《動物生物化學》本科教學PPT課件,動物生物化學,動物,生物化學,本科,教學,PPT,課件 第十三章第十三章基因表達的調(diào)節(jié)基因表達的調(diào)節(jié)基因表達調(diào)節(jié)的基本概念及原理基因表達調(diào)節(jié)的基本概念及原理原核生物基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)原核生物基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)真核生物基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)真核生物基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)第第 一一 節(jié)節(jié)基本概念與原理基本概念與原理一、一、基本基本概念概念基因（基因（gene）一段編碼蛋白質(zhì)多肽鏈和功能一段編碼蛋白質(zhì)多肽鏈和功能RNA的的DNA片段。片段?；蚪M基因組(genome)一個細胞或病毒所攜帶的全部遺傳一個細胞或病毒所攜帶的全部遺傳信息或整套基因。信息或整套基因。典型的基因表達是儲典型的基因表達是儲存遺傳信息的基因，在一存遺傳信息的基因，在一定調(diào)節(jié)機制控制下，經(jīng)過定調(diào)節(jié)機制控制下，經(jīng)過轉(zhuǎn)錄、翻譯，產(chǎn)生有生物轉(zhuǎn)錄、翻譯，產(chǎn)生有生物活性的蛋白質(zhì)或活性的蛋白質(zhì)或成熟的成熟的rRNA和和tRNA的過程。的過程?；虮磉_基因表達基因表達轉(zhuǎn)錄翻譯基因表達轉(zhuǎn)錄翻譯 大腸桿菌基因組（約大腸桿菌基因組（約40004000個基因個基因)，一般情況下只有，一般情況下只有5 510%10%在高水平轉(zhuǎn)錄狀態(tài)，其它基因有的處于較低水平的在高水平轉(zhuǎn)錄狀態(tài)，其它基因有的處于較低水平的表達，或者暫時不表達。表達，或者暫時不表達。人的基因組約含有人的基因組約含有1010萬個基因，但在一個組織細胞中通萬個基因，但在一個組織細胞中通常只有一部分基因表達，多數(shù)基因處在沉靜狀態(tài)，典型常只有一部分基因表達，多數(shù)基因處在沉靜狀態(tài)，典型的哺乳類細胞中開放轉(zhuǎn)錄的基因約在的哺乳類細胞中開放轉(zhuǎn)錄的基因約在1 1萬個上下，即使蛋萬個上下，即使蛋白質(zhì)合成量比較多、基因開放比例較高的肝細胞，一般白質(zhì)合成量比較多、基因開放比例較高的肝細胞，一般也只有不超過也只有不超過20%20%的基因處于表達狀態(tài)。的基因處于表達狀態(tài)。生物基因組的遺傳信息生物基因組的遺傳信息并不是同時全部都表達出來的并不是同時全部都表達出來的二、基因表達的規(guī)律二、基因表達的規(guī)律 -時間性及空間性時間性及空間性（1 1）時間特異性）時間特異性按功能需要，某一特定基因的表達嚴格按按功能需要，某一特定基因的表達嚴格按特定的時間順序發(fā)生，稱之為基因表達的特定的時間順序發(fā)生，稱之為基因表達的時間時間特異性特異性。多細胞生物基因表達的時間特異性又稱多細胞生物基因表達的時間特異性又稱階階段特異性段特異性。（2 2）空間特異性）空間特異性基基因因表表達達伴伴隨隨時時間間順順序序所所表表現(xiàn)現(xiàn)出出的的這這種種分分布布差差異異，實實際際上上是是由由細細胞胞在在器器官官的的分分布布決決定定的的，所以空間特異性又稱所以空間特異性又稱細胞或組織特異性細胞或組織特異性。在在個個體體生生長長全全過過程程，某某種種基基因因產(chǎn)產(chǎn)物物在在個個體體按按不不同同組組織織空空間間順順序序出出現(xiàn)現(xiàn)，稱稱之之為為基基因因表表達達的的空間特異性空間特異性。三、基因表達的方式三、基因表達的方式按對按對刺激的反應性，基因表達的方式分為：刺激的反應性，基因表達的方式分為：（1 1）組成性表達）組成性表達某某些些基基因因在在一一個個個個體體的的幾幾乎乎所所有有細細胞胞中中持持續(xù)表達，通常被稱為續(xù)表達，通常被稱為管家基因管家基因。管家基因管家基因無無論論表表達達水水平平高高低低，管管家家基基因因較較少少受受環(huán)環(huán)境境因因素素影影響響，而而是是在在個個體體各各個個生生長長階階段段的的大大多多數(shù)數(shù)或或幾幾乎乎全全部部組組織織中中持持續(xù)續(xù)表表達達，或或變變化化很很小小。區(qū)區(qū)別別于于其其他基因，這類基因表達被視為他基因，這類基因表達被視為組成性基因表達組成性基因表達。組組成成性性基基因因表表達達只只受受到到啟啟動動序序列列或或者者啟啟動動子子與與RNA聚合酶相互作用的影響。聚合酶相互作用的影響。組成性基因表達也是相對的，而不是一成不組成性基因表達也是相對的，而不是一成不變的，其表達強弱也是受一定機制調(diào)控的。變的，其表達強弱也是受一定機制調(diào)控的。（2 2）誘導和阻遏表達）誘導和阻遏表達適適應應性性表表達達指指環(huán)環(huán)境境的的變變化化容容易易使使其其表表達達水水平變動的一類基因表達平變動的一類基因表達。改變基因表達的情況以適應環(huán)境，例如與適改變基因表達的情況以適應環(huán)境，例如與適宜溫度下生活相比較，在冷或熱環(huán)境下適應生活宜溫度下生活相比較，在冷或熱環(huán)境下適應生活的動物，其肝臟合成的蛋白質(zhì)圖譜就有明顯的不的動物，其肝臟合成的蛋白質(zhì)圖譜就有明顯的不同；長期攝取不同的食物，體內(nèi)合成代謝酶類的同；長期攝取不同的食物，體內(nèi)合成代謝酶類的情況也會有所不同。所以，基因表達調(diào)控是生物情況也會有所不同。所以，基因表達調(diào)控是生物適應環(huán)境生存的必需。適應環(huán)境生存的必需。是指在特定環(huán)境因素刺激下，可誘導基因被是指在特定環(huán)境因素刺激下，可誘導基因被激活，從而使基因的表達產(chǎn)物增加。激活，從而使基因的表達產(chǎn)物增加。如如:DNA發(fā)生損傷時，修復酶的基因被誘導激活。發(fā)生損傷時，修復酶的基因被誘導激活。誘導表達誘導表達 在特定環(huán)境信號刺激下，相應的基因被激活，在特定環(huán)境信號刺激下，相應的基因被激活，基因表達產(chǎn)物增加，這種基因稱為基因表達產(chǎn)物增加，這種基因稱為可誘導基因可誘導基因。如如果果基基因因?qū)Νh(huán)環(huán)境境信信號號應應答答是是被被抑抑制制，這這種種基因是基因是可阻遏基因可阻遏基因?？勺瓒艋虮磉_產(chǎn)物水平降低的過程稱為可阻遏基因表達產(chǎn)物水平降低的過程稱為阻遏阻遏。阻遏阻遏如：周圍有充足的葡萄糖，細菌就可以利用葡萄如：周圍有充足的葡萄糖，細菌就可以利用葡萄糖作能源和碳源，不必更多去合成利用其它糖類糖作能源和碳源，不必更多去合成利用其它糖類的酶類，如乳糖操縱子被阻遏、關閉。的酶類，如乳糖操縱子被阻遏、關閉。