1、真核生物基因表达的调控真核生物基因表达的调控2Chapter 10 Controlling of the Gene Expression单林娜 制作Chapter 10 Controlling of the Gene Expression(Part two)Contents单林娜 制作10.1 10.1 真核生物基因表达调真核生物基因表达调控的特点和种类控的特点和种类单林娜 制作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活特定的基因，从而实现预定的、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围内保持正常功能。一、真核生物基因表达调控的特一、真核生物
2、基因表达调控的特点点单林娜 制作真核生物基因表达调控与原核的共同点：真核生物基因表达调控与原核的共同点：基因表达都有转录水平和转录后的调控，且以转录水平调控为最重要；在结构基因上游和下游、甚至内部存在多种调控成分，并依靠特异蛋白因子与这些调控成分的结合与否调控基因的转录。10.1 真核生物基因表达调控的特点和种类单林娜 制作真核生物基因表达调控与原核的不同点：真核生物基因表达调控与原核的不同点：1、真核基因表达调控的环节更多：转录与翻译间隔进行，具有多种原核生物没有的调控机制；个体发育复杂，具有调控基因特异性表达的机制。2、真核生物活性染色体结构的变化对基因表达具有调控作用：DNA拓扑结构变化
3、、DNA碱基修饰变化、组蛋白变化；3、正性调节占主导，且一个真核基因通常有多个调控序列，需要有多个激活物。10.1 真核生物基因表达调控的特点和种类单林娜 制作根据其性质可分为两大类：一是，它相当于原核细胞对环境条件变化所做出的反应。瞬时调控包括某种底物或激素水平的升降，及细胞周期不同阶段中酶活性和浓度的调节。二是，是真核基因调控的精髓部分，它决定了真核细胞生长、分化、发育的全部进程。二、真核生物基因表达调控的种类二、真核生物基因表达调控的种类10.1 真核生物基因表达调控的特点和种类单林娜 制作根据基因调控在同一事件中发生的先后次序又可分为：10.1 真核生物基因表达调控的特点和种类单林娜
4、制作单林娜 制作Chapter 9 Controlling of the Gene Expression(Part two)Contents单林娜 制作一、基因丢失一、基因丢失二、基因扩增二、基因扩增三、基因重排三、基因重排四、四、DNA的甲基化与基因调控的甲基化与基因调控五、染色质结构与基因表达调控五、染色质结构与基因表达调控10.2 10.2 真核生物真核生物DNADNA水平上的基因表达水平上的基因表达调控调控单林娜 制作在细胞分化过程中，可以通过丢失掉某些基因而去除这些基因的活性。某些原生动物、线虫、昆虫和甲壳类动物在个体发育中，许多体细胞常常丢失掉整条或部分的染色体，只有将来分化产生生
5、殖细胞的那些细胞一直保留着整套的染色体。目前，在高等真核生物（包括动物、植物）中尚未发现类似的基因丢失现象。10.2 真核生物DNA水平上的基因表达调控单林娜 制作图图 马蛔虫受马蛔虫受精卵的早期精卵的早期分裂分裂马蛔虫2n2，但染色体上有多个着丝粒。第一次卵裂是横裂，产生上下2个子细胞。第二次卵裂时，一个子细胞仍进行横裂，保持完整的基因组，而另一个子细胞却进行纵向分裂，丢失部分染色体。体细胞生殖细胞10.2 真核生物DNA水平上的基因表达调控单林娜 制作8 40图 小麦瘿蚊的染色体丢弃瘿蚊卵跟果蝇相似（始核分裂胞质不分裂），其卵的后端含有一种特殊的细胞质极细胞质核保持了全部40条染色体生殖细
6、胞其他细胞质区域核丢失32条、留8条体细胞10.2 真核生物DNA水平上的基因表达调控单林娜 制作二、基因扩增二、基因扩增基因扩增是指某些基因的拷贝数专一性增大的现象，它使得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方式。如非洲爪蟾卵母细胞中rDNA的基因扩增是因发育需要而出现的基因扩增现象。10.2 真核生物DNA水平上的基因表达调控单林娜 制作发育或系统发生中的倍性增加在植物发育或系统发生中的倍性增加在植物中普遍存在中普遍存在 基因组拷贝数增加，即多倍性，在植物中是非常普遍的现象。基因组拷贝数增加使可供遗传重组的物质增多，这可能构成了加速基因进化、基因组重组和
