基因表达与调控下真核基因表达调控一般规律优选专选课件.ppt

1、基因表达与调控下真核基因表达调控一般规律22023-8-11基因表达与调控下真核基因表达调控一般规律 真核生物（除酵母、藻类和原生动物等单细胞类真核生物（除酵母、藻类和原生动物等单细胞类之外）主要由多细胞组成，每个细胞基因组中蕴之外）主要由多细胞组成，每个细胞基因组中蕴藏的遗传信息量及基因数量都大大高于原核生物藏的遗传信息量及基因数量都大大高于原核生物。人类细胞单倍体基因组有人类细胞单倍体基因组有3109bp，为大肠杆菌，为大肠杆菌总总DNA的的800倍，噬菌体的倍，噬菌体的10万倍左右！万倍左右！真核基因表达调控的最显著特征是能在特定真核基因表达调控的最显著特征是能在特定时间和特定的细胞中激

2、活特定的基因，从而实现时间和特定的细胞中激活特定的基因，从而实现“预定预定”的、有序的、不可逆转的分化、发育过的、有序的、不可逆转的分化、发育过程，并使生物的组织和器官在一定的环境条件范程，并使生物的组织和器官在一定的环境条件范围内保持正常功能。围内保持正常功能。真核生物基因调控，根据其性质可分为两大类：真核生物基因调控，根据其性质可分为两大类：第一类是瞬时调控或称可逆性调控，它相当于原核细第一类是瞬时调控或称可逆性调控，它相当于原核细胞对环境条件变化所做出的反应，包括某种底物或激素水胞对环境条件变化所做出的反应，包括某种底物或激素水平升降及细胞周期不同阶段中酶活性和浓度的调节。平升降及细胞周

3、期不同阶段中酶活性和浓度的调节。第二类是发育调控或称不可逆调控，是真核基因调控第二类是发育调控或称不可逆调控，是真核基因调控的精髓部分，它决定了真核细胞生长、分化、发育的全部的精髓部分，它决定了真核细胞生长、分化、发育的全部进程。进程。根据基因调控在同一事件中发根据基因调控在同一事件中发生的先后次序又可分为：生的先后次序又可分为：DNA水平调控（水平调控（DNA regulation）;转录水平调控转录水平调控（transcriptional regulation）；）；转录后水平调控转录后水平调控（post transcriptional regulation）；）；翻译水平调控翻译水平调控

4、（translational regulation）；）；蛋白质加工水平的调控蛋白质加工水平的调控（regulation of protein maturation）等）等。8.1 真核生物的基因结构与转录活性真核生物的基因结构与转录活性真核生物与原核生物基因表达调控的特点比较：真核生物与原核生物基因表达调控的特点比较：1.1.原核生物无细胞核，真核生物具有核膜包裹着的细原核生物无细胞核，真核生物具有核膜包裹着的细胞核，所以原核基因的转录和翻译通常偶联在一起，而真胞核，所以原核基因的转录和翻译通常偶联在一起，而真核基因的转录是在细胞核中进行，翻译在胞质中进行；核基因的转录是在细胞核中进行，翻译

5、在胞质中进行；2.2.原核的染色质基本上是裸露的原核的染色质基本上是裸露的DNADNA，而真核的染色质，而真核的染色质则是由则是由DNADNA与组蛋白紧密结合形成为核小体；与组蛋白紧密结合形成为核小体；在原核细胞中，染色质的结构对基因的表达没有明显的在原核细胞中，染色质的结构对基因的表达没有明显的调控作用，而在真核中，这种作用是明显的。调控作用，而在真核中，这种作用是明显的。3.3.原核生物的基因数目少，而且都是连续的。而真核原核生物的基因数目少，而且都是连续的。而真核生物的基因数目众多，多数基因组基因都是不连续的，含生物的基因数目众多，多数基因组基因都是不连续的，含有数量不等的内含子以及功能

