chap12真核生物基因表達(dá)調(diào)控課件

本章內(nèi)容簡(jiǎn)介真核基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)真核基因表達(dá)調(diào)控的層次本章內(nèi)容簡(jiǎn)介真核基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)I.真核生物基因表達(dá)的調(diào)節(jié)特點(diǎn)真核基因表達(dá)調(diào)控的環(huán)節(jié)更多真核基因的轉(zhuǎn)錄與染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化相關(guān)真核基因表達(dá)以正性調(diào)控為主其它調(diào)控特點(diǎn)：如個(gè)體發(fā)育復(fù)雜；受環(huán)境影響較小I.真核生物基因表達(dá)的調(diào)節(jié)特點(diǎn)真核基因表達(dá)調(diào)控的環(huán)節(jié)更多2.染色質(zhì)結(jié)構(gòu)影響基因轉(zhuǎn)錄結(jié)論：緊密的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)阻止基因表達(dá)常染色質(zhì)（euchromatin）基因可以轉(zhuǎn)錄異染色質(zhì)（hetrochromatin）基因不轉(zhuǎn)錄2.染色質(zhì)結(jié)構(gòu)影響基因轉(zhuǎn)錄結(jié)論：緊密的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)阻止基因表3.真核基因表達(dá)以正性調(diào)控為主多數(shù)真核基因在沒(méi)有調(diào)控蛋白作用時(shí)是不轉(zhuǎn)錄的，需要表達(dá)時(shí)就要有激活的蛋白質(zhì)來(lái)促進(jìn)轉(zhuǎn)錄。換言之：真核基因表達(dá)以正性調(diào)控為主導(dǎo)。真核RNA聚合酶啟動(dòng)子親和力低激活蛋白協(xié)同作用轉(zhuǎn)錄起始真核RNA聚合酶啟動(dòng)子3.真核基因表達(dá)以正性調(diào)控為主多數(shù)真核基因在沒(méi)有調(diào)控蛋白作用II.真核基因表達(dá)調(diào)控的層次DNA和染色體水平上的調(diào)控轉(zhuǎn)錄起始水平上轉(zhuǎn)錄后RNA加工過(guò)程和運(yùn)送中的調(diào)控翻譯水平翻譯后的控制II.真核基因表達(dá)調(diào)控的層次DNA和染色體水平上的調(diào)控1.DNA和染色體水平上的調(diào)控1.1基因拷貝數(shù)的擴(kuò)增或丟失和基因重排1.2染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化（活化）1.3DNA在染色體的位置（常染色質(zhì)、異染色質(zhì)）1.4CpG的甲基化修飾這些變化通常是永久性的，可隨細(xì)胞分裂傳遞給子代，使這類細(xì)胞表達(dá)特定的基因譜，具有特定的表型，成為某種特化細(xì)胞，這就是細(xì)胞的決定于分化1.DNA和染色體水平上的調(diào)控1.1基因拷貝數(shù)的擴(kuò)增或丟基因擴(kuò)增基因擴(kuò)增（geneamplification）：即基因組中的特定段落在某些情況下會(huì)復(fù)制產(chǎn)生許多拷貝。例如：蛙成熟卵細(xì)胞在受精后的發(fā)育過(guò)程中其rRNA基因（可稱為rDNA）的擴(kuò)增基因擴(kuò)增的調(diào)控機(jī)理至今還不清楚基因擴(kuò)增基因擴(kuò)增（geneamplification）：基因擴(kuò)增的意義基因的擴(kuò)增能夠大幅度提高基因表達(dá)產(chǎn)物的量，適合了受精卵其后迅速發(fā)育分裂要合成大量蛋白質(zhì)要求有大量核糖體的需要?；驍U(kuò)增的意義基因的擴(kuò)增能夠大幅度提高基因表達(dá)產(chǎn)物的量，適合基因丟失有的生物在個(gè)體發(fā)育的早期在體細(xì)胞中要丟失部分染色體，而在生殖細(xì)胞中保持全部的基因組，被丟失的染色體其上的遺傳信息可能對(duì)體細(xì)胞來(lái)說(shuō)沒(méi)有什么意義，而對(duì)生殖細(xì)胞的發(fā)育也許是不可缺少的。例如：馬蛔蟲(chóng)（Parascarisequoorum）和小表癭蚊（Mayetioledestructor）的生殖細(xì)胞的形成?；騺G失有的生物在個(gè)體發(fā)育的早期在體細(xì)胞中要丟失部分染色體，基因重排基因重排（generearrangement）：即胚原性基因組中某些基因會(huì)再組合變化形成第二級(jí)基因。例如：免疫球蛋白的基因基因重排基因重排（generearrangement）：即基因重排的生物學(xué)意義這種基因重排使細(xì)胞可能利用幾百個(gè)抗體基因的片段，組合變化而產(chǎn)生能編碼達(dá)108種不同抗體的基因，提高對(duì)外界環(huán)境的適應(yīng)性?；蛑嘏诺纳飳W(xué)意義這種基因重排使細(xì)胞可能利用幾百個(gè)抗體基因1.2染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化（染色質(zhì)的活化）組蛋白的作用轉(zhuǎn)錄活躍區(qū)域?qū)怂崦该舾卸仍黾覦NA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化DNA堿基修飾變化染色質(zhì)重塑(chromatinremodeling)染色質(zhì)中與轉(zhuǎn)錄相關(guān)的結(jié)構(gòu)變化稱為染色質(zhì)重塑1.2染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化（染色質(zhì)的活化）組蛋白的作用染色質(zhì)組蛋白的作用組蛋白是堿性蛋白質(zhì)，帶正電荷，可與DNA鏈上帶負(fù)電荷的磷酸基相結(jié)合。組蛋白與DNA結(jié)合阻止DNA上基因的轉(zhuǎn)錄，去除組蛋白基因又能夠轉(zhuǎn)錄。組蛋白的作用組蛋白是堿性蛋白質(zhì)，帶正電荷，可與DNA鏈上帶1.2染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化（活化）組蛋白對(duì)基因轉(zhuǎn)錄活性的影響組蛋白H1作為核小體交聯(lián)劑，可以增強(qiáng)由核心組蛋白引起的轉(zhuǎn)錄抑制組蛋白的乙酰化和去乙?；瘜?duì)轉(zhuǎn)錄活性的調(diào)節(jié)未乙酰化的組蛋白可以抑制轉(zhuǎn)錄，而乙?；慕M蛋白抑制轉(zhuǎn)錄能力減弱1.2染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化（活化）組蛋白對(duì)基因轉(zhuǎn)錄活性的影響1.3DNA在染色體的位置（常染色質(zhì)、異染色質(zhì)）Euchromatin（常染色質(zhì)）：染色質(zhì)較伸展，處于轉(zhuǎn)錄活性狀態(tài)Heterrochromatin（異染色質(zhì)）:染色質(zhì)高度壓縮，處于轉(zhuǎn)錄被抑制狀態(tài)（10%）1.3DNA在染色體的位置（常染色質(zhì)、異染色質(zhì)）Euchr轉(zhuǎn)錄活躍區(qū)域?qū)怂崦该舾卸仍黾踊钴S進(jìn)行轉(zhuǎn)錄的染色質(zhì)區(qū)域受DNaseⅠ消化常出現(xiàn)100-200bp的DNA片段，且長(zhǎng)短不均一，說(shuō)明其DNA受組蛋白掩蓋的結(jié)構(gòu)有變化，出現(xiàn)了對(duì)DNaseⅠ高敏感點(diǎn)（hypersensitivesite）。高敏感點(diǎn)常出現(xiàn)在轉(zhuǎn)錄基因的5‘側(cè)區(qū)、3‘末端或在基因上，多在調(diào)控蛋白結(jié)合位點(diǎn)的附近，分析該區(qū)域核小體的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，有利于調(diào)控蛋白的結(jié)合而促進(jìn)轉(zhuǎn)錄。轉(zhuǎn)錄活躍區(qū)域?qū)怂崦该舾卸仍黾踊钴S進(jìn)行轉(zhuǎn)錄的染色質(zhì)區(qū)域受DDNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化天然雙鏈DNA的構(gòu)象大多是負(fù)性超螺旋。當(dāng)基因活躍轉(zhuǎn)錄時(shí)，RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄方向前方DNA的構(gòu)象是正性超螺旋，其后面的DNA為負(fù)性超螺旋。正性超螺旋會(huì)拆散核小體，有利于RNA聚合酶向前移動(dòng)轉(zhuǎn)錄；而負(fù)性超螺旋則有利于核小體的再形成。DNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化天然雙鏈DNA的構(gòu)象大多是負(fù)性超螺旋。當(dāng)基DNA甲基化與基因表達(dá)DNA甲基化的主要形式5-甲基胞嘧啶N6-甲基腺嘌呤7-甲基鳥(niǎo)嘌呤在真核生物中，5-甲基胞嘧啶主要出現(xiàn)在CpG和CpXpG中，原核生物中CCA/TGG和GATC也常被甲基化。DNA甲基化與基因表達(dá)DNA甲基化的主要形式DNA甲基化與基因表達(dá)真核生物基因組DNA的甲基化(Methylation)哺乳動(dòng)物基因組中5%的C為甲基化(mC)，mC主要存在于CpG二核苷酸中．CG島(CGislands):CpG二核苷酸序列常成簇聚集并零散地分布于人基因組中，形成CpG島。CpG島常與基因相連(可作為尋找基因的標(biāo)記)。DNA甲基化與基因表達(dá)真核生物基因組DNA的甲基化(MetDNA甲基化和CG島由于甲基化胞嘧啶極易在進(jìn)化中丟失，所以，高等真核生物中CG序列遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其理論值。哺乳類基因組中約存在4萬(wàn)個(gè)CGislands，大多位于轉(zhuǎn)錄單元的5'區(qū)。DNA甲基化和CG島由于甲基化胞嘧啶極易在進(jìn)化中丟失，所以，基因甲基化狀態(tài)：1、高度甲基化：基因?yàn)槌掷m(xù)失活(如女性的一條X染色體；2、誘導(dǎo)去甲基化：如組織或發(fā)育階段特異性表達(dá)基因；3、持續(xù)低水平甲基化：具有轉(zhuǎn)錄活性(如持家基因)。DNA甲基化與基因表達(dá)總結(jié)：基因表達(dá)與甲基化呈負(fù)相關(guān)基因甲基化狀態(tài)：DNA甲基化與基因表達(dá)總結(jié)：基因表達(dá)與甲基簡(jiǎn)答題簡(jiǎn)述真核細(xì)胞基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及基因表達(dá)調(diào)控方式。（10分）

