基因表達調(diào)控

1、第四篇第四篇 遺傳與變異遺傳與變異22 基因表達調(diào)控基因表達調(diào)控22 基因表達調(diào)控基因表達調(diào)控l 22.1 基因的選擇性表達是細胞特異性的基礎基因的選擇性表達是細胞特異性的基礎 基因表達 (gene expression), 是指基因組中特定的基因上所攜帶的遺傳信息，經(jīng)轉(zhuǎn)錄、翻譯等信息轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，指導合成具特定氨基酸序列的蛋白質(zhì)分子， 或轉(zhuǎn)錄后直接形成RNA產(chǎn)物的過程。 基因是在對環(huán)境因子和遺傳發(fā)育程序的反應中, 在時間和空間上選擇性表達。 對基因表達過程的調(diào)節(jié)控制被稱為基因表達調(diào)控 (regulation of gene expression) ?；虮磉_調(diào)控研究可以 從分子水平上揭示生命活動

2、的本質(zhì)。22 基因表達調(diào)控基因表達調(diào)控l 22.2 原核生物的基因表達調(diào)控原核生物的基因表達調(diào)控l 大腸桿菌的乳糖操縱子模型大腸桿菌的乳糖操縱子模型l 操縱子操縱子 只存在于原核生物中，由功能上彼此相關的幾個結(jié)構(gòu)基因和調(diào)控區(qū)所組成。l 1 .結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因 編碼蛋白質(zhì)或RNA的基因。l 2 .調(diào)節(jié)基因調(diào)節(jié)基因 參與其他基因表達調(diào)控的RNA或蛋白質(zhì)的編碼基因。l 3 .啟動子啟動子 RNA聚合酶識別和結(jié)合的DNA序列，與轉(zhuǎn)錄啟始相關。l 4 .操縱基因操縱基因 調(diào)節(jié)基因所編碼的阻遏蛋白的結(jié)合序列。22 基因表達調(diào)控基因表達調(diào)控乳糖操縱子模型乳糖操縱子模型誘導表達，轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)-半乳糖苷酶半乳糖

3、苷酶-半乳糖苷透性酶半乳糖苷透性酶-半乳糖苷乙?；D(zhuǎn)移酶半乳糖苷乙?；D(zhuǎn)移酶22 基因表達調(diào)控基因表達調(diào)控l22.3 真核生物的基因表達調(diào)控真核生物的基因表達調(diào)控l 對于每一真核生物基因組來說, 有成千成萬個基因構(gòu)成。這些基因并不是在任何發(fā)育階段, 任何組織、器官中均處于活化的階段, 只有少數(shù)看家基因始終處于活化狀態(tài)。l 多細胞生物的生長發(fā)育能夠有條不紊地進行, 是由于組成 生物體的基因, 在時間上和空間上順序選擇表達的結(jié)果。22 基因表達調(diào)控基因表達調(diào)控KNAT1的異常表達的異常表達22 基因表達調(diào)控基因表達調(diào)控l真核生物基因表達調(diào)控是多層次的，包括基因組水平、轉(zhuǎn)錄水平、轉(zhuǎn)錄后、翻譯水平、翻

4、譯后。但主要機制是轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié)。l轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控主要涉及3個組成成分的相互作用: RNA聚合酶；順式作用元件（特殊的DNA序列）；反式作用因子（主要是DNA結(jié)合蛋白）。22 基因表達調(diào)控基因表達調(diào)控l22.3.1 不同的細胞有特異的基因表達方式不同的細胞有特異的基因表達方式l真核細胞的特異性是他們表達特定的基因而造成的。不同的細胞有特異的基因表達方式不同的細胞有特異的基因表達方式22 基因表達調(diào)控基因表達調(diào)控22 基因表達調(diào)控基因表達調(diào)控l22.3.2異染色質(zhì)化與基因的表達失活（異染色質(zhì)化與基因的表達失活（基因組水平上的基因表達調(diào)控）l 在細胞周期的不同階段遺傳物質(zhì)的包裝形式在發(fā)生變化。只有

5、處在特定染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變化區(qū)的基因才能表達。l 染色質(zhì)（分裂間期）：DNA、組蛋白、非組蛋白和少量的RNA。l 染色體（細胞分裂期）。l 常染色質(zhì)：轉(zhuǎn)錄（念珠狀結(jié)構(gòu)）或不轉(zhuǎn)錄（30nm纖維凝縮的染色質(zhì)環(huán)組成）。凝縮程度低。l 異染色質(zhì)：不轉(zhuǎn)錄。高度凝縮、衛(wèi)星DNA組成。22 基因表達調(diào)控基因表達調(diào)控染色體結(jié)構(gòu)染色體結(jié)構(gòu)22 基因表達調(diào)控基因表達調(diào)控l 性染色質(zhì)體與巴氏小體。性染色質(zhì)體與巴氏小體。l 玳瑁貓。玳瑁貓。22 基因表達調(diào)控基因表達調(diào)控l22.3.4蛋白質(zhì)組裝啟動真核細胞的轉(zhuǎn)蛋白質(zhì)組裝啟動真核細胞的轉(zhuǎn)錄錄lRNA聚合酶、轉(zhuǎn)錄因子、激活子、增聚合酶、轉(zhuǎn)錄因子、激活子、增強子強子22 基因表達

6、調(diào)控基因表達調(diào)控基本轉(zhuǎn)錄起始過程基本轉(zhuǎn)錄起始過程22 基因表達調(diào)控基因表達調(diào)控真核生物的基因表達調(diào)控真核生物的基因表達調(diào)控22 基因表達調(diào)控基因表達調(diào)控l22.3.5真核細胞的真核細胞的RNA轉(zhuǎn)錄后的加工轉(zhuǎn)錄后的加工l1 .斷裂基因斷裂基因外顯子（編碼功能），內(nèi)含子（無編碼功能） 。內(nèi)含子邊界保守：5GTAG3 。22 基因表達調(diào)控基因表達調(diào)控真核生物基因結(jié)構(gòu)真核生物基因結(jié)構(gòu)22 基因表達調(diào)控基因表達調(diào)控l 2 . RNA轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄后加工l (1)加帽加帽7-甲基化鳥苷。保護前體RNA免受外核酸酶的降解、與40S核糖體亞基識別。l (2)多聚腺苷酸化多聚腺苷酸化（100-200個腺苷酸）免

7、受核酸酶降解、與mRNA從核內(nèi)輸入細胞質(zhì)有關。l 3. RNA剪接剪接剪接體（splicesome）、U型sn RNPs和sn RNA。22 基因表達調(diào)控基因表達調(diào)控RNA加帽、多聚腺苷酸化和加帽、多聚腺苷酸化和剪接剪接22 基因表達調(diào)控基因表達調(diào)控l22.4發(fā)育是在基因調(diào)控下進行的發(fā)育是在基因調(diào)控下進行的l22.4.1果蠅是研究發(fā)育的理想的模式生物果蠅是研究發(fā)育的理想的模式生物l基因異位表達的突變體、調(diào)控發(fā)育的基因、基因異位表達的突變體、調(diào)控發(fā)育的基因、發(fā)育的圖式形成發(fā)育的圖式形成22 基因表達調(diào)控基因表達調(diào)控l22.4.2基因在果蠅胚胎前后軸發(fā)育中的作用基因在果蠅胚胎前后軸發(fā)育中的作用22 基因表達調(diào)控基因表達調(diào)控基因在果蠅胚胎前后軸發(fā)育