7、最终物种形成的一种方式。10.2 真核生物DNA水平上的基因表达调控单林娜 制作DNA含量的发育控制含量的发育控制利用流式细胞仪对从拟南芥不同发育阶段的组织中分离到的间期细胞核进行分析，发现多倍体的DNA含量与组织的成熟程度成正比。对于一给定的物种，C是单倍体基因组中的DNA质量。单林娜 制作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，这种方式被称为基基因重排因重排。通过基因重排调节基因活性的典型例子是免免疫球蛋白疫球蛋白结构基因的表达。三、基因重排三、基因重排10.2 真核生物DNA水平上的基因表达调控单林娜 制作 产生抗体 B细胞 体液免疫 经法氏囊(Barsa of Fa
8、bricius)细胞分裂骨髓 经胸腺 调节免疫应答 T细胞 细胞免疫 杀伤抗原10.2 真核生物DNA水平上的基因表达调控单林娜 制作动物抗体重排动物抗体重排人体可产生人体可产生10108 8以上不同的抗体分子。以上不同的抗体分子。抗体是蛋白质，每一种特异抗体具有不同的抗体是蛋白质，每一种特异抗体具有不同的氨基酸序列。氨基酸序列。人类基因组中编码蛋白质的基因大概只有人类基因组中编码蛋白质的基因大概只有3000030000个左右。个左右。编码抗体分子需要的基因是人体基因总数的编码抗体分子需要的基因是人体基因总数的10001000倍倍!可能吗？可能吗？10.2 真核生物DNA水平上的基因表达调控单
9、林娜 制作抗体的基本结构抗体的基本结构10.2 真核生物DNA水平上的基因表达调控单林娜 制作免疫球蛋白的结构单林娜 制作在人类基因组中，所有抗体的重链和轻链都不是由固定的完整基因编码的，而是由不同基因片段经重排后形成的完整基因编码的。完整的重链基因由VH、D、J和C四个基因片断组合而成。完整的轻链基因由VL、J和C 3个片段组合而成。10.2 真核生物DNA水平上的基因表达调控单林娜 制作人类基因组中抗体基因片断人类基因组中抗体基因片断 10.2 真核生物DNA水平上的基因表达调控单林娜 制作产生免疫球蛋白分子多样性的遗传控产生免疫球蛋白分子多样性的遗传控制制重链和轻链的不同组合，、H；在重
10、链中，V、D、J和C片段的组合；轻链中V和C的组合；轻链中V、J和C的组合；基因片段之间的连接点也可以在几个bp的范围内移动。因此，可以从约300个抗体基因片段中产生109 数量级的免疫球蛋白分子。10.2 真核生物DNA水平上的基因表达调控单林娜 制作单林娜 制作四、四、DNA的甲基化与基因调控的甲基化与基因调控1、DNA的甲基化胞嘧啶被甲基化修饰形成5-甲基胞嘧啶(mC)几乎所有的mC与其3的鸟嘌呤以5 mCpG3的形式存在。当两条链上的胞嘧啶都被 甲基化时称为完全甲基化。一般在复制刚完成时，子链 上的C呈非甲基化状态，称 为半甲基化。5 mCpG33GpCm55 mCpG3 3 Gp C
11、510.2 真核生物DNA水平上的基因表达调控单林娜 制作单林娜 制作在真核生物中，5-甲基胞嘧啶主要出现在CpG序列、CpXpG、CCA/TGG和GATC中 CpG二核苷酸通常成串出现在DNA上，CpG岛 10.2 真核生物DNA水平上的基因表达调控单林娜 制作特殊的限制性内切酶同裂酶Hpa识别并切割未甲基化的CCGG(CCGG)Msp识别无论是否甲基化的CCGG(CCGG或CCmGG)10.2 真核生物DNA水平上的基因表达调控单林娜 制作单林娜 制作单林娜 制作真核生物细胞内存在两种甲基化酶活真核生物细胞内存在两种甲基化酶活性：性：构建性甲基转移酶构建性甲基转移酶：作用于非甲基化位点，对
12、发育早期DNA甲基化位点的确定起重要作用。维持性甲基转移酶维持性甲基转移酶：作用于半甲基化位点，使子代细胞具备亲代的甲基化状态。10.2 真核生物DNA水平上的基因表达调控单林娜 制作CH3CH3CH3CH3单林娜 制作在一些不表达的基因中，启动区的甲基化程度很高，而处于活化状态的基因则甲基化程度较低。10.2 真核生物DNA水平上的基因表达调控单林娜 制作2.2.亲本印记亲本印记(imprinting)(imprinting)印记印记:来源于父母本的一对等位基因表达不同。如源于父本的IGF-IGF-(胰岛素样生长因子)基因可表达，而源于母本的则不能表达。这是由于卵母细胞中的IGF-已被甲基化
