真核生物的表達(dá)調(diào)控市公開(kāi)課獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、八.基因表示與調(diào)控(下)真核基因表示調(diào)控普通規(guī)律第1頁(yè)第1頁(yè)基本概念:1. 順式作用元件 (cis-acting element) (1) 影響本身基因表示活性DNA序列 (2) 非編碼序列 (3) 包括啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、沉默子第2頁(yè)第2頁(yè)增強(qiáng)子(沉默子)特點(diǎn)無(wú)方向, 位置, 距離限制;含有組織、細(xì)胞特異性, 無(wú)基因特異性;有時(shí)兩者可互相轉(zhuǎn)換（與結(jié)合反式作用因子相關(guān)）不屬于啟動(dòng)子,能調(diào)整基因轉(zhuǎn)錄；增強(qiáng)子之間同源性較低，但存在一個(gè)共同關(guān)鍵保守序列 5 GTGAAG 3。第3頁(yè)第3頁(yè)2. 反式作用因子(trans-acting factor)-轉(zhuǎn)錄因子 (1) 概念：為DNA結(jié)合蛋白，核內(nèi)蛋白，可使

2、鄰近基因開(kāi)放（正調(diào)控）或關(guān)閉（負(fù)調(diào)控）(2) 通用或基本轉(zhuǎn)錄因子(general transcription factors)RNA聚合酶結(jié)合啟動(dòng)子所必需一組蛋白因子。TFA、 TFB、 TFD、 TFE等(3) 特異轉(zhuǎn)錄因子( special transcription factors)個(gè)別基因轉(zhuǎn)錄所必需轉(zhuǎn)錄因子.OCT-2：在淋巴細(xì)胞中特異性表示，辨認(rèn)Ig基因啟動(dòng)子和增強(qiáng)子。第4頁(yè)第4頁(yè)(4) 反式作用因子特點(diǎn)三個(gè)功效結(jié)構(gòu)域： (1) DNA辨認(rèn)結(jié)合域； (2) 轉(zhuǎn)錄活性域; (3)* 結(jié)合其它因子或蛋白結(jié)合域.能辨認(rèn)并結(jié)合順式作用元件正調(diào)控與負(fù)調(diào)控第5頁(yè)第5頁(yè)順式作用元件 和 反式作用因

3、子互相作用, 及與基因表示關(guān)系第6頁(yè)第6頁(yè)第7頁(yè)第7頁(yè)功效結(jié)構(gòu)域第8頁(yè)第8頁(yè)第9頁(yè)第9頁(yè)反式作用因子結(jié)構(gòu)域模式DNA結(jié)合域轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域(1) 酸性-螺旋結(jié)構(gòu)域(2) 富含谷氨酰胺結(jié)構(gòu)域(3) 富含脯氨酸結(jié)構(gòu)域(1) 鋅指結(jié)構(gòu)(2) 螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋(HTH)(3) 亮氨酸拉鏈(4) 螺旋-環(huán)-螺旋(HLH)(5) 堿性螺旋第10頁(yè)第10頁(yè)鋅指結(jié)構(gòu)(zinc finger motif)第11頁(yè)第11頁(yè)C2H2 zinc fingerRRRHDNA binding第12頁(yè)第12頁(yè)Zinc fingers第13頁(yè)第13頁(yè)螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋(helix-turn-helix)第14頁(yè)第14頁(yè)亮氨酸拉鏈

4、(leucine zipper)第15頁(yè)第15頁(yè)螺旋-環(huán)-螺旋(helix-loop-helix,HLH)第16頁(yè)第16頁(yè)第17頁(yè)第17頁(yè) 真核生物基因多層次表示調(diào)控一. DNA水平調(diào)控*二. 轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控-最主要三. 轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控*四. 翻譯水平調(diào)控五. 翻譯后水平調(diào)控*第18頁(yè)第18頁(yè)一. DNA水平調(diào)控(1) 染色質(zhì)丟失(2) 基因擴(kuò)增(3) 基因重排(4) DNA甲基化 (表示減少, X染色體失活中心)(5) 染色體結(jié)構(gòu) (常染色質(zhì) 和 異染色質(zhì))第19頁(yè)第19頁(yè)1. 染色質(zhì)丟失：不可逆核全能性：細(xì)胞核內(nèi)保留了個(gè)體發(fā)育所必需所有基因2. 基因擴(kuò)增(gene amplification

5、)：增長(zhǎng)基因拷貝數(shù)非洲爪蟾卵母細(xì)胞rRNA基因卵裂時(shí)，擴(kuò)增倍，達(dá)1012個(gè)核糖體藥物：誘導(dǎo)抗藥性基因擴(kuò)增；腫瘤細(xì)胞：原癌基因拷貝數(shù)異常增長(zhǎng)3. 基因重排(gene rearrangement)：如免疫球蛋白基因重排，多樣性第20頁(yè)第20頁(yè)第21頁(yè)第21頁(yè)4. DNA甲基化(DNA methylation)：mCpG，即“CpG島(CpG-rich islands)”甲基化(methylated)程度高，基因表示減少； 去甲基化(undermethylated)：基因表示增長(zhǎng)5. 染色質(zhì)(chromatin)或染色體(chromosome)結(jié)構(gòu)對(duì)基因表示調(diào)控：第22頁(yè)第22頁(yè)DNA甲基化與X染色