在在一一定定機機制制控控制制下下，功功能能上上相相關關的的一一組組基基因因，無無論論其其為為何何種種表表達達方方式式，均均需需協(xié)協(xié)調(diào)調(diào)一一致致、共共同同表表達達，即即為為協(xié)協(xié)調(diào)調(diào)表表達達(coordinateexpression)，這這種種調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)稱稱為為協(xié)協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)調(diào)調(diào)節(jié)(coordinateregulation)。1 1、基因表達的多級調(diào)控基因表達的多級調(diào)控四、基因表達調(diào)控的基本原理四、基因表達調(diào)控的基本原理基因基因激活激活轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄后加工mRNA降解降解蛋白質(zhì)降解等蛋白質(zhì)降解等蛋白質(zhì)翻譯蛋白質(zhì)翻譯翻譯后加工修飾翻譯后加工修飾轉(zhuǎn)錄水平的基因表達調(diào)控最重要轉(zhuǎn)錄水平的基因表達調(diào)控最重要 2 2、特異特異DNA序列對基因轉(zhuǎn)錄激活的調(diào)節(jié)序列對基因轉(zhuǎn)錄激活的調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)基本要素基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)基本要素基基因因表表達達的的調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)與與基基因因的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)、性性質(zhì)質(zhì)，生生物物個個體體或或細細胞胞所所處處的的內(nèi)內(nèi)、外外環(huán)環(huán)境境，以以及及細細胞內(nèi)所存在的轉(zhuǎn)錄胞內(nèi)所存在的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白調(diào)節(jié)蛋白有關。有關。原核生物原核生物 操縱子操縱子(operon)(operon)機制機制 編碼序列編碼序列 啟動序列啟動序列 操縱序列操縱序列 其他調(diào)節(jié)序列其他調(diào)節(jié)序列共有序列共有序列決定啟動序列的轉(zhuǎn)錄活性大小決定啟動序列的轉(zhuǎn)錄活性大小。RNA聚合酶結(jié)合并啟動轉(zhuǎn)錄的聚合酶結(jié)合并啟動轉(zhuǎn)錄的特異特異DNA序列。序列。啟動序列啟動序列RNA轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始-35區(qū)區(qū)-10區(qū)區(qū)TTGACATTAACTTTTACATATGATTTTACATATGTTTTGATATATAATCTGACGTACTGTN17N16N17N16N16N7N7N6N7N6AAAAAtrptRNATyrlacrecAAra BADTTGACATATAAT共有序列共有序列真核生物真核生物 順式作用元件順式作用元件可影響自身基因表達活性的可影響自身基因表達活性的DNA序列序列 順式作用元件并非都位于轉(zhuǎn)錄起始點的上游順式作用元件并非都位于轉(zhuǎn)錄起始點的上游(5(5端端)啟動子啟動子 增強子增強子 沉默子沉默子轉(zhuǎn)錄起始點轉(zhuǎn)錄起始點增強子增強子DNA編碼序列編碼序列啟動子啟動子順式作用元件通常是基因的非編碼序列。順式作用元件通常是基因的非編碼序列。不不同同真真核核生生物物的的順順式式作作用用元元件件中中也也會會發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)一一些些共共有有序序列列，如如TATA盒盒、CAAT盒盒等等，這這些些共共有有序序列列是是RNA聚聚合合酶酶或或特特異異轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄錄因因子子的結(jié)合位點。的結(jié)合位點。3 3、調(diào)節(jié)蛋白對轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)節(jié)、調(diào)節(jié)蛋白對轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)節(jié)原核生物基因的調(diào)節(jié)蛋白原核生物基因的調(diào)節(jié)蛋白-DNA結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白特異因子、阻遏蛋白、激活蛋白特異因子、阻遏蛋白、激活蛋白真核生物基因的調(diào)節(jié)蛋白真核生物基因的調(diào)節(jié)蛋白-反式作用因子反式作用因子與與DNA結(jié)合的調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合的調(diào)節(jié)蛋白與蛋白質(zhì)結(jié)合的調(diào)節(jié)蛋白與蛋白質(zhì)結(jié)合的調(diào)節(jié)蛋白熱休克反應熱休克反應細菌的細菌的RNA聚合酶聚合酶 70（啟動常規(guī)基因表達）（啟動常規(guī)基因表達）被被 32取代，從而啟動另一套基因的表達。取代，從而啟動另一套基因的表達。啟動序列啟動序列編碼序列編碼序列操縱序列操縱序列polpol阻遏阻遏蛋白蛋白阻遏蛋白阻遏蛋白是由調(diào)節(jié)基因編碼產(chǎn)生的調(diào)節(jié)是由調(diào)節(jié)基因編碼產(chǎn)生的調(diào)節(jié)蛋白。專一與操縱基因（操縱序列）結(jié)合。蛋白。專一與操縱基因（操縱序列）結(jié)合。當當操操縱縱序序列列結(jié)結(jié)合合有有阻阻遏遏蛋蛋白白時時，會會阻阻礙礙RNA聚聚合合酶酶與與啟啟動動序序列列的的結(jié)結(jié)合合，或或是是RNA聚聚合合酶不能沿酶不能沿DNA向前移動向前移動，阻礙轉(zhuǎn)錄。，阻礙轉(zhuǎn)錄。操縱序列操縱序列 阻遏蛋白的結(jié)合位點阻遏蛋白的結(jié)合位點 因因阻遏阻遏蛋白結(jié)合蛋白結(jié)合DNA產(chǎn)生的阻斷轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)產(chǎn)生的阻斷轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用稱作用稱負調(diào)節(jié)負調(diào)節(jié)。