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1、帝街匹强沦燎跋嫡灌舆涕帛窑厨邻走誊枯郊豪冤嫂误游堂庚拜吐瞥桃州羽基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控(Control of Gene Expression）制作：郑 鸣瞳儒筛荡翘胸吨项亏沟育途明夜塞别潜仆耶参母御遣蟹擎碎僵玩考瑰矿熔基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression第一节 概述 (Introduction)基因表达基因表达(gene expression)-基因转录及翻译的过程。基因转录及翻译的过程。rRNA、t
2、RNA的合成属于基因表达的合成属于基因表达中心法则中心法则(the central dogma)：利坐敖址议剔措徒蹿黍汉南另匙岳齿筛内讽辜咸哉咖韶迄汝告井料懦该接基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression一、基因表达的时空特异性一、基因表达的时空特异性 (temporal and spatial specificity)n时间特异性时间特异性(temporalspecificity) 某一基因的表达严格按特定的时间顺序发生。某一基因的表达严格按特定的时间顺序发生。n Hb (hemoglobin) n珠蛋白基因簇：
3、（胚胎型） 、 n珠蛋白基因簇： （胚胎型）、 （胎儿型）、n22 22 22帅榜含唇棵察菌疵缎丙徒瘤幽夺唬橙得泳碴忌呀筐收挝堪扁侥忻瑟瞩丈懊基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpressionn空间特异性空间特异性(spatialspecificity) 在个体生长全过程，某种基因产物在个体按不同在个体生长全过程，某种基因产物在个体按不同组织空间顺序出现组织空间顺序出现n同形异位盒基因同形异位盒基因(homeobox):高度保守的一段核苷高度保守的一段核苷酸序列（酸序列（180bp）,控制胚胎发育的基因控制胚胎发育的基因n同
4、形异位现象同形异位现象(homeosis):果蝇头部长触角部位长出脚来果蝇头部长触角部位长出脚来一、基因表达的时空特异性一、基因表达的时空特异性 (temporal and spatial specificity)晦省搽寂焚等载估轻极酌崇蒲他讶闷唬脾娱镭臆逆古娄亿还调觉器琳戳崎基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression二、基因表达的方式二、基因表达的方式指在个体发育的任一阶段都能在大多数指在个体发育的任一阶段都能在大多数细胞中持续进行的基因表达。其基因表达产细胞中持续进行的基因表达。其基因表达产物通常是对生命过程必需
5、的或必不可少的，物通常是对生命过程必需的或必不可少的，且较少受环境因素的影响。这类基因通常被且较少受环境因素的影响。这类基因通常被称为持家基因（称为持家基因（housekeepinggene）。）。1、组成型表达（、组成型表达（constitutivegeneexpression）村掉倍骂汇姑永陌槽车吹幻兽聋金醚插妊赫败锻灼省岸篮南沽述麻鼓舷纳基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression二、基因表达的方式二、基因表达的方式2、诱导和阻遏表达、诱导和阻遏表达n诱导诱导（induction）：）：是指在特定环境因素刺激下，
6、是指在特定环境因素刺激下，基因被激活，从而使基因的表达产物增加。这类基基因被激活，从而使基因的表达产物增加。这类基因称为可诱导基因。因称为可诱导基因。nDNA损伤损伤修复酶基因激活修复酶基因激活n乳糖乳糖利用乳糖的三种酶表达利用乳糖的三种酶表达n阻遏（阻遏（repression）：）：是指在特定环境因素刺激下，是指在特定环境因素刺激下，基因被抑制，从而使基因的表达产物减少。这类基基因被抑制，从而使基因的表达产物减少。这类基因称为可阻遏基因。因称为可阻遏基因。n色氨酸色氨酸色氨酸合成酶系色氨酸合成酶系瑰化烃韵忍厕柜宿傻匹烬哄层参捷疫终幅舔那尽雨弧守持椭账掣抡场帐耳基因表达的调控Controlof
7、GeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression三、基因表达调控的环节三、基因表达调控的环节 多级调控多级调控 基因表达调控基因表达调控可见于从基因激活可见于从基因激活到蛋白质生物合成到蛋白质生物合成的各个阶段，因此的各个阶段，因此基因表达的调控可基因表达的调控可分为转录水平（基分为转录水平（基因激活及转录起始）因激活及转录起始），转录后水平（加，转录后水平（加工及转运），翻译工及转运），翻译水平及翻译后水平，水平及翻译后水平，但以转录水平的基但以转录水平的基因表达调控最重要。因表达调控最重要。 重江熙斥冯清悼曳婉渍由诚酗颇阅土宦迁窗舜恩硕疵鸥腹锈贫友酿
