基因表達(dá)的調(diào)節(jié)1

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1、第16章基因表達(dá)的調(diào)節(jié)RegulationofGeneExpression本章主要內(nèi)容基因與基因組原核生物基因表達(dá)的調(diào)節(jié)真核生物基因表達(dá)的調(diào)節(jié)1基因與基因組1.1基因表達(dá)（geneexpression）就是基因轉(zhuǎn)錄與翻譯的過程。在某一特定時間，基因組只有一部分處于表達(dá)狀態(tài)。1.2基因具有特定生物遺傳信息的DNA序列,在一定條件下能夠得以表達(dá),產(chǎn)生特定的生理功能。真核生物基因結(jié)構(gòu)圖1.3基因組(genome)是細(xì)胞或生物體的全套遺傳物質(zhì)。不同生物基因組大小和數(shù)目不同真核基因組含有:高度重復(fù)序列中度重復(fù)序列低度重復(fù)序列基因表達(dá)控制的潛在環(huán)節(jié)復(fù)制水平前體mRNA的轉(zhuǎn)錄mR

2、NA前體轉(zhuǎn)錄后的修飾和加工mRNA從核內(nèi)轉(zhuǎn)移到胞液mRNA的穩(wěn)定性調(diào)節(jié)mRNA的翻譯活性調(diào)節(jié)肽鏈翻譯后的加工肽鏈的轉(zhuǎn)運和細(xì)胞定位蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性基因表達(dá)的各個調(diào)節(jié)部位轉(zhuǎn)錄是基因表達(dá)控制的中心環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)錄控制轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)運翻譯控制蛋白質(zhì)活性控制mRNA的降解控制原核基因表達(dá)的調(diào)節(jié)通過操縱子(operon)進(jìn)行，操縱子是DNA上由幾個相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因以及對其轉(zhuǎn)錄進(jìn)行調(diào)節(jié)的啟動基因和操縱基因等組成的單位。(操縱子學(xué)說由MonodandJocob提出，1960)啟動基因P操縱基因O結(jié)構(gòu)基因激活物結(jié)合位置2原核基因表達(dá)的調(diào)節(jié)原核生物操縱子中的結(jié)構(gòu)基因是多順反子，即含有幾個編碼功能相關(guān)

3、的蛋白質(zhì)或酶的基因。在其上游有操縱基因（O）和啟動基因（P),操縱基因是阻遏物蛋白結(jié)合的部位(在陰性調(diào)節(jié)中)。P基因是RNA聚合酶結(jié)合并開始轉(zhuǎn)錄的部位。在P基因的上游，有激活物蛋白結(jié)合的部位(在陽性調(diào)節(jié)中)，還有表達(dá)阻遏物蛋白的調(diào)節(jié)基因i。陰性調(diào)控（negativecontrol）——阻遏物蛋白（repressor）對基因開關(guān)（操縱基因,O基因）進(jìn)行的調(diào)節(jié)。阻遏物蛋白結(jié)合在操縱基因上則轉(zhuǎn)錄不能進(jìn)行，它的活性受小分子誘導(dǎo)物影響。阻遏物是由調(diào)節(jié)基因i表達(dá)的。陽性調(diào)控（positivecontrol）——激活物蛋白（activator）對RNA聚合酶的轉(zhuǎn)錄進(jìn)行的調(diào)節(jié)。激活

4、物蛋白結(jié)合在啟動基因(P基因)上游的某個區(qū)域以增強(qiáng)RNA聚合酶的轉(zhuǎn)錄活性，它的活性也受小分子的影響。操縱子轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)的兩種方式陰性調(diào)控陽性調(diào)控阻遏物激活物RNA聚合酶Z（半乳糖苷酶）、Y（透過酶）和A（乙酰化酶）是功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因，為細(xì)菌利用乳糖所必需大腸桿菌乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)Ipo乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)基因乳糖操縱子的負(fù)調(diào)節(jié)G和乳糖同時存在時，細(xì)菌優(yōu)先利用G；缺乏G時，細(xì)胞中的cAMP水平有升高，與cAMP受體蛋白結(jié)合使之激活，乳糖操縱子的表達(dá)受到陽性調(diào)節(jié)。如果此時又有乳糖存在，則乳糖操縱子的表達(dá)既有陰性調(diào)節(jié)又有陽性調(diào)節(jié)。乳糖操縱子的雙向調(diào)節(jié)乳糖操縱子的調(diào)節(jié)過程真核染色質(zhì)

5、結(jié)構(gòu)組蛋白核小體真核染色體DNA處于轉(zhuǎn)錄抑制狀態(tài)，組蛋白乙?；姿峄?，CpG的脫甲基使其轉(zhuǎn)錄去阻抑。真核基因表達(dá)的調(diào)節(jié)以利用激活物的陽性調(diào)節(jié)為主。真核基因轉(zhuǎn)錄有包括RNA聚合酶II，通用轉(zhuǎn)錄因子（GTF’s）等許多因子的參與。真核基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯在時空上是分開進(jìn)行的。3.真核基因表達(dá)的調(diào)節(jié)真核基因調(diào)節(jié)區(qū)=啟動子+DNA調(diào)節(jié)序列真核基因轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物是由RNApolII和通用轉(zhuǎn)錄因子等組成的復(fù)合體。調(diào)節(jié)序列(稱順式作用元件，cis-actingelement)間隔地分布在啟動子的上下游，如增強(qiáng)子、沉寂子等，對轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物實現(xiàn)遠(yuǎn)距離調(diào)節(jié)?；蛘{(diào)節(jié)蛋白(稱反式作用因子

6、,trans-actingfactors)在細(xì)胞中可擴(kuò)散，有通用的和特異的，有固有的和誘導(dǎo)的，有激活性的和抑制性的，對基因開關(guān)有選擇性。真核基因調(diào)節(jié)區(qū)由啟動子和基因調(diào)節(jié)序列組成RNA聚合酶II和通用轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合在啟動子上基因調(diào)節(jié)蛋白作用于基因調(diào)節(jié)序列，這些基因調(diào)節(jié)序列散布在基因的上、下游，對其的調(diào)節(jié)是遠(yuǎn)距離的。（調(diào)節(jié)區(qū)域）（基因調(diào)節(jié)蛋白）RNA聚合酶和通用轉(zhuǎn)錄因子蛋白質(zhì)與核酸的相互作用是調(diào)節(jié)基因表達(dá)的分子基礎(chǔ)大多數(shù)基因調(diào)節(jié)蛋白分子都有一套與DNA結(jié)合的特定基序(motif)，如螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋，亮氨酸拉練結(jié)構(gòu)，鋅指結(jié)構(gòu)和螺旋-環(huán)-螺旋等?；蛘{(diào)節(jié)蛋白通過DNA雙螺旋

7、大溝（Majorgroove）識別其特定的序列(10至20個堿基)并且與之非共價結(jié)合?；蛘{(diào)節(jié)序列螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋Helix-Turn-Helix鋅指Zincfingermotif亮氨酸拉鏈Leucinezipper螺旋-圈-螺旋Helix-loop-helix基因表達(dá)的調(diào)節(jié)可能在遠(yuǎn)距離進(jìn)行本章結(jié)束