真核生物基因表达的调控ppt课件

《真核生物基因表达的调控ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《真核生物基因表达的调控ppt课件（81页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、Chapter 10真核生物基因表达的调控真核生物基因表达的调控第一节第一节 概述概述一、真核生物基因表达调控的特点一、真核生物基因表达调控的特点 1 1、多层次、多层次 2 2、无支配子和衰减子、无支配子和衰减子 3 3、个体发育复杂、个体发育复杂 4 4、受环境影响较小、受环境影响较小二、基因表达的时间性及空间性二、基因表达的时间性及空间性1 1时间特异性时间特异性按功能需求，某一特定基因的表达严厉按特按功能需求，某一特定基因的表达严厉按特定的时间顺序发生，这是基因表达的时间特异定的时间顺序发生，这是基因表达的时间特异性。性。 多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶多细胞生物基因表达的时间特

2、异性又称阶段特异性。段特异性。2 2空间特异性空间特异性在个体生长全过程，某种基因产物在个体按在个体生长全过程，某种基因产物在个体按不同组织空间顺序出现，这就是基因表达的空不同组织空间顺序出现，这就是基因表达的空间特异性。又称细胞特异性或组织特异性。间特异性。又称细胞特异性或组织特异性。三、真核生物基因表达调控的三、真核生物基因表达调控的 层次：层次：1、DNA程度调理程度调理2、 转录程度调理转录程度调理3、转录后程度的调理、转录后程度的调理4、翻译程度调理、翻译程度调理5、翻译后加工的调理、翻译后加工的调理DNA转录初初产物物RNAmRNA蛋白蛋白质前体前体mRNA降解物降解物活性蛋白活性

3、蛋白质DNA程度调理程度调理转录程度调理转录程度调理转录后程转录后程度的调理度的调理翻译调理翻译调理mRNA降解降解的调理的调理翻译后加翻译后加工的调理工的调理核核细胞质细胞质第二节第二节 DNA程度的基因表达调控程度的基因表达调控一、基因一、基因扩增增(gene amplification) 是指某些基因的拷是指某些基因的拷贝数数专注性大量添加的景象，它注性大量添加的景象，它使使细胞在短期内胞在短期内产生大量的基因生大量的基因产物以物以满足生足生长发育的需求，是基因表达育的需求，是基因表达调控的一种方式控的一种方式非洲爪蟾的卵母非洲爪蟾的卵母细胞胞rDNA的拷的拷贝数目：数目：500份份 2

4、106份，可装配份，可装配1012个核糖体个核糖体当胚胎期开当胚胎期开场，添加的，添加的rDNA便失去功能并逐便失去功能并逐渐消逝消逝二、基因丧失二、基因丧失 有的生物在个体发育的早期在体细胞中要丧有的生物在个体发育的早期在体细胞中要丧失部分染色体，而在生殖细胞中坚持全部的失部分染色体，而在生殖细胞中坚持全部的基因组。基因组。小麦瘿蚊染色丧失了小麦瘿蚊染色丧失了3232条，只保管条，只保管8 8条条 马蛔虫马蛔虫三、基因重排三、基因重排(gene rearrangement) 将一个基因从远离启动子的地方移到距它很近将一个基因从远离启动子的地方移到距它很近的位点从而启动转录的基因表达调控方式的

5、位点从而启动转录的基因表达调控方式基因重排与免疫球蛋白多样性基因重排与免疫球蛋白多样性抗体构造：抗体构造：四聚体四聚体, 重链和轻链；可变区和恒定重链和轻链；可变区和恒定区区链家族 V基因数 C 基因数 人 鼠 人 鼠链 300 2 6 4链 300 1000 1 1重链(H) 300 1000 9 8VVCC重链轻链基因组成基因组成要点：要点：1、免疫球蛋白的肽链主要由可变区、免疫球蛋白的肽链主要由可变区V区、恒区、恒定区定区C区以及两者之间的衔接区区以及两者之间的衔接区J区组区组成，成，V、C和和J基因片段在胚胎细胞中相隔较远。基因片段在胚胎细胞中相隔较远。2、在浆细胞成熟过程中，经过染色

6、体内、在浆细胞成熟过程中，经过染色体内DNA重重组把几个相隔较远的基因片段衔接在一同，从组把几个相隔较远的基因片段衔接在一同，从而产生了具有表达活性免疫球蛋白的基因而产生了具有表达活性免疫球蛋白的基因3、编码、编码V区的基因很多，而只需少数几个基因编区的基因很多，而只需少数几个基因编码码C区；多个区；多个V区基因中的一个和区基因中的一个和C基因组合，基因组合，产生一条产生一条DNA4、V区和区和C区不同片段在区不同片段在DNA程度上的各种陈列程度上的各种陈列组合是构成组合是构成Ig分子多态性的根本缘由分子多态性的根本缘由V “geneC “gene Leader Variable J segm

