分子生物學(xué)第十章真核基因表達的調(diào)控

原核與真核生物基因表達的差異RepeptitivegeneOverlappinggeneSplittinggenenointronPost-transcriptiontranscription&translation

RNAprocessingsynchronizelyEukaryoteProkaryote

DNA+histon→chromatin

NakedDNA回顧現(xiàn)在是1頁\一共有103頁\編輯于星期四enhancer&silencerAttenuatermonocistronpolycistron(operon)m5CgeneofftransfactoracetylationphosphorylationmethylationglucosylationactiveformEukaryoteProkaryote現(xiàn)在是2頁\一共有103頁\編輯于星期四10.1.1基因丟失10.1.2基因擴增10.1.2.1為滿足發(fā)育需要10.1.2.2外界環(huán)境因素引起基因擴增

10.1DNA水平的調(diào)控現(xiàn)在是3頁\一共有103頁\編輯于星期四10.1.3基因重排特異性調(diào)節(jié)例如：釀酒酵母接合型哺乳動物免疫球蛋白無序的現(xiàn)在是4頁\一共有103頁\編輯于星期四10.1.3.1釀酒酵母接合型Saccharomycescerevisiae接合型，MATa,MAT單倍體細胞，aor接合型可互變a←→需要HO基因，編碼內(nèi)切酶S341現(xiàn)在是5頁\一共有103頁\編輯于星期四10.1.3.2Cassettemodel匣子模型1接合型互變的匣子模型MATa和MAT在同一染色體上，活躍匣子MAT沉寂匣子HML,HMRS341現(xiàn)在是6頁\一共有103頁\編輯于星期四與活躍匣子不同類型的沉寂匣子可以取代活躍匣子，改變接合型接和型互變現(xiàn)在是7頁\一共有103頁\編輯于星期四2活躍匣子表達，HML和HMR保持沉默？Sir(silentinformationregulator)，編碼阻遏蛋白結(jié)合位點在HML和HMR啟動子上游1500bp以外在MAT上無結(jié)合位點如何控制轉(zhuǎn)錄？影響RNA聚合酶的結(jié)合染色質(zhì)濃縮DNaseI超敏感位點現(xiàn)在是8頁\一共有103頁\編輯于星期四現(xiàn)在是9頁\一共有103頁\編輯于星期四3接合型的改變，實際上是DNA序列的代換，依賴于序列同源性與活躍匣子不同類型的沉寂匣子可以取代活躍匣子，改變接合型

匣子WXYZ1Z2totalHML723704747

239882501MAT723704747

239882501MATa723704642239882369HMRa704642239881585現(xiàn)在是10頁\一共有103頁\編輯于星期四現(xiàn)在是11頁\一共有103頁\編輯于星期四4轉(zhuǎn)換機制S426現(xiàn)在是12頁\一共有103頁\編輯于星期四現(xiàn)在是13頁\一共有103頁\編輯于星期四現(xiàn)在是14頁\一共有103頁\編輯于星期四10.2染色質(zhì)水平上的基因活化調(diào)節(jié)10.2.1真核染色體的結(jié)構(gòu)10.2.2染色體對基因的表達有調(diào)控作用10.2.3組蛋白和有關(guān)蛋白質(zhì)的改變10.2.4轉(zhuǎn)錄活躍區(qū)對核酸酶的敏感性提高10.2.5甲基化程度降低現(xiàn)在是15頁\一共有103頁\編輯于星期四10.3轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控10.3.1Britten-DavidsonmodelS接受調(diào)控信號I產(chǎn)生某種激活因子R被激活因子識別G結(jié)構(gòu)基因RNA/proSIRGmRNA現(xiàn)在是16頁\一共有103頁\編輯于星期四10.3.1.1一個結(jié)構(gòu)基因受不同感受位點S的控制同處于一個感受位點S控制之下的所有結(jié)構(gòu)基因叫作一套(battery)基因s350現(xiàn)在是17頁\一共有103頁\編輯于星期四10.3.1.2一個結(jié)構(gòu)基因受不同整合基因I-接受位點R的控制含有同樣接受位點的基因組成一組（set）基因現(xiàn)在是18頁\一共有103頁\編輯于星期四10.3.2基因轉(zhuǎn)錄的順式調(diào)控元件

cis-factor基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄水平特異誘導(dǎo)高效表達現(xiàn)在是19頁\一共有103頁\編輯于星期四10.3.2.1啟動子現(xiàn)在是20頁\一共有103頁\編輯于星期四10.3.2.2.Enhancer

sv40S352現(xiàn)在是21頁\一共有103頁\編輯于星期四促進轉(zhuǎn)錄，不具有啟動子專一性功能與方向，位置無關(guān)遠距離發(fā)揮作用(100~500bp，10Kb)組織或細胞特異性必須有兩個(以上)增強子成份緊密相連，enhanson