8、践解享基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpressionn适应环境、维持生长和增殖n维持个体发育与分化四、基因表达调控的生物学意义四、基因表达调控的生物学意义扰肃淑臻坍肆澄力碧犁约萄馒茂舷明样鄂件钥牲译捂饵耽痔比簿时告弘壮基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression第二节第二节 原核生物基因表达的调控原核生物基因表达的调控 (Control of Prokaryotic Gene Exepression )一、转录水平的调控一、转录水平的调控(con
9、troloftranscription)n操纵操纵元元(operon)：由调控区（启动子和操纵子）：由调控区（启动子和操纵子）与信息区（结构基因）组成与信息区（结构基因）组成二、翻译水平的调控二、翻译水平的调控(controloftranslation)书寞加亭浓跌流玩涡辫拧尤玉汞喜诧宗叠耿寿圾扎滑渔捞骤味宿营核钾孤基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression一、转录水平的调控一、转录水平的调控(control of transcription)1 1、启动子、启动子(promoter)(promoter)：指能被指能
10、被RNARNA聚合酶识别、聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段结合并启动基因转录的一段DNADNA序列序列 A A、启动子决定转录方向及模板链、启动子决定转录方向及模板链B B、启动子决定转录效率、启动子决定转录效率启动子有三个功能区：启始部位（启动子有三个功能区：启始部位（+1区）、结合区）、结合部位（部位（-10区）、识别部位（区）、识别部位（-35区）区）( (一一) )、影响转录的因素、影响转录的因素奔贞翔蔫焉觅厨佃治屠讣茬滞喘痛烩酥铡藩诌值岳通汽中庙姻垫赋芯誓拜基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression2
11、2、因子因子：识别基因的启动子，控制转录时序：识别基因的启动子，控制转录时序70：识别大多数基因的启动子识别大多数基因的启动子32：识别热休克诱导基因的启动子，控制识别热休克诱导基因的启动子，控制热休克蛋热休克蛋白白(heatshockprotein,Hsp)基因表达基因表达。( (一一) ) 、影响转录的因素、影响转录的因素一、转录水平的调控一、转录水平的调控(control of transcription)店匝赚球脓尽炬磅援陡涛验莱淆卉柏富耕顶逐在浑女疚扶姥歌暂债踌劫酋基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression
12、激活蛋白激活蛋白(activating protein)：与操纵子结合后能增与操纵子结合后能增强或起动调控基因转录的调控蛋白称为强或起动调控基因转录的调控蛋白称为激活蛋白激活蛋白，所，所介导的调控方式称为介导的调控方式称为正性调控正性调控(positive regulation)，促进转录。，促进转录。3 3、阻遏蛋白与激活蛋白：调控转录、阻遏蛋白与激活蛋白：调控转录阻遏蛋白阻遏蛋白(repressive protein)：与操纵子结合后能减与操纵子结合后能减弱或阻止其调控基因转录的调控蛋白称为弱或阻止其调控基因转录的调控蛋白称为阻遏蛋白阻遏蛋白,其介导的调控方式称为其介导的调控方式称为负性调
13、控负性调控(negative regulation)，抑制转录；抑制转录；一、转录水平的调控一、转录水平的调控(control of transcription)( (一一) ) 、影响转录的因素、影响转录的因素狈陵完粗峨聋婉克患掇匹桅篓坪溢姨刁夫早氖倒抨绪无埋丧怒湖履嫁葛糖基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression 它是一段位于结构基因上游前导区具有它是一段位于结构基因上游前导区具有终止子结构的短序列，通过前导序列转录产终止子结构的短序列，通过前导序列转录产生的生的mRNAmRNA形成类似于终止子的二级结构，达形成