7、ent ConstantGerm line淋巴细胞mRNA 链 链Germ line淋巴细胞mRNA Leader Variable J segments Constant轻链基因的重排基因的重排重重链基因的重排基因的重排Germ line淋巴细胞淋巴细胞 Leader Variable Diversity J segment Constant 1-10 1-4 CH1 Hinge CH2 CH3四、染色质构造影响基因转录四、染色质构造影响基因转录常染色质常染色质euchromatineuchromatin-基因可以转录基因可以转录 异染色质异染色质hetrochromatinhetrochr

8、omatin-基因不能转录基因不能转录 活性基因置于异染色质内会失活活性基因置于异染色质内会失活位置效应位置效应Position effectPosition effect ：指基因转移到：指基因转移到基因组上新位置而引起基因表达的改动基因组上新位置而引起基因表达的改动异染色质化：基因组某些区域异染色质化：基因组某些区域 被组装成高度紧缩被组装成高度紧缩的异染色质的过程的异染色质的过程巴氏小体：哺乳类雌体细胞巴氏小体：哺乳类雌体细胞1条条X染色体异染色质染色体异染色质化化 雌性雌性X染色体基因表达的蛋白质能够是雄染色体基因表达的蛋白质能够是雄性的两倍性的两倍剂量补偿：女性两条剂量补偿：女性两条

9、X染色体的作用与男性一条染色体的作用与男性一条X染色体基因产物剂量平衡的景象染色体基因产物剂量平衡的景象 五、五、DNase 的敏感性和基因表达的敏感性和基因表达转录活活泼区域区域对核酸核酸酶的敏感度添加的敏感度添加 1、DNase超敏感位点超敏感位点hypersensitive site： 具有具有转录活性的基因周活性的基因周围的的DNA区域区域对DNase降解高度敏感降解高度敏感 。 2、特点：、特点： 1普通在普通在转录起始点附近，即起始点附近，即5启启动子区域子区域2 低甲基化区低甲基化区3不存在核小体构造不存在核小体构造4裸露易与反式作用因子裸露易与反式作用因子结合合六、组蛋白修饰与

10、基因表达调控六、组蛋白修饰与基因表达调控一组蛋白的修饰：一组蛋白的修饰： 乙酰化乙酰化/去乙酰化去乙酰化 Lys 转录加强转录加强/抑制抑制 甲基化甲基化Lys, His, Arg 转录加强或抑制转录加强或抑制 磷酸化磷酸化Ser, His 泛素化泛素化 ADP核糖基化核糖基化哈佛大学哈佛大学施洋施洋 - - -组蛋白去组蛋白去甲基化酶甲基化酶二组蛋白乙酰化二组蛋白乙酰化1 1、两种、两种酶1 1组蛋白乙蛋白乙酰转移移酶(Histone (Histone acetyltransferase)acetyltransferase)： 催化催化组蛋白乙蛋白乙酰化，将乙化，将乙酰基基转移到移到组蛋白蛋

11、白 N N端端赖氨酸的氨酸的-氨基上氨基上乙乙酰基供体：乙基供体：乙酰辅酶A A 2 2组蛋白去乙蛋白去乙酰酶(Histone deacetylase):(Histone deacetylase): 去除乙去除乙酰基基团2 2、组蛋白乙酰化与基因表达调控、组蛋白乙酰化与基因表达调控1 1关系：关系： 组蛋白的高乙蛋白的高乙酰化是活化是活泼转录染色染色质的一个的一个标志，而低乙志，而低乙酰化那么与化那么与转录抑制有关抑制有关2 2机理：机理：乙乙酰基基转移到移到组蛋白蛋白 N N端端赖氨酸的氨酸的-氨基上，氨基上，中和了其正中和了其正电荷，添加了疏水性，减弱了荷，添加了疏水性，减弱了DNA DN

12、A 与与组蛋白的相互作用，有利于蛋白的相互作用，有利于转录因子与因子与DNA DNA 的的结合，促合，促进转录七、七、DNA 甲基化甲基化( (一甲基化酶一甲基化酶: :1 1、维持性甲基化酶、维持性甲基化酶( (日常型甲基化酶日常型甲基化酶) )： 在在DNADNA复制时复制时, , 可识别新合成的半甲基化双链可识别新合成的半甲基化双链, ,并并将甲基加到新链的非甲基化胞嘧啶上将甲基加到新链的非甲基化胞嘧啶上; ;2 2、从头合成型甲基化酶：、从头合成型甲基化酶： 不需求甲基化的不需求甲基化的DNA DNA 模板作指点模板作指点, ,可以直接使非可以直接使非甲基化的甲基化的DNA DNA 甲