特點現(xiàn)在是22頁\一共有103頁\編輯于星期四現(xiàn)在是23頁\一共有103頁\編輯于星期四10.3.2.3silencer負調(diào)控元件不受距離和方向限制可對異源基因的表達起作用對真核生物成簇基因的選擇性表達起重要作用例如酵母，matingtype?-珠蛋白基因簇，T淋巴細胞激活所需要的CD4/CD8基因?qū)毎麃喰统墒爝^程中特異性的選擇表達現(xiàn)在是24頁\一共有103頁\編輯于星期四10.3.2.4.Responseelement應(yīng)答元件、效應(yīng)元件：一組受到共同調(diào)控的基因，都有一個相同的元件（序列），此元件能與某一個(類)專一蛋白結(jié)合，使基因?qū)ζ渥鞒龇磻?yīng)含有短的共有序列在不同基因中，拷貝相似與轉(zhuǎn)錄起點距離不固定位于上游元件或增強子內(nèi)有時有多個拷貝現(xiàn)在是25頁\一共有103頁\編輯于星期四Eukaryoticresponseelements.ResponseElementTranscriptionFactorConsensusSequenceMREmetalCGNCCCGGNCNCCRECREBTGACGTCAEREEstrogenreceptorAGGTCANNNTGACCTGREGlucocorticoidreceptor糖皮質(zhì)激素AGAACANNNTGTTCTHSEHeatshockfactorGAANNTTCNNGAATRE佛波酯TGACTCASRESerumresponsefactorCC(A/T)6GG*(A/T)6

meanssixAorT;N=any.現(xiàn)在是26頁\一共有103頁\編輯于星期四10.3.3基因轉(zhuǎn)錄的反式調(diào)控元件TF10.3.3.1結(jié)構(gòu)特征1.結(jié)構(gòu)DNAbindingdomain，<100bp，氫鍵，大溝transcriptionactivedomain，30-100aaregulardomain，與其它因子或調(diào)控蛋白結(jié)合現(xiàn)在是27頁\一共有103頁\編輯于星期四2.motif基序，基元，花式

構(gòu)成任何一種特征序列或結(jié)構(gòu)的基本單位在DNA結(jié)合中起主要作用現(xiàn)在是28頁\一共有103頁\編輯于星期四補充內(nèi)容

多肽鏈的構(gòu)象，C-N，C-C現(xiàn)在是29頁\一共有103頁\編輯于星期四—螺旋現(xiàn)在是30頁\一共有103頁\編輯于星期四?-折疊現(xiàn)在是31頁\一共有103頁\編輯于星期四?-turn,轉(zhuǎn)角R1的C=O與R4的NH形成氫鍵現(xiàn)在是32頁\一共有103頁\編輯于星期四（1）HTH,Helix-turn-helix2個螺旋被一個轉(zhuǎn)角隔開h1,識別，與DNA在大溝中特異結(jié)合h2,穿過大溝，與DNA非特異結(jié)合S386現(xiàn)在是33頁\一共有103頁\編輯于星期四許多調(diào)控蛋白都有HTHλ阻遏蛋白與cro蛋白酵母接合型調(diào)控蛋白α1，α2果蠅的觸角足基因Antp玉米的Kn1水稻的OSH1現(xiàn)在是34頁\一共有103頁\編輯于星期四果蠅的engrailed果蠅的觸角足蛋白哺乳動物轉(zhuǎn)錄因子現(xiàn)在是35頁\一共有103頁\編輯于星期四

Homeodomainhomeoticloci180bp,60aa從酵母到人類都存在homeobox,DNA序列高度保守參與調(diào)控現(xiàn)在是36頁\一共有103頁\編輯于星期四有3個—helix,H1與H2平行H2與H3形成HTHmotifH3位于大溝中，與DNA特異結(jié)合N末端位于小溝中，與DNA接觸

