1、基因表达调控基因表达调控基因表达的多级调控基因表达的多级调控 l 转录前水平的调控转录前水平的调控l 转录水平的调控转录水平的调控l 转录后水平的调控转录后水平的调控l 翻译水平的调控翻译水平的调控l 翻译后水平的调控翻译后水平的调控原核生物基因表达的调控原核生物基因表达的调控 l转录前水平（转录前水平（DNA水平）的调控水平）的调控1.DNA重排对基因表达的调控重排对基因表达的调控在某些细菌中，特定基因的表达与基因组内在某些细菌中，特定基因的表达与基因组内DNA重排重排有关。有关。DNA重排可重排可以通过改变特定核苷酸序列的方向，从而调控基因的表达。以通过改变特定核苷酸序列的方向，从而调控基
2、因的表达。FljB：构成鼠的伤寒沙门氏菌运动鞭毛的蛋：构成鼠的伤寒沙门氏菌运动鞭毛的蛋白质。白质。FljB基因表达的控制取决于含基因表达的控制取决于含FljB和和FljA基基因操纵子的启动子所处的状态。因操纵子的启动子所处的状态。Hin重组酶可催化含有启动子在内的上游重组酶可催化含有启动子在内的上游DNA片段的倒位。片段的倒位。倒位前，倒位前，FljB转录相关的启动子可使转录相关的启动子可使FljB基基因表达。因表达。倒位后，启动子被移到另一方，且方向改变，倒位后，启动子被移到另一方，且方向改变，FljB和和FljA失去启动子而失活。失去启动子而失活。2。因子对原核生物转录起始的调控因子对原核
3、生物转录起始的调控 不同不同因子识别不同基因的启动序列因子识别不同基因的启动序列在在E.coli中，主要的中，主要的因子为因子为70。热休克反应中，热休克反应中，htpR（heat shock regulatory gene）表）表达，其表达产物达，其表达产物32能引导核心酶在热休克基因的启动子能引导核心酶在热休克基因的启动子处起始转录，表达热休克蛋白处起始转录，表达热休克蛋白HSPs。转录前水平的调控转录前水平的调控 转录水平的调控转录水平的调控操纵子对基因表达的调控操纵子对基因表达的调控原核生物绝大多数基因按功能相关性成簇地串联、密集于染原核生物绝大多数基因按功能相关性成簇地串联、密集于染
4、色体上，共同组成一个转录单位，即色体上，共同组成一个转录单位，即操纵子操纵子（operon），如），如乳糖操纵子、阿拉伯糖操纵子及色氨酸（乳糖操纵子、阿拉伯糖操纵子及色氨酸（trp）操纵子等。）操纵子等。一个操纵子只含一个启动子及数个可转录的结构基因，在同一个操纵子只含一个启动子及数个可转录的结构基因，在同一启动序列控制下，操纵子可转录出多顺反子一启动序列控制下，操纵子可转录出多顺反子mRNA。操纵子组成操纵子组成 启动子启动子操纵基因操纵基因结构基因结构基因调节基因调节基因调节蛋白调节蛋白（阻遏蛋阻遏蛋白白or激活激活蛋白）蛋白）乳糖操纵子乳糖操纵子lacZ基因编码基因编码-半乳糖苷酶；半乳
5、糖苷酶；lacY基因编码基因编码-半乳糖苷透性酶；半乳糖苷透性酶；lacA编码编码-半乳糖苷乙酰转移酶。半乳糖苷乙酰转移酶。乳糖操纵子乳糖操纵子乳糖操纵子的负调控乳糖操纵子的负调控诱导物：与调节蛋白结合，抑制其与操纵基因的结合，促诱导物：与调节蛋白结合，抑制其与操纵基因的结合，促进转录，例如别乳糖，进转录，例如别乳糖，IPTG（异丙基（异丙基-D-硫代半乳糖苷）。硫代半乳糖苷）。辅阻遏物：与调节蛋白结合，促进其与操纵基因的结合，辅阻遏物：与调节蛋白结合，促进其与操纵基因的结合，抑制转录。抑制转录。效应物效应物乳糖操纵子乳糖操纵子乳糖操纵子的正调控乳糖操纵子的正调控在培养基中同时加入葡萄糖，细菌