13、基化甲基化二原核细胞的二原核细胞的DNA甲基化甲基化1、限制修饰系统的甲基化、限制修饰系统的甲基化1限制外源限制外源DNA： 限制性内切酶切断外源限制性内切酶切断外源DNA维护机制维护机制2维护本身维护本身DNA： 经过内切酶识别位点特定碱基的甲基化维护经过内切酶识别位点特定碱基的甲基化维护本身本身DNA，每一种，每一种DNA内切酶都有一个相关内切酶都有一个相关的甲基化酶的甲基化酶2、Dam甲基化甲基化1DNA腺嘌呤甲基化酶：识别序列腺嘌呤甲基化酶：识别序列GATC2作用：作用： a、错配修复：识别母链，修正子链、错配修复：识别母链，修正子链 b、转录调理：如抑制转座酶基因的转录，、转录调理：

14、如抑制转座酶基因的转录， 抑制转座抑制转座3、Dcm甲基化作用不清楚甲基化作用不清楚三真核细胞三真核细胞DNA 甲基化甲基化1、甲基化部位：、甲基化部位： 胞胞嘧啶C 5-甲基胞甲基胞嘧啶5-mC1脊椎脊椎动物：物：5-CG-3 2植物两种基序：植物两种基序： 5-CG-3， 5-CNG-33CpG岛：富含富含CpG的一段的一段DNA，普通位于基因启，普通位于基因启动子附近子附近特点：特点： a、12kb； b、位于基因、位于基因5端；端； c、富含、富含CpG二核苷酸基序二核苷酸基序2、甲基化的作用：、甲基化的作用：1基因表达调控的一种方式基因表达调控的一种方式2抑制外源基因的表达抑制外源基

15、因的表达3抑制转座子、反转座子的活动抑制转座子、反转座子的活动3、DNA甲基化与基因表达调控甲基化与基因表达调控 基因表达与甲基化呈负相关基因表达与甲基化呈负相关 DNA甲基化转录抑制造用机理甲基化转录抑制造用机理1识别位点中胞嘧啶被甲基化，转录因子不能识别位点中胞嘧啶被甲基化，转录因子不能 与其结合与其结合2特异性识别甲基化特异性识别甲基化DNA的蛋白如的蛋白如MeCP1 竞争性地抑制了转录因子的结合竞争性地抑制了转录因子的结合3DNA甲基化导致染色质构造和甲基化导致染色质构造和DNA构象的改动构象的改动4、DNA甲基化与基因组印迹甲基化与基因组印迹 1基因组印迹：来源于父母本的一对等位基因

16、基因组印迹：来源于父母本的一对等位基因 表达不同如表达不同如X染色体失活染色体失活2基因组印迹的机制基因组印迹的机制-DNA高度甲基化高度甲基化 5、DNA甲基化与甲基化与X染色体的失活染色体的失活 X染色体染色体DNA序列高度甲基化，基因被封序列高度甲基化，基因被封锁1与与X染色体的失活有关的序列：染色体的失活有关的序列： X染色体失活中心染色体失活中心Xic XistXi-specific transcript基因基因 转录产物：物：RNA不不编码蛋白蛋白质2X染色体的失活的机制：染色体的失活的机制： Xist RNA分子与分子与Xic相互作用的相互作用的结果果3Xist基因的基因的调控：

17、控： DNA甲基化与去甲基化甲基化与去甲基化第三节第三节 转录程度的调控转录程度的调控顺式调控元件顺式调控元件(cis-regulating element) 是指对基因表达有调控活性的是指对基因表达有调控活性的DNA序列，其活序列，其活 性只影响其本身同处于一个性只影响其本身同处于一个DNA分子上的基因分子上的基因反式作用因子反式作用因子(trans-acting factor) 是经过识别和结合顺式调控元件的中心序列而是经过识别和结合顺式调控元件的中心序列而 调控靶基因转录效率的一组蛋白质调控靶基因转录效率的一组蛋白质转录程度的调控主要是经过顺式调控元件与反式转录程度的调控主要是经过顺式调

18、控元件与反式作用因子相互作用来实现实现的作用因子相互作用来实现实现的一、一、顺式式调控元件控元件(cis-regulating element)启启动子、加子、加强子、沉寂子、子、沉寂子、绝缘子、减弱子、子、减弱子、应对元件元件一启一启动子子(promoter)1、中心启、中心启动子子core promoter： TATA盒盒 起始子起始子(initiator，Inr)2、上游启、上游启动子子upstream promoter element，UPE -90bp ：GC盒盒 ； -70bp ：CAAT盒盒 二加强子二加强子(enhancer) 能显著提高基因转录效率的一类顺式调控能显著提高基因

