基因的转录表达与调控课件2.ppt

1、B220240Kda与模板结合，与链的起始，延伸有关，相 晚期区 SV40 无 核小体区 早期区 T3 T2 T1 72bp 72bp 21 21 22 Ori 250 107 103 47 TATA 0/5245 GGTGTGGAAAG CCGCCC 图图12-SV40复制起始中的增强子复制起始中的增强子 基因内启动子 起始位点 boxA boxC 基因内启动子 boxA boxB 基因外启动子 OCT PSE TATA 图 12-23 真核 RNA Pol 的基因内启动子和基因外启动子 真核生物的转录真核生物的转录细菌的转录电镜图细菌的转录电镜图5m7pppNmNUUUU AAAAA3 寡

2、聚 U 区 ds 单一序列 ds Poly(A)RNA RNA 图 13-hnRNA 的结构模型 G N1 N2 N3 G N1 N2 N3 磷酸水解酶 PPP P P P P PP P P P P Pi G N1 N2 N3 G mRNA 鸟苷脱酰转移酶 PP P P P P PPP OH 加帽酶 G G N1 N2 N3 SAM OH PPP P P P P PPi (S-腺苷基甲硫氨酸)7mG m G m N1 N2 N3 OH PPP P P P P 图 13-真核生物剪切前加帽的生化反应过程 G N1 N2 N3 N1 N2 N3PPP P P P P P P P P P G N1

3、N2 N3 G N1 N2 N3 PiPPP OH P P P P P PPP P P P G N1 N2 N3 SAM 7m G N1 N2 N3 P PPP P P P P PPP P P P 图 13-真核生物剪切后加帽的生化反应过程 转录起始 延伸 5帽子 AAUAAA 剪切 Poly(A)聚合酶 5帽子 AAUAAA An 图 13-mRNA 3端加 Poly(A)尾巴 加上200A后反应停止 复合体解离 5 3 CPSF CF AAUAAA CstF CFCstF CF PAP PAP 5 3 CPSF CF AAUAAA 3 3 CstF 5 CstF 5 CF CF PAP P

4、AP CPSF AAUAAA AAAAAA3 CstF PAP CstF PAP PBP CPSF AAUAAA AAAAAAAAAAAAAAAAA3 3 CstFCstF AAUAAA AAAAAAAAAAAAAAAAA 3 3 图 13-3端加尾反应和相关的蛋白质因子 CPSF：specificity component CstF：剪切活化因子 CF：cleavage factors PBP：Poly(A)结合蛋白 (GENES VI Fig.30.28)各种 3 加工成分组装成复合体 剪切因子(CF)产生 3端 3末端 Poly(A)聚合 酶(PAP)加A PBP 与 Poly(A)结合

5、 3.7 3.7 表观遗传变异相关的内容：表观遗传变异相关的内容：X X染色体失活染色体失活 DNADNA甲基化（甲基化（methylationmethylation)染色质结构变化染色质结构变化 基因组印记（基因组印记（genomic imprinting)genomic imprinting)RNA RNA编辑（编辑（RNA editingRNA editing）无法存活至分娩无法存活至分娩人人 类的两种肿瘤：完全性葡萄胎（无核卵子受孕）类的两种肿瘤：完全性葡萄胎（无核卵子受孕）卵巢畸胎瘤（卵细胞自活化）卵巢畸胎瘤（卵细胞自活化）哺乳动物父本和母本的遗传信息对于胚胎的哺乳动物父本和母本的遗

6、传信息对于胚胎的基因组的影响是不一样的，父本母本的遗传信息基因组的影响是不一样的，父本母本的遗传信息互补是胚胎发育必须的互补是胚胎发育必须的印记发生于配子的形成过程中，可以消除和重建印记发生于配子的形成过程中，可以消除和重建在胚胎的有丝分在胚胎的有丝分裂能稳定的遗传裂能稳定的遗传给体细胞给体细胞在世代交替在世代交替中，印记消中，印记消 失，在配子失，在配子发生时重建发生时重建甲基化甲基化非组蛋白非组蛋白Non-coding RNAP(paternal):ICR甲基化控制甲基化控制H19和和Igf2 基因的表达基因的表达M(maternal)：ICR和和CTCF控制基因的表达控制基因的表达表表1

7、 一些显性基因突变的表现度或外显率与亲代印记效应一些显性基因突变的表现度或外显率与亲代印记效应疾病疾病致病基因所在染色体致病基因所在染色体亲源效应亲源效应Huntington 舞蹈病舞蹈病4 父源传递发作年龄提前父源传递发作年龄提前脊髓小脑共济失调脊髓小脑共济失调6 父源传递发作年龄提前父源传递发作年龄提前强直性肌萎缩强直性肌萎缩19 先天性强直性肌萎缩全部由母亲传递先天性强直性肌萎缩全部由母亲传递多发性神经纤维瘤多发性神经纤维瘤I 17 母源传递症状加重母源传递症状加重多发性神经纤维瘤多发性神经纤维瘤II 22 母源传递发病年龄提前母源传递发病年龄提前Wil ms 氏肿瘤氏肿瘤11 散发性肿