6、则优先利用葡萄糖，葡萄糖消耗后，在培养基中同时加入葡萄糖，细菌则优先利用葡萄糖，葡萄糖消耗后，乳糖才能诱导基因的表达，称为分解物阻遏。乳糖才能诱导基因的表达，称为分解物阻遏。cAMP-CAP的结合增强的结合增强RNA聚合酶的转录活性。聚合酶的转录活性。葡萄糖的降解产物能降低细胞内葡萄糖的降解产物能降低细胞内cAMP的含量，造成的含量，造成cAMP浓度降低，浓度降低，CAP不能结合在启动子上，转录不能进行。葡萄糖消耗后，不能结合在启动子上，转录不能进行。葡萄糖消耗后，cAMP浓度增浓度增高，高，cAMP-CAP起作用，促进转录。起作用，促进转录。CAP：降解：降解物基因活化物基因活化蛋白，蛋白，
7、cAMP受体受体蛋白。蛋白。色氨酸操纵子色氨酸操纵子色氨酸色氨酸操纵子的调控模式包括阻遏机制和衰减机制，阻遏蛋白对结构操纵子的调控模式包括阻遏机制和衰减机制，阻遏蛋白对结构基因转录的负调控起到粗调的作用，而衰减子起到细调的作用。基因转录的负调控起到粗调的作用，而衰减子起到细调的作用。色氨酸操纵子（色氨酸操纵子（trp operon）是负责色氨酸合成的操纵子。）是负责色氨酸合成的操纵子。P：启动子；：启动子；O：操纵基因；：操纵基因；TrpL：前导区：前导区Trpa：衰减子：衰减子trpR：编码阻遏蛋白的基因。：编码阻遏蛋白的基因。色氨酸操纵子色氨酸操纵子色氨酸操纵子色氨酸操纵子TrpL：前导区
8、：前导区 Trpa：衰减子：衰减子衰减机制衰减机制衰减子的转录物中具有衰减子的转录物中具有4段段特殊的序列，并含有两个相特殊的序列，并含有两个相邻的色氨酸密码子。邻的色氨酸密码子。4段序列能通过碱基配对形段序列能通过碱基配对形成发夹结构（成发夹结构（1-2、3-4发夹发夹或或2-3发夹）。发夹）。3-4发夹结构可终止转录。发夹结构可终止转录。该转录物可被翻译，翻译产该转录物可被翻译，翻译产物称前导肽。物称前导肽。色氨酸操纵子色氨酸操纵子当培养基中色氨酸的浓度很低时，生成的当培养基中色氨酸的浓度很低时，生成的tRNATrp-色氨酸量少，翻译时核糖体通过两个相邻色色氨酸量少，翻译时核糖体通过两个相
9、邻色氨酸密码子的速度很慢，低于氨酸密码子的速度很慢，低于RNA聚合酶沿聚合酶沿DNA移动的速度，当移动的速度，当4区被转录完成时，核糖体只区被转录完成时，核糖体只移动到移动到1区，这时前导肽的片段区，这时前导肽的片段1和和2之间不能形成发夹结构，之间不能形成发夹结构，2-3配对，不形成配对，不形成3-4配对的转录配对的转录终止信号，转录可继续进行。终止信号，转录可继续进行。当培养基中色氨酸浓度高时，当培养基中色氨酸浓度高时，tRNATrp-色氨酸浓度随之升高，核糖体可顺利通过两个相邻色氨酸浓度随之升高，核糖体可顺利通过两个相邻的色氨酸密码子，移动的速度加快，在的色氨酸密码子，移动的速度加快，在
10、4区被转录之前，核糖体就到达区被转录之前，核糖体就到达2区，这样使区，这样使2-3不不能配对，能配对，3-4区配对形成发夹结构，转录停止。区配对形成发夹结构，转录停止。转录终止阶段的调控转录终止阶段的调控有些终止子的作用可被特殊的因子所阻止，使转录越过终止子，称有些终止子的作用可被特殊的因子所阻止，使转录越过终止子，称为通读，这类引起抗终止作用的蛋白质称为抗终止因子，可以抵消为通读，这类引起抗终止作用的蛋白质称为抗终止因子，可以抵消因子的作用，这样因子的作用，这样RNA聚合酶便可通过依赖于聚合酶便可通过依赖于因子的终止子继因子的终止子继续转录后面的基因。续转录后面的基因。举例：举例：噬菌体的时
