基因表达调控和基因网络.ppt

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1、基因表达调控和基因网络徐晓洋基因表达调控1植物基因网络3遗传基因组学简介21.基因表达调控基因表达(geneexpression)--基因转录及翻译的过程。rRNA、tRNA的合成属于基因表达中心法则(thecentraldogma)：基因表达的时空特异性时间特异性(temporalspecificity)某一基因的表达严格按特定的时间顺序发生。空间特异性(spatialspecificity)在个体生长全过程，某种基因产物在个体按不同组织空间顺序出现基因表达的方式1、组成型表达（constitutive gene expression）

2、指在个体发育的任一阶段都能在大多数细胞中持续进行的基因表达。其基因表达产物通常是对生命过程必需的或必不可少的，且较少受环境因素的影响。这类基因通常被称为持家基因（housekeeping gene）。2、诱导和阻遏表达诱导（induction）：是指在特定环境因素刺激下，基因被激活，从而使基因的表达产物增加。这类基因称为可诱导基因。乳糖→利用乳糖的三种酶表达阻遏（repression）：是指在特定环境因素刺激下，基因被抑制，从而使基因的表达产物减少。这类基因称为可阻遏基因。色氨酸—色氨酸合成酶系3、协调表达在一定机制控制下，功能相关的一组

3、基因，协调一致，共同表达。基因表达的调控方式2.遗传基因组学简介遗传基因组学概念2001年，Janson&Nap提出了遗传基因组学(geneticalgenomics)的概念：将全基因组中的每个基因的mRNA表达量作为数量性状，对其进行QTL定位分析，即基因表达的数量性状定位分析技术(expressionQTL,eQTL)，又叫遗传基因组学。Jansen&Nap.2001.TrendsGenet.eQTL的实质eQTL以一个分离群体中不同个体(基因型)或者是有其它遗传结构的群体作为样本，运用QTL分析方法分析特定基因转录丰度差异而得到的一

4、些遗传区域，转录丰度用于作为个体中基因表达水平的衡量方式，并且作为一个性状来分析(eTrait),就像其它的表型性状(pTrait)，例如植株高度和产量一样。eQTL与表型QTL有许多共通之处，研究表型QTL的方法及要点均适用于eQTL。eQTL就是染色体上的一个区域，代表DNA序列变异很可能的遗传位点，是引起在这个群体间转录丰度可检测的变异的原因。一个基因可以有一个或多个eQTLs。大规模的mRNAprofiling技术一次实验可以检测到成千上万的eQTLs，拓展了多种物种中基因组范围eQTL的定位。Cis-&trans-调控根据eQT

5、L定位到的区间与转录物在染色体上的相对位置，将eQTL分为顺式eQTL(cis-eQTL)和反式eQTL(trans-eQTL)。Drukaetal.2010.PlantBiolJcis-eQTL:指假定控制转录水平的变异序列是由在这个基因内部或者在这个基因附近的序列变异所决定的。最经典的例子就是这个DNA序列本身的改变。因此，一个cis-eQTL可能与目的基因位置重合。trans-eQTL:检测到的eQTL与目的基因位置不重合，说明检测到的eQTL代表一个能够控制目标基因表达的基因座的位置。trans-eQTL的基因假定编码的是反式作用

6、因子，比如与其它基因顺式元件结合的关键蛋白，从而控制他们的mRNA表达。因此，一个trans-eQTL可能代表控制一个独立的目标基因或者一些相关功能基因表达的转录因子的位点。事实上，目标基因的表达可以由cis-和trans-作用元件结合控制。trans-acting位点与转录因子许多报道中鉴定的trans-acting位点并不编码转录因子。酵母中鉴定的eQTLs经常是产生于改变信号通路或代谢途径的遗传变异。实际上，转录因子也只是"偶然性"的定位于trans-eQTLs，而且差异基因表达也很少可以用转录因子序列变异来解释。果蝇研究表明转录因

7、子表达型进化上非常保守，而且启动子区比其他基因组区域多态性相对要少，说明它们与trans-acting变异没有必然的关系。对实验室培养的280代突变富集的秀丽隐杆状线虫全基因组基因表达分析，9%编码信号分子和转录因子的基因差异表达，而野生型线虫转录变异较小，仅2%。综上所述，自交系和异交群体均缺少序列变异，限制了转录因子导致的trans-eQTLs的数目。由于转录因子通常是大的调控网络的一部分，trans-eQTL对基因表达的影响可能被其他trans-作用因子的补偿性作用而掩盖。eQTL热点几乎所有的研究数据都表明eQTL在遗传图谱上不是

8、均匀分布的。当在某个特定区域中eQTL簇比预期的要多许多，那么这个区域经常被认为是一个eQTL热点。一个具有生物学意义的eQTL热点则是具有高密度trans-eQTL的基因组区域，可以用主调控