（第四軍醫(yī)大分子生物學(xué)）真核生物的基因表達(dá)調(diào)控可以在哪些水平上發(fā)生？何謂轉(zhuǎn)錄前調(diào)控，它有哪幾種主要方式，各發(fā)生在什么發(fā)育時(shí)期？試舉例說(shuō)明之。（10分）

（中科院2001細(xì)胞學(xué)）簡(jiǎn)答題簡(jiǎn)述真核細(xì)胞基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及基因表達(dá)調(diào)控方式。（10分選擇題真核生物DNA中大約有百分之2-7的胞嘧啶存在甲基化修飾，絕大多數(shù)甲基化發(fā)生——二核苷酸對(duì)上A.CCB.CTC.CGD.CA

（中科院上海生化所98）選擇題真核生物DNA中大約有百分之2-7的胞嘧啶存在甲基化修選擇題非洲爪蟾體細(xì)胞中rDNA拷貝數(shù)約有500個(gè)，而在卵母細(xì)胞中的拷貝數(shù)約增加了———倍，可以用來(lái)轉(zhuǎn)錄合成

卵裂所需要的ribosome。

a.1000b.2000c.4000d.400

（中科院上海生化所2001）選擇題非洲爪蟾體細(xì)胞中rDNA拷貝數(shù)約有500個(gè)，而在卵母細(xì)判斷題活躍轉(zhuǎn)錄的基因均位于常染色質(zhì)中，處于異染色質(zhì)中的基因通常不表達(dá)。()判斷題活躍轉(zhuǎn)錄的基因均位于常染色質(zhì)中，處于異染色質(zhì)中的基因通2.轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控2.1基因轉(zhuǎn)錄的順式調(diào)控元件2.2基因轉(zhuǎn)錄的反式作用因子2.3轉(zhuǎn)錄激活因子的作用機(jī)制2.轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控2.1基因轉(zhuǎn)錄的順式調(diào)控元件2.1基因轉(zhuǎn)錄的順式調(diào)控元件順式調(diào)控元件(cis-regulatingelement)是指對(duì)基因表達(dá)有調(diào)控活性的DNA序列，其活性只影響與其自身同處于一個(gè)DNA分子上的基因．2.1基因轉(zhuǎn)錄的順式調(diào)控元件2.1基因轉(zhuǎn)錄的順式調(diào)控元件a.正調(diào)控元件：?jiǎn)?dòng)子(promoter)增強(qiáng)子(enhancer)b.負(fù)調(diào)控元件—沉寂子(silencer)

負(fù)調(diào)控元件是能抑制基因表達(dá)的序列．c.其它順式調(diào)控元件：應(yīng)答元件轉(zhuǎn)座元件

2.1基因轉(zhuǎn)錄的順式調(diào)控元件a.正調(diào)控元件：最常見(jiàn)的應(yīng)答元件：

熱激應(yīng)答元件（heatshockresponseelement,HSE）糖皮質(zhì)應(yīng)答元件（glucocorticoidresponseelement，GRE）金屬應(yīng)答元件（metalresponseelement,MRE）應(yīng)答元件（responseelement）GREistherecognitionsiteofglucocorticoidreceptor.Heatshockresponseelement(HSE)ispresentinheatshockproteingenes.最常見(jiàn)的應(yīng)答元件：

