表達(dá)調(diào)控常冰梅學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1表達(dá)表達(dá)(biod)調(diào)控常冰梅調(diào)控常冰梅第一頁，共57頁。Basic Conceptions and Principle第1頁/共57頁第二頁，共57頁。五、基因五、基因(jyn)表達(dá)調(diào)控的基本表達(dá)調(diào)控的基本原理原理四、基因表達(dá)調(diào)控四、基因表達(dá)調(diào)控(dio kn)的生的生物學(xué)意義物學(xué)意義三、基因表達(dá)三、基因表達(dá)(biod)的的方式方式二、基因表達(dá)的特征二、基因表達(dá)的特征一、基因表達(dá)的概念一、基因表達(dá)的概念第2頁/共57頁第三頁，共57頁。一、基因一、基因(jyn)(jyn)表達(dá)的概念表達(dá)的概念 1.基因基因(gene)負(fù)載負(fù)載(fzi)特定遺傳信息的特定遺傳信息的DNA片段。片段。目目

2、 錄錄 2. 2.基因組基因組(genome)(genome) 來自來自(li z)(li z)一個(gè)生物體的一整套遺傳物質(zhì)。一個(gè)生物體的一整套遺傳物質(zhì)。是基因轉(zhuǎn)錄及翻譯的過程，即：生成具有是基因轉(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。生物學(xué)功能產(chǎn)物的過程。3.基因表達(dá)基因表達(dá)(gene expression)第3頁/共57頁第四頁，共57頁。調(diào)節(jié)基因調(diào)節(jié)基因無翻譯無翻譯(fny)產(chǎn)物產(chǎn)物翻翻 譯譯轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 錄錄無轉(zhuǎn)錄無轉(zhuǎn)錄(zhun l)產(chǎn)物產(chǎn)物結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)基因基因第4頁/共57頁第五頁，共57頁。二、基因表達(dá)二、基因表達(dá)(biod)的特征的特征 (一一)時(shí)間時(shí)間(shjin)特特異性異性

3、按功能需要，某一特定基因的表達(dá)嚴(yán)格按功能需要，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)的按特定的時(shí)間順序發(fā)生，稱之為基因表達(dá)的時(shí)時(shí)間特異性間特異性(temporal specificity)。 多細(xì)胞生物基因表達(dá)的時(shí)間特異性又稱多細(xì)胞生物基因表達(dá)的時(shí)間特異性又稱階段特異性階段特異性(stage specificity)。目目 錄錄第5頁/共57頁第六頁，共57頁。 (二二)空間空間(kngjin)特異性特異性基因表達(dá)伴隨時(shí)間基因表達(dá)伴隨時(shí)間(shjin)(shjin)順序所表現(xiàn)出的這順序所表現(xiàn)出的這種分布差異，實(shí)際上是由細(xì)胞在器官的分布決定的種分布差異，實(shí)際上是由細(xì)胞在器官的

4、分布決定的，又稱細(xì)胞或組織特異性，又稱細(xì)胞或組織特異性(cell or tissue specificity)(cell or tissue specificity)。在個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育過程中，某種基因產(chǎn)物在個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育過程中，某種基因產(chǎn)物在個(gè)體不同在個(gè)體不同(b tn)(b tn)的組織或器官表達(dá)，即在的組織或器官表達(dá)，即在個(gè)體的不同個(gè)體的不同(b tn)(b tn)空間出現(xiàn)，稱為基因表達(dá)空間出現(xiàn)，稱為基因表達(dá)的空間特異性的空間特異性(spatial specificity)(spatial specificity)。目目 錄錄第6頁/共57頁第七頁，共57頁。三、基因表達(dá)三、基因表達(dá)(biod