13、，而精子中的IGF-未被甲基化，所以这一对等位基因在合子中表现不同。10.2 真核生物DNA水平上的基因表达调控单林娜 制作 目前在人类和鼠身上已辨明了20种印迹基因。大多数人类的印迹基因集中在三个簇中。在每个基因簇上都存在着特异的印记盒(imprinting box)，能顺式调节印迹基因的亲本特异性表达，这些位点表现出亲本特异性的甲基化作用和去甲基化作用。10.2 真核生物DNA水平上的基因表达调控单林娜 制作 DNA甲基化导致某些区域DNA构象变化，从而影响了蛋白质与DNA的相互作用，抑制了转录因子与启动区DNA的结合效率。3 3、DNADNA甲基化抑制基因转录的机甲基化抑制基因转录的机理
14、理10.2 真核生物DNA水平上的基因表达调控单林娜 制作五、染色质结构与基因表达调五、染色质结构与基因表达调控控（一）活性染色质（一）活性染色质按功能状态的不同可将染色质分为活性染色质和非活性染色质：活性染色质活性染色质是指具有转录活性的染色质；非活性染色质非活性染色质是指没有转录活性的染色质。10.2 真核生物DNA水平上的基因表达调控单林娜 制作l真核细胞中基因转录的模板是染色质而不是裸露的DNA，因此染色质呈疏松或紧密结构，即是否处于活化状态是决定RNA聚合酶能否有效行使转录功能的关键。10.2 真核生物DNA水平上的基因表达调控单林娜 制作单林娜 制作单林娜 制作活性染色质的主要特点
15、在结构上：在结构上：活性染色质上具有DNase I 超敏感位点活性染色质上具有基因座控制区活性染色质上具有核基质结合区（MAR序列）10.2 真核生物DNA水平上的基因表达调控单林娜 制作活性染色质上具有活性染色质上具有DNaseDNase I I 超敏感位点：超敏感位点：l每个活跃表达的基因都有一个或几个超敏感位点，大部分位于基因5端启动子区域。10.2 真核生物DNA水平上的基因表达调控单林娜 制作活性染色质上具有活性染色质上具有核基质结合区（核基质结合区（matrix matrix attachment regionattachment region ，MARMAR）：lMAR一般位于D
16、NA放射环或活性转录基因的两端。在外源基因两端接上MAR，可增加基因表达水平10倍以上，说明MAR在基因表达调控中有作用。是一种新的基因调控元件。10.2 真核生物DNA水平上的基因表达调控单林娜 制作10.2 真核生物DNA水平上的基因表达调控单林娜 制作10.2 真核生物DNA水平上的基因表达调控单林娜 制作（二）活性染色体结构变化（二）活性染色体结构变化1 1、对核酸酶敏感、对核酸酶敏感 活化基因常有超敏位点，位于调节蛋活化基因常有超敏位点，位于调节蛋白结合位点附近。白结合位点附近。10.2 真核生物DNA水平上的基因表达调控单林娜 制作RNA-pol正超螺旋正超螺旋负超螺旋负超螺旋转录
17、方向转录方向2 2、DNADNA拓扑结构变化拓扑结构变化天然双链天然双链DNA均以负性超螺旋构象存在；均以负性超螺旋构象存在；基因活化后基因活化后10.2 真核生物DNA水平上的基因表达调控单林娜 制作3 3、DNADNA碱基修饰变化碱基修饰变化真核真核DNA约有约有5%的胞嘧啶被甲基的胞嘧啶被甲基化，化，甲基化范围与基因表达程度呈反比。甲基化范围与基因表达程度呈反比。10.2 真核生物DNA水平上的基因表达调控单林娜 制作4 4、组蛋白变化、组蛋白变化 富含富含Lys组蛋白水平降低组蛋白水平降低 H2A,H2B二聚体不稳定性增加二聚体不稳定性增加 组蛋白修饰：高乙酰化组蛋白修饰：高乙酰化 H
18、3组蛋白巯基暴露组蛋白巯基暴露10.2 真核生物DNA水平上的基因表达调控单林娜 制作10.4 10.4 Chapter 9 Controlling of the Gene Expression(Part two)Contents单林娜 制作10.3 10.3 真核生物转录水平上真核生物转录水平上的基因表达调控的基因表达调控单林娜 制作一、真核生物与原核生物转录调一、真核生物与原核生物转录调控的差异控的差异10.3 真核生物转录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单林娜 制作“基因”的分子生物学定义：产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部核苷酸序列。转录区对应于对应于mRNA的