11、序控制，噬菌体早期基因的表达产物作为抗终噬菌体的时序控制，噬菌体早期基因的表达产物作为抗终止因子，导致宿主细胞的聚合酶通读噬菌体的终止子，继续转录后止因子，导致宿主细胞的聚合酶通读噬菌体的终止子，继续转录后面的基因。面的基因。转录水平的调控转录水平的调控翻译水平的调控翻译水平的调控在翻译或翻译后水平进行微调，是对转录调控的有效在翻译或翻译后水平进行微调，是对转录调控的有效补充。补充。在翻译水平的调控方面，在翻译水平的调控方面，mRNA的寿命、的寿命、mRNA本身本身所形成二级结构都可影响到翻译的进行。所形成二级结构都可影响到翻译的进行。某些基因的蛋白质产物也可通过其对应的某些基因的蛋白质产物也
12、可通过其对应的mRNA的结的结合，控制该蛋白质的继续合成，如释放因子合，控制该蛋白质的继续合成，如释放因子RF2和核糖和核糖体蛋白质的自体调控。体蛋白质的自体调控。翻译水平的调控翻译水平的调控mRNA的二级结构是翻译起始调控的重要因素。的二级结构是翻译起始调控的重要因素。核糖体的核糖体的30S亚基对亚基对mRNA 5-端的空间结构有一定的要求。端的空间结构有一定的要求。SD序列的微小变化，会导致翻译效率的显著差异，这是由于核序列的微小变化，会导致翻译效率的显著差异，这是由于核苷酸序列的变化改变了苷酸序列的变化改变了mRNA 5-端的二级结构，影响核糖体端的二级结构，影响核糖体30S亚基与亚基与
13、mRNA的结合。的结合。特定的二级结构可封闭基因的核糖体结合位点，阻止核糖体的特定的二级结构可封闭基因的核糖体结合位点，阻止核糖体的结合与翻译过程。结合与翻译过程。翻译水平的调控翻译水平的调控反义反义RNA对翻译的调控对翻译的调控有些有些RNA片段可以通过与对应的片段可以通过与对应的RNA互补形成双链复合物，互补形成双链复合物，影响影响RNA的正常修饰和翻译等过程，这些的正常修饰和翻译等过程，这些RNA小分子称为反义小分子称为反义RNA。反义反义RNA与特定的与特定的mRNA结合的位点通常是结合的位点通常是SD序列、起始密序列、起始密码子码子AUG和部分和部分N端的密码子，从而抑制端的密码子，
14、从而抑制mRNA的翻译。的翻译。高渗透压时高渗透压时翻译水平的调控翻译水平的调控蛋白质合成的自体调控蛋白质合成的自体调控翻译水平的自体调控指一个基因的表达产物反过来控制自身基因翻译水平的自体调控指一个基因的表达产物反过来控制自身基因的翻译表达。的翻译表达。该调控作用的机制是表达产物作为阻遏蛋白与其对应的该调控作用的机制是表达产物作为阻遏蛋白与其对应的mRNA 的特定区域结合，阻止核糖体的结合，从而阻遏翻译。的特定区域结合，阻止核糖体的结合，从而阻遏翻译。举例：举例：核糖体蛋白，核糖体蛋白，RF2蛋白。蛋白。翻译水平的调控翻译水平的调控核开关（核开关（riboswitch）核开关指核开关指mRN