5、)的方的方式式按對(duì)刺激的反應(yīng)性，基因表達(dá)的方式按對(duì)刺激的反應(yīng)性，基因表達(dá)的方式(fngsh)分為：分為： (一一)基本基本(jbn)表達(dá)表達(dá)某些基因在一個(gè)個(gè)體的幾乎所有細(xì)胞中某些基因在一個(gè)個(gè)體的幾乎所有細(xì)胞中持續(xù)表達(dá)，通常被稱為持續(xù)表達(dá)，通常被稱為管家基因管家基因(housekeeping gene)。這類基因表達(dá)被視為這類基因表達(dá)被視為組成性或基本基因表達(dá)組成性或基本基因表達(dá)。 （舉例：舉例：TCATCA循環(huán)酶的編碼基因，循環(huán)酶的編碼基因， 細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)蛋白的編碼基因細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)蛋白的編碼基因 線粒體內(nèi)有關(guān)能量代謝的酶的編碼基因等）線粒體內(nèi)有關(guān)能量代謝的酶的編碼基因等）第7頁/共57頁第八頁，共

6、57頁。(二二)誘導(dǎo)誘導(dǎo)(yudo)和阻遏表達(dá)和阻遏表達(dá)在特定環(huán)境信號(hào)在特定環(huán)境信號(hào)(xnho)(xnho)刺激下，相應(yīng)的基因被刺激下，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)基因激活，基因表達(dá)產(chǎn)物增加，這種基因稱為可誘導(dǎo)基因。可 誘 導(dǎo) 基 因 在 特 定 環(huán) 境 中 表 達(dá) 增 強(qiáng)可 誘 導(dǎo) 基 因 在 特 定 環(huán) 境 中 表 達(dá) 增 強(qiáng)(zngqing)(zngqing)的過程，稱為誘導(dǎo)的過程，稱為誘導(dǎo)(induction)(induction)。（例如。（例如DNADNA損傷修復(fù)）損傷修復(fù)） 如果基因?qū)Νh(huán)境信號(hào)應(yīng)答是被抑制，這種基因是如果基因?qū)Νh(huán)境信號(hào)應(yīng)答是被抑制，這種基

7、因是可可阻遏基因阻遏基因。可阻遏基因表達(dá)產(chǎn)物水平降低的過程稱為可阻遏基因表達(dá)產(chǎn)物水平降低的過程稱為阻阻遏遏(repression)(repression)。 （例如（例如trp阻遏細(xì)菌酶）阻遏細(xì)菌酶）第8頁/共57頁第九頁，共57頁。在一定機(jī)制控制在一定機(jī)制控制(kngzh)(kngzh)下，功能上相關(guān)下，功能上相關(guān)的一組基因協(xié)調(diào)一致、共同表達(dá)，即為協(xié)調(diào)表的一組基因協(xié)調(diào)一致、共同表達(dá)，即為協(xié)調(diào)表達(dá)達(dá)(coordinate expression)(coordinate expression)，這種調(diào)節(jié)稱為協(xié)調(diào)調(diào)，這種調(diào)節(jié)稱為協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)(coordinate regulation)(coordin

8、ate regulation)。 (三三)協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)(xitio)表達(dá)表達(dá)第9頁/共57頁第十頁，共57頁。四、基因四、基因(jyn)表達(dá)調(diào)控的生物學(xué)意義表達(dá)調(diào)控的生物學(xué)意義（一）適應(yīng)環(huán)境、維持生長(zhǎng)（一）適應(yīng)環(huán)境、維持生長(zhǎng)(shngzhng)(shngzhng)和和增殖增殖 （二）維持（二）維持(wich)(wich)細(xì)胞分化與個(gè)細(xì)胞分化與個(gè)體發(fā)育體發(fā)育第10頁/共57頁第十一頁，共57頁。五、基因五、基因(jyn)表達(dá)調(diào)控的基本原理表達(dá)調(diào)控的基本原理（一）基因（一）基因(jyn)(jyn)表達(dá)的多級(jí)調(diào)控表達(dá)的多級(jí)調(diào)控DNADNA基因基因(jyn)(jyn)激活激活 RNA 轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始 轉(zhuǎn)