19、转录效率的一类顺式调控元件元件 1、举例：、举例： SV40 72bp repeats (paired)上游上游200bp 处串联处串联, 单独作用充分单独作用充分, 全部全部缺失减弱转录缺失减弱转录2、真核细胞的加强子作用特点：、真核细胞的加强子作用特点：1能提高同一条链上的靶基因转录速率；能提高同一条链上的靶基因转录速率；2加强效应与其位置和取向无关加强效应与其位置和取向无关3大多为反复序列，中心序列为大多为反复序列，中心序列为 (G)TGGA/TA/TA/T(G)4加强子对同源基因或异源基因同样有效本身加强子对同源基因或异源基因同样有效本身5加强子普通具有组织或细胞特异性加强子普通具有组

20、织或细胞特异性 6许多加强子还受外部信号的调控许多加强子还受外部信号的调控3、加强子作用机理、加强子作用机理-成环模型成环模型 加强子经过一些蛋白质因子的介导可与远间隔加强子经过一些蛋白质因子的介导可与远间隔的启动子结合，使的启动子结合，使DNA构成了一个环，从而促构成了一个环，从而促使远间隔的启动子的转录使远间隔的启动子的转录三上游激活序列三上游激活序列upstream activating sequences，UASs特点特点1、UASs是酵母中远上游序列类似于加强子。是酵母中远上游序列类似于加强子。2、它仅影响转录效率，对起始位点选择不起作用。、它仅影响转录效率，对起始位点选择不起作用。

21、3、和加强子不同的是它有方向性，不能在启动子、和加强子不同的是它有方向性，不能在启动子的下游起作用。的下游起作用。4、与它结合的转录因子是、与它结合的转录因子是GCN4和和GAL4，识别位，识别位点为点为 ATGACTCAT。四绝缘子四绝缘子(Insulator)(Insulator) 阻止激活或失活效应的元件阻止激活或失活效应的元件举例：举例：1 1、当绝缘子位于加强子和启动子间时，能阻止、当绝缘子位于加强子和启动子间时，能阻止加强子激活启动子作用。加强子激活启动子作用。2 2、当绝缘子位于一个活化基因和异染色质之间、当绝缘子位于一个活化基因和异染色质之间时，它维护基因免受由异染色质扩展呵斥

22、的失时，它维护基因免受由异染色质扩展呵斥的失活效应影响。活效应影响。五减弱子五减弱子dehancer 在某些基因的上游远端或下游远端具有负调在某些基因的上游远端或下游远端具有负调理作用的序列理作用的序列特点：特点： 作用不受间隔和方向的影响作用不受间隔和方向的影响 六沉寂子六沉寂子(silencer) ： 阻遏某些基因表达的序列阻遏某些基因表达的序列 特点：特点：作用不受序列方向的影响，也能远间隔发扬作用作用不受序列方向的影响，也能远间隔发扬作用 七应对元件七应对元件response element 能与某个类专注蛋白因子结合，从而控制能与某个类专注蛋白因子结合，从而控制基因特异表达的基因特异

23、表达的DNA上游序列上游序列如如 HSE热休克反响元件，热休克反响元件， GRE糖皮质激素反响元件；糖皮质激素反响元件； MRE金属反响元件；金属反响元件； 应对元件能被在一些特定情况下表达的调控因子应对元件能被在一些特定情况下表达的调控因子识别识别应对元件 (response elements)结合蛋白 (protein binding)GREBLEBLEMREMREMREMRETREGCTATASteroid-receptorAP2AP2 AP1? SP1TF IID +RNApolBLEbasal level elementMRE metal response elementAPacti

24、vator protein人金属硫蛋白基因启动区构造人金属硫蛋白基因启动区构造应对元件的特点：应对元件的特点： 1. 具有与启动子、加强子同样的普通特性具有与启动子、加强子同样的普通特性. 2. 与起始点的位置不固定多在与起始点的位置不固定多在-200以内以内;单个功能充分单个功能充分,但多为多拷贝但多为多拷贝;可位于启动子可位于启动子/加强子内部加强子内部. 3. 多基来由同一因子调控如：热激效应多基来由同一因子调控如：热激效应 4. 同一基来由多种途径调控如：金属硫蛋白基因同一基来由多种途径调控如：金属硫蛋白基因. 5. 各效应元件不论位置如何都有独立的活化功能各效应元件不论位置如何都有独

25、立的活化功能.二、反式作用因子二、反式作用因子 (trans-acting factor) (trans-acting factor) DNA DNA结合构造域结合构造域(DNA binding domain) (DNA binding domain) - -用来结合用来结合DNADNA反式激活构造域反式激活构造域(Transactivation domain)(Transactivation domain) - -用来激活转录用来激活转录一转录因子一转录因子DNA结合域结合域几种常见基序几种常见基序 锌指锌指(zinc finger) 螺旋螺旋-转角转角-螺旋螺旋 (helix- turn-