應(yīng)答元件（responseelemen2.2基因轉(zhuǎn)錄的反式作用因子轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控主要是通過(guò)與多種DNA元件結(jié)合的蛋白因子來(lái)實(shí)現(xiàn)．反式作用因子(trans-actingfactor)是通過(guò)識(shí)別和結(jié)合順式調(diào)控元件的核心序列而調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄效率的一組蛋白質(zhì)．反式作用因子對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控可正(激活)可負(fù)(阻遏)．2.2基因轉(zhuǎn)錄的反式作用因子轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控主要是通過(guò)與多補(bǔ)充：反式作用及反式作用元件調(diào)控基因不僅能對(duì)同一條DNA鏈上的結(jié)構(gòu)基因起表達(dá)調(diào)控作用，而且能對(duì)不在一條DNA鏈上的結(jié)構(gòu)基因起作用，在遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)上稱為反式作用（trans-action），調(diào)控基因就屬于反式作用元件（trans-actingelement），其編碼產(chǎn)生的調(diào)控蛋白稱為反式調(diào)控因子（trans-actingfactor）。補(bǔ)充：反式作用及反式作用元件調(diào)控基因不僅能對(duì)同一條DNA鏈上2.2.1反式作用因子的結(jié)構(gòu)區(qū)域DNA結(jié)合域（DNAbindingdomain），多由60-100個(gè)氨基酸殘基組成的幾個(gè)亞區(qū)組成。轉(zhuǎn)錄激活域（activatingdomain），常由30-100氨基酸殘基組成，這結(jié)構(gòu)域有富含酸性氨基酸、富含谷氨酰胺、富含脯氨酸等不同種類，一酸性結(jié)構(gòu)域最多見(jiàn)；連接區(qū)，即連接上兩個(gè)結(jié)構(gòu)域的部分。2.2.1反式作用因子的結(jié)構(gòu)區(qū)域DNA結(jié)合域（DNAbia.反式作用因子的DNA結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域(domain):是指蛋白質(zhì)中可以具有獨(dú)立的超二級(jí)結(jié)構(gòu)的部分。通常由一個(gè)基因外顯子編碼，并可具有特定的功能。在較大的蛋白質(zhì)中，多個(gè)結(jié)構(gòu)域間可通過(guò)較短的多肽柔性區(qū)互相聯(lián)接．基序(motif)：一般指構(gòu)成任何一種特征序列的基本結(jié)構(gòu)．作為結(jié)構(gòu)域中的亞單元，其功能是體現(xiàn)結(jié)構(gòu)域的多種生物學(xué)作用．a(chǎn).反式作用因子的DNA結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域(domain):是指蛋1．DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域基序

a.Helix-turn-helix（螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋）。是最早發(fā)現(xiàn)于原核生物中的一個(gè)關(guān)鍵因子，該結(jié)構(gòu)域長(zhǎng)約20個(gè)aa，主要是兩個(gè)α-螺旋區(qū)和將其隔開(kāi)的β轉(zhuǎn)角。其中的一個(gè)被稱為識(shí)別螺旋區(qū)，因?yàn)樗３в袛?shù)個(gè)直接與DNA序列相識(shí)別的氨基酸。1．DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域基序b.Zincfinger（鋅指）。長(zhǎng)約30個(gè)aa，其中4個(gè)氨基酸（Cys或2個(gè)Cys，兩個(gè)His）與一個(gè)Zinc原子相結(jié)合。與Zinc結(jié)合后鋅指結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定。含鋅指基序的轉(zhuǎn)錄因子：與GC盒結(jié)合的SPl、類固醇激素受體家族，抑癌蛋白WT1等。b.Zincfinger（鋅指）。長(zhǎng)約30個(gè)aa，其中4c.Homeodomain（同源域），最早來(lái)自控制軀體發(fā)育的基因，長(zhǎng)約60個(gè)氨基酸，其中的DNA結(jié)合區(qū)與helix-turn-helixmotif相似，人們把該DNA序列稱為homeobox。主要與DNA大溝相結(jié)合。c.Homeodomain（同源域），最早來(lái)自控制軀體發(fā)育d.BasicLeucineZippers（堿性－亮氨酸拉鏈）

是親脂性（amphipathic）的α螺旋，包含有許多集中在螺旋一邊的疏水氨基酸，兩條多肽鏈以此形成二聚體。每隔6個(gè)殘基出現(xiàn)一個(gè)亮氨酸。由賴氨酸（Lys）和精氨酸（Arg）組成DNA結(jié)合區(qū)。具有亮氨酸拉鏈基序的轉(zhuǎn)錄因子：原癌基因C-Jun/C-fos(APl家族)d.BasicLeucineZippers（堿性－亮氨E堿性－螺旋-環(huán)-螺旋(basic-Helix-loop-Helix，bHLH)基序由2個(gè)α螺旋間隔一個(gè)非螺旋的環(huán)(loop)組成．如原癌基因產(chǎn)物C-myc及其結(jié)合蛋白Max．幾種常見(jiàn)基序E堿性－螺旋-環(huán)-螺旋(basic-Helix-loop-轉(zhuǎn)錄因子DNA結(jié)合域Zincfingerdomain（鋅指結(jié)構(gòu)域）Homologousdomain（同源域）HTHdomain（螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋結(jié)構(gòu)域）bZip（堿性亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)域）bHLH（堿性螺旋-環(huán)-螺旋結(jié)構(gòu)域）轉(zhuǎn)錄因子DNA結(jié)合域Zincfingerdomain（鋅Transcriptionactivationdomains(激活域)Acidicactivationdomains（酸性激活域）Glutamine-richdomains(富含谷氨酰胺結(jié)構(gòu)域)Proline-richdomains（富含脯氨酸結(jié)構(gòu)域）Transcriptionactivationdomai轉(zhuǎn)錄激活因子的作用機(jī)制特異性基因轉(zhuǎn)錄的基本條件（1）啟動(dòng)子(特別是核心啟動(dòng)子)（2）RNAPolⅡ（3）普通轉(zhuǎn)錄因子(GTFs)（4）與DNA結(jié)合的轉(zhuǎn)錄激活因子（5）輔激活因子轉(zhuǎn)錄激活因子的作用機(jī)制特異性基因轉(zhuǎn)錄的基本條件真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)序列：增強(qiáng)子---高等真核生物

上游激活序列UAS----酵母真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)序列：增強(qiáng)子---高等真核生物轉(zhuǎn)錄因子的類型普通轉(zhuǎn)錄因子(GTFs)與DNA結(jié)合的轉(zhuǎn)錄激活因子輔激活因子或介導(dǎo)因子（coactivator）轉(zhuǎn)錄因子的類型高級(jí)生物，至少包括果蠅和哺乳動(dòng)物，利用絕緣子來(lái)阻斷鄰近的增強(qiáng)子對(duì)非相關(guān)基因的激活。絕緣子可以保護(hù)基因，免受鄰近的增強(qiáng)子和沉默子的激活作用或抑制作用高級(jí)生物，至少包括果蠅和哺乳動(dòng)物，利用絕緣子來(lái)阻斷鄰近的增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄激活的一般過(guò)程在典型的RNApolII啟動(dòng)子處進(jìn)行的轉(zhuǎn)錄激活過(guò)程一般包括：染色質(zhì)重塑使染色體結(jié)構(gòu)松弛轉(zhuǎn)錄激活因子與DNA結(jié)合激活因子與組蛋白乙?；负?或其它蛋白質(zhì)相互作用，促進(jìn)周圍染色質(zhì)的進(jìn)一步重塑激活因子通過(guò)輔激活因子介導(dǎo)因子，與RNApolII相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子相互作用，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物前體的形成轉(zhuǎn)錄激活的一般過(guò)程在典型的RNApolII啟動(dòng)子處進(jìn)行的轉(zhuǎn)外界刺激通過(guò)一系列的蛋白質(zhì)將信號(hào)從一個(gè)蛋白質(zhì)傳遞給另一個(gè)蛋白質(zhì)，構(gòu)成信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，最終常常是活化了某種轉(zhuǎn)錄因子，影響到一系列相關(guān)基因的表達(dá)，改變了細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)表達(dá)譜，使細(xì)胞產(chǎn)生特定的表型外界刺激通過(guò)一系列的蛋白質(zhì)將信號(hào)從一個(gè)蛋白質(zhì)傳遞給另一個(gè)蛋白圖12-17介導(dǎo)因子CBP作用機(jī)理CRE：cAMP響應(yīng)元件CREB：與CRE結(jié)合的蛋白CBP：CREB結(jié)合蛋白圖12-17介導(dǎo)因子CBP作用機(jī)理CRE：cAMP響應(yīng)元圖12-18CBP介導(dǎo)核受體的轉(zhuǎn)錄激活作用