6、不清的重复序列等；有数量不等的内含子以及功能不清的重复序列等；4.4.真核生物生成的初始转录物需在核中进行一系列的真核生物生成的初始转录物需在核中进行一系列的转录后加工和运输，所以，真核基因的表达有多种转录后转录后加工和运输，所以，真核基因的表达有多种转录后的调控机制，如的调控机制，如5 5-端加帽、端加帽、3 3-端加端加poly(A)poly(A)尾、剪接及尾、剪接及成熟成熟mRNAmRNA由胞核到胞质的运输等；由胞核到胞质的运输等；5.5.原核基因转录多为多顺反子，即参与同一个代谢途原核基因转录多为多顺反子，即参与同一个代谢途径的多个蛋白基因串联在一起，受同一个调控序列的调控径的多个蛋白

7、基因串联在一起，受同一个调控序列的调控；而真核基因转录多为单顺反子。而且一个真核基因通常；而真核基因转录多为单顺反子。而且一个真核基因通常有多个调控序列，必须有多个激活物同时特异地结合上，有多个调控序列，必须有多个激活物同时特异地结合上，才能启动基因的转录；才能启动基因的转录；6.6.在原核基因转录的调控中，既有激活物的调控（正在原核基因转录的调控中，既有激活物的调控（正调控），也有阻遏物的调控（负调控），二者同等重要。调控），也有阻遏物的调控（负调控），二者同等重要。在真核中虽然也有正调控成分和负调控成分，但迄今已知在真核中虽然也有正调控成分和负调控成分，但迄今已知的主要是正调控。的主要是正

8、调控。7.7.真核生物大都为多细胞生物，在个体发育过程中逐真核生物大都为多细胞生物，在个体发育过程中逐步分化形成各种组织和细胞类型。分化是不同基因表达的步分化形成各种组织和细胞类型。分化是不同基因表达的结果。不同类型的细胞，功能不同，基因表达的情况也不结果。不同类型的细胞，功能不同，基因表达的情况也不一样。某些基因仅特异地在某种细胞中表达，称为细胞特一样。某些基因仅特异地在某种细胞中表达，称为细胞特异性或组织特异性表达，因而具有调控这种特异性表达的异性或组织特异性表达，因而具有调控这种特异性表达的机制。机制。8.8.真核生物对外界环境条件变化的反应和原核生物十真核生物对外界环境条件变化的反应和

9、原核生物十分不同。同一群原核生物细胞处在相同的环境条件中，对分不同。同一群原核生物细胞处在相同的环境条件中，对环境条件的变化会作出基本一致的反应；而真核生物常常环境条件的变化会作出基本一致的反应；而真核生物常常只有少部分细胞基因的表达直接受到环境条件变化的影响只有少部分细胞基因的表达直接受到环境条件变化的影响和调控，其他大部分间接或不受影响。和调控，其他大部分间接或不受影响。8.1.1 基因家族基因家族 真核细胞中许多相关的基因常按功能成套组合，被称为基真核细胞中许多相关的基因常按功能成套组合，被称为基因家族（因家族（gene familygene family）。）。定义：真核基因组中来源相

10、同，结构相似，功能相关的一定义：真核基因组中来源相同，结构相似，功能相关的一组基因。可能由某一共同祖先基因组基因。可能由某一共同祖先基因(ancestral gene)(ancestral gene)经重经重复复(duplication)(duplication)和突变产生。和突变产生。特点：家族成员可以分布于不同染色体上；特点：家族成员可以分布于不同染色体上；可集中于一条染色体上，串联排列在一起，形成可集中于一条染色体上，串联排列在一起，形成基因簇基因簇(gene cluster)(gene cluster)；有些成员不产生有功能的基因产物，这种基因称有些成员不产生有功能的基因产物，这种基因

11、称为假基因为假基因(Pseudogene)(Pseudogene)。1 1、简单多基因家族、简单多基因家族 特点：特点：家族成员串联排列在一起家族成员串联排列在一起 组成一个转录单位组成一个转录单位 代表代表:rRNA基因家族基因家族 (重复单元重复单元28S、18S、5.8s-rRNA)脊椎动物中脊椎动物中rRNArRNA基因家族主要成员的分布与成熟过程分析基因家族主要成员的分布与成熟过程分析。2 2、复杂多基因家族、复杂多基因家族 特点：相关基因家族排列在一起，之间有间隔序列，分别特点：相关基因家族排列在一起，之间有间隔序列，分别 作为独立的转录单位。作为独立的转录单位。代表代表:组蛋白基