15、A所形成的调控基因表达的特有结构。所形成的调控基因表达的特有结构。核开关可以同小分子效应物（如合成代谢终产物）结合，通过改变自核开关可以同小分子效应物（如合成代谢终产物）结合，通过改变自身的结构，在转录水平和翻译水平调控基因的表达。身的结构，在转录水平和翻译水平调控基因的表达。多细胞真核生物的每一个体细胞中都有相同的遗传物质，但只多细胞真核生物的每一个体细胞中都有相同的遗传物质，但只有一小部分的遗传信息在不同细胞中得以表达。有一小部分的遗传信息在不同细胞中得以表达。在特定的时间和空间，不同基因在表达水平上的精确调控，导在特定的时间和空间，不同基因在表达水平上的精确调控，导致了各种细胞的差异。致
16、了各种细胞的差异。真核生物采取了比原核生物更加复杂而精细的调控策略。真核生物采取了比原核生物更加复杂而精细的调控策略。真核生物基因表达的调控可以发生在基因表达的任何环节，包真核生物基因表达的调控可以发生在基因表达的任何环节，包括染色体和括染色体和DNA水平、转录水平、转录后水平和翻译水平等多水平、转录水平、转录后水平和翻译水平等多层次的调控。层次的调控。真核生物基因表达的调控真核生物基因表达的调控 异染色质化对基因活性的影响异染色质化对基因活性的影响异染色质：保持压缩状态异染色质：保持压缩状态,无转录活性的染色质。无转录活性的染色质。结构异染色质在整个细胞周期内都处于凝集状态，多定位于着丝粒结
17、构异染色质在整个细胞周期内都处于凝集状态，多定位于着丝粒区与端粒区，含有大量高度重复顺序的区与端粒区，含有大量高度重复顺序的DNA（卫星（卫星DNA）。）。兼性异染色质只在一定细胞类型或一定发育阶段凝集，如雌性哺乳动兼性异染色质只在一定细胞类型或一定发育阶段凝集，如雌性哺乳动物一对物一对X染色体中，其中一条始终是常染色质，但另一条在胚胎发育的染色体中，其中一条始终是常染色质，但另一条在胚胎发育的第第1618天变为异染色质。天变为异染色质。染色体（质）水平的调控染色体（质）水平的调控 组蛋白结构的调整组蛋白结构的调整染色体（质）水平的调控染色体（质）水平的调控 染色质必须转变成松散的核小体，才能
18、进行染色质必须转变成松散的核小体，才能进行基因转录。基因转录。组蛋白与转录因子竞争结合基因的调控区。组蛋白与转录因子竞争结合基因的调控区。染色体（质）水平的调控染色体（质）水平的调控 具有具有ATP酶活性的染色质重塑因子（活化蛋白）与酶活性的染色质重塑因子（活化蛋白）与DNA调调节序列结合后，使核小体移位或者去组装，暴露出启动子，节序列结合后，使核小体移位或者去组装，暴露出启动子，允许通用转录因子与启动子的结合，启动基因转录。允许通用转录因子与启动子的结合，启动基因转录。组蛋白修饰组蛋白修饰染色体（质）水平的调控染色体（质）水平的调控 组蛋白中的氨基酸残基可发生乙酰化、甲基化、磷酸化、泛组蛋白
19、中的氨基酸残基可发生乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、多聚素化、多聚ADP糖基化等多种共价修饰作用。糖基化等多种共价修饰作用。蛋白的修饰可通过影响组蛋白与蛋白的修饰可通过影响组蛋白与DNA链的亲和性，从而改变链的亲和性，从而改变染色质的疏松或凝集状态，或通过影响其它转录因子与启动子染色质的疏松或凝集状态，或通过影响其它转录因子与启动子的亲和性来发挥基因调控作用。的亲和性来发挥基因调控作用。染色体（质）水平的调控染色体（质）水平的调控 修饰作用修饰作用氨基酸氨基酸修饰酶修饰酶功能功能原理原理乙酰化乙酰化赖氨酸赖氨酸组蛋白乙组蛋白乙酰化酶酰化酶组蛋白去组蛋白去乙酰化酶乙酰化酶激活转录激活转录Lys的