SRC：類固醇受體輔激活因子圖12-18CBP介導(dǎo)核受體的轉(zhuǎn)錄激活作用SRC：類固轉(zhuǎn)錄激活因子活性調(diào)節(jié)與信號(hào)傳導(dǎo)途徑轉(zhuǎn)錄激活因子通過(guò)幾種不同方式調(diào)節(jié)活性1.與配體結(jié)合2.細(xì)胞內(nèi)定位3.磷酸化修飾4.去除抑制蛋白5.更換結(jié)合蛋白

轉(zhuǎn)錄激活因子活性調(diào)節(jié)與信號(hào)傳導(dǎo)途徑轉(zhuǎn)錄激活因子通過(guò)幾種不同方蛋白質(zhì)的磷酸化反應(yīng)指通過(guò)酶促反應(yīng)把磷酸基團(tuán)從一個(gè)化合物轉(zhuǎn)移到另一個(gè)化合物上的過(guò)程,是生物體內(nèi)存在的一種普遍的調(diào)節(jié)方式，在細(xì)胞信號(hào)的傳遞過(guò)程中占有極其重要的地位。蛋白質(zhì)的磷酸化反應(yīng)指通過(guò)酶促反應(yīng)把磷酸基團(tuán)從一個(gè)化合物轉(zhuǎn)移到許多信號(hào)途徑依賴于蛋白質(zhì)的磷酸化將信號(hào)從一個(gè)蛋白傳遞給另一個(gè)蛋白，每一步酶促反應(yīng)都可以使信號(hào)放大，因此轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑存在放大效應(yīng)許多信號(hào)途徑依賴于蛋白質(zhì)的磷酸化將信號(hào)從一個(gè)蛋白傳遞給另一個(gè)蛋白質(zhì)磷酸化在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作用在胞內(nèi)介導(dǎo)胞外信號(hào)時(shí)具有專一應(yīng)答特點(diǎn)。蛋白質(zhì)的磷酸化與脫磷酸化控制了細(xì)胞內(nèi)已有的酶"活性"。對(duì)外界信號(hào)具有級(jí)聯(lián)放大作用.蛋白質(zhì)的磷酸化與脫磷酸化保證了細(xì)胞對(duì)外界信號(hào)的持續(xù)反應(yīng)。蛋白質(zhì)磷酸化在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作用在胞內(nèi)介導(dǎo)胞外信號(hào)時(shí)具有專3.轉(zhuǎn)錄后加工在細(xì)胞核內(nèi)對(duì)基因產(chǎn)物(mRNA前體)進(jìn)行各種加工、成熟、轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控屬轉(zhuǎn)錄后加工．有些基因還可進(jìn)行組織特異性的選擇性拼接，產(chǎn)生不同的mRNA模板，表達(dá)具有不同生物活性的蛋白質(zhì)。特殊情況下mRNA還可進(jìn)行編輯，改變編輯序列3.轉(zhuǎn)錄后加工在細(xì)胞核內(nèi)對(duì)基因產(chǎn)物(mRNA前體)進(jìn)行各種簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)錄單位簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)錄單位復(fù)雜轉(zhuǎn)錄單位復(fù)雜轉(zhuǎn)錄單位圖12-21大鼠的免疫球蛋白μ重鏈基因mRNA的可變拼接可變拼接圖12-21大鼠的免疫球蛋白μ重鏈基因mRNA的可變拼接圖12-22果蠅性別決定過(guò)程中的可變拼接圖12-22果蠅性別決定過(guò)程中的可變拼接RNA編輯RNA編輯現(xiàn)象最早在錐形蟲(chóng)中發(fā)現(xiàn)，其細(xì)胞色素氧化酶（COII）mRNA的序列與COII基因序列不吻合，含有4個(gè)在基因中缺失的核苷酸，mRNA通過(guò)RNA編輯補(bǔ)上了這4個(gè)核苷酸，糾正了移碼突變。RNA編輯RNA編輯現(xiàn)象最早在錐形蟲(chóng)中發(fā)現(xiàn)，其細(xì)胞色素氧化酶轉(zhuǎn)錄后RNA加工過(guò)程和運(yùn)送中的調(diào)控轉(zhuǎn)錄后RNA加工過(guò)程和運(yùn)送中的調(diào)控mRNA的轉(zhuǎn)運(yùn)真核生物mRNA在細(xì)胞核內(nèi)合成后必須轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行翻譯。完成轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后加工過(guò)程的mRNA以核蛋白復(fù)合物的形式轉(zhuǎn)運(yùn)，轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程依賴于外顯子連接復(fù)合物，內(nèi)含子的存在可以阻止mRNA的轉(zhuǎn)運(yùn)mRNA的轉(zhuǎn)運(yùn)真核生物mRNA在細(xì)胞核內(nèi)合成后必須轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞4.翻譯水平調(diào)控mRNA穩(wěn)定性對(duì)基因表達(dá)的影響在翻譯起始階段對(duì)基因表達(dá)的影響mRNA的選擇性翻譯RNA干擾導(dǎo)致的基因沉默4.翻譯水平調(diào)控mRNA穩(wěn)定性對(duì)基因表達(dá)的影響mRNA結(jié)構(gòu)與翻譯控制(一)5’-UTR結(jié)構(gòu)1、mRNA5’端m7G帽有增強(qiáng)翻譯水平的作用．2、“上游AUG密碼子”(位于起始AUG上游的其他AUG密碼子)的存在往往抑制下游開(kāi)放讀框的翻譯效率．3、起始AUG旁側(cè)序列對(duì)翻譯效率的影響．Kozak序列：GCCAUGG(二)3’-UTR結(jié)構(gòu)

1．poly(A)尾增加翻譯效率2．富含UA序列抑制翻譯。mRNA結(jié)構(gòu)與翻譯控制(一)5’-UTR結(jié)構(gòu)mRNA穩(wěn)定性與翻譯控制mRNA穩(wěn)定性主要取決于3’—UTR結(jié)構(gòu)1．poly(A)尾增加mRNA穩(wěn)定性，2．3’-UTR中UA序列導(dǎo)致mRNA不穩(wěn)定．mRNA穩(wěn)定性與翻譯控制1）mRNA穩(wěn)定性對(duì)基因表達(dá)的影響真核生物在翻譯水平上對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控主要是控制mRNA的穩(wěn)定性和選擇性翻譯。真核生物mRNA在成熟過(guò)程中形成的5‘-帽子和3’-polyA尾巴對(duì)mRNA的穩(wěn)定性和可翻譯性等都有一定的影響。mRNA的5‘和3’非編碼區(qū)序列對(duì)mRNA的穩(wěn)定性和翻譯效率也起著重要的調(diào)控作用1）mRNA穩(wěn)定性對(duì)基因表達(dá)的影響真核生物在翻譯水平上對(duì)基因翻譯起始階段對(duì)基因表達(dá)的影響翻譯起始因子(IF)的調(diào)節(jié)：可逆磷酸化的作用．1．eIF-4E的磷酸化激活蛋白質(zhì)的合成．2.eIF-2的磷酸化引起翻譯起始受阻，降低蛋白質(zhì)的生物合成水平翻譯起始階段對(duì)基因表達(dá)的影響翻譯起始因子(IF)的調(diào)節(jié)：可逆圖12-24eIF4E結(jié)合蛋白PHAS-Ⅰ的磷酸化對(duì)翻譯起始的調(diào)節(jié)