12、因家族。组蛋白基因家族。间隔区间隔区3 3、发育相关复杂基因家族、发育相关复杂基因家族 特点：分布在不同的染色体上特点：分布在不同的染色体上;独立的转录单位独立的转录单位;基因顺序与表达顺序相关。基因顺序与表达顺序相关。代表代表:珠蛋白基因家族。珠蛋白基因家族。图8-7 人细胞中和-珠蛋白基因簇结构示意图8.1.2 染色质的结构对基因表达的调控染色质的结构对基因表达的调控 真核基因组真核基因组DNADNA与组蛋白结合成核小体，再进一步形成更高与组蛋白结合成核小体，再进一步形成更高级的染色质结构，染色质中级的染色质结构，染色质中DNADNA和组蛋白的结构状态影响和组蛋白的结构状态影响转录。转录。

13、细胞分裂时染色体的大部分到间期时松开分散在核内，细胞分裂时染色体的大部分到间期时松开分散在核内，称为常染色质称为常染色质(euchromatin)(euchromatin)，松散的染色质中的基因可，松散的染色质中的基因可以转录。染色体中的某些区段到分裂期后保持紧凑折叠的以转录。染色体中的某些区段到分裂期后保持紧凑折叠的结构，在间期核中可以看到其浓集的斑块，称为异染色质结构，在间期核中可以看到其浓集的斑块，称为异染色质(heterochromatin)(heterochromatin)，其中未见有基因转录。，其中未见有基因转录。在常染色质中表达的基因如移到异染色质则不表达；即紧在常染色质中表达的

14、基因如移到异染色质则不表达；即紧密的染色质结构阻止基因表达。密的染色质结构阻止基因表达。异染色质化可能是关闭基因活性的一种途径。异染色质化可能是关闭基因活性的一种途径。常染色质（活性染色质）结构上的特点：常染色质（活性染色质）结构上的特点：具有具有DNaseI超敏感位点超敏感位点 具有基因座控制区具有基因座控制区 具有核基质结合区（具有核基质结合区（MAR序列）序列）DNase的敏感性和基因表达的敏感性和基因表达 含有转录活性基因的染色质区域对含有转录活性基因的染色质区域对DNase降解的敏感降解的敏感性要比无转录活性区域高得多性要比无转录活性区域高得多(超敏感位点超敏感位点)。这是由于此。这

15、是由于此区域染色质的区域染色质的DNA蛋白质结构变得松散，蛋白质结构变得松散，DNase易于接易于接触到触到DNA之故。之故。组蛋白的作用组蛋白的作用 组蛋白是带正电荷的碱性蛋白质，可与组蛋白是带正电荷的碱性蛋白质，可与DNA链上链上带负电荷的磷酸基相结合，从而封闭了带负电荷的磷酸基相结合，从而封闭了DNA分子分子，妨碍基因转录。活跃转录的染色质区段中，妨碍基因转录。活跃转录的染色质区段中H1水水平降低。平降低。转录活跃的区域也转录活跃的区域也常缺乏核小体的结常缺乏核小体的结构，并且对核酸酶构，并且对核酸酶敏感度增加。敏感度增加。特异的转录因子可特异的转录因子可消除组蛋白的阻遏消除组蛋白的阻遏

16、作用，使基因转录作用，使基因转录。组蛋白组蛋白H3H3和和H4H4的的N N端端2020个氨基酸通过甲基化、乙酰化和磷个氨基酸通过甲基化、乙酰化和磷酸化作用会改变组蛋白与酸化作用会改变组蛋白与DNADNA间的亲和力，为其它蛋白和间的亲和力，为其它蛋白和转录因子等的结合提供了机会。转录因子等的结合提供了机会。组蛋白组蛋白H3H3和和H4H4的乙酰化与活性染色质有关，而甲基化与非的乙酰化与活性染色质有关，而甲基化与非活性染色质有关。活性染色质有关。8.1.3 8.1.3 真核生物真核生物DNADNA水平上的基因表达调控水平上的基因表达调控 DNA水平的调控是真核生物发育调控的一种形式水平的调控是真