9、錄后加工轉(zhuǎn)錄后加工 mRNA降解降解蛋白質(zhì)降解蛋白質(zhì)降解蛋白質(zhì)的投遞和運(yùn)蛋白質(zhì)的投遞和運(yùn)輸輸?shù)鞍踪|(zhì)翻譯蛋白質(zhì)翻譯翻譯后加工修飾翻譯后加工修飾Pr第11頁/共57頁第十二頁，共57頁。(二二)基因轉(zhuǎn)錄激活基因轉(zhuǎn)錄激活(j hu)調(diào)節(jié)基本要素調(diào)節(jié)基本要素1.特異特異(ty)DNA序列序列(DNA元件元件)2.轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白3.DNA-蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用蛋白質(zhì)相互作用4.RNA聚合酶聚合酶第12頁/共57頁第十三頁，共57頁。（1) 原核原核(yun h)生物生物 操縱子操縱子(operon)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)(jigu)1.特異特異DNA序列序列(xli)(DNA元件元件

10、) 指具有調(diào)節(jié)功能的特異指具有調(diào)節(jié)功能的特異DNA序列序列(xli)。 （2) 真核生物真核生物順式作用元件順式作用元件(cis-acting element)第13頁/共57頁第十四頁，共57頁。原核原核(yun h)生物生物 蛋白質(zhì)因子蛋白質(zhì)因子 操縱子操縱子(operon) 機(jī)制機(jī)制(jzh)特異特異DNA序列序列編碼序列編碼序列 啟動(dòng)序列啟動(dòng)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(promoter)(operator)第14頁/共57頁第十五頁，共57頁。1）啟動(dòng)序列）啟動(dòng)序列(xli)是是RNA聚合酶結(jié)合并啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的聚合酶結(jié)合并啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的特特 異異DNA序列序列(xli)。

11、RNA轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始-35區(qū)區(qū)-10區(qū)區(qū)TTGACATTAACTTTTACATATGATTTTACATATGTTTTGATATATAATCTGACGTACTGTN17N16N17N16N16N7N7N6N7N6AAAAAtrp tRNATyrlacrecAAra BAD TTGACA TATAAT共有序列共有序列第15頁/共57頁第十六頁，共57頁。 TATAAT （pribnow 盒盒） TTGACA共有序列共有序列(consensus sequence) 決決定啟動(dòng)定啟動(dòng)(qdng)序列的轉(zhuǎn)錄活性大小。序列的轉(zhuǎn)錄活性大小。第16頁/共57頁第十七頁，共57頁。2 2 操縱序列操縱序列(x

12、li) (xli) 阻遏蛋白阻遏蛋白(repressor)(repressor)的結(jié)合位點(diǎn)的結(jié)合位點(diǎn)當(dāng)操縱序列結(jié)合有阻遏當(dāng)操縱序列結(jié)合有阻遏(z )蛋白時(shí)，會(huì)阻礙蛋白時(shí)，會(huì)阻礙RNA聚合酶與啟動(dòng)序列的結(jié)合，或是聚合酶與啟動(dòng)序列的結(jié)合，或是RNA聚合酶不聚合酶不能沿能沿DNA向前移動(dòng)向前移動(dòng) ，阻礙轉(zhuǎn)錄。，阻礙轉(zhuǎn)錄。啟動(dòng)序啟動(dòng)序列列編碼序列編碼序列操縱序列操縱序列pol阻遏蛋白阻遏蛋白第17頁/共57頁第十八頁，共57頁。3) 3) 其他其他(qt)(qt)調(diào)節(jié)序列調(diào)節(jié)序列例如例如(lr)激活蛋白激活蛋白(activator)可結(jié)合啟動(dòng)序列鄰可結(jié)合啟動(dòng)序列鄰近近(ln jn)的的DNA序列，促進(jìn)