26、 helix) 二聚体构造域：二聚体构造域： 螺旋螺旋-环环-螺旋螺旋 (helix- loop- helix，HLH ) 亮氨酸拉链亮氨酸拉链 (Leucine zipper)1、锌指指(zinc finger)C2H2型：由型：由肽链的保守的保守序列中的一序列中的一对组氨酸氨酸和一和一对半胱氨酸半胱氨酸(His2Cys2)与与锌离子构成离子构成一个四面体构造一个四面体构造 有两条有两条链和一个和一个螺旋，螺旋， 螺旋区域上含螺旋区域上含有保守的碱性氨基酸，有保守的碱性氨基酸，担任与担任与DNA结合合如如TFIIIA、与、与GC盒盒结合合的的SPlC2H2型型C4型：型： 2对半胱氨酸半胱氨

27、酸(cys2cys2)与一个与一个锌离子构成配位离子构成配位键， 如如类固醇激素受体家族固醇激素受体家族 2、螺旋、螺旋-转角转角-螺旋螺旋 (helix- turn- helix)两段螺旋被一短的转角构造分开两段螺旋被一短的转角构造分开多种果蝇胚胎发生的调理蛋白，同源异型蛋白多种果蝇胚胎发生的调理蛋白，同源异型蛋白 1 323、亮氨酸拉链、亮氨酸拉链 (Leucine zipper)由一段每由一段每7 7个氨基酸残基就个氨基酸残基就有一个有一个LeuLeu的伸展的伸展肽链组成，成，这些周期性出些周期性出现的的LeuLeu都位都位于于-螺旋的同一螺旋的同一侧面，构面，构成一个疏水的外表，因此成

28、一个疏水的外表，因此两条均含两条均含LeuLeu拉拉链基序的蛋基序的蛋白白质经过亮氨酸亮氨酸侧链的疏的疏水作用构成二聚体。水作用构成二聚体。 LL LL LL LL + + + + + + + + NH2NH2COOHCOOH肽链氨基端富含碱性肽链氨基端富含碱性氨基酸残基区，可与氨基酸残基区，可与DNA结合结合碱性构造域碱性构造域富含碱性氨基酸残基富含碱性氨基酸残基在许多在许多DNA结合蛋白质中发现结合蛋白质中发现通常与其他的二聚体构造域如亮氨酸拉链或通常与其他的二聚体构造域如亮氨酸拉链或HLH基序基序中的一个结合在一同，结果被称为碱性亮氨酸拉链中的一个结合在一同，结果被称为碱性亮氨酸拉链bZ

29、IP或碱性或碱性HLHbHLH蛋白。蛋白。蛋白质二聚体使两个碱性构造域相邻进而可与蛋白质二聚体使两个碱性构造域相邻进而可与DNA发发生作用。生作用。N-端碱性构造域构成一个对称构造，象一个夹子端碱性构造域构成一个对称构造，象一个夹子夹在夹在DNA上上 + + + + + +4 4、螺旋、螺旋- -环环- -螺旋螺旋(Helix-loop-Helix) (Helix-loop-Helix) HLH由由2个个螺旋螺旋间隔一个隔一个非螺旋的非螺旋的环(loop)组成成 ，经过C端端螺旋的疏水作用螺旋的疏水作用构成二聚体构成二聚体碱性构造域碱性构造域碱性碱性HLH蛋白与碱性亮氨蛋白与碱性亮氨酸拉酸拉链

30、这种异二聚体的构成种异二聚体的构成添加了添加了转录因子的多因子的多样性和性和复复杂性性NH2NH2COOHCOOH二二转录激活构造域激活构造域 是反式作用因子的是反式作用因子的转录调控构造域，普通由控构造域，普通由DNADNA结合构造域外的合构造域外的30-10030-100个氨基酸个氨基酸组成成 1 1酸性构造域酸性构造域 也叫做也叫做“酸斑酸斑 acid blobs acid blobs或或“带负电的的长链 negative noodlesnegative noodles 富含酸性氨基酸富含酸性氨基酸 存在于存在于许多多转录因子的激活构造域中，因子的激活构造域中， 如：如：yeast Gc

31、n4 and Gal4,yeast Gcn4 and Gal4, 哺乳哺乳动物的糖皮物的糖皮质激素受体的两个激活构造激素受体的两个激活构造域域2 2富含谷氨酰胺激活构造域：富含谷氨酰胺激活构造域： 富含谷氨酰胺富含谷氨酰胺 SP1SP1，OCTOCT1 1，OCT OCT 2 2，SRFSRF等等 3 3富含脯氨酸激活构造域富含脯氨酸激活构造域 富含脯氨酸富含脯氨酸 有一个能激活转录的延续脯氨酸残基链有一个能激活转录的延续脯氨酸残基链 APAP2 2、JunJun、SRF SRF 等等4、转录因子的活化途径：、转录因子的活化途径：1需求时蛋白被合成，但很快被降解，不能积需求时蛋白被合成，但很快

