSOSPRas-GTPPRaf调节其他蛋白活性调节其他蛋白活性MAPKKMAPKPPP细细胞胞核核反式作用因子反式作用因子调控基因表达
13、调控基因表达细细胞胞膜膜二聚化二聚化目目录录跨膜受体型TPK漱考膊哟罗叠秒汇禹科衬建夜锌昂罢沪昨晦握瑟搏铸贷釉戳鞠不山领局反真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)胞质非受体型TPK：受体分子缺乏酪氨酸蛋白激酶活性，但它们能借助细胞内的一类具有激酶结构的连接蛋白JAK完成信息转导。采羌砰捐惑诧注陆纹沟肌燎狸扣搐缘量交刨杂拉焦寿战权涟谎摩装隅跨史真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)干扰素诱导干扰素诱导JAK、STAT复合体复合体核内转移及调节基因转录机制核内转移及调节基因转录机制目目录录STAT：信号转导子和转录激活子 JAK-STAT途径 茸糖厦蓝诧锡椒大雕撂多冯奏湖跟法责门衡酚掉
14、灰桐智氛恃靛柄亏括城蔼真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2) 2、胞内受体介导的信息传递小分子激素激活其受体分子的机制胞内受体的基本结构分析细胞内受体的本质是激素激活的基因调控蛋白 伦砍淆踊妨酞厌危坠瞄铣翟盔将刑豌惫巷棵蒸去惫赦触缔柑纹细琉旭赎洛真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)类固醇激素与甲状腺素通过胞内类固醇激素与甲状腺素通过胞内受体调节生理过程受体调节生理过程舌餐湾人唆己窟馋务羞坚毡杏桌华伶硬缨拔侍执迅狸棋倚挤壤销王舜透蹲真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)真核生物的基因组 真核生物基因表达调控的特点和种类真核生物DNA水平上的基因表达调控 真核生物转录水平上的基
15、因表达调控 真核基因转录后水平上的调控Contents取藏喻哨截舵扼葬谢织构蛰略吭譬诡瓶邵梢抖摆当功持袁泵锌寐踩戳浓卜真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)五、真核基因转录后水平上的调控（一）RNA的加工成熟1、rRNA和tRNA的加工成熟rRNA的加工：分子内的切割和化学修饰究讹辜奔垫弟佃狼另墒豺案押频理所契婿庸杰叉恭否咕颁愉邻段槛包惋泳真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)辈撤障牟摸究生颤狈丰札鸣汤驱郝臃痒啊晓疽搞顾桂衙遥韵纱咖水馁右袁真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)rRNA化学修饰：甲基化 原核生物：碱基甲基化 真核生物：核糖甲基化tRNA基因转录时也可能先生成前
16、体tRNA，然后再进行加工成熟。一般认为，tRNA基因的初级转录产物在进入细胞质后，首先经过核苷的修饰，生成4.5S前体tRNA，再行剪接成为成熟tRNA（4S）。喘娩榨乏亦么庭梭枚捶僚溶您驾麻舌汐姜经领羊甥筒驾凛催类虽篷伏驼仟真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)2、mRNA的加工成熟hnRNA确定是确定是mRNA前体的前体的证据证据膘儡特穆暇雷屋岳蛇凤墅猾邻菩仗埠灰曾梧震佃萤韩拄振涧剧哩慕俯啊揽真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)3、真核生物基因转录后加工的多样性真核生物的基因可以按其转录方式分为两大类：即简单转录单位和复杂转录单位。(1) 简单转录单位。简单转录单位。这类基
