第十三章-基因表達(dá)調(diào)控.ppt

第十三章,基因表達(dá)調(diào)控,RegulationofGeneExpression,第一節(jié)基因表達(dá)調(diào)控的基本概念,BasicConceptionsofGeneExpressionRegulation,基因(gene)從遺傳學(xué)講，基因是位于染色體上的遺傳基本單位或單元，具有編碼RNA或多數(shù)情況下編碼多肽功能的信息單位。從分子生物學(xué)看，基因是負(fù)載特定遺傳信息的DNA片段。,基因表達(dá)(geneexpression)是基因轉(zhuǎn)錄及翻譯的過程，即：生成具有生物學(xué)功能產(chǎn)物的過程。,基因表達(dá)是受調(diào)控的。,一、基因表達(dá)是指基因轉(zhuǎn)錄及翻譯的過程,基因組(genome)來自一個(gè)生物體的一整套遺傳物質(zhì)。從分子意義上說，是指全部DNA序列。,二、基因表達(dá)具有時(shí)間特異性和空間特異性,（一）時(shí)間特異性,按功能需要，某一特定基因的表達(dá)嚴(yán)格按特定的時(shí)間順序發(fā)生，稱之為基因表達(dá)的時(shí)間特異性(temporalspecificity)。,多細(xì)胞生物基因表達(dá)的時(shí)間特異性又稱階段特異性(stagespecificity)。,甲肽蛋白（AFP）的基因在胎兒肝細(xì)胞中活躍表達(dá)，成人中表達(dá)很低。肝癌細(xì)胞AFP的基因又重新被激活。血漿中AFP的水平作為肝癌早期診斷的重要指標(biāo)。,（二）空間特異性,基因表達(dá)伴隨時(shí)間或階段順序所表現(xiàn)出的這種空間分布差異，實(shí)際上是由細(xì)胞在器官的分布決定的，所以空間特異性又稱細(xì)胞或組織特異性(cellortissuespecificity)。,在個(gè)體生長(zhǎng)、發(fā)育過程中，某種基因產(chǎn)物在個(gè)體的不同組織或器官表達(dá)，即在個(gè)體的不同空間出現(xiàn)，稱之為基因表達(dá)的空間特異性(spatialspecificity)。,三、基因表達(dá)的方式及調(diào)節(jié)存在很大差異,基本（或組成性）表達(dá)誘導(dǎo)或阻遏表達(dá),基因表達(dá)調(diào)控(regulationofgeneexpression)：細(xì)胞或生物體接受環(huán)境信號(hào)刺激時(shí)或適應(yīng)環(huán)境變化的過程中在基因表達(dá)水平上做出應(yīng)答的分子機(jī)制。按對(duì)刺激的反應(yīng)性，基因表達(dá)的方式分為：,（一）基本（或組成性）表達(dá),某些基因在一個(gè)個(gè)體的幾乎所有細(xì)胞中持續(xù)表達(dá)，通常被稱為管家基因(housekeepinggene)。,無論表達(dá)水平高低，管家基因較少受環(huán)境因素影響，而是在個(gè)體各個(gè)生長(zhǎng)階段的大多數(shù)或幾乎全部組織中持續(xù)表達(dá)，或變化很小。區(qū)別于其他基因，這類基因表達(dá)被視為組成性基因表達(dá)(constitutivegeneexpression)。,（二）有些基因的表達(dá)受到環(huán)境變化的誘導(dǎo)和阻遏,在特定環(huán)境信號(hào)刺激下，相應(yīng)的基因被激活，基因表達(dá)產(chǎn)物增加，這種基因稱為可誘導(dǎo)基因(induciblegene)。,可誘導(dǎo)基因在特定環(huán)境中表達(dá)增強(qiáng)的過程，稱為誘導(dǎo)(induction)。,如果基因?qū)Νh(huán)境信號(hào)應(yīng)答是被抑制，這種基因是可阻遏基因(repressiblegene)?？勺瓒艋虮磉_(dá)產(chǎn)物水平降低的過程稱為阻遏(repression)。,在一定機(jī)制控制下，功能上相關(guān)的一組基因，無論其為何種表達(dá)方式，均需協(xié)調(diào)一致、共同表達(dá)，即為協(xié)調(diào)表達(dá)(coordinateexpression)，這種調(diào)節(jié)稱為協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)(coordinateregulation)。