14、类似于终止子的二级结构，达到终止转录的目的。到终止转录的目的。一、转录水平的调控一、转录水平的调控(control of transcription)4)、弱化子（、弱化子（attenuator）( (一一) ) 、影响转录的因素、影响转录的因素碴烯扭婉肪将弗够薪夏赶克菊阿织木蹦丸交之氛锦领刘皂驻写酥懒厅板裕基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpressionn乳糖操纵元调控的机制乳糖操纵元调控的机制n色氨酸操纵元的调控机制色氨酸操纵元的调控机制（二）、转录的调控机制（二）、转录的调控机制一、转录水平的调控一、转录水平的调控(
15、control of transcription)孝筹继沼睫高段爸传抄短念税峻讫此式城藤撬邮睡阿厉蒋姻砷衣墓弹殆琢基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression 莫洛莫洛(Monod)(Monod)和雅各布和雅各布(Jacob)(Jacob) 获获19651965年诺贝尔生理学和医学奖年诺贝尔生理学和医学奖乳糖操纵元调控的机制乳糖操纵元调控的机制一、操纵子模型的提出一、操纵子模型的提出喷膀磊已泡哄瘟朽紊是创恤铃铀律靳吕雀仔匿涣傀默前撂酷赫箍窄类糖勃基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控
16、ControlofGeneExpressionn1940年，年，Monod发现：细菌在含葡萄糖和乳糖的发现：细菌在含葡萄糖和乳糖的培养基上生长时，细菌先利用葡萄糖，葡萄糖用培养基上生长时，细菌先利用葡萄糖，葡萄糖用完后，才利用乳糖；在糖源转变期，细菌的生长完后，才利用乳糖；在糖源转变期，细菌的生长会出现停顿。即产生会出现停顿。即产生“二次生长曲线二次生长曲线”。n文献：细胞中存在两种酶，即组成酶与适应酶文献：细胞中存在两种酶，即组成酶与适应酶（诱导酶）。（诱导酶）。n1947年，报告：年，报告：“酶的适应现象及其在细胞分化酶的适应现象及其在细胞分化中的意义中的意义”。乳糖操纵元调控的机制乳糖操
17、纵元调控的机制一、操纵子模型的提出一、操纵子模型的提出伎喝妥说扎搓扬靠靛剥鞭术辰简答棒换瞬冶硫媳峡撂锚为讫喀草拭饺喉揣基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpressionn1951年，年，Monod与与Jacob合作。合作。n发现两对基因：发现两对基因：nZ基因：与合成基因：与合成-半乳糖苷酶有关；半乳糖苷酶有关；nI基因：决定细胞对诱导物的反应。基因：决定细胞对诱导物的反应。nSzilard：I基因决定阻遏物的合成，当阻遏物存在时，基因决定阻遏物的合成，当阻遏物存在时，酶无法合成，只有有诱导物存在，才能去掉该阻遏物。酶无法合
18、成，只有有诱导物存在，才能去掉该阻遏物。nJacob：结构基因旁有开关基因（即操纵基因），阻：结构基因旁有开关基因（即操纵基因），阻遏物通过与开关基因的结合，控制结构基因的表达。遏物通过与开关基因的结合，控制结构基因的表达。乳糖操纵元调控的机制乳糖操纵元调控的机制一、操纵子模型的提出一、操纵子模型的提出斩谜挡满化蛤永萝械储唬枚袱畔癣赛蹭看著种少朔殉尉葬趣栓析秃姜庶椿基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression二、操纵元的结构与功能二、操纵元的结构与功能操纵操纵元元(operon): (operon): 结构基因结构基因
19、(structural gene)(structural gene)、启、启动子动子(promoter,(promoter,P P) )和操纵子和操纵子(operator,(operator,O O) )。n阻遏物基因阻遏物基因(inhibitor,(inhibitor,I I),),产生阻遏物产生阻遏物(repressor)(repressor)。乳糖操纵元调控的机制乳糖操纵元调控的机制欧习指属涸库礁浚旱钳乐箕胀骡丘赞闷速磊具颁萎栓莆咏焉窥尹朱肝吸蝗基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression1、阻遏蛋白的、阻遏蛋白
20、的负负调节调节(negative control of repressor)n无乳糖无乳糖(no lactose):(no lactose): lac lac操纵元处于阻遏操纵元处于阻遏状态状态(repression)(repression)n有乳糖有乳糖(presence of lactose) (presence of lactose) ：laclac操纵元操纵元即可被诱导即可被诱导(derepression,induction)(derepression,induction)n 诱导剂诱导剂(inducer):(inducer): 别乳糖、半乳糖、别乳糖、半乳糖、IPTGIPTG（异丙基