17、核生物发育调控的一种形式，包括基因丢失、扩增、重排和移位等。，包括基因丢失、扩增、重排和移位等。1.基因丢失基因丢失(chromosome diminution)有的生物个体发育早期在体细胞中要丢失部分染色体，有的生物个体发育早期在体细胞中要丢失部分染色体，而在生殖细胞中保持全部的基因组。马蛔虫（而在生殖细胞中保持全部的基因组。马蛔虫（Parascaris equoorum）。）。动物极动物极植物极植物极 小麦瘿蚊（小麦瘿蚊（Mayetiole destructor）受精卵的细胞核分）受精卵的细胞核分裂，而受精卵不分裂，形成合胞体（裂，而受精卵不分裂，形成合胞体（syncytium）。当核）。

18、当核第第3次分裂后，有两核移向卵后端的一个特殊区域，叫做次分裂后，有两核移向卵后端的一个特殊区域，叫做极细胞质，在极细胞质中的核保持了全套的染色体（极细胞质，在极细胞质中的核保持了全套的染色体（2n=40），将来分化为生殖细胞。而在一般的细胞质中，染），将来分化为生殖细胞。而在一般的细胞质中，染色丢失了色丢失了32条，只保留条，只保留8条，将来分化为体细胞。条，将来分化为体细胞。小麦瘿蚊（小麦瘿蚊（Mayetiole destructor）：）：2n=40。极细胞区：极细胞区：2n=402n=8 动物克隆表明高等生动物克隆表明高等生物细胞核未发生基因物细胞核未发生基因丢失。丢失。2、基因扩增、

19、基因扩增 基因扩增是指某些基因的拷贝数专一性大量增加基因扩增是指某些基因的拷贝数专一性大量增加的现象。它使细胞在短期内产生大量的基因产物的现象。它使细胞在短期内产生大量的基因产物以满足生长发育的需要，是基因活性调控的一种以满足生长发育的需要，是基因活性调控的一种方式。方式。非洲爪蟾的卵母细胞中原有非洲爪蟾的卵母细胞中原有rRNArRNA基因（基因（rDNArDNA）约）约500500个拷个拷贝，在减数分裂粗线期，基因开始迅速复制，到双线期拷贝，在减数分裂粗线期，基因开始迅速复制，到双线期拷贝数约为贝数约为200200万个，扩增近万个，扩增近40004000倍，可用于合成倍，可用于合成10101

20、212个核个核糖体。糖体。rDNArDNA是采用滚环式复制方式在核仁区进行的扩增，扩增产生的新是采用滚环式复制方式在核仁区进行的扩增，扩增产生的新rDNArDNA不纳入线不纳入线形染色体中，而是一环状小形染色体中，而是一环状小DNADNA分子方式存在。每个环状分子方式存在。每个环状DNADNA分子中有分子中有2 24 4个，甚个，甚至至1616个个rRNArRNA基因。基因。果蝇的不切离的多次复制使基因扩增，果蝇的不切离的多次复制使基因扩增，DNADNA不切离的不切离的多次扩增形成复制泡的网状结构多次扩增形成复制泡的网状结构 3、基因重排、基因重排 将一个基因从远离启动子的地方移到较近的位点将

21、一个基因从远离启动子的地方移到较近的位点从而启动转录，被称为基因重排。从而启动转录，被称为基因重排。例：免疫球蛋白的产生、例：免疫球蛋白的产生、种类、结构和多样性。种类、结构和多样性。B淋巴细胞的分化过程：淋巴细胞的分化过程：骨髓干细胞骨髓干细胞前前B淋巴细胞淋巴细胞未成熟未成熟B淋巴细胞淋巴细胞成熟成熟B淋巴细胞淋巴细胞外周外周B淋巴细胞淋巴细胞抗体抗体骨髓骨髓(基因发生重排基因发生重排)外周血外周血不同不同Ig家族的家族的V、D、J、C基因片段数基因片段数 V D J C 人人 小鼠小鼠 人人 小鼠小鼠 人人 小鼠小鼠 人人 小鼠小鼠L 6 4L 1000 30 12 4 4 9 8家族家