,（三）生物體內(nèi)不同基因的表達(dá)受到協(xié)調(diào)調(diào)節(jié),四、基因表達(dá)調(diào)控為生物體生長(zhǎng)、發(fā)育所必需,（一）以適應(yīng)環(huán)境、維持生長(zhǎng)和增殖,生物體所處的內(nèi)、外環(huán)境是在不斷變化的。通過一定的程序調(diào)控基因的表達(dá)，可使生物體表達(dá)出合適的蛋白質(zhì)分子，以便更好地適應(yīng)環(huán)境，維持其生長(zhǎng)和增殖。,（二）以維持細(xì)胞分化與個(gè)體發(fā)育,在多細(xì)胞個(gè)體生長(zhǎng)、發(fā)育的不同階段，或同一生長(zhǎng)發(fā)育階段，不同組織器官內(nèi)蛋白質(zhì)分子分布、種類和含量存在很大差異，這些差異是調(diào)節(jié)細(xì)胞表型的關(guān)鍵。,第二節(jié)基因表達(dá)調(diào)控的基本原理,BasicPrinciplesofGeneExpressionRegulation,基因表達(dá)的調(diào)控對(duì)生物是極端重要的。1.真核生物：各種不同類型的細(xì)胞能阻遏不同類型基因的表達(dá)。2.細(xì)菌具有阻遏基因表達(dá)的能力。在進(jìn)化中，細(xì)胞具備了一套機(jī)制，它能抑制那些并非必需的酶的基因，并激活那些在某一時(shí)間內(nèi)明顯必需的酶的基因。達(dá)到這一目的的二個(gè)條件：（1）必須具備關(guān)閉或打開每種特定基因的方法；（2）對(duì)應(yīng)該激活一種特定基因或一組基因的特定環(huán)境具備正確識(shí)別的能力。,一、基因表達(dá)調(diào)控呈現(xiàn)多層次和復(fù)雜性,基因表達(dá)的多級(jí)調(diào)控,基因激活拷貝數(shù)重排甲基化程度,轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄后加工mRNA降解,蛋白質(zhì)翻譯翻譯后加工修飾蛋白質(zhì)降解等,DNA,RNA,蛋白質(zhì),轉(zhuǎn)錄,翻譯,二、基因轉(zhuǎn)錄激活受到轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白與啟動(dòng)子相互作用的調(diào)節(jié),基因表達(dá)的調(diào)節(jié)與基因的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)，生物個(gè)體或細(xì)胞所處的內(nèi)、外環(huán)境，以及細(xì)胞內(nèi)所存在的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白有關(guān)。,原核生物,操縱子(operon)機(jī)制,（一）特異DNA序列決定基因的轉(zhuǎn)錄活性,是RNA聚合酶結(jié)合并啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的特異DNA序列。,啟動(dòng)序列,五種E.coli啟動(dòng)序列的共有序列,操縱序列阻遏蛋白(repressor)的結(jié)合位點(diǎn),當(dāng)操縱序列結(jié)合有阻遏蛋白時(shí)，會(huì)阻礙RNA聚合酶與啟動(dòng)序列的結(jié)合，或是RNA聚合酶不能沿DNA向前移動(dòng)，阻礙轉(zhuǎn)錄。,其他調(diào)節(jié)序列、調(diào)節(jié)蛋白,例如：,激活蛋白(activator)可結(jié)合啟動(dòng)序列鄰近的DNA序列，促進(jìn)RNA聚合酶與啟動(dòng)序列的結(jié)合，增強(qiáng)RNA聚合酶活性。,有些基因在沒有激活蛋白存在時(shí)，RNA聚合酶很少或完全不能結(jié)合啟動(dòng)序列。,真核生物,RNA聚合酶,mRNA,RNA聚合酶,B,A,DNA,轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn),不同真核生物的順式作用元件中也會(huì)發(fā)現(xiàn)一些共有序列，如TATA盒、CAAT盒等，這些共有序列是RNA聚合酶或特異轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點(diǎn)。