圖12-24eIF4E結(jié)合蛋白PHAS-Ⅰ的磷酸化對(duì)翻譯mRNA的選擇性翻譯生物體通過(guò)一定的機(jī)制控制各個(gè)亞基的合成比例，保證組裝蛋白所需，又避免浪費(fèi)。在原核生物中，常通過(guò)操縱子來(lái)控制合成的相關(guān)蛋白的濃度比，而在真核生物中，可以通過(guò)選擇性翻譯控制蛋白質(zhì)的濃度比（如血紅蛋白亞基和亞基的合成）mRNA的選擇性翻譯生物體通過(guò)一定的機(jī)制控制各個(gè)亞基的合成比RNA干擾導(dǎo)致的基因沉默將序列與目標(biāo)mRNA對(duì)應(yīng)的雙鏈分子引入有機(jī)體后，可以被內(nèi)切酶切割成短的片段，這些短的RNA片段可以與mRNA結(jié)合并使之沉默，這個(gè)過(guò)程稱為RNA干擾（RNAinterferenc,RNAi）RNA干擾導(dǎo)致的基因沉默將序列與目標(biāo)mRNA對(duì)應(yīng)的雙鏈分子引MicroRNA(miRNA)miRNA是由內(nèi)源性發(fā)夾結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物衍生而來(lái)的一種長(zhǎng)為21-25nt的單鏈RNA。MicroRNA(miRNA)miRNA是由內(nèi)源性發(fā)夾結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)miRNAs的成熟及效應(yīng)過(guò)程miRNAs的成熟及效應(yīng)過(guò)程miRNAs的作用模式miRNA與靶mRNA的作用模式包括二種：二者不完全互補(bǔ)，主要影響翻譯過(guò)程；二者完全互補(bǔ)，類似siRNA與靶mRNA的結(jié)合，特異性切割mRNA。miRNA是通過(guò)與靶mRNA之間序列互補(bǔ)程度的不同，而發(fā)揮對(duì)靶mRNA的基因調(diào)節(jié)作用。miRNAs的作用模式miRNA與靶mRNA的作用模式包括二5.翻譯后水平的基因表達(dá)調(diào)控切除起始氨基酸氨基酸側(cè)鏈的共價(jià)修飾：乙?；?、磷酸化、糖基化（N-、O-）蛋白質(zhì)前體的切割和成熟。Proprotein→protein.例：胰島素的成熟。4.多肽鏈的折疊5.翻譯后水平的基因表達(dá)調(diào)控切除起始氨基酸本章內(nèi)容簡(jiǎn)介真核基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)真核基因表達(dá)調(diào)控的層次本章內(nèi)容簡(jiǎn)介真核基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)I.真核生物基因表達(dá)的調(diào)節(jié)特點(diǎn)真核基因表達(dá)調(diào)控的環(huán)節(jié)更多真核基因的轉(zhuǎn)錄與染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化相關(guān)真核基因表達(dá)以正性調(diào)控為主其它調(diào)控特點(diǎn)：如個(gè)體發(fā)育復(fù)雜；受環(huán)境影響較小I.真核生物基因表達(dá)的調(diào)節(jié)特點(diǎn)真核基因表達(dá)調(diào)控的環(huán)節(jié)更多2.染色質(zhì)結(jié)構(gòu)影響基因轉(zhuǎn)錄結(jié)論：緊密的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)阻止基因表達(dá)常染色質(zhì)（euchromatin）基因可以轉(zhuǎn)錄異染色質(zhì)（hetrochromatin）基因不轉(zhuǎn)錄2.染色質(zhì)結(jié)構(gòu)影響基因轉(zhuǎn)錄結(jié)論：緊密的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)阻止基因表3.真核基因表達(dá)以正性調(diào)控為主多數(shù)真核基因在沒(méi)有調(diào)控蛋白作用時(shí)是不轉(zhuǎn)錄的，需要表達(dá)時(shí)就要有激活的蛋白質(zhì)來(lái)促進(jìn)轉(zhuǎn)錄。換言之：真核基因表達(dá)以正性調(diào)控為主導(dǎo)。真核RNA聚合酶啟動(dòng)子親和力低激活蛋白協(xié)同作用轉(zhuǎn)錄起始真核RNA聚合酶啟動(dòng)子3.真核基因表達(dá)以正性調(diào)控為主多數(shù)真核基因在沒(méi)有調(diào)控蛋白作用II.真核基因表達(dá)調(diào)控的層次DNA和染色體水平上的調(diào)控轉(zhuǎn)錄起始水平上轉(zhuǎn)錄后RNA加工過(guò)程和運(yùn)送中的調(diào)控翻譯水平翻譯后的控制II.真核基因表達(dá)調(diào)控的層次DNA和染色體水平上的調(diào)控1.DNA和染色體水平上的調(diào)控1.1基因拷貝數(shù)的擴(kuò)增或丟失和基因重排1.2染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化（活化）1.3DNA在染色體的位置（常染色質(zhì)、異染色質(zhì)）1.4CpG的甲基化修飾這些變化通常是永久性的，可隨細(xì)胞分裂傳遞給子代，使這類細(xì)胞表達(dá)特定的基因譜，具有特定的表型，成為某種特化細(xì)胞，這就是細(xì)胞的決定于分化1.DNA和染色體水平上的調(diào)控1.1基因拷貝數(shù)的擴(kuò)增或丟基因擴(kuò)增基因擴(kuò)增（geneamplification）：即基因組中的特定段落在某些情況下會(huì)復(fù)制產(chǎn)生許多拷貝。例如：蛙成熟卵細(xì)胞在受精后的發(fā)育過(guò)程中其rRNA基因（可稱為rDNA）的擴(kuò)增基因擴(kuò)增的調(diào)控機(jī)理至今還不清楚基因擴(kuò)增基因擴(kuò)增（geneamplification）：基因擴(kuò)增的意義基因的擴(kuò)增能夠大幅度提高基因表達(dá)產(chǎn)物的量，適合了受精卵其后迅速發(fā)育分裂要合成大量蛋白質(zhì)要求有大量核糖體的需要。基因擴(kuò)增的意義基因的擴(kuò)增能夠大幅度提高基因表達(dá)產(chǎn)物的量，適合基因丟失有的生物在個(gè)體發(fā)育的早期在體細(xì)胞中要丟失部分染色體，而在生殖細(xì)胞中保持全部的基因組，被丟失的染色體其上的遺傳信息可能對(duì)體細(xì)胞來(lái)說(shuō)沒(méi)有什么意義，而對(duì)生殖細(xì)胞的發(fā)育也許是不可缺少的。