20、正电荷被消除，的正电荷被消除，减弱减弱DNA与组蛋白的与组蛋白的相互作用，松散染色相互作用，松散染色质结构质结构甲基化甲基化赖氨酸赖氨酸精氨酸精氨酸组蛋白甲组蛋白甲基转移酶基转移酶组蛋白去组蛋白去甲基化酶甲基化酶异染色质形成异染色质形成(H3K9me3)、抑制、抑制基因表达基因表达(H3K27me3)、转录、转录活性去标志活性去标志(H3K4me3)H3K9 甲基化后与招募甲基化后与招募来的来的HP1蛋白结合，蛋白结合，HP1蛋白又招募甲基蛋白又招募甲基转移酶转移酶Suv39，催化更，催化更多组蛋白产生多组蛋白产生H3K9 甲甲基化，保持中心粒、基化，保持中心粒、端粒的异染色质化。端粒的异染色
21、质化。DNA甲基化与基因活性的调控甲基化与基因活性的调控染色体（质）水平的调控染色体（质）水平的调控 DNA甲基化指在甲基转移酶作用下，甲基化指在甲基转移酶作用下，DNA碱基的甲基碱基的甲基化修饰。化修饰。DNA甲基化主要形成甲基化主要形成m5C，此外形成少量的，此外形成少量的N6-甲基嘌甲基嘌呤（呤（N6-mA）及）及7-甲基鸟嘌呤（甲基鸟嘌呤（m7G）。）。甲基化主要集中在基因甲基化主要集中在基因5-端的非编码区，并主要发生在端的非编码区，并主要发生在CpG序列上。序列上。染色体（质）水平的调控染色体（质）水平的调控 DNA甲基化引起染色质结构、甲基化引起染色质结构、DNA构象、构象、DN
22、A稳定性、稳定性、DNA与蛋白质相互作用方式的改变，从而控制基因表达。与蛋白质相互作用方式的改变，从而控制基因表达。DNA甲基化可使染色质高度螺旋化，凝缩成团，失去转甲基化可使染色质高度螺旋化，凝缩成团，失去转录活。录活。DNA上一些转录因子结合位点的甲基化使这些转录因子上一些转录因子结合位点的甲基化使这些转录因子（如（如E2F、CREB、AP2等）不能与等）不能与DNA结合。结合。DNA上一些位点的甲基化可使转录抑制因子结合到上一些位点的甲基化可使转录抑制因子结合到DNA上。上。染色体（质）水平的调控染色体（质）水平的调控 染色体基因的丢失、扩增与重排染色体基因的丢失、扩增与重排基因丢失：基
23、因丢失：随着细胞的分化，染色体中部分随着细胞的分化，染色体中部分DNA片段丢失。片段丢失。基因扩增：基因扩增：基因组中某些基因的拷贝数大量增加，使细胞基因组中某些基因的拷贝数大量增加，使细胞在短期内产生大量的基因产物，满足生长发育的需要。在短期内产生大量的基因产物，满足生长发育的需要。基因重排：基因重排：通过基因的转座、通过基因的转座、DNA的断裂错接等，使基因的断裂错接等，使基因顺序发生改变。基因重排可以产生新的基因，表达新的基顺序发生改变。基因重排可以产生新的基因，表达新的基因产物。因产物。染色体（质）水平的调控染色体（质）水平的调控 免疫球蛋白基因的重排免疫球蛋白基因的重排转录水平的调控
24、转录水平的调控 在转录水平的调控中，顺式作用元件和反式作用因在转录水平的调控中，顺式作用元件和反式作用因子相互作用，共同控制着基因转录的起始和频率。子相互作用，共同控制着基因转录的起始和频率。顺式作用元件顺式作用元件顺式作用元件（顺式作用元件（cis-acting element）：存在于）：存在于DNA分子上分子上的一些与基因转录调控有关的特殊顺序，主要有启动子、的一些与基因转录调控有关的特殊顺序，主要有启动子、增强子、沉默子和其他增强子、沉默子和其他DNA序列。序列。顺式作用元件顺式作用元件RNA聚合酶聚合酶II的启动子由近端的核心启动子和上游启动子元件构成，核心启动子包括的启动子由近端的