,（二）轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白可以增強(qiáng)或抑制轉(zhuǎn)錄活性,原核生物基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白：特異因子（決定RNA聚合酶對(duì)一個(gè)或一套啟動(dòng)序列的特異性識(shí)別和結(jié)合能力）阻遏蛋白（結(jié)合操縱序列，抑制轉(zhuǎn)錄）激活蛋白（結(jié)合啟動(dòng)序列附近序列，增強(qiáng)RNA聚合酶活性）,真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白（轉(zhuǎn)錄因子）,由某一基因表達(dá)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)因子，通過與另一基因的特異的順式作用元件相互作用，調(diào)節(jié)其表達(dá)。這種調(diào)節(jié)作用稱為反式作用。,反式作用因子(trans-actingfactor),反式調(diào)節(jié),真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白（轉(zhuǎn)錄因子）,還有的蛋白質(zhì)因子（順式作用蛋白）可特異識(shí)別、結(jié)合自身基因的調(diào)節(jié)序列，調(diào)節(jié)自身基因的表達(dá)，稱順式作用。,順式調(diào)節(jié),DNA與蛋白質(zhì)相互作用指反式作用因子與順式作用元件之間的特異識(shí)別和結(jié)合。通常是非共價(jià)結(jié)合，被識(shí)別的DNA結(jié)合位點(diǎn)通常呈對(duì)稱、或不完全對(duì)稱結(jié)構(gòu)。,絕大多數(shù)調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)合DNA前，需通過蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用，形成二聚體(dimer)或多聚體(polymer)。,（三）轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白通過與DNA或與蛋白質(zhì)相互作用對(duì)轉(zhuǎn)錄起始進(jìn)行調(diào)節(jié),（四）RNA聚合酶與基因的啟動(dòng)序列/啟動(dòng)子相結(jié)合,1.原核啟動(dòng)序列/真核啟動(dòng)子與RNA聚合酶活性,RNA聚合酶與其的親和力，影響轉(zhuǎn)錄。,2.調(diào)節(jié)蛋白與RNA聚合酶活性,一些特異調(diào)節(jié)蛋白在適當(dāng)環(huán)境信號(hào)刺激下表達(dá)，然后通過DNA-蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用影響RNA聚合酶活性。,第三節(jié)原核基因表達(dá)調(diào)節(jié),RegulationofGeneExpressioninProkaryote,調(diào)節(jié)的主要環(huán)節(jié)在轉(zhuǎn)錄起始。,一、原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)特點(diǎn),（一）因子決定RNA聚合酶識(shí)別特異性,在轉(zhuǎn)錄起始階段，因子識(shí)別特異啟動(dòng)序列；不同的因子決定特異基因的轉(zhuǎn)錄激活，決定mRNA、rRNA和tRNA基因的轉(zhuǎn)錄。,（二）操縱子模型的普遍性,原核生物絕大多數(shù)基因按功能相關(guān)性成簇串聯(lián)、密集于染色體上，共同組成一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位操縱子(operon)。一個(gè)操縱子只含一個(gè)啟動(dòng)序列(promoter)及數(shù)個(gè)可轉(zhuǎn)錄的編碼基因。通常，這些編碼基因可轉(zhuǎn)錄出多順反子mRNA。原核基因的協(xié)調(diào)表達(dá)就是通過調(diào)控單個(gè)啟動(dòng)基因的活性來完成的。