基因表达调控.ppt

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1、基因表达调控李子博(RegulationofGeneExpression)第一节概述一、基因表达是基因转录及翻译的过程二、基因表达具有时间特异性和空间特异性是指按功能需要，某一特定基因的表达严格按照一定的时间顺序发生。1、时间特异性2、空间特异性是指多细胞生物个体在某一特定生长发育阶段，同一基因在不同的组织器官表达不同。三、基因表达的方式及调节按照对刺激的反应性，基因表达的方式或调节方式存在很大差异：某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达，其表达产物通常是对生命全过程都是必需的或必不可少的，这类基因称为管家基因(housekeepinggene)。1、基本

2、表达这类基因表达称为基本表达，又称组成性基因表达(constitutivegeneexpression)。某些基因的表达水平很容易受环境变化影响，随着外界环境信号变化，表达水平出现升高或降低。2、诱导与阻遏可诱导基因：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。诱导(induction)：可诱导基因在特定环境中表达增强的过程。可阻遏基因：如果基因对环境信号应答是被抑制，这种基因被称为可阻遏基因。阻遏(repression)：可阻遏基因表达产物水平降低的过程。3、协调调节在一定机制控制下，功能上相关的一组基因，无论其为何种表

3、达方式，均需协调一致、共同表达，即为协调表达(coordinateexpression)，这种调节称为协调调节(coordinateregulation)。第二节基因表达调控的基本原理基因表达调控可发生在遗传信息专递过程的任何环节。转录水平的调控，尤其是转录起始水平的调控，对基因表达起着至关重要的作用，即转录起始是基因表达的基本控制点。1、基因表达调控呈现多层次和复杂性2、基因转录激活受到转录调节蛋白与启动子相互作用的调节基因转录激活调节基本要素：（1）特异DNA序列----决定基因的转录活性主要指具有调节功能的DNA序列.原核生物主要是通过操纵子模型进行调控

4、；真核生物主要是通过顺式作用元件进行调控。（2）调节蛋白----可以增强或抑制转录活性。原核生物中的调节蛋白主要分为特异因子、激活蛋白和阻遏蛋白。真核生物中的调节蛋白通常称为转录调节因子或转录因子。（3）DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质相互作用：转录调节蛋白通过与DNA或与蛋白质相互作用对转录起始进行调节。DNA-蛋白质相互作用指反式调节因子与顺式作用元件之间的特异识别与结合。一些调节蛋白在与DNA结合之前，需先通过蛋白质-蛋白质相互作用，形成二聚体或多聚体，然后再通过识别特定的顺式作用元件，而与DNA分子结合。（4）RNA聚合酶：对转录激活的调节最终是由RNA

5、聚合酶活性体现的。启动序列/启动子结构、调节蛋白的性质对其活性影响很大。第二节  原核生物基因表达的调控一、原核基因转录调节特点：1、б因子决定RNA聚合酶识别特异性由于б因子含有识别启动区的结构域，因而б因子能确保RNA聚合酶与特异启动区稳定结合，而不是与其它位点结合。不同的б因子决定特异基因的转录激活，决定mRNA、rRNA、tRNA基因的转录。2、操纵子模型的普遍性操纵子（operon）：在原核生物中，若干功能相关的结构基因可串联在一起，其表达受到同一调控系统的调控，共同组成一个转录单位，这种基因的组织形式称为操纵子。调控区CAP结合位点启动序列操纵序列

6、ZYAOPDNA结构基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透酶A：乙酰基转移酶乳糖操纵子(Lacoperon)3、原核操纵子受到阻遏蛋白的负性调控在很多原核操纵子系统，特异的阻遏蛋白是控制原核启动序列的重要因素。当阻遏蛋白与相应的操纵序列结合时，就会发生特异基因表达的阻遏。二、原核生物转录起始调控操纵子调控模式在原核基因转录起始的调节中具有普遍性。乳糖操纵子(Lacoperon)调控区CAP结合位点启动序列操纵序列ZYAOPDNA结构基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透酶A：乙酰基转移酶I调节基因I调节基因I编码一种阻遏蛋白，后者与操纵序列（O序列）结合，使操纵子受阻遏而处于关闭

7、状态。P序列上游有一个分解（代谢）物基因激活蛋白（CAP）结合位点，其与P序列、O序列共同构成乳糖操纵子的调控区。乳糖操纵子受到阻遏蛋白和CAP的双重调节(a)没有乳糖存在时1、阻遏蛋白的负性调控(b)开始没有乳糖，再加入乳糖CAP与乳糖操纵子启动序列附近的CAP位点结合，可刺激转录活性，提高转录效率。2、CAP的正性调控CAP的活性依赖cAMP,cAMP水平与葡萄糖水平相关：[葡萄糖]高时,cAMP水平低；[葡萄糖]缺乏时,cAMP水平高；在大肠杆菌的许多操纵子中，基因的转录不是由单一因子调控的，而是通过负调控因子和正调控因子进行复合调控。3、协调调控Lac

8、的转录起始是由CAP和阻遏蛋白两种正、