19、的5非非翻译区翻译区对应于对应于mRNA的的3非非翻译区翻译区编码区上游调上游调控区控区PromoterIntronExon起始密起始密码子码子终止子Trimming scale单林娜 制作二、真核生物转录调控真核生物转录调控顺式作用元顺式作用元件件 （cis-acting element）l定义：影响定义：影响自身基因自身基因表达活性的非编码表达活性的非编码DNA序列。序列。l例：例：启动子、增强子、沉默子等启动子、增强子、沉默子等10.3 真核生物转录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单林娜 制作1 1、启动子、启动子在DNA分子中，RNA聚合酶能够识别、结合并导致转录起
20、始的序列。10.3 真核生物转录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单林娜 制作10.3 真核生物转录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单林娜 制作启动子结构启动子结构 GC盒盒 TATA 盒盒结构基因+1与与RNA pol II结合，决定转结合，决定转录起始点的精录起始点的精确定位。确定位。CAAT盒盒 上游启动子序列（UPS）决定基因表达的基决定基因表达的基础水平础水平Sp1,NF1,P1,-25-35-70-80-11010.3 真核生物转录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单林娜 制作 指能使与它连锁的基因转录频率明指能使与它连锁的基
21、因转录频率明显增加的显增加的DNA序列。序列。2 2、增强子增强子10.3 真核生物转录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单林娜 制作增强子区域增强子区域SP1结合区域复制原点单林娜 制作增强子特点：增强子特点：增强效应十分明显，一般能使基因转录增强效应十分明显，一般能使基因转录频率增加频率增加10-20010-200倍倍 增强效应与其位置和取向无关，不论增增强效应与其位置和取向无关，不论增强子以什么方向排列（强子以什么方向排列（5353或或3535），甚至和靶基因相距），甚至和靶基因相距3 kb3 kb，或，或在靶基因下游，均表现出增强效应；在靶基因下游，均表现出增强效应；
22、10.3 真核生物转录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单林娜 制作大多为重复序列，一般长约大多为重复序列，一般长约50bp50bp，适合与适合与某些蛋白因子结合。其内部常含有一个核心某些蛋白因子结合。其内部常含有一个核心序列：（序列：（G G）TGGA/TA/TA/TTGGA/TA/TA/T（G G），），该序列是该序列是产生增强效应时所必需的；产生增强效应时所必需的；增强效应有严密的组织和细胞特异性，说增强效应有严密的组织和细胞特异性，说明增强子只有与特定的蛋白质（转录因子）明增强子只有与特定的蛋白质（转录因子）相互作用才能发挥其功能；相互作用才能发挥其功能；10.3 真
23、核生物转录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单林娜 制作 没有基因专一性，可以在不同的基因组没有基因专一性，可以在不同的基因组合上表现增强效应；合上表现增强效应；许多增强子还受外部信号的调控，如金许多增强子还受外部信号的调控，如金属硫蛋白的基因启动区上游所带的增强子，属硫蛋白的基因启动区上游所带的增强子，就可以对环境中的锌、镉浓度做出反应。就可以对环境中的锌、镉浓度做出反应。10.3 真核生物转录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单林娜 制作增强子作用机增强子作用机理理单林娜 制作 某些基因含有负性负性调节元件沉默子，当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏
24、阻遏作用。3 3、沉默子、沉默子10.3 真核生物转录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单林娜 制作三、反式作用因子三、反式作用因子（转录因子，（转录因子，transcription factor）（一）定义（一）定义 能直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件能直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件上，参与调控靶基因转录的蛋白质上，参与调控靶基因转录的蛋白质,也称为转录因子也称为转录因子（transcriptional factor，TF）。如：TFD（TATA）、CTF（CAAT）、SP1(GGGCGG)、HSF(热激蛋白启动区)10.3 真核生物转录水平上的基因表达调
25、控真核生物转录水平上的基因表达调控单林娜 制作10.3 真核生物转录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单林娜 制作（二）反式作用因子的类型（二）反式作用因子的类型1.1.基本转录因子（通用转录因子）基本转录因子（通用转录因子）又称TATA盒结合蛋白，如TF、TF和TF等。10.3 真核生物转录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单林娜 制作转录因子功能 TF A稳定TFD促进RNA pol结合TF B辨认TATATF DATPaseTF E解螺旋酶TF F促进TFD结合TF-I唯一的转录因子与与RNA pol II 相关的基本转录因子相关的基本转录因子10.3
26、 真核生物转录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单林娜 制作TFD TF A TFBRNA pol/TFFTFEPICDTATABFEDNA转录前起始复合物转录前起始复合物（Pre-initiation Complex，PIC）ARNA polTATA基本转录因子（通用转录因子）基本转录因子（通用转录因子）单林娜 制作 EF1因子 红细胞 Isl-I因子 胰岛细胞 Myo DI因子 骨骼肌细胞 NF-B因子 B淋巴细胞 DF3因子 乳腺癌细胞 CEA启动子结合蛋白 CEA阳性的肿瘤细胞 意义：意义：不同组织细胞发挥不同生理功能的分子基础。转录因子转录因子组织细胞组织细胞2.2
27、.组织或细胞特异性转录因子组织或细胞特异性转录因子单林娜 制作 热休克转录因子（HSTF）高温环境 cAMP效应元件结合蛋白(CREBF)cAMP 血清应激因子（SRF）血清中的生长因子 CD28反应元件结合蛋白 抗原 激活蛋白2(AP-2)感染与炎症反应意义：意义：机体适应内外环境变化的分子基础。转录因子 诱导因子 与UPS结合的SP1因子;CCAAT盒转录因子(CTF);POU蛋白质因子;EBP等单林娜 制作（三）转录因子上的几种（三）转录因子上的几种 重要结构域重要结构域DNA结合结构域结合结构域：与顺式元：与顺式元 件识别、结合件识别、结合转录活化结构域转录活化结构域：与：与RNA聚聚
28、 合酶结合合酶结合结构域结构域连接区连接区反式因子有两个必需的结构域反式因子有两个必需的结构域10.3 真核生物转录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单林娜 制作1 1、DNADNA结合结构域结合结构域螺旋螺旋-转折转折-螺旋（螺旋（锌指结构锌指结构碱性碱性-亮氨酸拉链（亮氨酸拉链（basic-leucine zipper）碱性碱性-螺旋螺旋-环环-螺旋（螺旋（basic helix/loop/helix，bHLH）10.3 真核生物转录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单林娜 制作(1)螺旋螺旋-转角转角-螺旋螺旋（helix-turn-helix，HTH
29、）HTH的基本结构基本结构是两个螺旋被一个转角结构分开。螺旋螺旋由短肽链组成，肽链的氨基酸顺序因不同的转录因子而不同。其中一个螺旋识别识别特异的顺式作用元件上的DNA序列，另一个螺旋则结合结合在DNA上，调控基因的转录。10.3 真核生物转录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单林娜 制作10.3 真核生物转录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单林娜 制作螺旋螺旋-转角转角-螺旋螺旋(helix-turn-helix，HTH)及及 螺旋螺旋-环环-螺旋螺旋(helix-loop-helix，HLH)这类结构至少有两个螺旋其间由短肽段形成的转角或环连接，两个这样