,（三）原核操縱子受到阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)節(jié),原核基因調(diào)控普遍涉及特異阻遏蛋白參與的開、關(guān)調(diào)節(jié)機(jī)制。當(dāng)阻遏蛋白與操縱序列結(jié)合或解聚時(shí)，就會(huì)發(fā)生特異基因的阻遏或去阻遏。,二、操縱子調(diào)控模式在原核基因轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)節(jié)中具有普遍性,乳糖代謝中的酶和基因:（1）-半乳糖苷酶(-galactosidase)：水解乳糖為葡萄糖和半乳糖（Z）（2）半乳糖苷透性酶(permease)：能使乳糖進(jìn)入細(xì)胞（Y）（3）-半乳糖苷轉(zhuǎn)乙酰基酶(transacetylase)（A）三種酶的基因轉(zhuǎn)錄成一條mRNA，稱多順反子的mRNA(polycistronicmRNA)。,-半乳糖苷酶能催化乳糖的兩種反應(yīng),別乳糖,1961年法國(guó)科學(xué)家Jacob和Monod發(fā)現(xiàn)大腸桿菌在含有乳糖的培養(yǎng)基中會(huì)合成大量的-半乳糖苷酶，使乳糖水解，在沒有乳糖的環(huán)境中不產(chǎn)生-半乳糖苷酶，從而提出了乳糖操縱子學(xué)說來解釋-半乳糖苷酶基因表達(dá)調(diào)控的問題。,（一）乳糖操縱子(lacoperon)的結(jié)構(gòu),調(diào)控區(qū),CAP結(jié)合位點(diǎn),啟動(dòng)序列,操縱序列,Z,Y,A,O,P,DNA,I,PI,調(diào)節(jié)基因,啟動(dòng)區(qū),調(diào)控元件,乳糖操縱子結(jié)構(gòu)和功能,結(jié)構(gòu)基因,-半乳糖苷透性酶,分解乳糖,半乳糖和葡萄糖,運(yùn)送乳糖透過細(xì)胞壁,乙酰輔酶A,乙酰半乳糖,調(diào)節(jié)基因,A,Y,Z,操縱區(qū),分解X-gal,藍(lán)色,沒有乳糖存在時(shí),（二）乳糖操縱子受阻遏蛋白和CAP的雙重調(diào)節(jié),1、阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)節(jié),有乳糖存在時(shí),異乳糖,安慰誘導(dǎo)物IPTG,導(dǎo)致lac基因表達(dá)的乳糖類似物（誘導(dǎo)物）：異丙基-D-硫代半乳糖苷(IPTG),CAP結(jié)構(gòu)特點(diǎn):結(jié)構(gòu)域:同源二聚體組成DNA結(jié)合域：與DNA調(diào)控元件結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合cAMP結(jié)合域：結(jié)合胞內(nèi)cAMP后，能激活CAP,2、CAP的正性調(diào)節(jié),當(dāng)葡萄糖缺乏時(shí),大腸桿菌內(nèi)的cAMP的水平上升,CAP結(jié)合到cAMP上.CAPcAMP復(fù)合物可結(jié)合到緊鄰RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)上游的乳糖操縱子的啟動(dòng)子Plac上.CAP的結(jié)合引起DNA鏈發(fā)生90的彎曲,增強(qiáng)了RNA聚合酶與啟動(dòng)子的結(jié)合,使轉(zhuǎn)錄效率提高50倍.,CAP正性調(diào)節(jié),無葡萄糖，cAMP濃度高,有葡萄糖，cAMP濃度低,CAP的正性調(diào)節(jié),3、協(xié)調(diào)調(diào)節(jié),當(dāng)阻遏蛋白封閉轉(zhuǎn)錄時(shí)，CAP對(duì)該系統(tǒng)不能發(fā)揮作用。,若無CAP存在，即使沒有阻遏蛋白與操縱序列結(jié)合，操縱子仍幾無轉(zhuǎn)錄活性。,單純?nèi)樘谴嬖跁r(shí)，細(xì)菌利用乳糖作碳源；若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在時(shí)，細(xì)菌首先利用葡萄糖。葡萄糖對(duì)lac操縱子的阻遏作用稱分解代謝阻遏(catabolicrepression)。