激激活活蛋蛋白白可可結(jié)結(jié)合合啟啟動動序序列列鄰鄰近近的的DNA序序列列，促促進進RNA聚聚合合酶酶與與啟啟動動序序列列的的結(jié)結(jié)合合，增增強強RNA聚合酶活性。聚合酶活性。啟動序列啟動序列編碼序列編碼序列操縱序列操縱序列polpol激活蛋白激活蛋白激活蛋白激活蛋白是由調(diào)節(jié)基因編碼產(chǎn)生的調(diào)節(jié)蛋白。是由調(diào)節(jié)基因編碼產(chǎn)生的調(diào)節(jié)蛋白。因激活蛋白結(jié)合因激活蛋白結(jié)合DNADNA產(chǎn)生的增強轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)產(chǎn)生的增強轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用稱作用稱正調(diào)節(jié)正調(diào)節(jié)。有有些些基基因因在在沒沒有有激激活活蛋蛋白白存存在在時時，RNA聚合酶很少或完全不能結(jié)合啟動序列。聚合酶很少或完全不能結(jié)合啟動序列。啟動序列啟動序列編碼序列編碼序列操縱序列操縱序列polpol激活蛋白激活蛋白真核基因的調(diào)節(jié)蛋白真核基因的調(diào)節(jié)蛋白-反式作用因子（轉(zhuǎn)錄因子）反式作用因子（轉(zhuǎn)錄因子）由由某某一一基基因因表表達達產(chǎn)產(chǎn)生生的的蛋蛋白白質(zhì)質(zhì)因因子子，通通過過與與另另一一基基因因的的特特異異的的順順式式作作用用元元件件相相互互作作用用，調(diào)節(jié)其表達。這種調(diào)節(jié)作用稱為調(diào)節(jié)其表達。這種調(diào)節(jié)作用稱為反式作用反式作用。反式調(diào)節(jié)反式調(diào)節(jié)BAaDNAmRNA蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)AA轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子結(jié)構(gòu)DNA結(jié)合域結(jié)合域轉(zhuǎn)錄激活域轉(zhuǎn)錄激活域蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)結(jié)合域蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)結(jié)合域（二聚化結(jié)構(gòu)域）（二聚化結(jié)構(gòu)域）酸性激活域酸性激活域谷氨酰胺富含域谷氨酰胺富含域脯氨酸富含域脯氨酸富含域（1）調(diào)節(jié)蛋白與）調(diào)節(jié)蛋白與DNA的結(jié)合的結(jié)合大部分調(diào)節(jié)蛋白與大部分調(diào)節(jié)蛋白與DNA的結(jié)合為的結(jié)合為特異結(jié)合特異結(jié)合。調(diào)節(jié)蛋白中與調(diào)節(jié)蛋白中與DNA特異結(jié)合的結(jié)構(gòu)域中有特征特異結(jié)合的結(jié)構(gòu)域中有特征性的亞結(jié)構(gòu)性的亞結(jié)構(gòu)-即即結(jié)構(gòu)模序結(jié)構(gòu)模序。如：。如：螺旋螺旋-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角-螺旋螺旋（HTH）、）、鋅指（鋅指（zincfinger）、）、同質(zhì)異形結(jié)構(gòu)域同質(zhì)異形結(jié)構(gòu)域等。等。調(diào)節(jié)蛋白中的一些極性帶電荷的氨基酸殘基調(diào)節(jié)蛋白中的一些極性帶電荷的氨基酸殘基Asn、Gln、Glu、Arg、Lys與與DNA堿基形成堿基形成氫鍵氫鍵。螺旋螺旋-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角-螺旋（螺旋（HTH）由兩個由兩個7-9個氨基個氨基酸殘基組成的酸殘基組成的 螺旋。螺旋。一個用于識別一個用于識別DNA，結(jié)合在結(jié)合在DNA分子分子的大溝中。的大溝中。鋅指（鋅指（zincfinger）見于于TFA和和類固醇激素受體中，由一段富含半固醇激素受體中，由一段富含半胱氨酸的多胱氨酸的多肽鏈構(gòu)成。每四個半胱氨酸殘基或構(gòu)成。每四個半胱氨酸殘基或His殘殘基螯合一分子基螯合一分子Zn2+，其余其余約12-13個殘基個殘基則呈指呈指樣突突出，出，剛好能嵌入好能嵌入DNA雙螺旋的大溝中而與之相雙螺旋的大溝中而與之相結(jié)合。合。每個蛋白每個蛋白質(zhì)分子中可含分子中可含2-9個個鋅指指結(jié)構(gòu)。構(gòu)。常常結(jié)合結(jié)合DNA的的GC盒，也盒，也有與有與mRNA結(jié)合的功能。結(jié)合的功能。同質(zhì)同質(zhì)異形結(jié)構(gòu)域異形結(jié)構(gòu)域由由6060個氨基酸殘基組成，結(jié)構(gòu)與個氨基酸殘基組成，結(jié)構(gòu)與HTHHTH相相似似。在真核生物發(fā)育，如身體形成期間在真核生物發(fā)育，如身體形成期間起作用。起作用。編碼這種結(jié)構(gòu)域的編碼這種結(jié)構(gòu)域的DNADNA序列，叫做序列，叫做同同質(zhì)異形盒質(zhì)異形盒。（2 2）調(diào)節(jié)蛋白中）調(diào)節(jié)蛋白中 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用結(jié)構(gòu)域蛋白質(zhì)相互作用結(jié)構(gòu)域絕絕大大多多數(shù)數(shù)調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)蛋蛋白白質(zhì)質(zhì)結(jié)結(jié)合合DNA前前，需需通通過過蛋蛋白白質(zhì)質(zhì)-蛋蛋白白質(zhì)質(zhì)相相互互作作用用，形形成成二二聚聚體體或或多多聚聚體體。（同質(zhì)或異質(zhì)）同質(zhì)或異質(zhì)）也也有有的的是是在在結(jié)結(jié)合合DNA前前，需需要要蛋蛋白白質(zhì)質(zhì)與與蛋蛋白質(zhì)之間的解聚過程白質(zhì)之間的解聚過程二聚體二聚體亮亮氨氨酸酸之之間間相相互互作作用用形形成成二聚體，形成二聚體，形成“拉鏈拉鏈”。肽肽鏈鏈氨氨基基端端2030個個富富含含堿堿性性氨氨基基酸酸結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)域域與與DNA結(jié)結(jié)合。合。