Homeodomain現(xiàn)在是37頁\一共有103頁\編輯于星期四現(xiàn)在是38頁\一共有103頁\編輯于星期四（2）ZincfingerA.Cys2/His2,經(jīng)典~23aaCys-X2-4-Cys-X3-Phe-X5-Leu-X2-His-X3-HisCys，His與Zn++結(jié)合中部芳香族氨基酸保守，疏水串聯(lián)重復(fù)排列，兩指間7-8aa鋅指數(shù)目多少不等S395現(xiàn)在是39頁\一共有103頁\編輯于星期四SP1zyj271現(xiàn)在是40頁\一共有103頁\編輯于星期四TFIIIA344aaN端與DNA結(jié)合9個鋅指，～30aa與5srRNA基因內(nèi)啟動子（50bp)結(jié)合現(xiàn)在是41頁\一共有103頁\編輯于星期四現(xiàn)在是42頁\一共有103頁\編輯于星期四B.Cys2/Cys2zincfingerCys-X2-Cys-X13—Cys-X2-CysZn++與4個Cys結(jié)合DNA結(jié)合序列較短，對稱無大量重復(fù)性鋅指Cys2/Cys2與Cys2/His2不同例如GAL4哺乳類的固醇類激素受體現(xiàn)在是43頁\一共有103頁\編輯于星期四糖皮質(zhì)激素受體ZYJ272

現(xiàn)在是44頁\一共有103頁\編輯于星期四-COOH，疏水面-NH2,堿性DNA結(jié)合域，富含堿性氨基酸，＋(3)Leuzipper依靠Leu的疏水作用,2個helix相互纏繞，形成拉鏈結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是45頁\一共有103頁\編輯于星期四baseZIPmotifY形結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是46頁\一共有103頁\編輯于星期四現(xiàn)在是47頁\一共有103頁\編輯于星期四GCN4現(xiàn)在是48頁\一共有103頁\編輯于星期四在真核生物中廣泛存在C/EBP增強子結(jié)合蛋白GCN4酵母激活因子CREB（cAMP應(yīng)答元件結(jié)合蛋白）原癌基因jun,fos編碼產(chǎn)物homodimer,heterodimer功能靈活性現(xiàn)在是49頁\一共有103頁\編輯于星期四（4）bHLH（Helix-loop-helix）40～50aa含2個-helix，15~16aa,連接區(qū)（環(huán)），12~28aa兩親性,amphipathic二聚體堿性結(jié)合區(qū)，16aa現(xiàn)在是50頁\一共有103頁\編輯于星期四MyoD-DNA現(xiàn)在是51頁\一共有103頁\編輯于星期四現(xiàn)在是52頁\一共有103頁\編輯于星期四缺乏堿性區(qū)的蛋白質(zhì)，即使形成（同、異）二聚體，也無法同DNA結(jié)合zyj278現(xiàn)在是53頁\一共有103頁\編輯于星期四現(xiàn)在是54頁\一共有103頁\編輯于星期四3.轉(zhuǎn)錄激活域A酸性激活域如GCN4，GAL4Prich-Gln如SP1,AP2,oct1,oct2Qrich-pro如CTF/NF1不規(guī)則的，含雙性-helix現(xiàn)在是55頁\一共有103頁\編輯于星期四10.3.3.2反式作用因子的種類TF(I,II,III）通用因子，基礎(chǔ)因子上游因子誘導(dǎo)型因子constitutiveexpression,inducibleexpression現(xiàn)在是56頁\一共有103頁\編輯于星期四2RNApolII的上游元件及其轉(zhuǎn)錄因子s356（1）SP1現(xiàn)在是57頁\一共有103頁\編輯于星期四S356在大溝中結(jié)合，～20bpC末端DNA結(jié)合域,3個Zn指2個活化結(jié)構(gòu)域,rich-Gln無組織特異性可提高轉(zhuǎn)錄10-25倍現(xiàn)在是58頁\一共有103頁\編輯于星期四ThespecifictranscriptionfactorSP1bindstoGCrichsequenceinTATAlesspromoterglutamine-richdomainsGC250150SP1110TBPzincfingermotifs現(xiàn)在是59頁\一共有103頁\編輯于星期四（2）CTF結(jié)合CCAAT作用于大溝無組織專一性有許多蛋白質(zhì)可與CAAT結(jié)合NF1,腺病毒復(fù)制原點的核因子1C/EBP,大鼠肝中CTF家族CP家族一種元件可被一種以上的TF識別！一個特定蛋白質(zhì)能識別不止一種序列！現(xiàn)在是60頁\一共有103頁\編輯于星期四10.3.4真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控機制基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控需要順～反蛋白質(zhì)之間的相互作用10.3.4.1順式元件與反式作用因子的相互作用1調(diào)控模型調(diào)控蛋白以多聚體（2,4）結(jié)合識別序列為palindromicseq.