,Z,Y,A,O,P,DNA,I,PI,無轉(zhuǎn)錄,有葡萄糖，無乳糖，cAMP濃度低，阻遏,Z,Y,A,O,P,DNA,I,PI,有葡萄糖，有乳糖，去阻遏，cAMP濃度低,Z,Y,A,O,P,DNA,I,PI,CAP,大量mRNA轉(zhuǎn)錄,無葡萄糖，有乳糖，去阻遏，cAMP濃度高,協(xié)調(diào)調(diào)節(jié),CAP的正性調(diào)節(jié)與阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)節(jié)是相互協(xié)調(diào)的。當(dāng)阻遏蛋白封閉O序列時(shí)，CAP對(duì)lac操縱子系統(tǒng)是不發(fā)揮作用的；當(dāng)阻遏蛋白與O序列解聚時(shí)，lac操縱子依然活性很低，此時(shí)必須有CAP的正性調(diào)節(jié)才能有效轉(zhuǎn)錄。,三、原核生物具有不同的轉(zhuǎn)錄終止調(diào)節(jié)機(jī)制,（一）不依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止,（二）依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止,常見于噬菌體中。,兩段富含GC的反向重復(fù)序列，中間間隔若干核苷酸；下游含一系列T序列。,終止子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：,色氨酸阻抑物,mRNA,原核生物轉(zhuǎn)錄終止調(diào)控：衰減子介導(dǎo)色氨酸操縱子,色氨酸操縱子結(jié)構(gòu),Trp高時(shí),Trp低時(shí),mRNA,O,P,trpR,調(diào)節(jié)區(qū),結(jié)構(gòu)基因,RNA聚合酶,RNA聚合酶,?,轉(zhuǎn)錄衰減(transcriptionattenuation),色氨酸操縱子(trpoperon),第10、11密碼子為trp密碼子,14aa前導(dǎo)肽編碼區(qū):,包含序列1,形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)能力強(qiáng)弱：序列1/2序列2/3序列3/4,前導(dǎo)RNA的結(jié)構(gòu),衰減子,衰減子:一段可以導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄效率降低的mRNA序列,該位點(diǎn)稱為弱化子.特點(diǎn):含有典型的終止子的特點(diǎn).1）莖環(huán)結(jié)構(gòu);2）GC豐富的反向重復(fù)序列;3）4個(gè)以上的U.,非依賴因子的轉(zhuǎn)錄終止,色氨酸含量高的時(shí)候:,色氨酸含量低的時(shí)候:,色氨酸操縱子轉(zhuǎn)錄的衰減調(diào)節(jié),UUUU3,前導(dǎo)肽,前導(dǎo)mRNA,色氨酸濃度高時(shí),衰減子結(jié)構(gòu)就是終止子可使轉(zhuǎn)錄,RNA聚合酶,終止,前導(dǎo)肽,前導(dǎo)mRNA,RNA聚合酶,色氨酸濃度低時(shí),Trp合成酶系相關(guān)結(jié)構(gòu)基因被轉(zhuǎn)錄,序列3、4不能形成衰減子結(jié)構(gòu),衰減子介導(dǎo)的調(diào)節(jié),衰減作用的生物學(xué)意義從衰減機(jī)制的分析來看，它不僅能夠把幾種水平如：DNA和RNA的構(gòu)象變化、mRNA上內(nèi)部終止(衰減)子的重建以及核糖體上tRNA對(duì)終止密碼的識(shí)別等統(tǒng)一起來，嚴(yán)格控制表達(dá)；衰減子還可依細(xì)胞內(nèi)某一氨基酸水平的高低而行止。所以它是一種應(yīng)答靈敏、調(diào)節(jié)靈活的多重調(diào)控方式。,四、原核生物在翻譯水平受到多個(gè)環(huán)節(jié)的調(diào)節(jié),（一）蛋白質(zhì)分子結(jié)合于啟動(dòng)序列或啟動(dòng)序列周圍進(jìn)行自我調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合mRNA靶位點(diǎn)，阻止核糖體識(shí)別翻譯起始區(qū)，從而阻斷翻譯。調(diào)節(jié)蛋白作用于自身mRNA，抑制自身的合成，稱自我控制(autogenouscontrol)。