亮氨酸拉鏈亮氨酸拉鏈(zip)(zip)亮氨酸拉鏈亮氨酸拉鏈堿性螺旋堿性螺旋-環(huán)環(huán)-螺旋螺旋(HLH)可形成二聚體可形成二聚體由由50個氨基酸殘基的個氨基酸殘基的保守區(qū)組成保守區(qū)組成肽環(huán)長度可變肽環(huán)長度可變堿性螺旋與堿性螺旋與DNA結(jié)合結(jié)合4、RNA聚合酶聚合酶DNA順式作用元件、調(diào)節(jié)蛋白對轉(zhuǎn)錄順式作用元件、調(diào)節(jié)蛋白對轉(zhuǎn)錄激活的調(diào)節(jié)最終是由激活的調(diào)節(jié)最終是由RNA聚活酶的活性聚活酶的活性體現(xiàn)的。體現(xiàn)的。啟動子的結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)蛋白的性質(zhì)對啟動子的結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)蛋白的性質(zhì)對RNA聚活酶活性影響最大。聚活酶活性影響最大。啟動序列與啟動序列與RNA聚合酶活性聚合酶活性 啟動子有強弱只分，原核、真核啟動子啟動子有強弱只分，原核、真核啟動子堿基堿基序列序列影響影響RNA聚合酶與其親和力，進而影響轉(zhuǎn)聚合酶與其親和力，進而影響轉(zhuǎn)錄啟動頻率。錄啟動頻率。啟動子序列的差別，使細胞中不同的管家啟動子序列的差別，使細胞中不同的管家基因在不同的水平表達?；蛟诓煌乃奖磉_。調(diào)節(jié)蛋白與調(diào)節(jié)蛋白與RNA聚合酶活性聚合酶活性啟啟動動序序列列決決定定基基礎礎轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄錄頻頻率率，一一些些特特異異調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)蛋蛋白白在在適適當當環(huán)環(huán)境境信信號號（如如誘誘導導劑劑和和阻阻遏遏劑劑等等）刺刺激激下下在在細細胞胞內(nèi)內(nèi)表表達達，然然后后通通過過DNA-蛋蛋白白質(zhì)質(zhì)、蛋蛋白白質(zhì)質(zhì)-蛋蛋白白質(zhì)質(zhì)相相互互作作用用影影響響RNA聚聚合合酶酶活活性性，使使基礎轉(zhuǎn)錄頻率發(fā)生變化，從而引起表達的變化?；A轉(zhuǎn)錄頻率發(fā)生變化，從而引起表達的變化。第第 二二 節(jié)節(jié) 原核生物基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)原核生物基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)的主要環(huán)節(jié)在轉(zhuǎn)錄起始調(diào)節(jié)的主要環(huán)節(jié)在轉(zhuǎn)錄起始一、原核一、原核生物生物基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)特點基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)特點（1 1）因子決定因子決定RNA聚合酶識別特異性聚合酶識別特異性只有一種只有一種RNA-pol，但是有很多種但是有很多種因子因子（2 2）操縱子模型的普遍性操縱子模型的普遍性 功能相關基因成簇串聯(lián)通過單個啟動子協(xié)調(diào)表達功能相關基因成簇串聯(lián)通過單個啟動子協(xié)調(diào)表達（3 3）阻遏蛋白與阻遏機制的普遍性）阻遏蛋白與阻遏機制的普遍性 原核生物主要以這種負調(diào)節(jié)方式為主原核生物主要以這種負調(diào)節(jié)方式為主二、乳糖操縱子調(diào)節(jié)機制二、乳糖操縱子調(diào)節(jié)機制（1 1）乳糖操縱子乳糖操縱子(laclac operonoperon)的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因Z Z：-半乳糖苷酶半乳糖苷酶Y Y：透酶透酶A A：乙酰基轉(zhuǎn)移酶乙?；D(zhuǎn)移酶 調(diào)控區(qū)調(diào)控區(qū)CAPCAP結(jié)合位點結(jié)合位點啟動序列啟動序列操縱序列操縱序列Z ZY YA AO OP PDNADNAmRNA阻遏蛋白阻遏蛋白IDNAZYAOPpol沒有乳糖存在時沒有乳糖存在時（2 2）阻遏蛋白的負性調(diào)節(jié)阻遏蛋白的負性調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)基因調(diào)節(jié)基因mRNA阻遏蛋白阻遏蛋白有乳糖存在時有乳糖存在時IDNAZYAOPpol啟動轉(zhuǎn)錄啟動轉(zhuǎn)錄mRNA乳糖乳糖半乳糖半乳糖-半乳糖苷酶半乳糖苷酶CAP降解物基因活化蛋白降解物基因活化蛋白CAP-cAMP復合物復合物CAP+轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄無葡萄糖，無葡萄糖，cAMP濃度高時濃度高時有葡萄糖，有葡萄糖，cAMP濃度低時濃度低時（3）CAP的的正性調(diào)節(jié)正性調(diào)節(jié)ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAP 調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄翻譯阻遏蛋白調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄翻譯阻遏蛋白R，R與操縱基與操縱基因結(jié)合，阻止結(jié)合在啟動子上的因結(jié)合，阻止結(jié)合在啟動子上的RNA-pol前移，前移，結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因不被轉(zhuǎn)錄不被轉(zhuǎn)錄。1 1）無乳糖也無葡萄糖存在時：）無乳糖也無葡萄糖存在時：2 2）當無乳糖，有葡萄糖時：）當無乳糖，有葡萄糖時：由于葡萄糖不能使阻遏蛋白失活，乳糖操由于葡萄糖不能使阻遏蛋白失活，乳糖操縱子關閉，另外，由于有葡萄糖，縱子關閉，另外，由于有葡萄糖，cAMP含量含量低，低，CAP的正性調(diào)節(jié)不起作用。的正性調(diào)節(jié)不起作用。總結(jié)：總結(jié)：所以：無乳糖時，無論有無葡萄糖，操縱子關閉所以：無乳糖時，無論有無葡萄糖，操縱子關閉OPOP 由于葡萄糖降解物能降低由于葡萄糖降解物能降低cAMP含量，不含量，不與與CAP形成復合物，形成復合物，CAP不能結(jié)合到啟動子附不能結(jié)合到啟動子附近，近，RNA聚合酶不能有效轉(zhuǎn)錄，使細菌只能利聚合酶不能有效轉(zhuǎn)錄，使細菌只能利用葡萄糖。用葡萄糖。3 3）既有乳糖，又有葡萄糖時：）既有乳糖，又有葡萄糖時：O 乳糖與阻遏蛋白結(jié)合，乳糖與阻遏蛋白結(jié)合，使阻遏蛋白變構(gòu)，失去與操使阻遏蛋白變構(gòu)，失去與操縱基因結(jié)合的能力而脫落?？v基因結(jié)合的能力而脫落。