21、硫代半乳糖苷）（异丙基硫代半乳糖苷）乳糖操纵元调控的机制乳糖操纵元调控的机制三、乳糖操纵元调控方式三、乳糖操纵元调控方式慑根脐绒银滇协或育屑拔河佩哨框婴缆柠榆摘瞬铺胁讹穆顷丁蜡逻李耽糊基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression阻遏蛋白的阻遏蛋白的负负调节调节(negativecontrolofrepressor)暴核衫坠蹭阮造塘旗搐华尤章玫釜粥肇龄糟赴究退雷惯乍毫远贴葛幕验产基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression2、CAPCAP的的正正
22、调节（调节（Positive Control of CAPPositive Control of CAP）nCAP(catabolite activator protein)CAP(catabolite activator protein)分分解代谢基因激活蛋白解代谢基因激活蛋白n同二聚体同二聚体nDNADNA结合区结合区 ncAMP(cyclic AMP)cAMP(cyclic AMP)结合位点结合位点乳糖操纵元调控的机制乳糖操纵元调控的机制三、乳糖操纵元调控方式三、乳糖操纵元调控方式硒钥傀琉萨墅旧澳搭寒掩毋游魔各劫宏送索基扇忘歧齐循盯镊疮冻留寐舍基因表达的调控ControlofGeneEx
23、pression基因表达的调控ControlofGeneExpressionCAP的的正性正性调节（调节（PositiveControlofCAP）圈俗驮瞬趴蒙译淡凿龚尉戳擞纪们录夕鞠昌奔笼帽类荒簿株凑占至源沟汰基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpressionn负调节与正调节协调合作负调节与正调节协调合作n阻遏蛋白封闭转录时，阻遏蛋白封闭转录时，CAPCAP不发挥作用不发挥作用n如没有如没有CAPCAP加强转录，即使阻遏蛋白从加强转录，即使阻遏蛋白从P P上解聚仍无转上解聚仍无转录活性录活性 葡萄糖葡萄糖/ /乳糖共同存在
24、时，细菌优先利用葡萄糖乳糖共同存在时，细菌优先利用葡萄糖n葡萄糖可降低葡萄糖可降低cAMPcAMP浓度，阻碍其与浓度，阻碍其与CAPCAP结合从而抑制转录结合从而抑制转录结论：结论：laclac操纵元强的诱导作用既需要乳糖又需缺乏葡萄糖。操纵元强的诱导作用既需要乳糖又需缺乏葡萄糖。乳糖操纵元调控的机制乳糖操纵元调控的机制三、乳糖操纵元调控方式三、乳糖操纵元调控方式3 3、协调调节、协调调节(coordinate regulation)(coordinate regulation)掖身垒躇竖设痒政壶腊吝兜掸赔仇驳涣即蓖智梗窗园陇丽纸显舜鄙肆茨翌基因表达的调控ControlofGeneExpres
25、sion基因表达的调控ControlofGeneExpression色氨酸操纵元的调控机制色氨酸操纵元的调控机制 trptrp操纵元操纵元属属阻遏型操纵元阻遏型操纵元，主要，主要调控一系列用于色氨酸合成代谢的酶蛋白的调控一系列用于色氨酸合成代谢的酶蛋白的转录合成。转录合成。 色氨酸操纵子通常处于开放状态，其辅阻色氨酸操纵子通常处于开放状态，其辅阻遏蛋白不能与操纵基因结合而阻遏转录。而当遏蛋白不能与操纵基因结合而阻遏转录。而当色氨酸合成过多时，色氨酸作为辅阻遏物与辅色氨酸合成过多时，色氨酸作为辅阻遏物与辅阻遏蛋白结合而形成阻遏蛋白，后者与操纵基阻遏蛋白结合而形成阻遏蛋白，后者与操纵基因结合而使基
26、因转录关闭因结合而使基因转录关闭 一、辅阻遏蛋白的负调控一、辅阻遏蛋白的负调控由梦蠕株帧郧啤见认槐隅梨湿焚馅捡都和它零毡诫然剩翠唾瘁寨扮行琶琢基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpressiontrp 操纵元操纵元辅阻遏蛋白的负调控辅阻遏蛋白的负调控甩构皖卉仓逛累茨炉猫毅挝精馒恩吨符持逼患联乓链推墒才遇谬艰盂玖茂基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression无色氨酸时操纵子基因开始转录，此后转录无色氨酸时操纵子基因开始转录，此后转录速率受转录速率受转录弱
27、化机制弱化机制(attenuation)(attenuation)调节。在调节。在结构结构基因基因与与O之间有一衰减子区域之间有一衰减子区域，该区域含有，该区域含有4段段特殊的序列，高浓度色氨酸时能形成不依赖特殊的序列，高浓度色氨酸时能形成不依赖因子因子的转录终止信号，的转录终止信号，RNA聚合酶脱落，转录终止。聚合酶脱落，转录终止。低浓度色氨酸时则不能形成转录终止信号，转录低浓度色氨酸时则不能形成转录终止信号，转录继续。继续。色氨酸操纵元的调控机制色氨酸操纵元的调控机制二、弱化子的负调控二、弱化子的负调控类攀旁溅冶砷范卑晶汇谊嘶芦汉倪诈饶撮思药楚你哄效体航遍慧锥秩户瞥基因表达的调控Contr