,（二）反義RNA結(jié)合mRNA翻譯起始部位的互補(bǔ)序列對(duì)翻譯進(jìn)行調(diào)節(jié),可調(diào)節(jié)基因表達(dá)的RNA稱為調(diào)節(jié)RNA。細(xì)菌中含有與特定mRNA翻譯起始部位互補(bǔ)的RNA，通過與mRNA雜交阻斷30S小亞基對(duì)起始密碼子的識(shí)別及與SD序列的結(jié)合，抑制翻譯起始。這種調(diào)節(jié)稱為反義控制(antisensecontrol)。,第四節(jié)真核基因表達(dá)調(diào)節(jié),RegulationofGeneExpressioninEukaryote,一、真核基因組具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),（一）真核基因組結(jié)構(gòu)龐大,哺乳類動(dòng)物基因組DNA約3109bp人類基因組約含22.5萬個(gè)基因1%的序列編碼蛋白質(zhì)rDNA等重復(fù)基因約占5%10%非編碼序列中包括內(nèi)含子、調(diào)控序列、重復(fù)序列等,（二）真核基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為單順反子(monocistron),一個(gè)編碼基因轉(zhuǎn)錄生成一個(gè)mRNA分子，經(jīng)翻譯生成一條多肽鏈。,（三）真核基因組含有大量的重復(fù)序列,真核結(jié)構(gòu)基因兩側(cè)存在有不被轉(zhuǎn)錄的非編碼序列，往往是基因表達(dá)的調(diào)控區(qū)。在編碼基因內(nèi)部尚有內(nèi)含子(intron)、外顯子(exon)之分，因此真核基因是不連續(xù)的。,（四）真核基因中存在非編碼序列和間隔區(qū)，故：具有不連續(xù)性,二、真核基因表達(dá)調(diào)控更為復(fù)雜,（一）真核細(xì)胞內(nèi)含有多種RNA聚合酶,真核RNA聚合酶有三種，即RNApolI、II及III，分別負(fù)責(zé)三種RNA轉(zhuǎn)錄。,（二）處于轉(zhuǎn)錄激活狀態(tài)的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化,對(duì)核酸酶敏感,當(dāng)用DNaseI處理時(shí)，活化的染色質(zhì)DNA會(huì)出現(xiàn)一些DNaseI超敏位點(diǎn)，常出現(xiàn)在調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合位點(diǎn)附近。,DNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化,天然雙鏈DNA均以負(fù)性超螺旋構(gòu)象存在；,基因活化后:,DNA堿基的甲基化修飾變化,真核DNA約有5%的C被甲基化（CpG島）甲基化范圍與基因表達(dá)程度呈反比,例：基因組印記：同一等位基因在根據(jù)其母方還是父方的來源進(jìn)行選擇性差異表達(dá)的現(xiàn)象。,親本印記(imprinting),印記:來源于父母本的一對(duì)等位基因表達(dá)不同。如源于父本的IGF-(胰島素樣生長(zhǎng)因子)基因可表達(dá)，而源于母本的則不能表達(dá)。此是由于卵母細(xì)胞中的IGF-已被甲基化，而精子中的IGF-未被甲基化，所以這一對(duì)等位基因在合子中表現(xiàn)不同。,組蛋白變化,富含Lys組蛋白(H1)水平降低H2AH2B二聚體不穩(wěn)定性增加組蛋白H3、H4發(fā)生乙?；⒓谆蛄姿峄揎?組蛋白修飾對(duì)于基因表達(dá)影響的機(jī)制包括兩種相互包容的理論。即：組蛋白的修飾直接影響染色質(zhì)或核小體的結(jié)構(gòu)；化學(xué)修飾征集了其他調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì)，為其他功能分子與組蛋白結(jié)合搭建了一個(gè)平臺(tái)。這些理論構(gòu)成了“組蛋白密碼”的假說。,組蛋白修飾對(duì)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的影響,（三）在真核基因表達(dá)調(diào)控中以正性調(diào)節(jié)占主導(dǎo),采用正性調(diào)節(jié)機(jī)制更精確：采用多種正性調(diào)節(jié)元件、正性調(diào)節(jié)蛋白可提高基因表達(dá)調(diào)節(jié)的特異性和精確性。