細胞內(nèi)細胞內(nèi)cAMP含量高，含量高，cAMP與與CAP結(jié)合成復合結(jié)合成復合物，與物，與DNA結(jié)合，并推動結(jié)合，并推動RNA-pol向前移動，促進向前移動，促進轉(zhuǎn)錄。轉(zhuǎn)錄。4 4）有乳糖，無葡萄糖時：）有乳糖，無葡萄糖時：mRNARNA-polO 乳糖與阻遏蛋白結(jié)合，使阻遏蛋白變構(gòu)，失去乳糖與阻遏蛋白結(jié)合，使阻遏蛋白變構(gòu)，失去與操縱基因結(jié)合的能力而脫落，結(jié)合在啟動子上的與操縱基因結(jié)合的能力而脫落，結(jié)合在啟動子上的RNA-pol向前移動，結(jié)構(gòu)基因被轉(zhuǎn)錄翻譯，合成與向前移動，結(jié)構(gòu)基因被轉(zhuǎn)錄翻譯，合成與乳糖代謝有關的酶類從而利用乳糖。乳糖代謝有關的酶類從而利用乳糖。所以：有乳糖時，沒有葡萄糖，操縱子才開放；所以：有乳糖時，沒有葡萄糖，操縱子才開放；有葡萄糖存在，操縱子關閉有葡萄糖存在，操縱子關閉（4 4）協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)阻遏蛋白封閉轉(zhuǎn)錄時，阻遏蛋白封閉轉(zhuǎn)錄時，CAP對該系統(tǒng)不能發(fā)揮作用；對該系統(tǒng)不能發(fā)揮作用；沒沒有有阻阻遏遏蛋蛋白白與與操操縱縱序序列列結(jié)結(jié)合合，如如無無CAP存存在在加加強強轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄，操縱子仍無轉(zhuǎn)錄活性。操縱子仍無轉(zhuǎn)錄活性。單純?nèi)樘谴嬖跁r，細菌利用乳糖作碳源。單純?nèi)樘谴嬖跁r，細菌利用乳糖作碳源。若若有有葡葡萄萄糖糖或或葡葡萄萄糖糖/乳乳糖糖共共同同存存在在時時，細細菌首先利用葡萄糖。菌首先利用葡萄糖。葡萄糖對葡萄糖對laclac操縱子的阻遏作用稱操縱子的阻遏作用稱分解代謝阻遏。分解代謝阻遏。三三、其它其它轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)機制機制1 1、阿拉伯糖操縱子的正調(diào)節(jié)和負調(diào)節(jié)作用、阿拉伯糖操縱子的正調(diào)節(jié)和負調(diào)節(jié)作用阿拉伯糖是另一個可以為代謝提供碳源的五阿拉伯糖是另一個可以為代謝提供碳源的五碳糖。在大腸桿菌中阿拉伯糖的降解需要碳糖。在大腸桿菌中阿拉伯糖的降解需要araB、araA和和araD3個基因編碼個基因編碼3個酶：個酶：核酮糖激酶核酮糖激酶，L-阿拉伯糖異構(gòu)酶阿拉伯糖異構(gòu)酶和和L-核酮糖核酮糖-5-磷酸磷酸-4-差向異差向異構(gòu)酶構(gòu)酶。與。與araBAD相鄰的是一個復合的啟動子區(qū)相鄰的是一個復合的啟動子區(qū)域和一個調(diào)節(jié)基因域和一個調(diào)節(jié)基因araC，araC產(chǎn)生的產(chǎn)生的AraC蛋蛋白同時顯示正、負調(diào)節(jié)因子的功能白同時顯示正、負調(diào)節(jié)因子的功能。AraC蛋白通過兩種異構(gòu)體（蛋白通過兩種異構(gòu)體（P1和和P2）來）來實現(xiàn)正、負調(diào)節(jié)因子的雙重功能。實現(xiàn)正、負調(diào)節(jié)因子的雙重功能。在沒有阿拉伯糖時，在沒有阿拉伯糖時，P1形式占優(yōu)勢，可以形式占優(yōu)勢，可以與現(xiàn)在尚未鑒定的類操縱區(qū)位點相結(jié)合，與現(xiàn)在尚未鑒定的類操縱區(qū)位點相結(jié)合，起起阻遏作用。阻遏作用。一旦有阿拉伯糖存在，它就能夠與一旦有阿拉伯糖存在，它就能夠與AraC蛋白結(jié)合，使蛋白結(jié)合，使P1離開操縱基因位點，構(gòu)象平離開操縱基因位點，構(gòu)象平衡趨向于衡趨向于P2形式。形式。P2是是起誘導作用的形式，起誘導作用的形式，它通過與啟動子結(jié)合促進它通過與啟動子結(jié)合促進RNA-pol開始轉(zhuǎn)錄，開始轉(zhuǎn)錄，發(fā)揮正向調(diào)節(jié)作用發(fā)揮正向調(diào)節(jié)作用。2 2、色氨酸操縱子的轉(zhuǎn)錄弱化調(diào)節(jié)、色氨酸操縱子的轉(zhuǎn)錄弱化調(diào)節(jié)色氨酸操縱子負責色氨酸的生物合成，編碼色氨酸操縱子負責色氨酸的生物合成，編碼色氨酸操縱子負責色氨酸的生物合成，編碼色氨酸操縱子負責色氨酸的生物合成，編碼5 5種酶的基因（種酶的基因（種酶的基因（種酶的基因（trpEtrpE、trpDtrpD、trpCtrpC、trpBtrpB、trpAtrpA）緊密連鎖在一起，當培養(yǎng)基中有足夠的色氨酸緊密連鎖在一起，當培養(yǎng)基中有足夠的色氨酸緊密連鎖在一起，當培養(yǎng)基中有足夠的色氨酸緊密連鎖在一起，當培養(yǎng)基中有足夠的色氨酸時，操縱子自動關閉，缺乏色氨酸時操縱子被打時，操縱子自動關閉，缺乏色氨酸時操縱子被打時，操縱子自動關閉，缺乏色氨酸時操縱子被打時，操縱子自動關閉，缺乏色氨酸時操縱子被打開開開開。色氨酸或與其代謝有關的某種物質(zhì)在色氨酸或與其代謝有關的某種物質(zhì)在色氨酸或與其代謝有關的某種物質(zhì)在色氨酸或與其代謝有關的某種物質(zhì)在阻遏基阻遏基阻遏基阻遏基因表達因表達因表達因表達過程中起作用。由于過程中起作用。由于過程中起作用。由于過程中起作用。由于trptrp操縱子參與生物操縱子參與生物操縱子參與生物操縱子參與生物合成而不是降解，因此它不受葡萄糖或合成而不是降解，因此它不受葡萄糖或合成而不是降解，因此它不受葡萄糖或合成而不是降解，因此它不受葡萄糖或cAMPcAMP-CAPCAP的調(diào)控。的調(diào)控。的調(diào)控。的調(diào)控。RDNAECAOPDBL調(diào)節(jié)基因調(diào)節(jié)基因啟動子啟動子操縱基因操縱基因前導序列前導序列結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因mRNA阻遏蛋白阻遏蛋白輔阻遏輔阻遏物物（Trp）研究發(fā)現(xiàn)，有研究發(fā)現(xiàn)，有色氨酸，轉(zhuǎn)錄總色氨酸，轉(zhuǎn)錄總是在這個區(qū)域終是在這個區(qū)域終止，這種終止是止，這種終止是被調(diào)節(jié)的，這個被調(diào)節(jié)的，這個區(qū)域被稱為區(qū)域被稱為衰減衰減子（弱化子）子（弱化子）。阻遏阻遏-操縱機制操縱機制是一級開關，主管轉(zhuǎn)錄是否啟動，是一級開關，主管轉(zhuǎn)錄是否啟動，相當于粗調(diào)開關。相當于粗調(diào)開關。前導序列翻譯前導肽前導序列翻譯前導肽是二級開關，屬細調(diào)控，是二級開關，屬細調(diào)控，指示已經(jīng)啟動的轉(zhuǎn)錄是否繼續(xù)下去。這個細微調(diào)指示已經(jīng)啟動的轉(zhuǎn)錄是否繼續(xù)下去。