例如：馬蛔蟲(chóng)（Parascarisequoorum）和小表癭蚊（Mayetioledestructor）的生殖細(xì)胞的形成。基因丟失有的生物在個(gè)體發(fā)育的早期在體細(xì)胞中要丟失部分染色體，基因重排基因重排（generearrangement）：即胚原性基因組中某些基因會(huì)再組合變化形成第二級(jí)基因。例如：免疫球蛋白的基因基因重排基因重排（generearrangement）：即基因重排的生物學(xué)意義這種基因重排使細(xì)胞可能利用幾百個(gè)抗體基因的片段，組合變化而產(chǎn)生能編碼達(dá)108種不同抗體的基因，提高對(duì)外界環(huán)境的適應(yīng)性。基因重排的生物學(xué)意義這種基因重排使細(xì)胞可能利用幾百個(gè)抗體基因1.2染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化（染色質(zhì)的活化）組蛋白的作用轉(zhuǎn)錄活躍區(qū)域?qū)怂崦该舾卸仍黾覦NA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化DNA堿基修飾變化染色質(zhì)重塑(chromatinremodeling)染色質(zhì)中與轉(zhuǎn)錄相關(guān)的結(jié)構(gòu)變化稱為染色質(zhì)重塑1.2染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化（染色質(zhì)的活化）組蛋白的作用染色質(zhì)組蛋白的作用組蛋白是堿性蛋白質(zhì)，帶正電荷，可與DNA鏈上帶負(fù)電荷的磷酸基相結(jié)合。組蛋白與DNA結(jié)合阻止DNA上基因的轉(zhuǎn)錄，去除組蛋白基因又能夠轉(zhuǎn)錄。組蛋白的作用組蛋白是堿性蛋白質(zhì)，帶正電荷，可與DNA鏈上帶1.2染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化（活化）組蛋白對(duì)基因轉(zhuǎn)錄活性的影響組蛋白H1作為核小體交聯(lián)劑，可以增強(qiáng)由核心組蛋白引起的轉(zhuǎn)錄抑制組蛋白的乙?；腿ヒ阴；瘜?duì)轉(zhuǎn)錄活性的調(diào)節(jié)未乙?；慕M蛋白可以抑制轉(zhuǎn)錄，而乙酰化的組蛋白抑制轉(zhuǎn)錄能力減弱1.2染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化（活化）組蛋白對(duì)基因轉(zhuǎn)錄活性的影響1.3DNA在染色體的位置（常染色質(zhì)、異染色質(zhì)）Euchromatin（常染色質(zhì)）：染色質(zhì)較伸展，處于轉(zhuǎn)錄活性狀態(tài)Heterrochromatin（異染色質(zhì)）:染色質(zhì)高度壓縮，處于轉(zhuǎn)錄被抑制狀態(tài)（10%）1.3DNA在染色體的位置（常染色質(zhì)、異染色質(zhì)）Euchr轉(zhuǎn)錄活躍區(qū)域?qū)怂崦该舾卸仍黾踊钴S進(jìn)行轉(zhuǎn)錄的染色質(zhì)區(qū)域受DNaseⅠ消化常出現(xiàn)100-200bp的DNA片段，且長(zhǎng)短不均一，說(shuō)明其DNA受組蛋白掩蓋的結(jié)構(gòu)有變化，出現(xiàn)了對(duì)DNaseⅠ高敏感點(diǎn)（hypersensitivesite）。高敏感點(diǎn)常出現(xiàn)在轉(zhuǎn)錄基因的5‘側(cè)區(qū)、3‘末端或在基因上，多在調(diào)控蛋白結(jié)合位點(diǎn)的附近，分析該區(qū)域核小體的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，有利于調(diào)控蛋白的結(jié)合而促進(jìn)轉(zhuǎn)錄。轉(zhuǎn)錄活躍區(qū)域?qū)怂崦该舾卸仍黾踊钴S進(jìn)行轉(zhuǎn)錄的染色質(zhì)區(qū)域受DDNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化天然雙鏈DNA的構(gòu)象大多是負(fù)性超螺旋。當(dāng)基因活躍轉(zhuǎn)錄時(shí)，RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄方向前方DNA的構(gòu)象是正性超螺旋，其后面的DNA為負(fù)性超螺旋。正性超螺旋會(huì)拆散核小體，有利于RNA聚合酶向前移動(dòng)轉(zhuǎn)錄；而負(fù)性超螺旋則有利于核小體的再形成。DNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化天然雙鏈DNA的構(gòu)象大多是負(fù)性超螺旋。當(dāng)基DNA甲基化與基因表達(dá)DNA甲基化的主要形式5-甲基胞嘧啶N6-甲基腺嘌呤7-甲基鳥(niǎo)嘌呤在真核生物中，5-甲基胞嘧啶主要出現(xiàn)在CpG和CpXpG中，原核生物中CCA/TGG和GATC也常被甲基化。DNA甲基化與基因表達(dá)DNA甲基化的主要形式DNA甲基化與基因表達(dá)真核生物基因組DNA的甲基化(Methylation)哺乳動(dòng)物基因組中5%的C為甲基化(mC)，mC主要存在于CpG二核苷酸中．CG島(CGislands):CpG二核苷酸序列常成簇聚集并零散地分布于人基因組中，形成CpG島。CpG島常與基因相連(可作為尋找基因的標(biāo)記)。DNA甲基化與基因表達(dá)真核生物基因組DNA的甲基化(MetDNA甲基化和CG島由于甲基化胞嘧啶極易在進(jìn)化中丟失，所以，高等真核生物中CG序列遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其理論值。哺乳類基因組中約存在4萬(wàn)個(gè)CGislands，大多位于轉(zhuǎn)錄單元的5'區(qū)。DNA甲基化和CG島由于甲基化胞嘧啶極易在進(jìn)化中丟失，所以，基因甲基化狀態(tài)：1、高度甲基化：基因?yàn)槌掷m(xù)失活(如女性的一條X染色體；2、誘導(dǎo)去甲基化：如組織或發(fā)育階段特異性表達(dá)基因；3、持續(xù)低水平甲基化：具有轉(zhuǎn)錄活性(如持家基因)。DNA甲基化與基因表達(dá)總結(jié)：基因表達(dá)與甲基化呈負(fù)相關(guān)基因甲基化狀態(tài)：DNA甲基化與基因表達(dá)總結(jié)：基因表達(dá)與甲基簡(jiǎn)答題簡(jiǎn)述真核細(xì)胞基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及基因表達(dá)調(diào)控方式。（10分）