30、的motif结构以二聚体形式相连，距离正好相当于DNA一个螺距（3.4nm）,两个螺旋刚好分别嵌入DNA的深沟。HTH结构及其与DNA的结合 单林娜 制作10.3 真核生物转录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单林娜 制作（2 2）锌指结构）锌指结构配位键配位键2-9个个定义：是一种常出现在DNA结合蛋白中的结构基元。是由一个含有大约30个氨基酸的环和一个与环上的4个Cys或2个Cys和2个His配位的Zn构成，形成的结构像手指状。10.3 真核生物转录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单林娜 制作单林娜 制作锌指的N-端端部分形成折叠折叠结构，C-端端部分
31、形成螺旋螺旋结构每个螺旋有两处识别特异的DNA序列；3个螺旋结构与一个DNA双螺旋的深沟（major groove）结合，调控RNA的转录。螺旋的氨基酸顺序视不同的转录因子而不同。10.3 真核生物转录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单林娜 制作123456789蛋白质蛋白质图图图图15-1110.3 真核生物转录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单林娜 制作 Cys2/Cys2锌指锌指Cys2/His2锌指锌指见于见于甾体激素受体甾体激素受体见于见于SP1，TF A等等10.3 真核生物转录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单林娜 制作
32、转录因子转录因子SP1（GC盒）盒）、连、连续的续的3个锌个锌指重复结构指重复结构 10.3 真核生物转录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单林娜 制作（Leucine zipper）蛋白质之间的相互作用是生命现象的普遍规律之一，在基因表达调控中同样具有重要意义。亮氨酸拉链亮氨酸拉链是蛋白质二聚体化(蛋白质相互作用的一种方式)的一种结构基础。某些癌基因(如c-jun，v-jun，c-fos，v-fos等)表达产物通过亮氨酸拉链亮氨酸拉链形成同源或异源二聚体，大大增加对DNA的结合能力，调控基因表达。单林娜 制作亮氨酸拉链亮氨酸拉链是一个高亮氨酸组成的螺旋，每两个螺圈出现一个亮
33、氨酸，形成拉链的一边。两个蛋白质因子的螺旋通过亮氨酸亮氨酸的疏水作用结合在一起形成拉链结构。拉链结构。在亮氨酸拉链近N-端有富含碱性碱性(带正电荷)氨基酸残基的区域，是DNA的结合区。10.3 真核生物转录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单林娜 制作二聚体二聚体亮氨酸之间相互作用亮氨酸之间相互作用形 成 二 聚 体，形 成形 成 二 聚 体，形 成“拉链拉链”。肽链氨基端肽链氨基端2030个富含碱性氨基酸结个富含碱性氨基酸结构域与构域与DNA结合。结合。单林娜 制作这类蛋白这类蛋白质的质的DNA结合结构结合结构域实际是域实际是以碱性区以碱性区和亮氨酸和亮氨酸拉链结构拉链结构
34、域整体作域整体作为基础的。为基础的。单林娜 制作单林娜 制作图图15-12单林娜 制作亮氨酸拉链区域亮氨酸重复区域碱性区域亮氨酸残基单林娜 制作 定义：出现在DNA结合蛋白质和其它蛋白质中的一种结构基元（motif）。当来自同一个或不同多肽链的两个-螺旋的疏水面（常常含有亮氨酸残基）相互作用形成一个圈对圈的二聚体结构时就形成了亮氨酸拉链。10.3 真核生物转录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单林娜 制作（4 4）碱性）碱性-螺旋螺旋-环环-螺旋螺旋helix-loop-helix 单林娜 制作二聚体二聚体螺旋区域环二聚体形成的螺旋二聚体形成的螺旋-环环-螺旋蛋螺旋蛋白白a