這個細微調(diào)控是通過轉(zhuǎn)錄達到第一個結(jié)構(gòu)基因之前的過早終控是通過轉(zhuǎn)錄達到第一個結(jié)構(gòu)基因之前的過早終止來實現(xiàn)的，由色氨酸的濃度來調(diào)節(jié)這種過早終止來實現(xiàn)的，由色氨酸的濃度來調(diào)節(jié)這種過早終止的頻率。止的頻率。色氨酸操縱子是色氨酸操縱子是翻譯翻譯與與轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄相偶聯(lián)相偶聯(lián)的基因表達調(diào)節(jié)機制的基因表達調(diào)節(jié)機制前導序列由前導序列由前導序列由前導序列由162162個核苷酸組成，分為個核苷酸組成，分為個核苷酸組成，分為個核苷酸組成，分為1 1、2 2、3 3、4 4區(qū)域，區(qū)域，區(qū)域，區(qū)域，四個區(qū)域根據(jù)需要彼此互補結(jié)合，形四個區(qū)域根據(jù)需要彼此互補結(jié)合，形四個區(qū)域根據(jù)需要彼此互補結(jié)合，形四個區(qū)域根據(jù)需要彼此互補結(jié)合，形成特殊的二級結(jié)構(gòu)成特殊的二級結(jié)構(gòu)成特殊的二級結(jié)構(gòu)成特殊的二級結(jié)構(gòu)，達到調(diào)節(jié)基因表達的目的。，達到調(diào)節(jié)基因表達的目的。，達到調(diào)節(jié)基因表達的目的。，達到調(diào)節(jié)基因表達的目的。其中一部分序列其中一部分序列其中一部分序列其中一部分序列編碼了一個含編碼了一個含編碼了一個含編碼了一個含1414個氨基酸的前個氨基酸的前個氨基酸的前個氨基酸的前導肽導肽導肽導肽。該多肽內(nèi)含有兩個相鄰的色氨酸。正是。該多肽內(nèi)含有兩個相鄰的色氨酸。正是。該多肽內(nèi)含有兩個相鄰的色氨酸。正是。該多肽內(nèi)含有兩個相鄰的色氨酸。正是這這這這兩個相連色氨酸的密碼子兩個相連色氨酸的密碼子兩個相連色氨酸的密碼子兩個相連色氨酸的密碼子（組氨酸、苯丙氨（組氨酸、苯丙氨（組氨酸、苯丙氨（組氨酸、苯丙氨酸操縱子中都有這種現(xiàn)象）調(diào)控了色氨酸操縱酸操縱子中都有這種現(xiàn)象）調(diào)控了色氨酸操縱酸操縱子中都有這種現(xiàn)象）調(diào)控了色氨酸操縱酸操縱子中都有這種現(xiàn)象）調(diào)控了色氨酸操縱子結(jié)構(gòu)基因的表達。子結(jié)構(gòu)基因的表達。子結(jié)構(gòu)基因的表達。子結(jié)構(gòu)基因的表達。當培養(yǎng)基中當培養(yǎng)基中當培養(yǎng)基中當培養(yǎng)基中TrpTrp濃度很低時，濃度很低時，濃度很低時，濃度很低時，Trp-tRNATrp-tRNA含量減少，含量減少，含量減少，含量減少，這樣翻譯通過兩個相鄰這樣翻譯通過兩個相鄰這樣翻譯通過兩個相鄰這樣翻譯通過兩個相鄰TrpTrp密碼子的速度就會很慢，密碼子的速度就會很慢，密碼子的速度就會很慢，密碼子的速度就會很慢，當當當當4 4區(qū)被轉(zhuǎn)錄完成時，核糖體才進行到區(qū)被轉(zhuǎn)錄完成時，核糖體才進行到區(qū)被轉(zhuǎn)錄完成時，核糖體才進行到區(qū)被轉(zhuǎn)錄完成時，核糖體才進行到1 1區(qū)（或停留區(qū)（或停留區(qū)（或停留區(qū)（或停留在兩個相鄰的在兩個相鄰的在兩個相鄰的在兩個相鄰的TrpTrp密碼子處），這時的前導區(qū)結(jié)構(gòu)密碼子處），這時的前導區(qū)結(jié)構(gòu)密碼子處），這時的前導區(qū)結(jié)構(gòu)密碼子處），這時的前導區(qū)結(jié)構(gòu)是是是是2-32-3配對，不形成配對，不形成配對，不形成配對，不形成3-43-4配對的終止結(jié)構(gòu)，配對的終止結(jié)構(gòu)，配對的終止結(jié)構(gòu)，配對的終止結(jié)構(gòu)，RNA-RNA-polpol繼續(xù)前進轉(zhuǎn)錄繼續(xù)前進轉(zhuǎn)錄繼續(xù)前進轉(zhuǎn)錄繼續(xù)前進轉(zhuǎn)錄，直到將直到將直到將直到將trptrp操縱子中的結(jié)構(gòu)基因全操縱子中的結(jié)構(gòu)基因全操縱子中的結(jié)構(gòu)基因全操縱子中的結(jié)構(gòu)基因全部轉(zhuǎn)錄完成。部轉(zhuǎn)錄完成。部轉(zhuǎn)錄完成。部轉(zhuǎn)錄完成。當培養(yǎng)基中當培養(yǎng)基中當培養(yǎng)基中當培養(yǎng)基中TrpTrp濃度較高時，核糖體可順利通過兩濃度較高時，核糖體可順利通過兩濃度較高時，核糖體可順利通過兩濃度較高時，核糖體可順利通過兩個相鄰的個相鄰的個相鄰的個相鄰的TrpTrp密碼子，在密碼子，在密碼子，在密碼子，在4 4區(qū)被轉(zhuǎn)錄之前就到達區(qū)被轉(zhuǎn)錄之前就到達區(qū)被轉(zhuǎn)錄之前就到達區(qū)被轉(zhuǎn)錄之前就到達2 2區(qū)，區(qū)，區(qū)，區(qū)，使使使使2-32-3區(qū)不能配對，區(qū)不能配對，區(qū)不能配對，區(qū)不能配對，3-43-4區(qū)自由配對形成莖環(huán)終止子區(qū)自由配對形成莖環(huán)終止子區(qū)自由配對形成莖環(huán)終止子區(qū)自由配對形成莖環(huán)終止子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄被終止，結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄被終止，結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄被終止，結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄被終止，trptrp操縱子被關閉。操縱子被關閉。操縱子被關閉。操縱子被關閉。調(diào)節(jié)基因表達的調(diào)節(jié)基因表達的調(diào)節(jié)基因表達的調(diào)節(jié)基因表達的RNARNA，稱為調(diào)節(jié)稱為調(diào)節(jié)稱為調(diào)節(jié)稱為調(diào)節(jié)RNARNA。反義反義反義反義RNARNA：細菌中的一種調(diào)節(jié)細菌中的一種調(diào)節(jié)細菌中的一種調(diào)節(jié)細菌中的一種調(diào)節(jié)RNA,RNA,含有與特含有與特含有與特含有與特定定定定mRNAmRNA翻譯的起始部位互補的序列，通過與翻譯的起始部位互補的序列，通過與翻譯的起始部位互補的序列，通過與翻譯的起始部位互補的序列，通過與mRNAmRNA的雜交阻斷的雜交阻斷的雜交阻斷的雜交阻斷30S30S小亞基對小亞基對小亞基對小亞基對AUGAUG的識別及的識別及的識別及的識別及與與與與SDSD序列的結(jié)合，抑制翻譯的起始。