25、核心启动子和上游启动子元件构成，核心启动子包括转录起始位点（转录起始位点（Inr）和）和TATA盒，盒，TATA盒是基本转录因子盒是基本转录因子TFIID的结合位点。的结合位点。上游启动子元件（上游启动子元件（UPE）包括）包括GC盒和盒和CAAT盒。盒。CAAT盒是转录因子盒是转录因子CTF/NF1的结合的结合位点，对转录的效率十分重要。位点，对转录的效率十分重要。GC盒是转录因子盒是转录因子Sp1等的结合位点，主要控制转录起始等的结合位点，主要控制转录起始的频率。的频率。Inr和和TATA盒主要决定转录的起始位点和方向，引起低水平的转录，而盒主要决定转录的起始位点和方向，引起低水平的转录，
26、而UPE能影响转能影响转录起始的频率，它通过和各种调控因子相结合，促进转录起始复合物的组装，提高转录录起始的频率，它通过和各种调控因子相结合，促进转录起始复合物的组装，提高转录起始的频率。起始的频率。顺式作用元件顺式作用元件增强子增强子增强子指远离转录起始点（增强子指远离转录起始点（130 kb），增加同它连锁的基因），增加同它连锁的基因转录频率的转录频率的DNA序列。序列。增强子发挥作用的方式通常与方向、距离无关，没有基因专一增强子发挥作用的方式通常与方向、距离无关，没有基因专一性，但有严密的组织和细胞特异性。性，但有严密的组织和细胞特异性。增强子由若干机能组件组成，这些机能组件是特异转录因
27、子结增强子由若干机能组件组成，这些机能组件是特异转录因子结合合DNA的核心序列。的核心序列。顺式作用元件顺式作用元件增强子作用机制增强子作用机制影响影响DNA双螺旋结构，导致双螺旋的弯折。双螺旋结构，导致双螺旋的弯折。在反式作用因子的参与下，通过蛋白质之间的相互作用，使增强子和启动在反式作用因子的参与下，通过蛋白质之间的相互作用，使增强子和启动子之间子之间“成环成环”连接，活化基因转录。连接，活化基因转录。固定固定DNA模板（如连接在核基质上），有利于模板（如连接在核基质上），有利于DNA拓扑异构酶改变双螺旋拓扑异构酶改变双螺旋结构的张力，促进结构的张力，促进RNA聚合酶聚合酶II在在DNA链
28、上的结合与滑动。链上的结合与滑动。增强子区作为反式作用因子或增强子区作为反式作用因子或RNA聚合酶聚合酶II进入染色质结构的入口。进入染色质结构的入口。反式作用因子反式作用因子与与DNA上的顺式作用元件相互作用，激活或抑制基因转录的上的顺式作用元件相互作用，激活或抑制基因转录的调节蛋白称反式作用因子。调节蛋白称反式作用因子。编码反式作用因子的基因与被反式作用因子调控的靶基因不编码反式作用因子的基因与被反式作用因子调控的靶基因不在同一染色体上。在同一染色体上。反式作用因子可被诱导合成反式作用因子可被诱导合成,其活性也受多种因素的调节。其活性也受多种因素的调节。基本转录因子（识别启动子）基本转录因