（第四軍醫(yī)大分子生物學(xué)）真核生物的基因表達(dá)調(diào)控可以在哪些水平上發(fā)生？何謂轉(zhuǎn)錄前調(diào)控，它有哪幾種主要方式，各發(fā)生在什么發(fā)育時(shí)期？試舉例說(shuō)明之。（10分）

（中科院2001細(xì)胞學(xué)）簡(jiǎn)答題簡(jiǎn)述真核細(xì)胞基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及基因表達(dá)調(diào)控方式。（10分選擇題真核生物DNA中大約有百分之2-7的胞嘧啶存在甲基化修飾，絕大多數(shù)甲基化發(fā)生——二核苷酸對(duì)上A.CCB.CTC.CGD.CA

（中科院上海生化所98）選擇題真核生物DNA中大約有百分之2-7的胞嘧啶存在甲基化修選擇題非洲爪蟾體細(xì)胞中rDNA拷貝數(shù)約有500個(gè)，而在卵母細(xì)胞中的拷貝數(shù)約增加了———倍，可以用來(lái)轉(zhuǎn)錄合成

卵裂所需要的ribosome。

a.1000b.2000c.4000d.400

（中科院上海生化所2001）選擇題非洲爪蟾體細(xì)胞中rDNA拷貝數(shù)約有500個(gè)，而在卵母細(xì)判斷題活躍轉(zhuǎn)錄的基因均位于常染色質(zhì)中，處于異染色質(zhì)中的基因通常不表達(dá)。()判斷題活躍轉(zhuǎn)錄的基因均位于常染色質(zhì)中，處于異染色質(zhì)中的基因通2.轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控2.1基因轉(zhuǎn)錄的順式調(diào)控元件2.2基因轉(zhuǎn)錄的反式作用因子2.3轉(zhuǎn)錄激活因子的作用機(jī)制2.轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控2.1基因轉(zhuǎn)錄的順式調(diào)控元件2.1基因轉(zhuǎn)錄的順式調(diào)控元件順式調(diào)控元件(cis-regulatingelement)是指對(duì)基因表達(dá)有調(diào)控活性的DNA序列，其活性只影響與其自身同處于一個(gè)DNA分子上的基因．2.1基因轉(zhuǎn)錄的順式調(diào)控元件2.1基因轉(zhuǎn)錄的順式調(diào)控元件a.正調(diào)控元件：?jiǎn)?dòng)子(promoter)增強(qiáng)子(enhancer)b.負(fù)調(diào)控元件—沉寂子(silencer)

負(fù)調(diào)控元件是能抑制基因表達(dá)的序列．c.其它順式調(diào)控元件：應(yīng)答元件轉(zhuǎn)座元件

2.1基因轉(zhuǎn)錄的順式調(diào)控元件a.正調(diào)控元件：最常見(jiàn)的應(yīng)答元件：

熱激應(yīng)答元件（heatshockresponseelement,HSE）糖皮質(zhì)應(yīng)答元件（glucocorticoidresponseelement，GRE）金屬應(yīng)答元件（metalresponseelement,MRE）應(yīng)答元件（responseelement）GREistherecognitionsiteofglucocorticoidreceptor.Heatshockresponseelement(HSE)ispresentinheatshockproteingenes.最常見(jiàn)的應(yīng)答元件：

應(yīng)答元件（responseelemen2.2基因轉(zhuǎn)錄的反式作用因子轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控主要是通過(guò)與多種DNA元件結(jié)合的蛋白因子來(lái)實(shí)現(xiàn)．反式作用因子(trans-actingfactor)是通過(guò)識(shí)別和結(jié)合順式調(diào)控元件的核心序列而調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄效率的一組蛋白質(zhì)．反式作用因子對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控可正(激活)可負(fù)(阻遏)．2.2基因轉(zhuǎn)錄的反式作用因子轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控主要是通過(guò)與多補(bǔ)充：反式作用及反式作用元件調(diào)控基因不僅能對(duì)同一條DNA鏈上的結(jié)構(gòu)基因起表達(dá)調(diào)控作用，而且能對(duì)不在一條DNA鏈上的結(jié)構(gòu)基因起作用，在遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)上稱為反式作用（trans-action），調(diào)控基因就屬于反式作用元件（trans-actingelement），其編碼產(chǎn)生的調(diào)控蛋白稱為反式調(diào)控因子（trans-actingfactor）。補(bǔ)充：反式作用及反式作用元件調(diào)控基因不僅能對(duì)同一條DNA鏈上2.2.1反式作用因子的結(jié)構(gòu)區(qū)域DNA結(jié)合域（DNAbindingdomain），多由60-100個(gè)氨基酸殘基組成的幾個(gè)亞區(qū)組成。轉(zhuǎn)錄激活域（activatingdomain），常由30-100氨基酸殘基組成，這結(jié)構(gòu)域有富含酸性氨基酸、富含谷氨酰胺、富含脯氨酸等不同種類，一酸性結(jié)構(gòu)域最多見(jiàn)；連接區(qū)，即連接上兩個(gè)結(jié)構(gòu)域的部分。2.2.1反式作用因子的結(jié)構(gòu)區(qū)域DNA結(jié)合域（DNAbia.反式作用因子的DNA結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域(domain):是指蛋白質(zhì)中可以具有獨(dú)立的超二級(jí)結(jié)構(gòu)的部分。通常由一個(gè)基因外顯子編碼，并可具有特定的功能。在較大的蛋白質(zhì)中，多個(gè)結(jié)構(gòu)域間可通過(guò)較短的多肽柔性區(qū)互相聯(lián)接．基序(motif)：一般指構(gòu)成任何一種特征序列的基本結(jié)構(gòu)．作為結(jié)構(gòu)域中的亞單元，其功能是體現(xiàn)結(jié)構(gòu)域的多種生物學(xué)作用．a(chǎn).反式作用因子的DNA結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域(domain):是指蛋1．DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域基序

a.Helix-turn-helix（螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋）。是最早發(fā)現(xiàn)于原核生物中的一個(gè)關(guān)鍵因子，該結(jié)構(gòu)域長(zhǎng)約20個(gè)aa，主要是兩個(gè)α-螺旋區(qū)和將其隔開(kāi)的β轉(zhuǎn)角。其中的一個(gè)被稱為識(shí)別螺旋區(qū)，因?yàn)樗３в袛?shù)個(gè)直接與DNA序列相識(shí)別的氨基酸。1．DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域基序b.Zincfinger（鋅指）。長(zhǎng)約30個(gè)aa，其中4個(gè)氨基酸（Cys或2個(gè)Cys，兩個(gè)His）與一個(gè)Zinc原子相結(jié)合。與Zinc結(jié)合后鋅指結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定。含鋅指基序的轉(zhuǎn)錄因子：與GC盒結(jié)合的SPl、類固醇激素受體家族，抑癌蛋白WT1等。b.Zincfinger（鋅指）。長(zhǎng)約30個(gè)aa，其中4c.Homeodomain（同源域），最早來(lái)自控制軀體發(fā)育的基因，長(zhǎng)約60個(gè)氨基酸，其中的DNA結(jié)合區(qū)與helix-turn-helixmotif相似，人們把該DNA序列稱為homeobox。主要與DNA大溝相結(jié)合。c.Homeodomain（同源域），最早來(lái)自控制軀體發(fā)育d.BasicLeucineZippers（堿性－亮氨酸拉鏈）