22、族V:可变区可变区;D:歧化区歧化区;J:连接区连接区;C:恒定区恒定区.所有所有Ig分子都含有两类轻链中的一类，即分子都含有两类轻链中的一类，即型或型或型。型。型和型和型轻链的恒定区和可变区的氨基酸序列是型轻链的恒定区和可变区的氨基酸序列是不同的。不同的。在小鼠中，在小鼠中，95%的抗体轻链是的抗体轻链是型，而人类抗体轻型，而人类抗体轻链中，链中，型和型和型各占型各占50%左右。左右。人类基因组中免疫球蛋白基因主要片段的数人类基因组中免疫球蛋白基因主要片段的数量比较量比较免疫球蛋白重链基因片段重排与组织特异性表达免疫球蛋白重链基因片段重排与组织特异性表达Figure 24.7 Heavy g

23、enes are assembled by sequential joining reactions.First a D segment is joined to a J segment;then a V gene segment is joined to the D segment.重链基因的结构与重组重链基因的结构与重组Figure.The lambda C gene segment is preceded by a J segment,so that V-J recombination generates a functional lambda light-chain gene.轻链基因

24、的结构与重组轻链基因的结构与重组轻链轻链k基因的重排基因的重排Figure 24.6 The kappa C gene segment is preceded by multiple J segments in the germ line.V-J joining may recognize any one of the J segments,which is then spliced to the C gene segment during RNA processing.8.1.4 DNA甲基化与基因调控甲基化与基因调控 DNA甲基化能引起染色质结构、甲基化能引起染色质结构、DNA构象、构象、

25、DNA稳定性及稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变，从与蛋白质相互作用方式的改变，从而控制基因表达。而控制基因表达。研究证实，研究证实，CpG二核苷酸中胞嘧啶的甲基化导致二核苷酸中胞嘧啶的甲基化导致了人体了人体1/3以上由于碱基转换而引起的遗传病。以上由于碱基转换而引起的遗传病。1.DNA的甲基化（的甲基化（methylation）DNADNA甲基化主要形成甲基化主要形成5-5-甲基胞嘧啶（甲基胞嘧啶（5-mC5-mC）和少量）和少量的的N6-N6-甲基腺嘌呤（甲基腺嘌呤（N6-mAN6-mA）及）及7-7-甲基鸟嘌呤（甲基鸟嘌呤（7-7-mGmG）。）。真核生物中，真核生物中，5-5-甲

26、基胞嘧啶主要出现在甲基胞嘧啶主要出现在CpGCpG、CpXpGCpXpG、CCA/TGGCCA/TGG和和GATCGATC中。中。CpG岛（岛（CpG rich islands）富含富含CpG的区段称为的区段称为CpG岛岛半甲基化半甲基化全甲基化全甲基化 HpaII能切割非甲基化的能切割非甲基化的CCGG序列序列DNA甲基化的检测甲基化的检测nMspI能切割甲基化或非甲基化的能切割甲基化或非甲基化的CCGG序列序列MspIHpaIIMspI酶切酶切HpaII酶切酶切DNA甲基化与基因活性甲基化与基因活性2.DNA甲基化抑制转录机理甲基化抑制转录机理n影响染色质的结构，稳定染色质的失活状态，阻影

27、响染色质的结构，稳定染色质的失活状态，阻止转录因子的进入，防止其活化。止转录因子的进入，防止其活化。nDNA甲基化直接干涉转录因子与启动子内识别位甲基化直接干涉转录因子与启动子内识别位点结合；点结合；n抑制作用通过甲基化抑制作用通过甲基化CpG结合蛋白（结合蛋白（methylated CpG binding proteins,MeCP）起作用，这种因子）起作用，这种因子与转录调控因子竞争甲基化与转录调控因子竞争甲基化DNA结合位点。结合位点。MeCP-1CH3CH3CH3CH3CH3TFRNA polIIMeCP-1可与多个甲基化的可与多个甲基化的CpG位点结合位点结合MeCP-2CH3CH3