29、子（识别启动子）转录调节因子（识别增强子或沉默子）转录调节因子（识别增强子或沉默子）共调节因子（辅助因子）共调节因子（辅助因子）转录因子转录因子反式作用因子反式作用因子RNA pol II的基本转录因子的基本转录因子转录因子转录因子亚基数目亚基数目功能功能TFIID1TBP11TAFs与与TATA盒结合，盒结合，有调节功能。有调节功能。TFIIA3稳定稳定TBP与启动子的结合与启动子的结合TFIIB1招募招募RNA pol II，确定转录起点。，确定转录起点。TFIIF2与与RNA pol II结合，稳定聚合酶与结合，稳定聚合酶与DNA的结合，的结合，确定模板链。确定模板链。TFIIE2协助招
30、募协助招募TFIIH，促进启动子的解链。，促进启动子的解链。TFIIH9具有具有ATP酶、解链酶和酶、解链酶和CTD激酶活性，促进启动激酶活性，促进启动子解链和清空。子解链和清空。TFIIS1激活激活RNA pol II的剪切活性，参与转录的校对。的剪切活性，参与转录的校对。反式作用因子反式作用因子反式作用因子反式作用因子真核生物的转录因子至少有两种功能结构域：真核生物的转录因子至少有两种功能结构域：DNA结合结结合结构域（构域（BD）可以结合特异的可以结合特异的DNA序列，而序列，而激活结构域激活结构域（AD）通过与其它的蛋白质相互作用激活转录。通过与其它的蛋白质相互作用激活转录。反式作用因
31、子反式作用因子DNA结合结构域含有与结合结构域含有与DNA序列相互作用的序列相互作用的基序基序（motif），多），多数基序含有一个插入数基序含有一个插入DNA大沟的片段，能识别大沟内的碱基序列。大沟的片段，能识别大沟内的碱基序列。最常见的最常见的DNA结合基序包括螺旋结合基序包括螺旋-转角转角-螺旋、锌指结构、螺旋、锌指结构、亮氨亮氨酸拉链、螺旋酸拉链、螺旋-环环-螺旋和螺旋和HMG盒。盒。反式作用因子反式作用因子转录激活结构域转录激活结构域通过蛋白质和蛋白质的相互作用，通过蛋白质和蛋白质的相互作用，控制转录起始复合物的形成并调控其活性。控制转录起始复合物的形成并调控其活性。（1）富含酸性氨
32、基酸的螺旋结构，如酵母转录激活因子富含酸性氨基酸的螺旋结构，如酵母转录激活因子GAL4。（2）富含谷氨酰胺的结构，如）富含谷氨酰胺的结构，如SP1蛋白。蛋白。（3）富含脯氨酸的结构，如）富含脯氨酸的结构，如CTF-NF1因子。因子。转录激活结构域的结构：转录激活结构域的结构：转录后加工过程的调控转录后加工过程的调控选择性剪接选择性剪接有些基因产生的有些基因产生的mRNA前体可按不同的方式剪接，产生出两种或更多前体可按不同的方式剪接，产生出两种或更多种不同的种不同的mRNA，称为可变剪接或者选择性剪接。，称为可变剪接或者选择性剪接。转录后加工过程的调控转录后加工过程的调控RNA编辑编辑对对mRN
33、A分子进行核苷酸的缺失、插入或置换，改变遗传信息。分子进行核苷酸的缺失、插入或置换，改变遗传信息。例如：例如：UC、CU、U的插入或缺失、多个的插入或缺失、多个G或或C的插入等。的插入等。机制机制RNA编辑由引导编辑由引导RNA(guide RNA，gRNA)介导完成。介导完成。gRNA分子长度为分子长度为5570b，其，其5端的端的“anchor”序列可与待编辑的序列可与待编辑的mRNA中的中的一小段锚定序列互补配对，形成短的锚定一小段锚定序列互补配对，形成短的锚定双螺旋。双螺旋。编辑复合体蛋白中的编辑位点特异性内切编辑复合体蛋白中的编辑位点特异性内切酶识别酶识别mRNA/gRNA形成的锚定