13、序列，促進(jìn)RNA聚合酶與啟動(dòng)聚合酶與啟動(dòng)序列的結(jié)合，增強(qiáng)序列的結(jié)合，增強(qiáng)RNA聚合酶活性。聚合酶活性。有些基因在沒有激活蛋白存在時(shí)有些基因在沒有激活蛋白存在時(shí)，RNA聚聚合酶很少或完全不能結(jié)合啟動(dòng)序列。合酶很少或完全不能結(jié)合啟動(dòng)序列。第18頁/共57頁第十九頁，共57頁。1.特異特異(ty)DNA序列序列(DNA元件元件) 指具有調(diào)節(jié)功能的特異指具有調(diào)節(jié)功能的特異(ty)DNA序列。序列。 （2) 真核生物真核生物(shngw)順式作用順式作用(zuyng)元件元件(cis-acting element)第19頁/共57頁第二十頁，共57頁。真核生物真核生物(shngw)順式作用元件順式作用元

14、件(cis-acting element)可影響自身基因表達(dá)活性的可影響自身基因表達(dá)活性的DNA序列通序列通常是非編碼序列。包括啟動(dòng)子、增強(qiáng)子及沉默子常是非編碼序列。包括啟動(dòng)子、增強(qiáng)子及沉默子等。等。BADNA編碼序列編碼序列轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)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)一些共有序列共有序列 ，如，如TATA盒、盒、CAAT盒等，這些共有序列盒等，這些共有序列是是RNA聚合酶或特異聚合酶或特異(ty)轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點(diǎn)。轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點(diǎn)。 第20頁/共57頁第二十一頁，共57頁。2. 轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白 （1） 原核生物原核生物(shn

15、gw): 均為均為DNA結(jié)合蛋結(jié)合蛋白白因子（特異因子）：決定因子（特異因子）：決定RNA聚合酶對(duì)啟動(dòng)序列的特異聚合酶對(duì)啟動(dòng)序列的特異 性性識(shí)別和結(jié)合識(shí)別和結(jié)合(jih)能力。能力。阻遏蛋白：可結(jié)合操縱序列，阻遏基因阻遏蛋白：可結(jié)合操縱序列，阻遏基因(jyn)轉(zhuǎn)錄。轉(zhuǎn)錄。激活蛋白：激活蛋白：可結(jié)合啟動(dòng)序列鄰近的可結(jié)合啟動(dòng)序列鄰近的DNA序列，促序列，促進(jìn)進(jìn)RNA聚合酶與啟動(dòng)序列的結(jié)合，增強(qiáng)聚合酶與啟動(dòng)序列的結(jié)合，增強(qiáng)RNA聚合聚合酶活性。酶活性。第21頁/共57頁第二十二頁，共57頁。（2 ） 真核生物真核生物(shngw)基因調(diào)節(jié)蛋白又稱基因調(diào)節(jié)蛋白又稱轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子或轉(zhuǎn)錄因子（轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子或

16、轉(zhuǎn)錄因子（TF） 絕大多數(shù)真核轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子由某一基因絕大多數(shù)真核轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子由某一基因(jyn)表表 達(dá)后，通過與特異的順式作用元件相達(dá)后，通過與特異的順式作用元件相互作用，互作用， 影響另一基因影響另一基因(jyn)的轉(zhuǎn)錄，稱為反的轉(zhuǎn)錄，稱為反式作用因子（式作用因子（trans-acting factor）。）。 有些真核調(diào)節(jié)蛋白有些真核調(diào)節(jié)蛋白(dnbi)可特異識(shí)別、結(jié)合自身可特異識(shí)別、結(jié)合自身基因的調(diào)節(jié)序列，調(diào)節(jié)自身基因的開啟或關(guān)閉，稱為基因的調(diào)節(jié)序列，調(diào)節(jié)自身基因的開啟或關(guān)閉，稱為順式調(diào)節(jié)作用。順式調(diào)節(jié)作用。第22頁/共57頁第二十三頁，共57頁。 aADNAmRNA蛋白質(zhì)AbA反反式