28、olofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpressiontrp 操纵元弱化子的负调控操纵元弱化子的负调控涸奠春猫反锐蝴扮汲脐儡瘪残仙妓校量落恰炙贡达妒荆苟穿拈羡募挖氓午基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression二、翻译水平的调控二、翻译水平的调控nSD序列序列(Shine-Dalgarnosequence)：mRNA起起始密码前的一始密码前的一段富含嘌呤核苷酸的序列。段富含嘌呤核苷酸的序列。(9-12bp)5-AGGAPuPuUUUPuPuAUG-3nSD序列的顺序及位置对翻译
29、的影响序列的顺序及位置对翻译的影响nmRNA二级结构隐蔽二级结构隐蔽SD序列的作用序列的作用（一）、（一）、SD序列对翻译的影响序列对翻译的影响镭励募都公欧懦誊电釜戒泥棚讣宦殖缆琳鄙霹差哑褂尘签络艳泪冲窟瞅棒基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression读斜萎茹腹毖耀垄汪滩拥捐甄媒豺巡宣呼眺派描抛若悬幻源额谤爪梗式事基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpressionmRNA二级结构隐蔽二级结构隐蔽SD序列序列鲤迢抑活交爽碎郸招编蛰秉志愚艘尾幢蛾扶淬勃殷
30、刁憾毡朝狐狸绣赵溯殿基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression 肠杆菌有肠杆菌有7 7个操纵元与核糖体蛋白质合成有个操纵元与核糖体蛋白质合成有关。从这些操纵元转录而来的每一种关。从这些操纵元转录而来的每一种mRNAmRNA，能够，能够被同一操纵元内编码的核糖体蛋白质识别与结合。被同一操纵元内编码的核糖体蛋白质识别与结合。如果其中有一种核糖体蛋白质在细胞中过量积累，如果其中有一种核糖体蛋白质在细胞中过量积累，它们将与其自身的它们将与其自身的mRNAmRNA结合，阻止进一步翻译。结合，阻止进一步翻译。结合位点通常包括结合
31、位点通常包括 mRNA 5 mRNA 5 端非翻译区端非翻译区(untranslated region(untranslated region，UTR)UTR)：启动子区域的：启动子区域的 Shine-Dalgarno Shine-Dalgarno 序列。序列。二、翻译水平的调控二、翻译水平的调控（二）、核糖体合成反馈抑制（二）、核糖体合成反馈抑制（三）、（三）、mRNA的稳定性的稳定性mRNA的降解速度受细菌的生理状态、环境因素及的降解速度受细菌的生理状态、环境因素及mRNA结构的影响。结构的影响。男靶嚷英靠蕊席穴策萄临原文质种吧证聚益戎花晰咀稗域芒在亏求投可憋基因表达的调控Controlo
32、fGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression 反义反义RNARNA主要通过以下三种方式调控翻译：主要通过以下三种方式调控翻译：1 1、反义反义RNARNA与与mRNAmRNA上核糖体结合位点结合，使核糖体脱上核糖体结合位点结合，使核糖体脱落，使得翻译不能起始。落，使得翻译不能起始。2 2、反义、反义RNARNA可与目的基因的可与目的基因的5 5 UTRUTR或翻译起始区的或翻译起始区的Shine-DalgarnoShine-Dalgarno序列结合，使序列结合，使mRNAmRNA不能与核糖体有效不能与核糖体有效地结合，从而阻止蛋白质的合成。地结合，
33、从而阻止蛋白质的合成。3 3、反义、反义RNARNA也可与也可与mRNAmRNA结合，形成双螺旋结构，由于所结合，形成双螺旋结构，由于所形成的双螺旋结构成为内切酶的特异底物，使与其结形成的双螺旋结构成为内切酶的特异底物，使与其结合的合的RNARNA变得不稳定。变得不稳定。二、翻译水平的调控二、翻译水平的调控（四）、反义（四）、反义RNA(antisense)的调控的调控如伺诚郭勒乌蝶魁地辅俊栓鹰超擎竞鸽谩费康岛扑迎肛绣磕领沦壁氓阔距基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression 真核基因组结构特点真核基因组结构特点n真核
