基因表达调控

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1、第十三章基因表达调控RegulationofGeneExpression目录第一节基本概念与原理BasicConceptionsandPrinciple一、基因（gene）：1.具有生物学功能的DNA片段；2.位于染色体上的遗传基本单位，含有编码RNA(mRNA、tRNA、rRNA)的信息单位。3.负载特定遗传信息的DNA片段，可编码具有生物功能的产物RNA和多肽链，其结构包括编码序列、内含子、调节序列。二、基因组(genome):一个细胞或病毒所携带的全部遗传物质。染色体基因组、线粒体基因组、

2、叶绿体基因组三、基因表达(geneexpression):基因经过转录、翻译，产生具有生物学功能的产物（蛋白或RNA）。二、基因表达的时间性及空间性（一）时间特异性按功能需要，某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生，称之为基因表达的时间特异性(temporalspecificity)。（二）空间特异性多细胞生物个体，同一基因在不同的组织脏器表达不同。又称细胞或组织特异性。胰岛素基因只在胰岛的β细胞表达。三、基因表达的方式（一）组成性表达（基本表达）某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达，

3、通常被称为管家基因(housekeepinggene)。无论表达水平高低，管家基因较少受环境因素影响，而是在个体各个生长阶段的大多数或几乎全部组织中持续表达，或变化很小。区别于其他基因，这类基因表达被视为组成性基因表达。如催化三羧酸循环的酶基因。（二）诱导和阻遏表达在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活，基因表达产物增加，这种基因称为可诱导基因。如果基因对环境信号应答是被抑制，这种基因是可阻遏基因。如DNA损伤可诱导修复酶基因表达。在一定机制控制下，功能上相关的一组基因，无论其为何种表达方式，均

4、需协调一致、共同表达，即为协调表达。第二节基因表达调控的基本原理靶向运输基因表达的多级调控二、基因转录激活调节基本要素1.特异的DNA序列启动序列、启动子、调控序列、顺式作用元2.蛋白因子：阻遏蛋白、激活蛋白、反式作用因子。3.RNA聚合酶的活性：特异的DNA序列及蛋白因子均对其产生影响。第二节原核基因转录调节——调节的主要环节在转录起始一、原核基因转录调节特点（一）σ因子决定RNA聚合酶识别特异性不同的σ因子决定特异基因的转录激活。（二）操纵子模型的普遍性操纵子：---（三）阻遏蛋白与阻遏机制

5、的普遍性二、乳糖操纵子调节机制（一）乳糖操纵子(lacoperon)的结构ZYAOP结构基因：Z（半乳糖苷酶基因）、Y（透酶基因）、A（乙酰转移酶基因）功能：分解乳糖结构基因DNAIPiCAP结合位点启动序列操纵序列调控序列阻遏基因启动序列mRNA阻遏蛋白IZYAOP无乳糖存在时，阻遏。（二）阻遏蛋白和CAP的双重调节1.阻遏蛋白的负性调节阻遏基因PiIDNApolmRNA阻遏蛋白有乳糖存在时，去阻遏。IDNAZYAOPpol启动转录mRNA乳糖半乳糖β-半乳糖苷酶++转录1.无葡萄糖，cAMP

6、浓度高2.有葡萄糖，cAMP浓度低2.分解（代谢）物基因激活蛋白（CAP）的正性调节ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAP×-转录ZYAOPDNA3.协调调节负性调节和正性调节，相互协调，以葡萄糖或乳糖为能源，维持细菌的能量供应，但优先利用葡萄糖能源。第三节真核基因转录调节一、真核基因组结构特点（一）数目庞大（二）转录产物为单顺反子（三）非编码区含大量重复序列（四）基因不连续：断裂基因（内含子、外显子）RNA-pol正超螺旋负超螺旋转录方向二、真核基因表达调控特点（一）有多种RNA

7、聚合酶（二）活性染色体结构变化1.对核酸酶敏感2.DNA拓扑结构变化：天然双链DNA均以负性超螺旋构象存在，基因活化后：3.DNA碱基修饰变化：真核DNA约有5%的胞嘧啶被甲基化，甲基化范围与基因表达程度呈反比，转录活化者甲基化程度低。4.组蛋白变化①富含Lys组蛋白水平降低，即H1组蛋白减少。②H2A,H2B二聚体不稳定性增加③组蛋白修饰④H3组蛋白巯基暴露（三）正性调节占主导（四）转录与翻译分隔进行（五）转录后修饰、加工复杂三、真核基因转录激活调节（一）顺式作用元件（二）反式作用因子mRNA

8、转录激活及其调节polⅡTFⅡHTAFTFⅡFTAFTAFTFⅡATFⅡBTBP真核RNA聚合酶Ⅱ在转录因子帮助下，形成的转录起始复合物TATADNATBP相关因子真核基因转录调节是复杂的、多样的不同的DNA元件组合可产生多种类型的转录调节方式；多种转录因子又可结合相同或不同的DNA元件。转录因子与DNA元件结合后，对转录激活过程所产生的效果各异，有正性调节或负性调节之分。