基因表达第一次课丁一老师ppt课件.ppt

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1、真核基因表达调控Regulationofeukaryoticgeneexpression基因表达(geneexpression)Genomics--DNA--sequencing3×109bpFunctionalgenomics---mRNAtwo-colorlabeledmixture---microarrayhybridizationYeastcDNAmicroarray6000genesProteomics--protein---2D-PAGEMass-SpectrometryProteinchip同一个体的肌细胞和白细胞的基因型是否一致？基因表达调控regulation

2、ofgeneexpression不同发育阶段、不同的微环境、不同的功能状态下，选择性、程序性地在特定细胞表达特定数量的特定基因。一、原核基因表达调控Regulationofprokaryoticgeneexpression1961年，Jacob和Monod提出。操纵子(operon)：由功能相关的一组结构基因(structuralgenes)串联在一起，包括上游的调控区共同构成。I：inhibitorygene→阻遏蛋白P:promotersequence→RNA聚合酶结合位点O:operatorsequence→阻遏蛋白结合位点LacZ:β－galactosidase→β－半乳

3、糖苷酶LacY:β－galactosidepermease→β－半乳糖苷透过酶LacA:thiogalactosidetranscetylase→硫代半乳糖苷转乙酰基酶1.乳糖操纵子细胞内葡萄糖浓度↑cAMP浓度↓细胞内葡萄糖浓度↓cAMP浓度↑cAMP+CAP→复合物，结合于P区，激活基因转录，增加酶产量。CAP：（catabolitegeneactivatorprotein）分解代谢物基因激活蛋白CRP：（cAMPreceptorprotein）cAMP受体蛋白分子结构含DNA结合区和cAMP结合位点乳糖操纵子的作用机制MulticloningsiteLacZ在基因工程中的应

4、用EcoRⅠ5’G-A-A-T-T-CG3’+5’A-A-T-T-C3’C-T-T-A-A-GC-T-T-A-A5’3’GIPTG：异丙基硫代半乳糖苷X-Gal：5-溴－4－氯－3－吲哚－β－D－半乳糖苷二、真核基因表达调控Regulationofeukaryoticgeneexpression一个多水平的复杂过程。1.转录前水平2.转录水平3.转录后水平4.翻译水平5.翻译后水平（一）真核细胞基因组的特点1.DNA量大。2.真核细胞的编码基因大多是不连续的，由外显子和内含子镶嵌排列而成。外显子(exon)：为蛋白质氨基酸编码的DNA序列。内含子(intron)：插入到编码序列

5、之间的非编码序列。真核生物的细胞平均每个基因含8个内含子。前体分子比成熟mRNA大4～10倍。内含子功能：①含调控序列，参与基因表达。②不同的剪接，产生不同的产物。③提供变异机会，与进化有关。3.真核生物DNA中含有大量重复序列。重复序列：在基因组中多次反复出现的DNA序列，按其出现的频率可分为低度、中度(103-104)和高度(106)重复序列。出现原因：①基因的多拷贝。②与染色质的构像、着丝点形成有关。③参与表达调控，染色质DNA的“区间性”。4.不存在操纵子结构。（二）转录前水平的表达调控发生在基因组水平上的基因结构的改变。1.基因丢失2.基因扩增3.基因重排4.甲基化修饰

6、5.染色质结构1.基因丢失体细胞分化过程中，必须将某些基因永久性关闭。最简单有效的方式－－－将这些基因丢失。将要分化为生殖细胞的细胞则一直保留着整套基因组。2.基因扩增发育分化、环境条件的改变，对某些基因产物的需要量急剧增加－－增加该基因的拷贝数。非洲爪蟾卵母细胞中rRNA基因(rDNA)的拷贝数为体细胞的4000倍。扩增→1012核糖体。无扩增→500年。多数人认为是基因反复复制的结果。不适当的基因扩增，可导致肿瘤的发生。基因组扩增:肝细胞的基因组是通过多倍体扩增的。成人肝细胞4倍体占60％。这些多倍体细胞的代谢极其活跃。多倍体可能有益于连续产生大量的蛋白质和酶。3.基因重排某

7、些基因片段改变原来存在的顺序重新排列组合。如：Ig由2条相同的轻链（λ或κ）和2条相同的重链（H）组成。在人类分别由位于22、2和14号染色体的λ、κ和H基因编码。κ基因由可变区（V，200种）、连接区（J，4种）和不变区（C）3部分组成。H区由高变区（V，200种）、可变区（D，10种）、连接区（J，4种）和不变区（C）组成。细胞分化时，每个细胞中的κ基因发生重排，随机取1个V、J、C基因连接形成1个完整的轻链基因，将其他的V、J基因切除。H基因同样形成VDJ，其mRNA通过与