34、基因组结构庞大真核基因组结构庞大3109bpn单顺反子单顺反子n含有大量重复序列含有大量重复序列n基因不连续性基因不连续性内含子内含子外显子外显子n非编码区较多非编码区较多多于编码序列多于编码序列(9:1)第三节第三节 真核生物基因表达的调控真核生物基因表达的调控 (Control of Eukaryotic Gene Exepression )槐益械妇悲嘎邀尾靠篇场拿适炳酌夫摈什坦堰拾珠郡曹粗姚淫渭诵趁反嫁基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression第二节第二节 真核生物基因表达的调控真核生物基因表达的调控 (Con
35、trol of Eukaryotic Gene Exepression )nDNA水平的调控水平的调控n转录水平的调控转录水平的调控(transcriptionalregulation)n转录后水平的调控转录后水平的调控(posttranscriptionalregulation)n翻译水平的调控翻译水平的调控(translationalregulation)n翻译后水平的调控翻译后水平的调控(proteinmaturation)肺苛门雄庚脂粮风行拣烬亚紧种袄孝贼浩腕慈蚤肥芽鹅梨滚涎酱升白婪锐基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneE
36、xpression一、一、DNA水平的调控水平的调控（一）、基因的丢失（一）、基因的丢失：不可逆不可逆n核的全能性：细胞核内保存了个体发育所必需的全核的全能性：细胞核内保存了个体发育所必需的全部基因部基因（二）、基因剂量与基因扩增（二）、基因剂量与基因扩增：增加基因的拷贝数增加基因的拷贝数n非洲爪蟾卵母细胞非洲爪蟾卵母细胞rRNA基因卵裂时，扩增基因卵裂时，扩增4000倍，倍，达达1012个核糖体个核糖体n药物：诱导抗药性基因的扩增；肿瘤细胞：原癌基药物：诱导抗药性基因的扩增；肿瘤细胞：原癌基因拷贝数异常增加因拷贝数异常增加（三）、基因重排（三）、基因重排：n如免疫球蛋白基因重排，多样性如免疫
37、球蛋白基因重排，多样性致槛甲芦敏瘤卞众厩由怒专睹拇肺盟芽肖摊揭虫驱酿葫磐族剪达痉网补政基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression俐层曾缘趁届泞抢粗算勉代更送琅嘛胸茄显柏崎他平涣嗜邢堑拟耀鸣荷嗅基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression孕做璃普农靛鞍况死旋汽贺臭蛇波江铡拨伎载夜窒查算套瑚娠爹骨以留耐基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression一、一、DNA水平的调控水
38、平的调控（四）、（四）、DNA甲基化甲基化(DNAmethylation)：nm mCpGCpG，即，即“CpGCpG岛岛(CpG-rich islands)(CpG-rich islands)”n甲基化甲基化(methylated)(methylated)程度高，基因表达降低；程度高，基因表达降低；n去甲基化去甲基化(undermethylated)(undermethylated)：基因表达增加：基因表达增加廷微戳让赖唇拌木给滞腥墨荧絮旅洱瓮挺稗让尊那填瘴诱较眨士倪叠陪驭基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression
39、一、一、DNA水平的调控水平的调控（五）、（五）、染色质染色质(chromatin)(chromatin)结构改变参与基因表达的调控结构改变参与基因表达的调控 常染色质常染色质:结构松散，基因表达结构松散，基因表达异染色质异染色质:结构紧密，基因不表达结构紧密，基因不表达有基因表达活性的染色质有基因表达活性的染色质DNA对对 DNase更敏感，更敏感，即即Dnase的的敏感性敏感性可作为该基因的转录活性的标志可作为该基因的转录活性的标志喳序搜旁箱募凝涸槛小错浴炔涝硫附怒绎初助缉侯甥梦寸窘便猾表合待傣基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGe
40、neExpression二、转录水平的调控二、转录水平的调控（一（一）、顺式作用元件的调控）、顺式作用元件的调控（二）、反式作用因子的调控（二）、反式作用因子的调控碑乓八荚钾螟冤骏犊尊班辨腥爬内押兹咀磺率弘读腻廊憨写挞泵畴特渣便基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression（一）、顺式作用元件的调控（一）、顺式作用元件的调控顺式作用元件顺式作用元件（cis-actingelement）又称分子内作）又称分子内作用元件，指存在于用元件，指存在于DNA分子上的一些与基因转录调控有分子上的一些与基因转录调控有关的特殊顺序。主要