17、式調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)CcCDNAmRNA蛋白質(zhì)C順順式式調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)第23頁/共57頁第二十四頁，共57頁。3. DNA蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)、 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)相互作用蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)相互作用 指的是反式作用因子指的是反式作用因子(ynz)與順式作用元件之與順式作用元件之間的特異識(shí)別及結(jié)合。通常是非共價(jià)結(jié)合，被識(shí)間的特異識(shí)別及結(jié)合。通常是非共價(jià)結(jié)合，被識(shí)別的別的DNA結(jié)合位點(diǎn)通常呈對(duì)稱、或不完全對(duì)稱結(jié)結(jié)合位點(diǎn)通常呈對(duì)稱、或不完全對(duì)稱結(jié)構(gòu)。構(gòu)。 絕大多數(shù)調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)合絕大多數(shù)調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)合(jih)DNA前，前，需通過蛋白質(zhì)需通過蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用，形成二聚體蛋白質(zhì)相互作用，形成二聚體(dimer)或多聚體或多聚體(p

18、olymer)。第24頁/共57頁第二十五頁，共57頁。4. RNA聚合酶聚合酶 原核啟動(dòng)原核啟動(dòng)(qdng)(qdng)序列序列/ /真核啟動(dòng)真核啟動(dòng)(qdng)(qdng)子與子與RNARNA聚合酶活性聚合酶活性 RNA聚合酶與啟動(dòng)序列聚合酶與啟動(dòng)序列/啟動(dòng)子的親和力，影響啟動(dòng)子的親和力，影響(yngxing)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄。錄。 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)(tioji)(tioji)蛋白與蛋白與RNARNA聚合酶活性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)達(dá)，然后通過然后通過DNA-蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作蛋白質(zhì)相互作用影響用影響RNA聚合酶活性。

19、聚合酶活性。第25頁/共57頁第二十六頁，共57頁。Regulation of Prokaryotic Gene Transcription第26頁/共57頁第二十七頁，共57頁。 一、原核一、原核(yun h)(yun h)生物基因表達(dá)調(diào)控生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)的特點(diǎn)1 .以轉(zhuǎn)錄起始為主要調(diào)控點(diǎn)：以轉(zhuǎn)錄起始為主要調(diào)控點(diǎn)： 因子決定因子決定(judng)RNA聚合酶識(shí)別特異性聚合酶識(shí)別特異性2.主要通過主要通過(tnggu)操縱子模式進(jìn)行調(diào)節(jié)操縱子模式進(jìn)行調(diào)節(jié)3.阻遏蛋白對(duì)轉(zhuǎn)錄的抑制作用（阻遏機(jī)制）是普遍存在的阻遏蛋白對(duì)轉(zhuǎn)錄的抑制作用（阻遏機(jī)制）是普遍存在的負(fù)調(diào)控作用負(fù)調(diào)控作用4.多順反子多順

20、反子mRNA只在原核生物存在只在原核生物存在5. 轉(zhuǎn)錄和翻譯偶聯(lián)轉(zhuǎn)錄和翻譯偶聯(lián)第27頁/共57頁第二十八頁，共57頁。二、原核生物二、原核生物(shngw)轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控起始調(diào)控 以乳糖操縱子為例介紹原核以乳糖操縱子為例介紹原核生物生物(shngw)操縱子調(diào)控模式操縱子調(diào)控模式第28頁/共57頁第二十九頁，共57頁。 (一一)乳糖操縱子乳糖操縱子(lac operon)的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)(jigu)和功能和功能 調(diào)控序列調(diào)控序列 調(diào)節(jié)序列調(diào)節(jié)序列啟動(dòng)序啟動(dòng)序列列操縱序列操縱序列 結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因 Z: -半乳糖苷酶半乳糖苷酶 Y: 透酶透酶 A: 乙?；D(zhuǎn)移酶乙酰基轉(zhuǎn)移酶ZYAOPDNAIPI調(diào)節(jié)