序列的結(jié)合，抑制翻譯的起始。序列的結(jié)合，抑制翻譯的起始。序列的結(jié)合，抑制翻譯的起始。反義反義反義反義RNARNA的調(diào)節(jié)作用，稱為反義控制。的調(diào)節(jié)作用，稱為反義控制。的調(diào)節(jié)作用，稱為反義控制。的調(diào)節(jié)作用，稱為反義控制。反義反義RNA對翻譯的調(diào)節(jié)作用對翻譯的調(diào)節(jié)作用第第 三三 節(jié)節(jié) 真核生物基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)真核生物基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)一、真核生物基因組結(jié)構(gòu)特點一、真核生物基因組結(jié)構(gòu)特點1 1、真核基因組結(jié)構(gòu)龐大、真核基因組結(jié)構(gòu)龐大哺乳類動哺乳類動物基因組物基因組DNADNA 約約 3 3 10 10 9 9 堿基對堿基對編碼基因編碼基因 約有約有 40000 40000 個個，占總長的占總長的6%6%rDNArDNA等重復基因等重復基因 約占約占 5%5%10%10%2 2、染色質(zhì)的獨特結(jié)構(gòu)、染色質(zhì)的獨特結(jié)構(gòu)DNA與組蛋白、非組蛋白和少量與組蛋白、非組蛋白和少量RNA等等其它物質(zhì)相結(jié)合，組蛋白可以保護其它物質(zhì)相結(jié)合，組蛋白可以保護DNA免受免受損傷，維持穩(wěn)定，調(diào)節(jié)表達。損傷，維持穩(wěn)定，調(diào)節(jié)表達。3 3、單順反子單順反子即即一一個個編編碼碼基基因因轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄錄生生成成一一個個mRNA分子，經(jīng)翻譯生成一條多肽鏈。分子，經(jīng)翻譯生成一條多肽鏈。4 4、重復序列重復序列（正向重復、反向重復）（正向重復、反向重復）單單拷貝序列（一次或數(shù)次）拷貝序列（一次或數(shù)次）高度重復序列（高度重復序列（10106 6 次）次）中度重復序列（中度重復序列（10103 3 10104 4次）次）多拷貝序列多拷貝序列5 5、基因不連續(xù)性基因不連續(xù)性斷裂基因斷裂基因 -是指核苷酸序列或編碼產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)具有是指核苷酸序列或編碼產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)具有一定程度同源性的一組基因。一定程度同源性的一組基因。同一家族的基因成員是由同一祖先基因進同一家族的基因成員是由同一祖先基因進化而來。其編碼產(chǎn)物常常具有相似的功能?；鴣怼Ｆ渚幋a產(chǎn)物常常具有相似的功能?；蚣易逯校承┏蓡T并不能表達出有功基因家族中，某些成員并不能表達出有功能的產(chǎn)物，這些基因稱為能的產(chǎn)物，這些基因稱為假基因假基因，表示為，表示為“”。哺乳動物中普遍存在這一現(xiàn)象。可哺乳動物中普遍存在這一現(xiàn)象?？赡苡赏蛔儺a(chǎn)生。能由突變產(chǎn)生。6 6、基因家族、基因家族二、真核生物基因表達調(diào)節(jié)的特點二、真核生物基因表達調(diào)節(jié)的特點1 1、組織特異性表達和時相性、組織特異性表達和時相性 真核生物和原核生物的分界線是真核生物真核生物和原核生物的分界線是真核生物染色體由一層核膜所包圍，真核生物轉(zhuǎn)錄和翻染色體由一層核膜所包圍，真核生物轉(zhuǎn)錄和翻譯在時空上是分隔的；原核生物是緊密偶聯(lián)的。譯在時空上是分隔的；原核生物是緊密偶聯(lián)的。（1 1）時間特異性）時間特異性/階段特異性階段特異性（2 2）空間特異性）空間特異性/細胞特異性細胞特異性/組織特異性組織特異性2 2、活性染色體結(jié)構(gòu)變化、活性染色體結(jié)構(gòu)變化（1 1）對核酸酶敏感）對核酸酶敏感活活化化基基因因常常有有超超敏敏位位點點，位位于于調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)蛋蛋白結(jié)合位點附近。白結(jié)合位點附近。（2 2）DNADNA拓撲結(jié)構(gòu)變拓撲結(jié)構(gòu)變化化天然雙鏈天然雙鏈DNA均以負性超螺旋構(gòu)象存在。均以負性超螺旋構(gòu)象存在?；蚧罨蠡蚧罨驲NA-pol正超螺旋正超螺旋負超螺旋負超螺旋轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向（3）DNA堿基修飾變化堿基修飾變化真核真核DNA約有約有5%的胞嘧啶被甲基化，甲基的胞嘧啶被甲基化，甲基化范圍與基因表達程度呈反比?；秶c基因表達程度呈反比。CpG島島甲基化常發(fā)生在某些基因的甲基化常發(fā)生在某些基因的5側(cè)翼區(qū)側(cè)翼區(qū)的的CpG序列序列（4 4）組蛋白變化）組蛋白變化富含富含Lys組蛋白水平降低組蛋白水平降低H2A,H2B二聚體不穩(wěn)定性增加二聚體不穩(wěn)定性增加組蛋白修飾組蛋白修飾H3組蛋白巰基暴露組蛋白巰基暴露4 4、多級調(diào)節(jié)系統(tǒng)多級調(diào)節(jié)系統(tǒng)3 3、正正性性調(diào)節(jié)占主導調(diào)節(jié)占主導 真核基因基因組大，通過利用各種轉(zhuǎn)錄因子真核基因基因組大，通過利用各種轉(zhuǎn)錄因子正性激活正性激活RNA聚合酶是真核基因調(diào)控的主要機制。聚合酶是真核基因調(diào)控的主要機制。特異性強，更精確，更經(jīng)濟特異性強，更精確，更經(jīng)濟 在在轉(zhuǎn)錄前、轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后與翻譯、轉(zhuǎn)錄前、轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后與翻譯、mRNAmRNA降降解、翻譯后、轉(zhuǎn)運等不同水平分別進行調(diào)控。解、翻譯后、轉(zhuǎn)運等不同水平分別進行調(diào)控。短期調(diào)節(jié)（可逆）短期調(diào)節(jié)（可逆）-環(huán)境、代謝物對合成的影響。環(huán)境、代謝物對合成的影響。長期調(diào)節(jié)（不可逆）長期調(diào)節(jié)（不可逆）-發(fā)育中的細胞決定和分化。發(fā)育中的細胞決定和分化。