真核生物的基因表達(dá)調(diào)控

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1、真核生物的基因表達(dá)調(diào)控真核生物與原核生物在調(diào)控機(jī)制上的主要差異調(diào)控的原因：原核生物基因表達(dá)調(diào)節(jié)的目的是為了更有效和更經(jīng)濟(jì)地對(duì)環(huán)境的變化做出反應(yīng)，而多細(xì)胞真核生物基因表達(dá)調(diào)節(jié)的主要目的是細(xì)胞分化，它需要在不同的生長(zhǎng)時(shí)期和不同的發(fā)育階段具有不同的基因表達(dá)樣式；調(diào)控的層次：原核生物基因表達(dá)調(diào)控主要集中在轉(zhuǎn)錄水平，但真核生物基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)節(jié)與其在轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)節(jié)各占“半壁江山”，而某些調(diào)控層次是真核生物特有的，比如染色質(zhì)水平、RNA后加工水平和mRNA運(yùn)輸?shù)?；調(diào)控的手段：原核生物絕大多數(shù)的基因組織成操縱子，但真核生物一般無(wú)操縱子結(jié)構(gòu)。在染色質(zhì)水平上的基因調(diào)控原核生物的DNA絕大多數(shù)

2、處于完全暴露和可接近的狀態(tài)，而真核生物DNA大部分被遮擋并組織成染色質(zhì)。因此，原核生物DNA轉(zhuǎn)錄的“默認(rèn)狀態(tài)”是開(kāi)放，其調(diào)控機(jī)制主要是通過(guò)阻遏蛋白進(jìn)行的負(fù)調(diào)控，而真核生物DNA轉(zhuǎn)錄的“默認(rèn)狀態(tài)”是關(guān)閉，其調(diào)控機(jī)制主要是通過(guò)激活蛋白進(jìn)行的正調(diào)控。染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)是一種動(dòng)態(tài)可變的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)的變化能直接影響到基因的表達(dá)。已有眾多證據(jù)表明，一個(gè)基因在表達(dá)前后，其所在位置的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生重塑或重建。由于染色質(zhì)的組成單位是核小體，因此，染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變是從核小體的變化開(kāi)始的，而核小體的變化是從組蛋白的共價(jià)修飾和去修飾開(kāi)始的。組蛋白能夠經(jīng)歷的共價(jià)修飾包括乙?；?、甲基化、磷酸化、泛?；虯DP-核糖

3、基化等，其中乙?；瘜?duì)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響最大。組蛋白的乙?；揎椫辽倬哂腥齻€(gè)功能：（1）中和Lys殘基上的正電荷而減弱組蛋白與DNA的親和力；（2）招募其它刺激轉(zhuǎn)錄的激活蛋白和輔激活蛋白；（3）啟動(dòng)染色質(zhì)重塑。以上三個(gè)方面均有利于基因轉(zhuǎn)錄的發(fā)生。組蛋白乙?；蛉ヒ阴；c染色質(zhì)轉(zhuǎn)錄活性的關(guān)系組蛋白乙?；c染色質(zhì)重塑的關(guān)系組蛋白的修飾與染色質(zhì)構(gòu)象變化的關(guān)系在DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控DNA擴(kuò)增DNA重排DNA甲基化基因丟失DNA印記啟動(dòng)子的選擇使用DNA擴(kuò)增是通過(guò)增加基因的拷貝數(shù)來(lái)提高基因表達(dá)效率的一種手段，使用這種手段來(lái)進(jìn)行調(diào)控的基因通常是細(xì)胞在較短的時(shí)間內(nèi)或在特定的發(fā)育階段大量需要的基因