21、基因的調(diào)節(jié)基因的啟動(dòng)序列啟動(dòng)序列CAP結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合位點(diǎn)第29頁/共57頁第三十頁，共57頁。 (一一)乳糖操縱子乳糖操縱子(lac operon)的結(jié)構(gòu)和功能的結(jié)構(gòu)和功能 1.結(jié)構(gòu)基因：結(jié)構(gòu)基因：Z、Y、A編碼三種代謝編碼三種代謝(dixi)乳糖的乳糖的酶。酶。 2.調(diào)控序列：調(diào)控序列： (1)調(diào)節(jié)序列調(diào)節(jié)序列(I基因基因)：編碼阻遏蛋白：編碼阻遏蛋白 (2)啟動(dòng)序列啟動(dòng)序列P： (3)操縱序列操縱序列O：阻遏蛋白的結(jié)合位點(diǎn)：阻遏蛋白的結(jié)合位點(diǎn) (4)CAP結(jié)合序列：結(jié)合序列：CAP(一種激活蛋白一種激活蛋白)結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合位點(diǎn)第30頁/共57頁第三十一頁，共57頁。mRNA阻遏蛋白阻遏蛋白ID

22、NAZYAOPpol1.沒有乳糖沒有乳糖(r tn)存在時(shí)存在時(shí)( (二二) )阻遏蛋白阻遏蛋白(dnbi)(dnbi)介導(dǎo)的負(fù)性調(diào)節(jié)介導(dǎo)的負(fù)性調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)基因調(diào)節(jié)基因第31頁/共57頁第三十二頁，共57頁。mRNA阻遏蛋白阻遏蛋白2.有乳糖有乳糖(r tn)存在時(shí)存在時(shí)IDNAZYAOPpol啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄mRNA乳糖乳糖半乳糖半乳糖-半乳糖苷酶半乳糖苷酶第32頁/共57頁第三十三頁，共57頁。第33頁/共57頁第三十四頁，共57頁。G-分解產(chǎn)物分解產(chǎn)物ATPcAMP5AMP+ -AC PDE有有G，cAMP水平低水平低無無G，cAMP水平高水平高第34頁/共57頁第三十五頁，共57頁。+ +

23、 + + + + + + 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄無葡萄糖，無葡萄糖，cAMP濃度濃度(nngd)高時(shí)高時(shí)有葡萄糖，有葡萄糖，cAMP濃度濃度(nngd)低時(shí)低時(shí)（三）（三）CAPCAP的正性調(diào)節(jié)的正性調(diào)節(jié)(tioji)(tioji)ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAPcAMP第35頁/共57頁第三十六頁，共57頁。( (四四) )協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)(xitio)(xitio)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié) 1.正、正、負(fù)負(fù)性性調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)的的協(xié)調(diào)協(xié)調(diào) (1)當(dāng)當(dāng)阻遏蛋白封阻遏蛋白封閉轉(zhuǎn)錄時(shí)閉轉(zhuǎn)錄時(shí)，CAP對(duì)對(duì)乳糖操乳糖操縱縱(cozng)子不能子不能發(fā)揮發(fā)揮作用；作用； (2)如無如無CAP存在，即使存在，即使沒沒有阻遏蛋白有