8、瘤中母源等位基因缺失散发性肿瘤中母源等位基因缺失成骨肉瘤成骨肉瘤13 散发性肿瘤中母源等位基因缺失散发性肿瘤中母源等位基因缺失视网膜母细胞瘤视网膜母细胞瘤13 多见父源等位基因缺失多见父源等位基因缺失 最常用的手段是农杆菌介导的转基因的方法最常用的手段是农杆菌介导的转基因的方法在大多数的双子叶植物和少数单子叶植物中已经成熟在大多数的双子叶植物和少数单子叶植物中已经成熟 不需要特殊的仪器设备，任何实验室都能操作不需要特殊的仪器设备，任何实验室都能操作 农杆菌是土壤中的一种细菌，能够导致植物产生冠瘿病农杆菌中含有 Ti质粒 (Tumor-inducing plasmid)Ti质粒含有T-DNA序列

9、，T-DNA可以注射进入植物的核DNATi PlasmidT-DNA regionAuxinLeft borderCytokininOpineOpine catabolismRight bordervir genesori12-24 kbpPlant cellAgrobacteriumNucleus 农杆菌介导的植物转基因T-DNATi plasmidPlant cellAgrobacteriumwoundT-DNATi plasmidNucleus 农杆菌介导的植物转基因CCH3OOHOCH3CH3OAcetosyringone 乙酰丁香酮乙酰丁香酮CCH2OHOOHOCH3CH3OHydr

10、oxyacetosyringone 羟基乙酰羟基乙酰 丁香酮丁香酮 农杆菌介导的植物转基因农杆菌介导的植物转基因Plant cellAgrobacteriumNucleusSingle-stranded copy of T-DNA(protected by ssDNA binding protein)woundChromatinT-DNAporeT-DNA 农杆菌介导的植物转基因农杆菌介导的植物转基因利用农杆菌转导的方法获得了转基利用农杆菌转导的方法获得了转基因植株因植株 T-DNAT-DNA标签突变体所用载体标签突变体所用载体转基因流程图转基因流程图 胚性愈伤 抗性愈伤 再生植株 PCR检测

11、阳性率70 转基因植株108 株Soil Nutrient availability Acidity and alkalinityClimateTemperature(heat;cold)Water(drought;flooding)Mechanical stimulation(wind)Applied chemicals Herbicides Heavy metals PollutantsOzone LightToo muchToo littleImproving Plant Tolerance to Abiotic Stress10%of global crop production lo

12、st through weeds$10 billion spent on herbicides annuallyMany herbicides will also kill crop-often have to be applied early as a precautionMany herbicides persist in soil or leave toxic residuesTillage(ploughing)can be used forweed control but:-soils can become prone to erosion after extensive tillag

13、ing-serious loss of water content Herbicides and the Problem of WeedsBt ToxinsToxins produced by Bacillus thuringiensis that kill only insects Different strains of Bacillus thuringiensis produce different toxins,each active against only one or a few insect speciesToxins produced in spores and form p

14、rotein crystals Toxins encoded by Cry genesBacterial spores or isolated toxins are already used as an organic insecticideToxins bind gut cells of insect larvae and make them leaky so larvae starve to deathBt CropsCrops have been transformed with different Cry genes that produce toxins active against

15、 that crops particular pestInsecticide use drastically reduced on Bt crops Genes have conferred very effective resistance-more than 40 different Cry genes have been used to date-yield has increased-diversity of native insect populations has increasedpromoterRegulatory sequences recognised by plant(e

16、ither from plant gene or plant virus gene).Frequently use 35S CaMV promoterpolyA+Bt Transgenes Introduced into PlantsCodon usage modified for efficient expression in plants and to remove cryptic splice sites etcBt CryInvention1985,Kary B.Mullis ScienceNobel Price in Chemistry1995for his invention of the polymerase chain reaction(PCR)methodDNA复制原理的应用复制原理的应用PCR技术技术特点：快速、简便、敏感性极高特点：快速、简便、敏感性极高。目的：目的：检测检测RNA原理：先在反转录酶作用下，以原理：先在反转录酶作用下，以mRNA为模板合成互补的为模板合成互补的cDNA，再以此，再以此cDNA为模板进行为模板进行PCR扩增。这扩增。这样，低丰度的样，低丰度的mRNA就得以扩增就得以扩增放大，便于检测。放大，便于检测。奢侈基因奢侈基因管家基因管家基因伯乐公司的伯乐公司的iCycler 系列的定量系列的定量PCR仪仪