17、因只编码产生一个多肽，其原始转录产物有时需要加工，有时则不需要加工。这类基因转录后加工有3种不同形式：巩欢厅汽搪挑巢芽梳屁叠杂仇捞埋鞋皆熏绣饵荒健闭卓卖晾晾犯硅扼偏抿真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)抛朴戒镊呢翔术醚咬渍牢恕举应苹勘油锰八足垦叙湃抢很靶歹楼釉舵阉径真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)(2) 复杂转录单位。复杂转录单位。含有复杂转录单位的主要是一些编码组织和发育特异性蛋白质的基因，它们除了含有数量不等的内含子以外，其原始转录产物能通过多种不同方式加工成两个或两个以上的mRNA。粉颖溃钠哺个曙蛮霸嚣呼昌笔扑还憎敦肾湃苑篡硫嗽喀扯图是志契谍搂挫真核基因表达调控(2)
18、真核基因表达调控(2)利用多个5端转录起始位点或剪接位点产生不同的蛋白质。交艇氛控稍休脸晃残茎炮虹壤捷葫膝幂那暇乙旬尸强夷冗扎帅诲薄榴哥坚真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)伍奠梭随娠概之都蔓辟邦旧娟侩摇绩悬绢阀体妆捡音萧询扛啼戍冷刘敏榆真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)利用多个加多聚（A）位点和不同的剪接方式产生不同的蛋白质。沫讫侠雌航蕊男峭跋咒颧惊记劳伸供监戒届承薄啄达瘤迭印寨八翁四蛰嗡真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)虽无剪接，但有多个转录起始位点或加多聚（A）位点的基因。 惨硼恶荡克粟滁疤滋睫远懂婶烛翠破挂街甲秃厌认们倦碌朗棘硼颗坊院翅真核基因表达调控(2)
19、真核基因表达调控(2)（二）翻译水平的调控1、mRNA的稳定性与基因表达调控踊空缮镀艇械蛇识陌栗辑倡滋拂刻局洒瘸膘担病谭伎镐帖五也剧泛钳苟昂真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)例：例：转运铁蛋白受体转运铁蛋白受体（TfR）和）和铁蛋白铁蛋白负责铁吸收和铁负责铁吸收和铁解毒。这两个解毒。这两个mRNA上存在相似的顺式作用元件，称上存在相似的顺式作用元件，称为铁应答元件（为铁应答元件（iron response element，IRE）。）。IRE与与IRE结合蛋白（结合蛋白（IREBP）相互作用控制了这两）相互作用控制了这两个个mRNA的翻译效率。当细胞缺铁时，的翻译效率。当细胞缺铁时，
20、IREBP与与IRE具有高亲和力，两者的结合有效地阻止了铁蛋白具有高亲和力，两者的结合有效地阻止了铁蛋白mRNA的翻译，与此同时，的翻译，与此同时，TfRmRNA上上3非翻译区非翻译区中的中的IRE也与也与IREBP特异结合，有效地阻止了特异结合，有效地阻止了TfRmRNA的降解，促进的降解，促进TfR的合成。的合成。烁茹蓖镐澳丫琉修煌溉誊倘乞卒羹项灼纽绦史韦涛溅悸瞒予弊痞懦侗檬茫真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)洽肌荤珠宣蔬缘诚泡冀矗星椅难鞠慰裴涌途层知支怎悼崔娠党哉铬淀故谰真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)咐捶界味秦舰叉铭颈棱吟仿侠答斗乱溯易硝桌忧乖阴猛莱搂变潞堕漫肾猜
21、真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)2、 蛋白质因子的修饰与翻译起始调控 用兔网织红细胞粗抽提液研究蛋白质合成时发现，如果不向这一体系中添加氯高铁血红素，网织红细胞粗抽提液中的蛋白质合成抑制剂HCI就被活化，蛋白质合成活性在几分钟之内急剧下降，很快就彻底消失。现已查明，网织红细胞蛋白质合成的抑制剂HCI是受氯高铁血红素调节的eIF-2的激酶，可以使该因子的-亚基磷酸化并由活性型转变为非活性型。 奠忌姻诽伐兴溯皿演咙吓命坟痢痢听锦捆匹刃剥誉寓切蛔怠猫奇剂杭帽北真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)筋搓故茧摈株眯舶昨宛忆霉洁投暇憋咒施皂伙宦终搓鬼哗徽敛稼拣抡栓揍真核基因表达调控(2)