4、。當(dāng)其它調(diào)控手段已到達(dá)極限的時(shí)候，DNA擴(kuò)增就顯得尤為重要。實(shí)例：果蠅的絨毛膜基因；兩棲動(dòng)物的成熟卵細(xì)胞的rRNA基因；哺乳動(dòng)物細(xì)胞的DHFR基因。DNA重排B淋巴細(xì)胞在成熟過(guò)程Ig基因經(jīng)歷的重排錐體蟲主要的表面抗原基因發(fā)生的重排釀酒酵母在交配類型轉(zhuǎn)換過(guò)程中發(fā)生的基因重排抗體基因多樣性產(chǎn)生的分子機(jī)制VJ和VDJ的重組連接連接的多樣性，重排過(guò)程中的連接是不精確的，這種“故意”的不精確連接可導(dǎo)致氨基酸的變化或缺失，從而影響到抗原結(jié)合位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，實(shí)際上它是抗體上出現(xiàn)高變區(qū)的原因插入的多樣性，TdT作用導(dǎo)致DJ連接或V-DJ連接中隨機(jī)插入若干個(gè)核苷酸到V基因、D基因或J基因的末端體細(xì)胞超突變

5、，主要發(fā)生在V基因選擇性剪接和選擇性加尾抗體輕鏈基因的重排機(jī)制胚性細(xì)胞內(nèi)輕鏈基因的結(jié)構(gòu)抗體重鏈基因重排、轉(zhuǎn)錄、后加工和翻譯D基因和J基因連接的多樣性錐體蟲主要表面抗原基因的重排錐體蟲是由一種叫采采蠅的吸血蠅傳播的血液寄生性原生動(dòng)物，它是非洲昏睡病的病原體。在應(yīng)付宿主細(xì)胞的免疫系統(tǒng)方面，錐體蟲可謂是魔高一丈，它會(huì)不斷而有序地改變其表面抗原，以逃避免疫系統(tǒng)對(duì)它的攻擊，因此，一旦人被感染錐體蟲，患者極容易進(jìn)入慢性感染狀態(tài)，最后可能發(fā)展到嚴(yán)重的神經(jīng)損傷、昏迷或死亡。錐體蟲的表面抗原性質(zhì)與其可變的表面糖蛋白（VSG），由它形成一種保護(hù)性的外被。錐體蟲基因組約有1000拷貝的VSG基因，但并不是

6、所有的VSG基因都能表達(dá)。只有處于表達(dá)偶聯(lián)位點(diǎn)的拷貝（ELC）才有可能被轉(zhuǎn)錄，其它位點(diǎn)上的VSG被稱為基本拷貝（BC），無(wú)轉(zhuǎn)錄活性。錐體蟲主要表面抗原基因的重排釀酒酵母在交配類型轉(zhuǎn)換過(guò)程中發(fā)生的基因重排DNA甲基化與基因表達(dá)DNA甲基化是一種復(fù)制后加工反應(yīng)。真核生物和原核生物的甲基化位點(diǎn)和甲基化的功能完全不同。真核生物DNA的甲基化位點(diǎn)主要是CpG二核苷酸（少數(shù)是CpNpG三核苷酸序列）之中的C，甲基供體為SAM，由DNA甲基化酶催化，C甲基化后成為5-甲基胞嘧啶。CpG序列在基因組中的分布并不均一，它們通常成簇存在，形成所謂的CpG島。每一個(gè)CpG島長(zhǎng)度在1kb~2kb左右，通常位

7、于基因的啟動(dòng)子附近或內(nèi)部，并有可能延伸到基因的第一個(gè)外顯子。甲基化樣式與基因表達(dá)有關(guān)：活性基因的CpG島處于去甲基化狀態(tài)，非活性基因的CpG島處于甲基化狀態(tài)。管家基因的CpG島在所有的細(xì)胞都呈去甲基化狀態(tài)，而組織特異性基因的CpG島只是在表達(dá)它的細(xì)胞才處于去甲基化狀態(tài)。DNA甲基化導(dǎo)致基因轉(zhuǎn)錄活性喪失的三種可能機(jī)制DNA印記就許多真核生物的某些基因而言，在一個(gè)發(fā)育的個(gè)體之中，兩個(gè)等位基因中只有一個(gè)才表達(dá)，而哪一個(gè)被表達(dá)是由親代決定的：有的是來(lái)自父本的基因才