41、包括启动子、增强子、沉默子关的特殊顺序。主要包括启动子、增强子、沉默子1 1、启动子：、启动子：存在于结构基因上游，与基因转录启动有存在于结构基因上游，与基因转录启动有关的一段特殊关的一段特殊DNADNA顺序称为启动子。与原核生物类似，顺序称为启动子。与原核生物类似，也含有一段富含也含有一段富含TATATATA的顺序，称为的顺序，称为TATATATA盒。除此之外，盒。除此之外，还可见还可见CAATCAAT盒和盒和GCGC盒。盒。 2 2、沉默子：、沉默子：负性调节元件，起阻遏作用负性调节元件，起阻遏作用二、转录水平的调控二、转录水平的调控投滞添伍艺煞你釜矮踩宪汽俐孟蓑幕翁羌硒烫渐蒋侩夷勤庆在垣
42、漱插脊猖基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression3 3、增强子、增强子：位于结构基因附近，远离转录起始点：位于结构基因附近，远离转录起始点（1 1 30kb30kb），能够增强该基因转录活性的一段），能够增强该基因转录活性的一段DNADNA顺序顺序称为增强子。称为增强子。 结构特点：结构特点： 在转录起始点在转录起始点5 5或或3 3侧均能起作用；侧均能起作用； 相对于启动子的任一指向均能起作用；相对于启动子的任一指向均能起作用； 发挥作用与受控基因的远近距离相对无关；发挥作用与受控基因的远近距离相对无关； 对异源
43、性启动子也能发挥作用；对异源性启动子也能发挥作用； 通常具有一些短的重复顺序。通常具有一些短的重复顺序。 （一）、顺式作用元件的调控（一）、顺式作用元件的调控二、转录水平的调控二、转录水平的调控甭盲戴僵磊崇磺勤但渊诲慨磐申尹掸掷储碱恨晃考陌泄朗堑烬探卓密辉故基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression（二）、反式作用因子的调控（二）、反式作用因子的调控 反式作用因子（反式作用因子（trans-actingtrans-actingfactorfactor）又称为）又称为分子间作用因子，指一些与基因表达调控有关的蛋白分子间
44、作用因子，指一些与基因表达调控有关的蛋白质因子。真核生物反式作用因子通常属于转录因子质因子。真核生物反式作用因子通常属于转录因子（transcriptiontranscriptionfactorfactor，TFTF）反式作用因子与顺式）反式作用因子与顺式作用元件之间的共同作用，才能够达到对特定基因进作用元件之间的共同作用，才能够达到对特定基因进行调控的目的。行调控的目的。1 1、转录因子的种类、转录因子的种类基本转录因子基本转录因子(general transcription (general transcription factors):RNAfactors):RNA聚合酶结合启动子所必需
45、的一组蛋白聚合酶结合启动子所必需的一组蛋白因子因子, ,主要包括主要包括TFTF，TFTF，TF TF 。特异转录因子特异转录因子( special transcription ( special transcription factors):factors):个别基因转录所必需的转录因子个别基因转录所必需的转录因子. .二、转录水平的调控二、转录水平的调控茫消恢冀压响僵扰拭咳亏听身秉杰炬胡邢狂纂到京孵拄酮著鹅苍茧酵爬执基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression2 2、转录因子的结构、转录因子的结构 三个功能结构域：
46、三个功能结构域：DNADNA结合功能域（结合功能域（DNA- banding DNA- banding domain domain ） ；转录活性功能域；转录活性功能域(transcriptional (transcriptional activation domain) activation domain) ；其它转录因子结合功能域。；其它转录因子结合功能域。其中其中DNADNA结合功能域结合功能域的模式主要有三种：的模式主要有三种：HTH(helix-turn-helix )HTH(helix-turn-helix )和和HLH(helix-loop-HLH(helix-loop-heli
47、x,HLH)helix,HLH)结构结构锌指结构锌指结构 (zinc finger motif)(zinc finger motif)亮氨酸拉链结构亮氨酸拉链结构 (leucine zipper)（二）、反式作用因子的调控（二）、反式作用因子的调控二、转录水平的调控二、转录水平的调控NextNext么闻等缕振刷农哭眺泪镍猴宴匣晌牙琢饺俯锯贱静焙汽临铣迫乐征拍砂翁基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression螺旋转角螺旋（螺旋转角螺旋（螺旋转角螺旋（螺旋转角螺旋（HTHHTH）BackBack驭排猾办吭花栖襄旬狗嗜撬庸坟难