（1）DNA水平調(diào)節(jié)（轉(zhuǎn)錄前）水平調(diào)節(jié)（轉(zhuǎn)錄前）染色質(zhì)的丟失染色質(zhì)的丟失不可逆調(diào)節(jié)不可逆調(diào)節(jié)基因擴增基因擴增增加基因拷貝數(shù)增加基因拷貝數(shù)基因重排基因重排主要調(diào)節(jié)方式主要調(diào)節(jié)方式DNA甲基化甲基化甲基化與基因表達呈負相關甲基化與基因表達呈負相關（2）轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)）轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)RNA聚合酶活性調(diào)節(jié)聚合酶活性調(diào)節(jié)Britten-Davidson模型模型Britten-Davidson模型模型CDNAS1S2STZ1傳感基因傳感基因Z2st整合基因整合基因(受體基因受體基因)結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因受體序列受體序列mRNA傳感蛋白傳感蛋白激素激素激活蛋白激活蛋白（3 3）轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)節(jié)）轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)節(jié)mRNA前體加工對基因表達調(diào)節(jié)的影響前體加工對基因表達調(diào)節(jié)的影響mRNA的剪接對基因表達調(diào)節(jié)的影響的剪接對基因表達調(diào)節(jié)的影響mRNA運輸?shù)目刂七\輸?shù)目刂疲?）翻譯水平的調(diào)節(jié)）翻譯水平的調(diào)節(jié)翻譯起始的調(diào)節(jié)：阻遏蛋白的調(diào)節(jié)；起始因翻譯起始的調(diào)節(jié)：阻遏蛋白的調(diào)節(jié)；起始因子的調(diào)節(jié)；子的調(diào)節(jié)；5AUG（不是起始密碼子）的調(diào)節(jié)；不是起始密碼子）的調(diào)節(jié)；5非編碼區(qū)長度的影響等。非編碼區(qū)長度的影響等。mRNA穩(wěn)定性調(diào)節(jié)穩(wěn)定性調(diào)節(jié)小分子小分子RNA的的影響影響三、真核生物基因轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)節(jié)三、真核生物基因轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)節(jié)1 1、順式作用元件、順式作用元件是是RNA聚合酶結(jié)合位點周圍的一組轉(zhuǎn)錄控制組件，聚合酶結(jié)合位點周圍的一組轉(zhuǎn)錄控制組件，至少包括一個至少包括一個轉(zhuǎn)錄起始點轉(zhuǎn)錄起始點以及一個以上的以及一個以上的功能組件功能組件。典型的啟動子：典型的啟動子：CAAT盒和（或）盒和（或）GC盒盒TATA盒盒轉(zhuǎn)錄起始點轉(zhuǎn)錄起始點最簡單的啟動子：最簡單的啟動子：TATA盒盒轉(zhuǎn)錄起始點轉(zhuǎn)錄起始點有的啟動子沒有有的啟動子沒有GC盒盒或或TATA盒盒（1 1）啟動子）啟動子與與結(jié)構(gòu)基因表達相關、能夠被轉(zhuǎn)錄因子識別和結(jié)合的結(jié)構(gòu)基因表達相關、能夠被轉(zhuǎn)錄因子識別和結(jié)合的DNA序列序列.2.2.增強子增強子(enhancer)(enhancer)指指遠遠離離轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄錄起起始始點點、決決定定基基因因的的時時間間、空空間間特特異異性性、增增強強啟啟動動子子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄錄活活性性的的DNA序序列列，其其發(fā)揮作用的方式通常與方向、距離無關。發(fā)揮作用的方式通常與方向、距離無關。在轉(zhuǎn)錄起始點在轉(zhuǎn)錄起始點5或或3側(cè)均能起作用；側(cè)均能起作用；相對于啟動子的任一指向均能起作用；相對于啟動子的任一指向均能起作用；發(fā)揮作用與受控基因的遠近距離相對無關；發(fā)揮作用與受控基因的遠近距離相對無關；對異源性啟動子也能發(fā)揮作用；對異源性啟動子也能發(fā)揮作用；通常具有一些短的重復順序。通常具有一些短的重復順序。特點特點3.3.沉默子沉默子(silencer)(silencer)某些基因的負性調(diào)節(jié)元件，當其結(jié)合特異某些基因的負性調(diào)節(jié)元件，當其結(jié)合特異蛋白因子時，對基因轉(zhuǎn)錄起阻遏作用。蛋白因子時，對基因轉(zhuǎn)錄起阻遏作用。n同一同一DNA序列可被不同蛋白質(zhì)識別。序列可被不同蛋白質(zhì)識別。n同一蛋白質(zhì)因子可與多種不同同一蛋白質(zhì)因子可與多種不同DNA序列發(fā)生聯(lián)系，序列發(fā)生聯(lián)系，少數(shù)是直接結(jié)合，多數(shù)是蛋白質(zhì)少數(shù)是直接結(jié)合，多數(shù)是蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用后蛋白質(zhì)相互作用后再影響再影響DNA。n蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)或DNA-蛋白質(zhì)的結(jié)合，均導致構(gòu)象蛋白質(zhì)的結(jié)合，均導致構(gòu)象上的微細變化，構(gòu)象變化常是實現(xiàn)調(diào)控功能的分子上的微細變化，構(gòu)象變化常是實現(xiàn)調(diào)控功能的分子基礎?；A。n反式作用因子在自身生物合成過程中，有相當大的反式作用因子在自身生物合成過程中，有相當大的可變性和可塑性?？勺冃院涂伤苄浴? 2、反式作用因子反式作用因子 細胞中具有使基因開放或關閉功能的序列特異性細胞中具有使基因開放或關閉功能的序列特異性DNA結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白3 3、轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)節(jié)（1 1）反式作用因子的活性調(diào)節(jié)）反式作用因子的活性調(diào)節(jié)表達式調(diào)節(jié)表達式調(diào)節(jié) 共價修飾共價修飾 配體結(jié)合配體結(jié)合（2 2）反式作用因子與順式作用元件的結(jié)合）反式作用因子與順式作用元件的結(jié)合（3 3）反式作用因子的作用方式）反式作用因子的作用方式成環(huán)成環(huán) 扭曲扭曲 協(xié)同協(xié)同（4 4）反式作用因子的組合式調(diào)節(jié)作用）反式作用因子的組合式調(diào)節(jié)作用