采用負(fù)性調(diào)節(jié)不經(jīng)濟(jì)：正性調(diào)節(jié)中，大多數(shù)基因不結(jié)合調(diào)節(jié)蛋白，是沒有活性的；細(xì)胞表達(dá)一組激活蛋白時(shí)，相關(guān)靶基因即可被激活。,（四）在真核細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄與翻譯分隔進(jìn)行,（五）轉(zhuǎn)錄后修飾、加工更為復(fù)雜,真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄與翻譯在不同細(xì)胞部位進(jìn)行。因此，轉(zhuǎn)錄與翻譯產(chǎn)物的分布、定位等環(huán)節(jié)均可以被調(diào)控。,三、RNAPolI和PolIII轉(zhuǎn)錄體系的調(diào)節(jié)相對(duì)簡(jiǎn)單,（一）RNAPolI轉(zhuǎn)錄體系,RNAPolI的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物只有rRNA前體，經(jīng)剪接修飾生成除5SrRNA外的各種rRNA。啟動(dòng)子元件包括：核心元件(coreelement)或核心啟動(dòng)子(corepromoter)和上游控制元件(upstreamcontrolelement,UCE)。,（二）RNAPolIII轉(zhuǎn)錄體系,RNAPolIII的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物：多種小分子RNA，包括tRNA、5SrRNA和一部分小核RNA。啟動(dòng)子位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)下游，稱內(nèi)部控制區(qū)(internalcontrolregions,ICR)。,（一）真核基因順式作用元件影響基因轉(zhuǎn)錄活性,啟動(dòng)子,真核基因啟動(dòng)子是RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)周圍的一組轉(zhuǎn)錄控制組件，至少包括一個(gè)轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)以及一個(gè)以上的功能組件（TATA盒、GC盒、CAAT盒）。,四、RNAPolII轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)節(jié)非常復(fù)雜,(CAAT),珠蛋白基因啟動(dòng)子點(diǎn)突變效應(yīng),真核基因啟動(dòng)子典型結(jié)構(gòu),增強(qiáng)子(enhancer),指遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)、決定基因的時(shí)間、空間特異性、增強(qiáng)啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄活性的DNA序列。其發(fā)揮作用的方式通常與方向、距離無關(guān)。增強(qiáng)子也由若干功能組件組成，有些組件既可在增強(qiáng)子、也可在啟動(dòng)子中出現(xiàn)。,當(dāng)增強(qiáng)子遠(yuǎn)離啟動(dòng)子或轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)時(shí)，它們是怎樣調(diào)控轉(zhuǎn)錄作用的？增強(qiáng)子可以被轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，改變?nèi)旧|(zhì)的構(gòu)型（通過DNA彎曲或環(huán)化），這樣就可能使遠(yuǎn)距離的增強(qiáng)子和啟動(dòng)子變得鄰近，從而組成有活性的轉(zhuǎn)錄復(fù)合體，在這樣一種新的構(gòu)型中，轉(zhuǎn)錄活性就會(huì)高于基礎(chǔ)水平，從而增加了RNA合成的總體效率。,沉默子(silencer),某些基因的負(fù)性調(diào)節(jié)元件。