24、阻遏蛋白與與操操縱縱(cozng)序列序列結(jié)結(jié)合，操合，操縱縱(cozng)子仍無子仍無轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄活性。活性。第36頁/共57頁第三十七頁，共57頁。 有葡萄糖有葡萄糖cAMP濃度濃度(nngd)低低OOmRNA無乳糖無乳糖(r tn)時(shí)時(shí)有乳糖有乳糖(r tn)時(shí)時(shí) 無葡萄糖無葡萄糖 cAMP濃度高濃度高RNA-polOO極少mRNA第37頁/共57頁第三十八頁，共57頁。( (四四) )協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)(xitio)(xitio)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié) 2.E.coli 2.E.coli根據(jù)碳源性質(zhì)選擇代謝方式根據(jù)碳源性質(zhì)選擇代謝方式 (1) (1)單純單純(dnchn)(dnchn)乳糖存在時(shí)，細(xì)菌利用乳糖作碳

25、源；乳糖存在時(shí)，細(xì)菌利用乳糖作碳源； (2) (2)若有葡萄糖或葡萄糖若有葡萄糖或葡萄糖/ /乳糖共同存在時(shí)，細(xì)菌首先利用乳糖共同存在時(shí)，細(xì)菌首先利用葡萄糖。葡萄糖。 (3)lac (3)lac操縱子的最強(qiáng)誘導(dǎo)條件是高乳糖，無葡萄糖。操縱子的最強(qiáng)誘導(dǎo)條件是高乳糖，無葡萄糖。第38頁/共57頁第三十九頁，共57頁。Regulation of Eukaryotic Gene Transcription第39頁/共57頁第四十頁，共57頁。一、真核基因組結(jié)構(gòu)一、真核基因組結(jié)構(gòu)(jigu)特特點(diǎn)點(diǎn)1.真核基因組結(jié)構(gòu)真核基因組結(jié)構(gòu)(jigu)龐大、為二倍龐大、為二倍體體哺乳類動(dòng)哺乳類動(dòng)物基因組物基因組D

26、NA 約約 3109 堿基對(duì)堿基對(duì)人編碼基因人編碼基因約約 有有 28900 個(gè)（個(gè)（2008年數(shù)據(jù)）年數(shù)據(jù)），占占總長(zhǎng)的總長(zhǎng)的6 %rDNA等重復(fù)基因等重復(fù)基因約約 占占 5% 10%第40頁/共57頁第四十一頁，共57頁。2.單順反子單順反子(monocistron) 即一個(gè)即一個(gè)(y )編碼基因轉(zhuǎn)錄生成一個(gè)編碼基因轉(zhuǎn)錄生成一個(gè)(y )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。3.重復(fù)重復(fù)(chngf)序序列列單拷貝序列（一次或數(shù)次）單拷貝序列（一次或數(shù)次）高度重復(fù)序列（高度重復(fù)序列（106 次）次）中度重復(fù)序列（中度重復(fù)序列（103104次）次）多拷貝序列多拷貝序列

27、4.基因基因(jyn)不連續(xù)性不連續(xù)性5. DNA與組蛋白構(gòu)成染色質(zhì)與組蛋白構(gòu)成染色質(zhì)第41頁/共57頁第四十二頁，共57頁。二、真核基因二、真核基因(jyn)表達(dá)調(diào)控特點(diǎn)表達(dá)調(diào)控特點(diǎn)（一）一）RNA聚合酶聚合酶（二）活性染色體結(jié)構(gòu)（二）活性染色體結(jié)構(gòu)(jigu)變化變化1. 對(duì)核酸酶（對(duì)核酸酶（DNase）敏感）敏感(mngn)活化基因常有超敏位點(diǎn)，位于調(diào)節(jié)活化基因常有超敏位點(diǎn)，位于調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合位點(diǎn)附近。蛋白結(jié)合位點(diǎn)附近。第42頁/共57頁第四十三頁，共57頁。2. DNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(jigu)變化變化天然雙鏈天然雙鏈DNA均以負(fù)性超螺旋構(gòu)象均以負(fù)性超螺旋構(gòu)象(u xin)存在；存在；