28、CH3CH3CH3SIN3HDACTFRNA polIIMeCP-2能结合到单个甲基化的能结合到单个甲基化的CpG 碱基对上，碱基对上，还结合还结合Sin3 阻遏复合体阻遏复合体(含含HDAC活性活性)，几乎管家基因都含几乎管家基因都含CpG 岛岛 一般位于基因的一般位于基因的5端区域端区域 大多数大多数CpG岛是未甲基化的岛是未甲基化的 CpG岛中的核小体中岛中的核小体中H1 含量低，其它组蛋白含量低，其它组蛋白被广泛乙酰化，并有超敏感位点被广泛乙酰化，并有超敏感位点 未甲基化未甲基化CpG 岛可能说明基因具有潜在活性岛可能说明基因具有潜在活性，8.2 真核生物基因表达转录水平的调控真核生物

29、基因表达转录水平的调控 真核基因调控主要在转录水平上进行，受真核基因调控主要在转录水平上进行，受大量特定的顺式作用元件（大量特定的顺式作用元件（cis-acting element）和反式作用因子（）和反式作用因子（transacting factor，又称跨域作用因子）调控。，又称跨域作用因子）调控。8.2.1 顺式顺式作用元件作用元件 顺式作用元顺式作用元件是指与参件是指与参与转录调控与转录调控的反式作用的反式作用因子（因子（RNA/RNA/蛋白质）相蛋白质）相互作用的互作用的DNADNA序列。序列。1、启动子（、启动子（promoter）真核基因启动子由核心启动子和上游启动子真核基因启动

30、子由核心启动子和上游启动子两个部分组成，是在基因转录起始位点（两个部分组成，是在基因转录起始位点（+1）及）及其其5上游大约上游大约100200bp以内的一组具有独立功以内的一组具有独立功能的能的DNA序列，每个元件长度约为序列，每个元件长度约为720bp，是，是决定决定RNA聚合酶聚合酶II转录起始点和转录频率的关键转录起始点和转录频率的关键元件。元件。核心启动子（核心启动子（core promotercore promoter）：是指保证）：是指保证RNARNA聚合酶聚合酶IIII转转录正常起始所必需的、最少的录正常起始所必需的、最少的DNADNA序列，包括转录起始位序列，包括转录起始位点

31、及转录起始位点上游点及转录起始位点上游-25-25 -30bp-30bp处的处的TATATATA盒。核心启动盒。核心启动子确定转录起始位点并产生基础水平的转录。子确定转录起始位点并产生基础水平的转录。上游启动子元件（上游启动子元件（upstream promoter elementupstream promoter element，UPEUPE）包）包括通常位于括通常位于-70bp-70bp附近的附近的CAATCAAT盒（盒（CCAATCCAAT）和）和GCGC盒（盒（GGGCGGGGGCGG）等，能通过）等，能通过TFIIDTFIID复合物调节转录起始的频率，提高转复合物调节转录起始的频率，

32、提高转录效率。录效率。1、启动子（、启动子（promoter）2、增强子、增强子 增强子是指能使与它连锁的基因转录频率明显增增强子是指能使与它连锁的基因转录频率明显增加的加的DNA序列，最早发现于序列，最早发现于SV40早期基因的上早期基因的上游，有两个长游，有两个长72bp的正向重复序列。的正向重复序列。3、沉默子沉默子(silencer)负性调节元件，与相应的反式因子结合后，负性调节元件，与相应的反式因子结合后，可以使正调控系统失去作用，阻遏基因转录。可以使正调控系统失去作用，阻遏基因转录。这类特定序列不受距离和方向的限制，但机这类特定序列不受距离和方向的限制，但机理目前尚不清楚。理目前尚