34、双螺旋序形成的锚定双螺旋序列，在列，在 3-端第一个未配对的核苷酸处切开，端第一个未配对的核苷酸处切开，由末端尿嘧啶转移酶加入尿嘧啶，或者由由末端尿嘧啶转移酶加入尿嘧啶，或者由3-尿嘧啶特异外切酶除去尿嘧啶，最后由尿嘧啶特异外切酶除去尿嘧啶，最后由RNA 连接酶将两段切开的连接酶将两段切开的mRNA 连接起来。连接起来。基因沉默对真核基因表达的调控基因沉默对真核基因表达的调控 基因沉默指真核生物中由特殊的基因沉默指真核生物中由特殊的RNA诱导的识别诱导的识别和清除细胞中和清除细胞中mRNA的一种机制。的一种机制。具有沉默作用的小分子具有沉默作用的小分子RNA主要包括小干扰主要包括小干扰RNA(
35、siRNA)、微、微RNA(microRNA,miRNA)和和piRNA(piwi-interacting RNA,piRNA)。基因沉默对真核基因表达的调控基因沉默对真核基因表达的调控 siRNA是具有是具有2123 nt的双链的双链RNA，在，在3端各有一个不配对核苷端各有一个不配对核苷酸，两条链中，一条链为引导链，酸，两条链中，一条链为引导链，另一条链为乘客链。另一条链为乘客链。siRNA由由Dicer（一种核糖核酸内（一种核糖核酸内切酶）切割产生，与切酶）切割产生，与Argonaute（AGO）等蛋白质组装成为有活）等蛋白质组装成为有活性的性的RISC（RNA诱导的沉默复合诱导的沉默复
36、合物），物），RISC只含有引导链。只含有引导链。RISC中的引导链与靶中的引导链与靶mRNA进行进行配对，配对，由由Argonaute切断靶切断靶mRNA。RdRP（RNA依赖的依赖的RNA聚合酶）聚合酶）可以扩增可以扩增siRNA，产生次级，产生次级siRNA放大效应。放大效应。基因沉默对真核基因表达的调控基因沉默对真核基因表达的调控miRNA是由核糖核酸是由核糖核酸酶酶III（Drosha和和Dicer）作用于）作用于Pri-miRNA前体而来，前体而来，以单链形式存在，装以单链形式存在，装载在载在RISC中，通过与中，通过与靶标靶标RNA 互补配对，互补配对，调节内源基因的表达调节内源
37、基因的表达（降解（降解mRNA或抑制或抑制翻译）。翻译）。翻译水平的调控翻译水平的调控l控制控制mRNA的稳定性的稳定性lmRNA翻译起始的调控翻译起始的调控l选择性翻译。选择性翻译。翻译水平的调控翻译水平的调控控制控制mRNA的稳定性的稳定性真核真核mRNA 5-末端帽子结构保护末端帽子结构保护5-端免受磷酸化酶和核端免受磷酸化酶和核酸酶的作用。酸酶的作用。5-末端帽子结合蛋白与末端帽子结合蛋白与5-端帽结构结合后可以抑制脱帽端帽结构结合后可以抑制脱帽酶对酶对5-端帽子结构的降解。端帽子结构的降解。poly(A)尾部可缓减核酸外切酶对尾部可缓减核酸外切酶对mRNA的的35降解。降解。在某些真核细胞中，在某些真核细胞中，mRNA进入细胞质后并不立即进行进入细胞质后并不立即进行翻译，而是与一些蛋白质结合形成翻译，而是与一些蛋白质结合形成RNP颗粒，使其半衰期颗粒，使其半衰期得以延长。得以延长。翻译水平的调控翻译水平的调控mRNA翻译起始的调控翻译起始的调控翻译起始因子翻译起始因子eIF2的去磷酸化修饰启动翻译，的去磷酸化修饰启动翻译，eIF2的磷的磷酸化阻断蛋白质的翻译。酸化阻断蛋白质的翻译。eIF4E的磷酸化促进翻译。的磷酸化促进翻译。eIF4E结合蛋白的磷酸化促进翻译。结合蛋白的磷酸化促进翻译。