28、基因基因(jyn)活化活化后后RNA-pol正超螺旋正超螺旋負(fù)超螺旋負(fù)超螺旋轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向3. DNA堿基修飾變化甲基化程度降低堿基修飾變化甲基化程度降低真核真核DNA約有約有5%的胞嘧啶被甲基化，的胞嘧啶被甲基化，甲基化范圍與基因表達(dá)程度呈反比。甲基化范圍與基因表達(dá)程度呈反比。第43頁/共57頁第四十四頁，共57頁。4. 組蛋白變化組蛋白變化(binhu) 富含富含Lys組蛋白水平降低組蛋白水平降低(jingd) H2A, H2B二聚體不穩(wěn)定性增加二聚體不穩(wěn)定性增加 H3、H4組蛋白被修飾組蛋白被修飾 H3組蛋白巰基暴露組蛋白巰基暴露（三）正性調(diào)節(jié)（三）正性調(diào)節(jié)(tioji)占占主導(dǎo)主導(dǎo)（

29、四四）轉(zhuǎn)錄與翻譯分隔進(jìn)行轉(zhuǎn)錄與翻譯分隔進(jìn)行（五）轉(zhuǎn)錄后修飾、加工復(fù)雜五）轉(zhuǎn)錄后修飾、加工復(fù)雜第44頁/共57頁第四十五頁，共57頁。三、三、RNA pol 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄(zhun l)起起始調(diào)節(jié)始調(diào)節(jié)（一）順式作用（一）順式作用(zuyng)元件元件1. 啟動(dòng)子啟動(dòng)子真核基因真核基因(jyn)啟動(dòng)子是啟動(dòng)子是RNA聚聚合酶結(jié)合位點(diǎn)周圍的一組轉(zhuǎn)錄控制組合酶結(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。個(gè)以上的功能組件。TATA盒盒GC盒盒CAAT盒盒第45頁/共57頁第四十六頁，共57頁。第46頁/共57頁第四十七頁，共57頁。2. 增

30、強(qiáng)子增強(qiáng)子(enhancer)指遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)、決定基因的特異指遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)、決定基因的特異性表達(dá)、增強(qiáng)啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄活性的性表達(dá)、增強(qiáng)啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄活性的DNA序列。序列。特點(diǎn)：特點(diǎn)：(1)發(fā)揮作用的方式與其方向、距離無關(guān)發(fā)揮作用的方式與其方向、距離無關(guān)(wgun)。(2)常與啟動(dòng)子交錯(cuò)覆蓋或連續(xù)排列。常與啟動(dòng)子交錯(cuò)覆蓋或連續(xù)排列。(3)與啟動(dòng)子關(guān)系：與啟動(dòng)子關(guān)系：第47頁/共57頁第四十八頁，共57頁。3. 沉默子沉默子(silencer)對(duì)啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄活性起抑制作用的對(duì)啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄活性起抑制作用的DNA元件。當(dāng)其結(jié)合特異蛋白因子時(shí)，對(duì)基元件。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。因轉(zhuǎn)錄

31、起阻遏作用。第48頁/共57頁第四十九頁，共57頁。（二）反式作用（二）反式作用(zuyng)因因子子 1. 轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)(tioji)因子分類（按功能因子分類（按功能特性）特性）(1)基本轉(zhuǎn)錄基本轉(zhuǎn)錄(zhun l)因子因子(general transcription factors)是是RNA聚合酶結(jié)合啟動(dòng)子所必需的一組蛋聚合酶結(jié)合啟動(dòng)子所必需的一組蛋白因子，決定三種白因子，決定三種RNA(mRNA、tRNA及及rRNA)轉(zhuǎn)錄的類別。轉(zhuǎn)錄的類別。第49頁/共57頁第五十頁，共57頁。(2)特異轉(zhuǎn)錄特異轉(zhuǎn)錄(zhun l)因子因子(special transcription factors)為個(gè)別基因轉(zhuǎn)錄所必需，決定該基因?yàn)閭€(gè)別基因轉(zhuǎn)錄所必需，決定該基