33、不清楚。哺乳动物哺乳动物RNA 聚合酶聚合酶启动子上游转录因子结合的序列元件启动子上游转录因子结合的序列元件组件组件保守顺序保守顺序DNA长度长度结合因子结合因子大小（大小（Da）丰度（丰度（/细胞）细胞）分布分布TATA boxTATAAAA10bpTBP27,000?普遍普遍CAAT boxGGCCAATCT22bpCTF/NF160,000300,000普遍普遍GC boxGGGCGG20bpSP1165,00060,000普遍普遍OctamerATTTGCAT20bpOct-176,000?普遍普遍OctamerATTTGCAT 23bpOct-252,000?淋巴细胞淋巴细胞BGGG

34、ACTTTCC10bpNFB44,000?淋巴细胞淋巴细胞BGGGACTTTCC10bpH2TH1?普遍普遍ATFGTGACGT20bpATF?普遍普遍8.2.2 反式作用因子反式作用因子 能直接或间接识别或结合在各类顺式作用元件核心序列能直接或间接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蛋白质。上，参与调控靶基因转录效率的蛋白质。根据各个蛋白质成分在转录中的作用，能将整个复合物根据各个蛋白质成分在转录中的作用，能将整个复合物分为分为3 3部分：部分：参与所有或某些转录阶段的参与所有或某些转录阶段的RNARNA聚合酶亚基，不具有基因特异聚合酶亚基，不具有基因特异性。性。

35、与转录的起始或终止有关的辅助因子，不具有基因特异性。与转录的起始或终止有关的辅助因子，不具有基因特异性。与特异调控序列结合的转录因子。与特异调控序列结合的转录因子。真核的转录起始是通过蛋白与真核的转录起始是通过蛋白与DNADNA间以及蛋白与蛋白间的间以及蛋白与蛋白间的相互作用形成复杂的起始转录复合物而实现转录起始。相互作用形成复杂的起始转录复合物而实现转录起始。真核生物中真核生物中转录因子活转录因子活性调节的主性调节的主要方式要方式反式作用因子结构反式作用因子结构 三个功能结构域三个功能结构域：DNADNA识别结合结构域识别结合结构域(DNA-binding(DNA-binding domai

36、n)domain)；转录激活结构域；转录激活结构域(transcriptional activation(transcriptional activation domain)domain)；二聚化结构域。；二聚化结构域。1.DNA结合域结合域 DNADNA结合域（结合域（DNA binding domainDNA binding domain）一般由）一般由60100个氨基个氨基酸残基组成的几个亚区组成。酸残基组成的几个亚区组成。与转录因子结合的与转录因子结合的DNADNA区常是一段反向重复序列，因此许区常是一段反向重复序列，因此许多转录因子常以二聚体形式与多转录因子常以二聚体形式与DNADN

37、A结合。结合。1.反式作用因子中的反式作用因子中的DNA识别或结合域识别或结合域（1）螺旋）螺旋-转角转角-螺旋（螺旋（helix-turn-helix,H-T-H）结构）结构第一个被确立的第一个被确立的DNA-结合结构结合结构最常见最常见DNA结合域之一结合域之一有至少两个有至少两个螺旋，中间由短侧连氨基螺旋，中间由短侧连氨基酸残基形成酸残基形成“转折转折”，近羧基端的，近羧基端的螺旋螺旋中氨基酸残基的替换会影响该蛋白质在中氨基酸残基的替换会影响该蛋白质在DNA双螺旋大沟中的结合。双螺旋大沟中的结合。常结合常结合CAAT盒盒Lac阻遏蛋白阻遏蛋白,Trp阻遏蛋白、阻遏蛋白、分解代谢激活蛋白分

38、解代谢激活蛋白(CAP)等。等。同源域蛋白通过其第三个螺旋与双链同源域蛋白通过其第三个螺旋与双链DNADNA的大沟相结合，的大沟相结合，其其N N端的多余臂部分则与端的多余臂部分则与DNADNA的小沟相结合，提高了稳定性的小沟相结合，提高了稳定性。（2）锌指（）锌指（Zinc finger）结构域）结构域 最常见最常见DNADNA结合域之一结合域之一 约有约有2323个氨基酸残基，其中个氨基酸残基，其中4 4个氨基酸残基（个氨基酸残基（2 2个个CysCys，2 2个个HisHis或或4 4个个CysCys）以配位键与）以配位键与ZnZn2+2+结合。结合。与与DNADNA双螺旋大沟结合。双螺