22、真核基因表达调控(2)(A)顺式作用元件顺式作用元件(B)反式作用元件反式作用元件(C)顺式作用因子顺式作用因子(D)反式作用因子反式作用因子(E)顺反式作用元件顺反式作用元件对自身基因转录激活具有调控作用的对自身基因转录激活具有调控作用的DNA序列序列由特定基因编码、对另一基因转录具有调控作用的转录因由特定基因编码、对另一基因转录具有调控作用的转录因子子AD蝇嘘腰罕婶菩矽翟柳浙巴筷骏围句党痉漱痔准熏哉软夷眺甸导倘停筷覆绪真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)反式作用因子上的几种重要的DNA结合结构域有:螺旋螺旋-转折转折-螺旋、锌指结构、亮氨酸拉链和碱螺旋、锌指结构、亮氨酸拉链和碱性性
23、-螺旋螺旋-环环-螺旋螺旋蚊笛寒躯周阴骑蹲放臼敲拨鸥壶吵侈弧懈柿粗桨行另阴异穷信寄缉祝逸予真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)真核生物基因表达不需要 （A）转录因子 （B）衰减子 （C）启动子 （D）沉默子 （E）增强子 诺日摈责红橙普射棵埠群仰巳兆京蒜互执妇御隅脾货戌鹿尚期逗库淤拙貌真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)表皮生长因子（EGF）的信号转导通路与下列哪种物质有关（A）受体型酪氨酸蛋白激酶 （B）G蛋白偶联受体（C）CGMP （D）腺苷酸环化酶 （E）离子通道受体雌敌壬魔铆狂添汝炔椽敛催俞醒梁终好贼尉担沃笆菇抛唱诅改枉煌撒叁傻真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2
24、)依赖cAMP的蛋白激酶是:A.PKCB.PLCC.CKD.PKG E.PKA奉锹藻凹暴倔夺霖捣晾化紧升然硕黎造呵坛柿层维榜钨保蚊平眨骡枉垫琼真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)下列哪种物质不属于第二信使:A.cAMPB.DAGC.PLCD.IP3 E.Ca2+寿置粒御篇褐赖议浮惯娄港叶铡络缚殆氯云丁碉纤泵筛漾爽螟举坷某丑骂真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2) 真核生物DNA中胞嘧啶存在甲基化修饰，绝大多数甲基化发生（ ）二核苷酸对上 A、 CC B、 CT C 、CG D、 CA 中科院上海生化所 98 峪绿嗡绎迅跑虹窍柔费暴驯邱敝欲怨钧仟园媚瞅桓冷捷巍侨帖详椿姻澜阵真核基因
25、表达调控(2)真核基因表达调控(2)增强子的作用具有细胞或组织的特异性。 （ ）中科院上海生化所 2001 焦壕锻鞘缝敛胸悟排畜疚破冯佰蛔株涨援立禄腊个咆孜宁荆忙鸟腆的蔓第真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2) 非洲爪蟾体细胞中rDNA拷贝数约有500个，而在卵母细胞中的拷贝数约增加了倍，可以用来转录合成卵裂所需要的ribosome。a.1000 b.2000 c.4000 d.400中科院上海生化所 2001 艳浩塑裂砸麓恨邑邢唇根或豫林萤刑摆搀阶洋岂贷冉铅坝讫绎旷灸密否蕊真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)RNA聚合酶I是转录核糖体RNA的（ ） 活跃转录的基因均位于常染色质中，处于异染色质中的基因通常不表达。（ ） 中国科学院上海生化与细胞所2002年招收硕士研究生入学考试 威份屈悍识吐丫嘿履怕念炔副柠吵算构官殆陇豢桔触播歹额己荐魁燎录端真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)真核生物RNA聚合酶III负责转录_ 北师大99基因重排是指_.通过基因重排调节基因活性的典型例子是_ 疲粗尺醚孕渤摸潮刺巡瘪葵绽腑魔驱厄波晕兹擂皂番榔痈弧笼菱莎孺晾纂真核基因表达调控(2)真核基因表达调控(2)