35、：b单林娜 制作2、转录激活结构域转录激活结构域酸性激活域(acidic activation domain)，如酵母转录因子GCN4，GAL4谷氨酰胺富含域(glutamine-rich domain)，如SP1,AP2,oct1,oct2脯氨酸富含域(proline-rich domain)，如CTF/NF1不规则的，含双性-helix单林娜 制作（四）（四）mRNAmRNA转录激活及其调转录激活及其调节节 RNA聚合酶聚合酶II在转录因子帮助下，在转录因子帮助下，形成转录起始复合物。形成转录起始复合物。10.3 真核生物转录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单林娜 制作
36、转录起始复合物单林娜 制作Chapter 9 Controlling of the Gene Expression(Part two)Contents单林娜 制作 10.4 10.4 的的调控调控单林娜 制作5UTR通常不到通常不到100nt几乎所有的真核生物和病毒几乎所有的真核生物和病毒mRNA的的5端都端都具有帽子结构，其作用具有帽子结构，其作用保护保护mRNA免遭免遭5外切酶降解外切酶降解为为mRNA的核输出提供转运信号的核输出提供转运信号提高翻译模板的稳定性和翻译效率提高翻译模板的稳定性和翻译效率实验证实，对于通过滑动搜索起始的转录过实验证实，对于通过滑动搜索起始的转录过程来说，程来说
37、，mRNA的翻译活性依赖于的翻译活性依赖于5端的帽端的帽子结构。子结构。单林娜 制作eIF-4FeIF-4F的磷酸化能提高翻译速度的磷酸化能提高翻译速度eIF-2eIF-2的磷酸化抑制翻译起始的磷酸化抑制翻译起始单林娜 制作eIF-2eIF-2的磷酸化抑制翻译起始的磷酸化抑制翻译起始在蛋白质合成过程中很多酶和蛋白因子的活性受到磷酸化和脱磷酸的调控。例如例如eIF-2磷酸化对翻译起始的影响：用兔网磷酸化对翻译起始的影响：用兔网织红细胞无细胞体系体外翻译时发现，如果织红细胞无细胞体系体外翻译时发现，如果不向这一体系添加血红素，几分钟后蛋白合不向这一体系添加血红素，几分钟后蛋白合成会下降且停止。成会
38、下降且停止。单林娜 制作原因在于血红素可抑制（heme-regulated inhibitor，HRI）的活性，HRI可使的亚基磷酸化，磷酸化的eIF-2与紧密结合，影响eIF-2的再利用，使翻译起始效率降低。单林娜 制作磷酸化的eIF-2与eIF-2B紧密结合,影响eIF-2的再利用,使翻译起始效率降低。单林娜 制作3UTR序列及结构调节序列及结构调节mRNA稳定性和稳定性和寿命寿命多聚腺苷酸尾调节翻译效率多聚腺苷酸尾调节翻译效率单林娜 制作3UTR序列及结构调节序列及结构调节mRNA稳定性和寿命稳定性和寿命mRNA稳定性主要取决于3UTR结构1poly(A)尾增加mRNA稳定性，23-UT
39、R中UA序列导致mRNA不稳定多聚腺苷酸尾调节翻译效率多聚腺苷酸尾调节翻译效率1poly(A)尾增加翻译效率；2富含UA序列抑制翻译。单林娜 制作本章要点回顾本章要点回顾一、基因表达调控基本概念与原理一、基因表达调控基本概念与原理1.1.掌握基因表达及基因组的概念，主要特掌握基因表达及基因组的概念，主要特点及主要表达方式。点及主要表达方式。2.2.了解基因表达调控的生物学意义。了解基因表达调控的生物学意义。3.3.熟悉基因表达调控的基本要素（原理）熟悉基因表达调控的基本要素（原理）单林娜 制作本章要点回顾本章要点回顾二、原核基因转录调节二、原核基因转录调节1.1.熟悉原核基因转录调节特点。熟悉
40、原核基因转录调节特点。2.2.掌握乳糖操纵子结构掌握乳糖操纵子结构，熟悉调节机制（包括阻，熟悉调节机制（包括阻遏蛋白负性调节、遏蛋白负性调节、CAPCAP正性调节及协调调节三个概正性调节及协调调节三个概念）。念）。3.3.掌握色氨酸操纵子结构掌握色氨酸操纵子结构，熟悉调节机制（包括，熟悉调节机制（包括色氨酸操纵子的阻遏系统和弱化机制色氨酸操纵子的阻遏系统和弱化机制）4.4.了解其他转录调节机制。了解其他转录调节机制。单林娜 制作本章要点回顾本章要点回顾三、真核基因转录调节三、真核基因转录调节1.1.熟悉真核基因组的结构特点及真核基因表达熟悉真核基因组的结构特点及真核基因表达调控的特点。调控的特点。2.2.掌握以下概念：顺式作用元件、反式作用因掌握以下概念：顺式作用元件、反式作用因子、启动子、增强子子、启动子、增强子，熟悉沉默子、基本转录因，熟悉沉默子、基本转录因子、特异转录因子。子、特异转录因子。3.3.了解转录因子的了解转录因子的DNA结合结构域、转录激活结合结构域、转录激活结构域结构域。单林娜 制作