39、旋大沟结合。常结合常结合GCGC盒盒 典型的类固醇激素受体结构示意图典型的类固醇激素受体结构示意图 蛋白质分子可有蛋白质分子可有2 29 9个个锌指重复单位。每个锌指重复单位。每个单位以其指部伸入单位以其指部伸入DNADNA双螺旋的大沟，接触双螺旋的大沟，接触5 5个核苷酸。如个核苷酸。如TFATFA有有连续连续9 9个锌指重复结构个锌指重复结构与与DNADNA结合。结合。（3）亮氨酸拉链）亮氨酸拉链 蛋白中每隔蛋白中每隔6 6个氨基酸就个氨基酸就有一个亮氨酸残基，导有一个亮氨酸残基，导致第致第7 7个亮氨酸残基都在个亮氨酸残基都在螺旋的同一方向出现。螺旋的同一方向出现。以二聚体形式与以二聚体

40、形式与DNADNA结合，亮氨酸拉链区并不直接结合结合，亮氨酸拉链区并不直接结合DNADNA，肽链氨，肽链氨基端基端20203030个富含碱性氨基酸结构域与个富含碱性氨基酸结构域与DNADNA结合，但以碱性区和亮氨酸拉结合，但以碱性区和亮氨酸拉链结构域整体作为基础。链结构域整体作为基础。在免疫球蛋白在免疫球蛋白轻链基轻链基因的增强子结合蛋白因的增强子结合蛋白E12E12与与E47E47中，羧基端中，羧基端100100200200个个氨基酸残基可形成两个氨基酸残基可形成两个螺旋，被非螺旋的环状结螺旋，被非螺旋的环状结构所隔开，蛋白质的氨基构所隔开，蛋白质的氨基端则是碱性区，其端则是碱性区，其DNA

41、DNA结合结合特性与亮氨酸拉链类蛋白特性与亮氨酸拉链类蛋白相似。相似。（4）螺旋）螺旋-环环-螺旋结构域螺旋结构域(helix/loop/helix，HLH)二聚体二聚体8.3 真核生物基因表达其他水平上的调控（自真核生物基因表达其他水平上的调控（自学）学）转录调节是基因表达调控的最重要方式，但转录调节是基因表达调控的最重要方式，但还有其他方式。基因表达的过程中可能被调控，还有其他方式。基因表达的过程中可能被调控，步骤越多产生调控的形式也会越多。真核生物转步骤越多产生调控的形式也会越多。真核生物转录之后到达翻译的路比原核生物长，所经步骤也录之后到达翻译的路比原核生物长，所经步骤也多，因此，基因

42、的转录后调控就显得更为重要。多，因此，基因的转录后调控就显得更为重要。RNA的加工成熟和蛋白质合成，在真核基因调控的加工成熟和蛋白质合成，在真核基因调控中起着重要作用。中起着重要作用。8.3.1 转录后水平转录后水平的调控的调控8.3.2 翻译水平的调控翻译水平的调控1、可溶性蛋白因子的修饰与翻译起始的调控、可溶性蛋白因子的修饰与翻译起始的调控2、mRNA的扫描模式与蛋白质合成的起始的扫描模式与蛋白质合成的起始3、mRNA 5末端帽子结构的识别与蛋白质合成末端帽子结构的识别与蛋白质合成4、mRNA 稳定性的调节稳定性的调节5、反义、反义RNA 对翻译的调控作用对翻译的调控作用mRNA稳定性的调控稳定性的调控 真核生物能否长时间、及时地利用成熟的真核生物能否长时间、及时地利用成熟的mRNA分子翻译出蛋白质以供生长发育的需要，与分子翻译出蛋白质以供生长发育的需要，与mRNA的稳定性以及屏蔽状态的解除相关的。的稳定性以及屏蔽状态的解除相关的。mRNA的的3端尾巴通过影响端尾巴通过影响mRNA寿命来影响翻寿命来影响翻译效率。译效率。谢谢观看！