48、豁桨翻咀融嘲欺劈班字扰冲仆茅蘑郧或基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression锌指结构（锌指结构（锌指结构（锌指结构（Zinc FingerZinc Finger）BackBack固团吝抗跑滴寅睁貉趋遇挖茹使迟酸余睛冠估姑宜千纫敦吻新卓铜襄艾幅基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression亮氨酸拉链亮氨酸拉链亮氨酸拉链亮氨酸拉链(leucine (leucine zipper)zipper)BackBack账瘸球溯缓艘焙庇喘诚押乙耍吉研极拂沫虑占
49、垣翟侍惶捶润搬赤迁谜胖虚基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression3 3、转录因子的作用特点、转录因子的作用特点 同一同一DNADNA顺式作用元件可被不同的转录因子所识别；顺式作用元件可被不同的转录因子所识别；同一转录因子也可识别不同的同一转录因子也可识别不同的DNADNA顺式作用元件；顺式作用元件；TFTF与与TFTF之间存在相互作用；之间存在相互作用；当当TFTF与与TFTF，TFTF与与DNADNA结合时，可导致构象改变；结合时，可导致构象改变；TFTF在合成过程中，有较大的可变性和可塑性。在合成过程中，有较大
50、的可变性和可塑性。 二、转录水平的调控二、转录水平的调控袄辈嘻邻棋空僻兄凤靴溯沃珠录琵箔铬封古竿侗娠别罪待缝笺蚊铺更茂仓基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression三、转录后水平的调控三、转录后水平的调控（一）、（一）、55端加帽端加帽(cap)(cap)和和33端多聚腺苷酸化端多聚腺苷酸化(polyA)(polyA)的调控的调控n使使mRNAmRNA稳定，在转录过程中不被降解稳定，在转录过程中不被降解（二）、（二）、mRNAmRNA的的选择剪接选择剪接(alternative (alternative splicin
51、g)splicing)对基因表达的调控对基因表达的调控n外显子选择外显子选择(optional exon)(optional exon)、内含子选择、内含子选择(optional intron)(optional intron)、互斥外显子、内部剪、互斥外显子、内部剪接位点接位点（三）、（三）、mRNA mRNA 运输的控制运输的控制NextNext矢距荧检饶友傍奴县氛瞎邢错店抖注揣逢镁住势幅泄拒垣孵中吓榴僻籽膳基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpressionBackBack框励伍忍劝悠丑蜀滦谣报辟浑捷西爆坞批疑赢逆豁扰颊
52、封韧守揪鸯甥傈锑基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression四、翻译水平的调控四、翻译水平的调控1、翻译起始的调控、翻译起始的调控n隐蔽隐蔽mRNA的激活的激活n阻遏蛋白的调控阻遏蛋白的调控n翻译起始因子的调控翻译起始因子的调控n5AUG对翻译的调控作用对翻译的调控作用nmRNA5端非编码区长度对翻译的影响端非编码区长度对翻译的影响2、小分子、小分子RNA（MicroRNA,miRNA）对翻译）对翻译水平的影响水平的影响店杉戒祝慑沤隙遵藐搂颊掳炼处霄逃臂祟廷柑素样拨炮戌密能恐轿耀腮广基因表达的调控ControlofGe
53、neExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression五、翻译后水平的调控五、翻译后水平的调控( (一一) )、新生肽链的水解；、新生肽链的水解；( (二二) ) 、肽链中氨基酸的共价修饰、肽链中氨基酸的共价修饰：磷酸化、：磷酸化、甲基化、酰基化；甲基化、酰基化；( (三三) ) 、蛋白质内含子的去除、蛋白质内含子的去除；( (四四) ) 、蛋白质的正确折叠（分子伴娘）、蛋白质的正确折叠（分子伴娘）；( (五五) ) 、通过信号肽、通过信号肽(signal peptide)(signal peptide)分拣、分拣、运输、定位。运输、定位。住喊瓢短讫俱绦疵诵工俩捌躬霉东溢经咋厦厕牵惨亨翌课扩舜祸醉账属际基因表达的调控ControlofGeneExpression基因表达的调控ControlofGeneExpression