32、被降解，不能积累。累。2经过与配体结合被活化。经过与配体结合被活化。3经过磷酸化被活化。经过磷酸化被活化。4结合结合DNA亚基的参与，与带有转录激活构造亚基的参与，与带有转录激活构造域的蛋白质构成复合物。域的蛋白质构成复合物。5经过抑制因子的磷酸化，暴露隐蔽的活化区经过抑制因子的磷酸化，暴露隐蔽的活化区域。域。6经过去除一个抑制蛋白，刺激转录因子入核。经过去除一个抑制蛋白，刺激转录因子入核。三、转录调控举例三、转录调控举例1、组成性成性转录因子：因子：SP1与富含与富含GC的保守序列的保守序列GGGCGG相相结合合. 结合位点存在于合位点存在于许多持家基因的启多持家基因的启动子中。子中。是一个

33、是一个组成性成性转录因子，存在于一切的因子，存在于一切的细胞胞类型型中。中。 包含包含3个个锌指构造域以及指构造域以及2个富含谷氨个富含谷氨酰氨氨转录激激活构造域。活构造域。SP1的富含谷氨的富含谷氨酰氨构造域与氨构造域与TAF110发生特异生特异作用，作用， TAF110是是TAF中的一种，后者与中的一种，后者与TATA结合蛋白合蛋白TBP相相结合合组成成TFD。2. 激素调控激素调控:类固醇激素类固醇激素如糖皮质激素如糖皮质激素脂溶性的，脂溶性的，可以穿过细胞膜与可以穿过细胞膜与类固醇激素受体类固醇激素受体转录因子相转录因子相互作用。互作用。steroidGREInhibitor(HSP9

34、0)Glucocorticoid receptorDissociation, dimerizationn在没有类固醇激素时，该受体与抑制蛋白结合，游离在没有类固醇激素时，该受体与抑制蛋白结合，游离在细胞质中在细胞质中.n有类固醇激素时有类固醇激素时, n激素结合到受体上，将其从阻抑物中释放出来。激素结合到受体上，将其从阻抑物中释放出来。n受体二聚化并转移到核中。受体二聚化并转移到核中。n受体与其特异的受体与其特异的DNA结合序列结合结合序列结合 (应对元件应对元件) ，从，从而激活靶基因。而激活靶基因。3. 经过磷酸化调控：经过磷酸化调控： STAT蛋白蛋白许多激素不能分散多激素不能分散进细胞

35、。胞。它它们经过与与细胞外表的受体胞外表的受体结合，合，经过称称为信号信号转导的的过程将信号程将信号传送送给细胞内部的蛋白。胞内部的蛋白。信号信号转导通常涉及到蛋白通常涉及到蛋白质的磷酸化。的磷酸化。 如如-干干扰素素经过激活一种称激活一种称为JAK的激的激酶诱发转录因因子子STAT1 的磷酸化的磷酸化3. 经过磷酸化调控：经过磷酸化调控： STAT蛋白蛋白PPPPInterferon-IFN- receptorJAK kinaseUnphosphorylated STAT monomers+2ATPdimerization+2ADPphosphorylated STAT1 dimerNucl

36、ear translocationResponse element3. 经过磷酸化磷酸化调控：控： STAT蛋白蛋白1未磷酸化的未磷酸化的STAT1 蛋白蛋白: 以以单体方式存在于体方式存在于细胞胞质中，无中，无转录活性。活性。 2在特异的酪氨酸残基磷酸化的在特异的酪氨酸残基磷酸化的 STAT1 形形 成同成同型二聚体型二聚体进入核，激活在启入核，激活在启动子子处含有保守的含有保守的DNA结合基序的靶合基序的靶 基因的表达。基因的表达。第四节第四节 转录后程度的基因表达调控转录后程度的基因表达调控一、一、RNA沉默与沉默与siRNA一基因沉默一基因沉默gene silencing： 指生物体中

37、特定基来由于种种缘由不能表达指生物体中特定基来由于种种缘由不能表达 或表达量很低的遗传景象。或表达量很低的遗传景象。二基因沉默类型：二基因沉默类型： 转录程度的基因沉默转录程度的基因沉默(TGS) 转录后程度的基因沉默转录后程度的基因沉默(PTGS) DNAmRNAProtein DNAmRNAProtein 1、定义、定义Definition: 是由是由dsRNA介导的，经过目的介导的，经过目的mRNA的降解而使特定基因沉默的景象。的降解而使特定基因沉默的景象。 三三RNA SilencingDNAmRNAProtein RNA干涉干涉RNA interference，RNAi：In ani