當(dāng)其結(jié)合特異蛋白因子時(shí)，對(duì)基因轉(zhuǎn)錄起阻遏作用。,（二）反式作用因子是真核細(xì)胞中重要的轉(zhuǎn)錄調(diào)控蛋白,轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子分類（按功能特性）,基本轉(zhuǎn)錄因子(generaltranscriptionfactors),是RNA聚合酶結(jié)合啟動(dòng)子所必需的一組蛋白因子，決定三種RNA（mRNA、tRNA及rRNA）轉(zhuǎn)錄的類別。,特異轉(zhuǎn)錄因子(specialtranscriptionfactors),為個(gè)別基因轉(zhuǎn)錄所必需，決定該基因的時(shí)間、空間特異性表達(dá)。,轉(zhuǎn)錄激活因子（增強(qiáng)子結(jié)合蛋白，EBP）轉(zhuǎn)錄抑制因子（沉默子結(jié)合蛋白）,轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子結(jié)構(gòu),最常見的DNA結(jié)合域：,鋅指(zincfinger),CCysHHis,常結(jié)合GC盒,Cys和His殘基與鋅原子共價(jià)結(jié)合形成鋅指結(jié)構(gòu)。鋅指能與DNA雙螺旋的大溝結(jié)合并且環(huán)繞著DNA。在大溝中，鋅指能與DNA的一組堿基結(jié)合并形成氫鍵。,堿性a-螺旋（常結(jié)合CAAT盒）,堿性螺旋-環(huán)-螺旋,堿性亮氨酸拉鏈,（三）mRNA轉(zhuǎn)錄激活需要轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的形成,由RNApolII轉(zhuǎn)錄的真核基因?yàn)镮I型基因，可作為mRNA合成啟動(dòng)的模型。該模型的中心是促進(jìn)模板與RNApolII結(jié)合的各種反式作用因子。TFIID是多亞基蛋白復(fù)合體，其中一個(gè)蛋白能直接與啟動(dòng)子的TATA盒結(jié)合，稱為TATA結(jié)合蛋白(TATA-bindingprotein,TBP)，此外，TAF（TBP輔因子）輔助TBP的結(jié)合。,TBP結(jié)合到TATA框。在啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄前，一組轉(zhuǎn)錄因子（TFIIA、B、F、E、H）和RNA聚合酶II結(jié)合上去。,一些轉(zhuǎn)錄激活因子（增強(qiáng)子結(jié)合蛋白）結(jié)合到增強(qiáng)子上，然后再結(jié)合到轉(zhuǎn)錄復(fù)合體上，會(huì)極大地提高轉(zhuǎn)錄的水平。,轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的形成,五、RNAPolII轉(zhuǎn)錄終止的調(diào)節(jié)機(jī)制尚不清楚,（一）HIV基因組轉(zhuǎn)錄終止調(diào)節(jié),（二）熱休克蛋白基因的轉(zhuǎn)錄終止調(diào)節(jié),病毒蛋白Tat與轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物5端特異RNA序列結(jié)合，并與宿主蛋白質(zhì)、RNAPolII相互作用，阻止HIV基因組轉(zhuǎn)錄的提早終止。,在應(yīng)激條件下暫時(shí)性停止大多數(shù)基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯，啟動(dòng)一套能夠提高細(xì)胞生存能力的蛋白質(zhì)即熱休克蛋白(heatshockprotein)的表達(dá)。,六、轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)節(jié)也是基因表達(dá)調(diào)控的重要環(huán)節(jié),（一）hnRNA加工成熟的調(diào)節(jié),（二）mRNA運(yùn)輸、胞漿內(nèi)穩(wěn)定性的調(diào)節(jié),加工過程包括加帽、加尾、剪接、堿基修飾和編輯等。,七、基因表達(dá)在翻譯水平以及翻譯后階段仍然可以受到調(diào)節(jié),（一）對(duì)翻譯起始因子活性的調(diào)節(jié)主要通過磷酸化修