6、體失活雌性胎生哺乳動(dòng)物細(xì)胞中兩條X染色體之一在發(fā)育早期隨機(jī)失活X染色體失活中心(X-chromosome inactivation center,Xic):Xist基因(Xi-specific transcript)XistX染色體其它位點(diǎn)甲基化，不轉(zhuǎn)錄活性去甲基化，活性去甲基化，轉(zhuǎn)錄失活甲基化，失活第23頁(yè)第23頁(yè)常染色質(zhì):結(jié)構(gòu)松散，基因表示異染色質(zhì):結(jié)構(gòu)緊密，基因不表示有基因表示活性染色質(zhì)DNA對(duì) DNase更敏感，即Dnase敏感性可作為該基因轉(zhuǎn)錄活性標(biāo)志。第24頁(yè)第24頁(yè)二. 轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控-最主要轉(zhuǎn)錄起始-反式作用因子活性調(diào)整順式作用元件 和 反式作用因子互相作用;以正調(diào)控為主轉(zhuǎn)錄起始

7、第25頁(yè)第25頁(yè)第26頁(yè)第26頁(yè)轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控反式作用因子活性調(diào)整反式作用因子與順式作用元件, 經(jīng)過(guò)成環(huán)、扭曲、滑動(dòng)等方式調(diào)控。反式作用因子間存在組合式調(diào)控（使有限反式作用因子能夠調(diào)控不同基因表示） .(1) 合成后即有活性：需要時(shí)合成，可快速降解(2) 共價(jià)修飾：磷酸化-去磷酸化，糖基化(3) 配體結(jié)合：如激素與受體結(jié)合(4) 蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)互相作用：二聚體第27頁(yè)第27頁(yè)第28頁(yè)第28頁(yè)反式作用因子與順式作用元件結(jié)合第29頁(yè)第29頁(yè)組合式調(diào)控作用第30頁(yè)第30頁(yè)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)對(duì)轉(zhuǎn)錄因子活性影響第31頁(yè)第31頁(yè)第32頁(yè)第32頁(yè)cAMP response elementCRE binding prot

8、ein第33頁(yè)第33頁(yè)三. 轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控mRNA選擇性剪接 (1)內(nèi)含子和外顯子選擇 (2)轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)選擇. mRNA 運(yùn)送控制3. 轉(zhuǎn)錄后基因沉默（RNA干涉） Posttranscriptional gene silencing (PTGS) = RNA interference(RNAi)第34頁(yè)第34頁(yè)第35頁(yè)第35頁(yè)mRNA選擇性剪接 (1)內(nèi)含子和外選子選擇第36頁(yè)第36頁(yè)mRNA選擇性剪接 (2) 轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)選擇第37頁(yè)第37頁(yè)RNAi （RNA干擾）1.線蟲(chóng)、昆蟲(chóng)、哺乳動(dòng)物、植物和真菌 2.機(jī)制：dsRNA誘導(dǎo)產(chǎn)生細(xì)胞內(nèi)同源基因表示阻斷3.生物學(xué)功效：細(xì)胞內(nèi)免疫，制止外源

9、病毒和核酸入侵，阻斷逆轉(zhuǎn)作子作用。4.應(yīng)用: 反相遺傳工具， 研究基因功效 基因治療第38頁(yè)第38頁(yè)四.翻譯水平調(diào)控1. 翻譯起始調(diào)控2. mRNA穩(wěn)定性調(diào)整3. 小分子RNA對(duì)翻譯水平影響第39頁(yè)第39頁(yè)1. 翻譯起始調(diào)控(1) 未受精卵, 隱蔽mRNA (masked mRNA)；受精：招募因子(recruitment factor)，激活隱蔽mRNA(2) 阻遏蛋白調(diào)控：鐵結(jié)合調(diào)整蛋白 (3) 翻譯起始因子調(diào)控：eIF-2磷酸化對(duì)活性調(diào)整(4) 5AUG對(duì)翻譯調(diào)控作用：減少正常AUG啟動(dòng)翻譯作用，使翻譯維持在較低水平(5) mRNA5 端非編碼區(qū)長(zhǎng)度對(duì)翻譯影響第40頁(yè)第40頁(yè)33鐵結(jié)合調(diào)整蛋白第41頁(yè)第41頁(yè)翻譯起始因子(eIF2)調(diào)控第42頁(yè)第42頁(yè)2. mRNA穩(wěn)定性調(diào)整3端非編碼區(qū)結(jié)構(gòu)影響其穩(wěn)定性：重復(fù)AUUUA序列，引起mRNA 不穩(wěn)定;蛋白因子結(jié)合可改變mRN