是親脂性（amphipathic）的α螺旋，包含有許多集中在螺旋一邊的疏水氨基酸，兩條多肽鏈以此形成二聚體。每隔6個(gè)殘基出現(xiàn)一個(gè)亮氨酸。由賴氨酸（Lys）和精氨酸（Arg）組成DNA結(jié)合區(qū)。具有亮氨酸拉鏈基序的轉(zhuǎn)錄因子：原癌基因C-Jun/C-fos(APl家族)d.BasicLeucineZippers（堿性－亮氨E堿性－螺旋-環(huán)-螺旋(basic-Helix-loop-Helix，bHLH)基序由2個(gè)α螺旋間隔一個(gè)非螺旋的環(huán)(loop)組成．如原癌基因產(chǎn)物C-myc及其結(jié)合蛋白Max．幾種常見(jiàn)基序E堿性－螺旋-環(huán)-螺旋(basic-Helix-loop-轉(zhuǎn)錄因子DNA結(jié)合域Zincfingerdomain（鋅指結(jié)構(gòu)域）Homologousdomain（同源域）HTHdomain（螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋結(jié)構(gòu)域）bZip（堿性亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)域）bHLH（堿性螺旋-環(huán)-螺旋結(jié)構(gòu)域）轉(zhuǎn)錄因子DNA結(jié)合域Zincfingerdomain（鋅Transcriptionactivationdomains(激活域)Acidicactivationdomains（酸性激活域）Glutamine-richdomains(富含谷氨酰胺結(jié)構(gòu)域)Proline-richdomains（富含脯氨酸結(jié)構(gòu)域）Transcriptionactivationdomai轉(zhuǎn)錄激活因子的作用機(jī)制特異性基因轉(zhuǎn)錄的基本條件（1）啟動(dòng)子(特別是核心啟動(dòng)子)（2）RNAPolⅡ（3）普通轉(zhuǎn)錄因子(GTFs)（4）與DNA結(jié)合的轉(zhuǎn)錄激活因子（5）輔激活因子轉(zhuǎn)錄激活因子的作用機(jī)制特異性基因轉(zhuǎn)錄的基本條件真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)序列：增強(qiáng)子---高等真核生物

上游激活序列UAS----酵母真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)序列：增強(qiáng)子---高等真核生物轉(zhuǎn)錄因子的類型普通轉(zhuǎn)錄因子(GTFs)與DNA結(jié)合的轉(zhuǎn)錄激活因子輔激活因子或介導(dǎo)因子（coactivator）轉(zhuǎn)錄因子的類型高級(jí)生物，至少包括果蠅和哺乳動(dòng)物，利用絕緣子來(lái)阻斷鄰近的增強(qiáng)子對(duì)非相關(guān)基因的激活。絕緣子可以保護(hù)基因，免受鄰近的增強(qiáng)子和沉默子的激活作用或抑制作用高級(jí)生物，至少包括果蠅和哺乳動(dòng)物，利用絕緣子來(lái)阻斷鄰近的增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄激活的一般過(guò)程在典型的RNApolII啟動(dòng)子處進(jìn)行的轉(zhuǎn)錄激活過(guò)程一般包括：染色質(zhì)重塑使染色體結(jié)構(gòu)松弛轉(zhuǎn)錄激活因子與DNA結(jié)合激活因子與組蛋白乙?；负?或其它蛋白質(zhì)相互作用，促進(jìn)周圍染色質(zhì)的進(jìn)一步重塑激活因子通過(guò)輔激活因子介導(dǎo)因子，與RNApolII相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子相互作用，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物前體的形成轉(zhuǎn)錄激活的一般過(guò)程在典型的RNApolII啟動(dòng)子處進(jìn)行的轉(zhuǎn)外界刺激通過(guò)一系列的蛋白質(zhì)將信號(hào)從一個(gè)蛋白質(zhì)傳遞給另一個(gè)蛋白質(zhì)，構(gòu)成信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，最終常常是活化了某種轉(zhuǎn)錄因子，影響到一系列相關(guān)基因的表達(dá)，改變了細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)表達(dá)譜，使細(xì)胞產(chǎn)生特定的表型外界刺激通過(guò)一系列的蛋白質(zhì)將信號(hào)從一個(gè)蛋白質(zhì)傳遞給另一個(gè)蛋白圖12-17介導(dǎo)因子CBP作用機(jī)理CRE：cAMP響應(yīng)元件CREB：與CRE結(jié)合的蛋白CBP：CREB結(jié)合蛋白圖12-17介導(dǎo)因子CBP作用機(jī)理CRE：cAMP響應(yīng)元圖12-18CBP介導(dǎo)核受體的轉(zhuǎn)錄激活作用

SRC：類固醇受體輔激活因子圖12-18CBP介導(dǎo)核受體的轉(zhuǎn)錄激活作用SRC：類固轉(zhuǎn)錄激活因子活性調(diào)節(jié)與信號(hào)傳導(dǎo)途徑轉(zhuǎn)錄激活因子通過(guò)幾種不同方式調(diào)節(jié)活性1.與配體結(jié)合2.細(xì)胞內(nèi)定位3.磷酸化修飾4.去除抑制蛋白5.更換結(jié)合蛋白

轉(zhuǎn)錄激活因子活性調(diào)節(jié)與信號(hào)傳導(dǎo)途徑轉(zhuǎn)錄激活因子通過(guò)幾種不同方蛋白質(zhì)的磷酸化反應(yīng)指通過(guò)酶促反應(yīng)把磷酸基團(tuán)從一個(gè)化合物轉(zhuǎn)移到另一個(gè)化合物上的過(guò)程,是生物體內(nèi)存在的一種普遍的調(diào)節(jié)方式，在細(xì)胞信號(hào)的傳遞過(guò)程中占有極其重要的地位。蛋白質(zhì)的磷酸化反應(yīng)指通過(guò)酶促反應(yīng)把磷酸基團(tuán)從一個(gè)化合物轉(zhuǎn)移到許多信號(hào)途徑依賴于蛋白質(zhì)的磷酸化將信號(hào)從一個(gè)蛋白傳遞給另一個(gè)蛋白，每一步酶促反應(yīng)都可以使信號(hào)放大，因此轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑存在放大效應(yīng)許多信號(hào)途徑依賴于蛋白質(zhì)的磷酸化將信號(hào)從一個(gè)蛋白傳遞給另一個(gè)蛋白質(zhì)磷酸化在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作用在胞內(nèi)介導(dǎo)胞外信號(hào)時(shí)具有專一應(yīng)答特點(diǎn)。蛋白質(zhì)的磷酸化與脫磷酸化控制了細(xì)胞內(nèi)已有的酶"活性"。對(duì)外界信號(hào)具有級(jí)聯(lián)放大作用.蛋白質(zhì)的磷酸化與脫磷酸化保證了細(xì)胞對(duì)外界信號(hào)的持續(xù)反應(yīng)。蛋白質(zhì)磷酸化在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作用在胞內(nèi)介導(dǎo)胞外信號(hào)時(shí)具有專3.轉(zhuǎn)錄后加工在細(xì)胞核內(nèi)對(duì)基因產(chǎn)物(mRNA前體)進(jìn)行各種加工、成熟、轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控屬轉(zhuǎn)錄后加工．有些基因還可進(jìn)行組織特異性的選擇性拼接，產(chǎn)生不同的mRNA模板，表達(dá)具有不同生物活性的蛋白質(zhì)。特殊情況下mRNA還可進(jìn)行編輯，改變編輯序列3.轉(zhuǎn)錄后加工在細(xì)胞核內(nèi)對(duì)基因產(chǎn)物(mRNA前體)進(jìn)行各種簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)錄單位簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)錄單位復(fù)雜轉(zhuǎn)錄單位復(fù)雜轉(zhuǎn)錄單位圖12-21大鼠的免疫球蛋白μ重鏈基因mRNA的可變拼接可變拼接圖12-21大鼠的免疫球