真核生物的基因表达调控.ppt

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1、第13章真核生物的基因表达调控Section13RegulationofGeneExpressioninEukaryotes1真核生物基因表达调控的特点真核生物表达调控与原核生物的不同：（1）染色体结构不同；（2）原核生物具有正调控和负调控并重的特点，真核生物目前已知的主要是正调控；（3）原核生物的转录和翻译是相偶联的，真核生物的转录和翻译在时空上是分开的；（4）真核生物是多细胞的，在生物的个体发育过程中其基因表达在时间和空间上具有特异性，即细胞特异性或组织特异性表达。2真核基因组结构特点真核基因组结

2、构庞大：3×109bp、染色质、染色体、核膜单顺反子(monocistron)含有大量重复序列基因不连续性：断裂基因（interruptedgene）、内含子(intron)、外显子(exon)非编码区多于编码序列(9:1)3多层次调控4染色体水平的调控染色质的结构：基本结构是核小体。在细胞中的状态：（1）紧密压缩（2）被阻遏状态（3）有活性状态（4）被激活状态异染色质化56组蛋白对基因活性的影响占先模型（pre-emptivemodel）:认为基因能否转录取决于特定位置上组蛋白和转录因子之间的不可逆

3、竞争性结合。转录因子先结合在DNA的特定位点上，基因正常转录；反之，组蛋白先与DNA的特定位点结合，则形成核小体，转录停止。(2)动态模型（dynamicmodel）：认为转录因子与组蛋白处于动态竞争之中，基因转录前染色质必须经历结构上的改变，即染色质重塑。在染色质重塑过程中，某些转录因子可以在结合DNA的同时使核小体解体。7组蛋白的乙酰化-去乙酰化蛋白的乙酰化和去乙酰化是蛋白活性调节的一种重要的形式，通过乙酰化或去乙酰化，改变了染色质结构或是转录因子的活性，可以调节基因转录的活性。组蛋白的乙酰化和去

4、乙酰化能打开或关闭某些基因，增强或抑制某些基因的表达。组蛋白的8个亚基上有32个潜在的乙酰化位点。组蛋白的乙酰化过程由组蛋白乙酰转移酶催化完成。8组蛋白的乙酰化-去乙酰化的生物功能：（1）组蛋白乙酰化导致组蛋白表面正电荷减少，组蛋白与DNA结合能力下降，引起核小体解聚并阻止核小体装配，使得染色体处于松弛状态，从而使转录因子和RNA聚合酶顺利结合在基因的DNA上，促进基因转录；（2）组蛋白乙酰化是许多转录调控蛋白相互作用的一种“识别信号”，如H4组蛋白的乙酰化作用参与了指示和吸引TFIID到相应的启动子

5、上，促进转录前起始复合物的装配；（3）在细胞分裂期，组蛋白的乙酰化参与细胞周期和细胞分裂的调控；（4）组蛋白去乙酰化引起或维持基因沉默。9非组蛋白（NHP)非组蛋白大多数是磷蛋白，以磷酸化/去磷酸化修饰的方式调节细胞的代谢、生长、增殖和变异等，并能在核内接受外来信号，构成核内信息转导系统，形成一条调节基因表达的重要途径。10核基质(nucleamatrix)定义：核基质是由3-30nm的微纤丝构成的网络状骨架蛋白，主要成分包括DNA拓扑异构酶、核基质蛋白以及多种DNA结合蛋白，并含有少量RNA。特点：

6、（1）限定DNA环状结构域的大小；（2）各种核基质蛋白之间相互作用，控制染色体组装的密度程度，调节DNA的复制与转录；（3）可能存在着基因的某种增强元件；（4）可能有DNA复制的起始位点11核基质为DNA复制提供结构支架参与RNA的转录和加工12基因的丢失：不可逆某些真核生物随细胞的分化丢失了染色体上的某些DNA片段的现象称为基因丢失，如原核生物的大核体和小核体。基因扩增：增加基因的拷贝数非洲爪蟾卵母细胞rRNA基因卵裂时，扩增2000倍，达1012个核糖体。药物：诱导抗药性基因的扩增；肿瘤细胞：原癌

7、基因拷贝数异常增加。基因重排(generearrangement)：如免疫球蛋白基因重排，多样性。13DNA水平上的调控DNA甲基化（DNAMethylation)哺乳动物基因中的5‘--CG--3’序列中C—5的甲基化称之CpG甲基化。5‘--CG--3’序列是在表达基因位点处的染色体保持适当包装水平的重要化学修饰序列。当基因序列中的CpG密度达到10/100bp时称为CpG岛。图：持家基因的CpG岛及其启动子14甲基化酶构建性甲基化酶：对CpG进行甲基化修饰；维持性甲基化酶：把甲基化的特性遗传给子

8、代。15DNA甲基化与转录抑制甲基化(methylated)程度高，对基因转录抑制的调控能力越强。去甲基化(undermethylated)：基因转录激活基因组印记：哺乳动物的某些等位基因性状的表达由于基因的来源不同而呈现出差异，甚至只表达单一亲系来源（父源或母源）的基因版本。如人类的亨延顿氏舞蹈病，其基因突变是来自父源或母源基因的甲基化。16雌性胎生哺乳动物细胞中两条X染色体之一在发育早期随机失活（异染色质化）；异染色质中的CpG被高度甲基化，基因不转