38、mal转录后程度的基因沉默转录后程度的基因沉默-PTGS In plants静息或阻抑作用静息或阻抑作用- quelling In certain fungi2、Other names of RNA silencing 3、RNA沉默的发现沉默的发现UntransformedNapoli, Lemieuz, Jorgensen, 1990Van der Krol, Mur, Beld, Mol, Stuitje, 199035S-PChalcone synthaseNos-T“CosuppressionRNA silencing first observed in plants during

39、transgene studies Fire美国卡内矶研讨所美国卡内矶研讨所 Mello美国麻州大学美国麻州大学 双链双链RNA 是导致线虫是导致线虫par-1基因基因 沉默的缘由，并沉默的缘由，并称之为称之为RNA干扰干扰(RNA interference)。 Guo & Kemphuse美国康乃尔大学美国康乃尔大学 正义和反义正义和反义RNA都能导致线虫都能导致线虫par-1基因基因 沉默。沉默。Degraded RNA (Gene silencing or virus resistance)DICER (dsRNase) (DCLs)21-25nt small RNAs (siRNAs)

40、Complex formationRISC complexTarget ss mRNAor viral RNAEndonuclease(s)Exonuclease(s)dsRNARdRPAmplificationSystemic silencingLong-distance signalsCH3CH3CH3Homologous DNA RNA-directed DNA methylation 4、RNA沉默的能够机理沉默的能够机理5、RNA沉默的功能沉默的功能v PTGS在生物界中是一种普在生物界中是一种普 遍景象，是真核生遍景象，是真核生物长期进化过程中构成的一种抵御病毒、转座物长期进化过程

41、中构成的一种抵御病毒、转座子等外来核酸的入侵、识别并抑制外源基因的子等外来核酸的入侵、识别并抑制外源基因的表达，维持生物基因组稳定性的重要防御机制表达，维持生物基因组稳定性的重要防御机制 。6、RNA沉默运用沉默运用Applications of RNA silencing1基因功能分析2培育抗病毒作物 3作物质量遗传改良 How to Silencing a Genehairpin RNA transgeneAAAAAAA-complementary regionsPromoterTerminatormRNAHairpin RNA二、二、MiRNA (MicroRNA)与基因表达调控与基因表

42、达调控一特点：一特点：1、miRNAs是一种是一种2125nt长的小分子的小分子RNA 2、具有高度的保守性、具有高度的保守性、时序性和序性和组织特异性特异性3、主要作用于靶、主要作用于靶标基因基因3-UTR区区 ，阻遏翻，阻遏翻译 二功能：二功能： 主要在主要在发育育过程中起作用，程中起作用，调理内源基因表达理内源基因表达 三三MiRNA的生成及作用机制的生成及作用机制 MiRNA作用方式作用方式1 1、与与靶靶标基基因因3-UTR3-UTR区区不不完完全全互互补结合合，阻阻遏遏翻翻译而而不不影影响响mRNAmRNA的的稳定定性性这种种miRNAmiRNA是是目目前前发现最最多多的的种种类，

43、如如线虫虫lin-4lin-42 2、与与靶靶标基基因因完完全全互互补结合合，作作用用方方式式和和功功能能与与siRNAsiRNA非非常常类似似，最最后后切切割割靶靶mRNAmRNA，这阐明明某某些些miRNAmiRNA和和siRNAsiRNA一一样参参与与了了机机体体内内一一些些特特异异性性mRNAmRNA的的剪剪切切过程程。如如拟南芥南芥miR-171miR-1713 3、具具有有以以上上两两种种作作用用方方式式，当当与与靶靶标基基因因完完全全互互补结合合时，直直接接靶靶向向切切割割mRNAmRNA；当当与与靶靶标基基因因不不完完全全互互补结合合时，阻遏基因的翻，阻遏基因的翻译如如线虫虫l

44、et-7 let-7 四小RNA的研讨的启示1 1、基因组非蛋白编码区能够蕴含着重要的生命、基因组非蛋白编码区能够蕴含着重要的生命功能活动信息。功能活动信息。2 2、生命的一些重要活动如幼虫的生长发育、细、生命的一些重要活动如幼虫的生长发育、细胞的发生和分化、神经系统的分化等都被一些胞的发生和分化、神经系统的分化等都被一些非编码小非编码小RNARNA的调控的调控附：RNA的功能1储存遗传信息，如储存遗传信息，如RNA病毒病毒2mRNA：进展遗传信息的传送，作为蛋白质合成的模板：进展遗传信息的传送，作为蛋白质合成的模板3rRNA：可装配成核糖体，参与蛋白质合成：可装配成核糖体，参与蛋白质合成4t

45、RNA：携带氨基酸，参与蛋白质的合成：携带氨基酸，参与蛋白质的合成5核酶：内含子的自我剪接等核酶：内含子的自我剪接等6MicroRNA：基因表达的调控，在发育过程中起作用：基因表达的调控，在发育过程中起作用7SiRNA：抑制病毒、转座子等外源基因的表达：抑制病毒、转座子等外源基因的表达8指点指点RNA：参与：参与RNA的编辑的编辑9SnoRNA：能够与：能够与RNA的甲基化有关的甲基化有关10SnRNA：参与：参与RNA的加工如剪接的加工如剪接11端粒酶中的端粒酶中的RNA：与端粒的复制有关：与端粒的复制有关三、三、RNA加工的调理加工的调理一可变一可变mRNA的加工的加工 经过运用不同的经过

46、运用不同的polyA位点或不同的剪接方位点或不同的剪接方式将前式将前mRNA转化为一种以上的成熟转化为一种以上的成熟mRNA 二可变二可变mRNA加工的类型加工的类型 1、利用不同的启动子、利用不同的启动子 2、利用不同的、利用不同的polyA位点位点 3、选择性剪接、选择性剪接1 1、利用不同的启动子、利用不同的启动子 在唾液腺中，特定的转录因子使淀粉酶基因从上游在唾液腺中，特定的转录因子使淀粉酶基因从上游 启动子开场转录启动子开场转录 在肝细胞中，运用下游启动子在肝细胞中，运用下游启动子2 2、利用不同的、利用不同的polypolyA A添加位点添加位点可变可变polypolyA A添加位

47、点添加位点某些前某些前mRNA含有一个以上的含有一个以上的polyA添加位点，添加位点，可以在不同的情况下如在不同的细胞类型中可以在不同的情况下如在不同的细胞类型中产生出不同的成熟产生出不同的成熟mRNA。3、选择性剪接、选择性剪接(alternative splicing)： 在在mRNA前体的剪接过程中，参与剪接的外前体的剪接过程中，参与剪接的外显子可以不按其线性次序剪接，内含子也可显子可以不按其线性次序剪接，内含子也可以不被切除而保管，即一个外显子或内含子以不被切除而保管，即一个外显子或内含子能否出如今成熟能否出如今成熟mRNA中是可以选择的，这中是可以选择的，这种剪接方式称为选择性剪接

48、。种剪接方式称为选择性剪接。WXZ W XZ W XZ 大鼠大鼠 / 型肌钙蛋白型肌钙蛋白T内含子是相对的内含子是相对的 在在 型中是外显子型中是外显子而在而在 型中是内含子型中是内含子不同外显子的选择肌钙蛋白基因内含子交替剪切，肌钙蛋白基因内含子交替剪切，产生产生 / 两种类型的蛋白两种类型的蛋白第五节第五节 翻译程度调控调控翻译程度调控调控一、一、mRNA构造与翻构造与翻译控制控制 一一5-UTR构造构造1、mRNA 5端端m7G帽有加帽有加强翻翻译程度的作用程度的作用2、起始、起始AUG旁旁侧序列序列对翻翻译效率的影响效率的影响 Kozak序列：序列：GCCAUGG二、二、mRNA稳定性

49、与翻定性与翻译控制控制mRNA稳定性主要取决于定性主要取决于3 -UTR构造构造1poly(A)尾添加尾添加mRNA稳定性定性 poly(A) 结合蛋白合蛋白23-UTR中中UA序列序列(AUUUA)导致致mRNA不不稳定，定，降低翻降低翻译的效率的效率AUUUA是是mRNA快速降解的快速降解的标志志三、掩蔽三、掩蔽mRNAmask mRNA：蛋白蛋白质结合到合到mRNA上并阻止翻上并阻止翻译Question名词解释：名词解释：顺式作用元件、反式作用因子、加强子、沉寂子、绝缘顺式作用元件、反式作用因子、加强子、沉寂子、绝缘子、减弱子、应对元件、基因扩增、基因丧失、基因子、减弱子、应对元件、基因

50、扩增、基因丧失、基因重排、位置效应、异染色质化、巴氏小体、剂量补偿、重排、位置效应、异染色质化、巴氏小体、剂量补偿、基因沉默、基因沉默、RNA沉默、沉默、MiRNA、选择性剪接、选择性剪接问答：问答：1、请他尽能够多地列举、请他尽能够多地列举RNA生物功能的种类生物功能的种类 2、简要解释顺式作用元件与反式作用因子，并以乳糖支、简要解释顺式作用元件与反式作用因子，并以乳糖支配子的基因调控为例阐明他们的相互作用方式。配子的基因调控为例阐明他们的相互作用方式。 3、简述组蛋白修饰的种类、简述组蛋白修饰的种类, 举例阐明对基因表达调控的举例阐明对基因表达调控的作用作用4、简述真核转录因子、简述真核转录因子DNA结合构造域的几种常见基序的结合构造域的几种常见基序的构造特点构造特点