現(xiàn)在是61頁\一共有103頁\編輯于星期四

Y277現(xiàn)在是62頁\一共有103頁\編輯于星期四S380節(jié)省編碼DNA，減少裝配的隨機錯誤迅速開關(guān)基因，提高調(diào)控特異性現(xiàn)在是63頁\一共有103頁\編輯于星期四2蛋白質(zhì)如何識別DNA特定序列？識別螺旋嵌入DNA大溝中非特異性結(jié)合，PO4離子特異性結(jié)合，氫鍵現(xiàn)在是64頁\一共有103頁\編輯于星期四CroS3893,例,cI和cro組成的轉(zhuǎn)錄開關(guān)系統(tǒng)現(xiàn)在是65頁\一共有103頁\編輯于星期四現(xiàn)在是66頁\一共有103頁\編輯于星期四S387cI現(xiàn)在是67頁\一共有103頁\編輯于星期四S388螺旋3嵌入大溝中,特異結(jié)合氨基端手臂伸到DNA背后,在大溝中與DNA接觸現(xiàn)在是68頁\一共有103頁\編輯于星期四現(xiàn)在是69頁\一共有103頁\編輯于星期四調(diào)控蛋白識別DNA采用的HTH模式具有普遍意義S390現(xiàn)在是70頁\一共有103頁\編輯于星期四10.3.4.2cis-factor互作的模式Loopinghypothesisλ，cI，OR1~OR2GaloperonAraoperonSV40早期啟動子Enhancer，見下頁S397現(xiàn)在是71頁\一共有103頁\編輯于星期四現(xiàn)在是72頁\一共有103頁\編輯于星期四10.3.4.3誘導(dǎo)型轉(zhuǎn)錄因子活性調(diào)控

--熱休克應(yīng)答1HSP（heatshockprotein)aa序列高度保守蛋白質(zhì)功能高度保守是一種分子伴侶chaperone現(xiàn)在是73頁\一共有103頁\編輯于星期四2hsp核苷酸序列高度保守多基因家族多拷貝，成簇存在大部分無內(nèi)元，hsp70

現(xiàn)在是74頁\一共有103頁\編輯于星期四3HSE,heatshockelement位于hsp上游核心序列nGAAn保守現(xiàn)在是75頁\一共有103頁\編輯于星期四4HSF,heatshockfactor，hsp結(jié)合蛋白在體內(nèi)，以單體存在，不與DNA結(jié)合,無活性結(jié)構(gòu)DNA結(jié)合區(qū)多聚化區(qū)，4個Leu拉鏈，三聚體有活性C末端（452～488）保守區(qū)現(xiàn)在是76頁\一共有103頁\編輯于星期四5熱休克應(yīng)答的調(diào)控機制HSF無活性拉鏈1,4相互作用Hsp70,hsp90的共同作用大量變性和錯誤折疊的蛋白質(zhì)出現(xiàn),與Hsp70,hsp90競爭結(jié)合,使拉鏈區(qū)暴露現(xiàn)在是77頁\一共有103頁\編輯于星期四HSF解離多聚化（trimer)與HSE結(jié)合產(chǎn)生HSPHSP積累，可與HSF結(jié)合脫離HSE，形成HSF單體現(xiàn)在是78頁\一共有103頁\編輯于星期四shen256熱休克應(yīng)答現(xiàn)象普遍存在

熱休克基因家族是迄今被發(fā)現(xiàn)的最保守的遺傳系統(tǒng)

熱休克反應(yīng)可被多種因素誘導(dǎo)，應(yīng)激反應(yīng)現(xiàn)在是79頁\一共有103頁\編輯于星期四10.4轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控10.4.1hnRNA選擇加工及運輸現(xiàn)在是80頁\一共有103頁\編輯于星期四10.4.2alternativesplicing10.4.2.1概念PremRNA→mRNA組成型拼接選擇性拼接(產(chǎn)生兩種以上的mRNA)現(xiàn)在是81頁\一共有103頁\編輯于星期四10.4.2.2產(chǎn)生原因及類型有兩個以上的啟動子,未發(fā)現(xiàn)實例有多個加尾信號,如免疫去蛋白選用不同的拼接位點幾者兼有現(xiàn)在是82頁\一共有103頁\編輯于星期四果蠅，性別決定現(xiàn)在是83頁\一共有103頁\編輯于星期四免疫球蛋白,不同3’末端型現(xiàn)在是84頁\一共有103頁\編輯于星期四S366大鼠肌鈣蛋白T基因現(xiàn)在是85頁\一共有103頁\編輯于星期四大鼠降鈣素,calcitoninylf420Calcitoningenerelatedpeptide現(xiàn)在是86頁\一共有103頁\編輯于星期四10.4.2.3調(diào)控機制實質(zhì)是5’供體與3’受體拼接點的選擇搭配如何選擇不同的位點？SR蛋白家族SF2RNP的調(diào)節(jié)（hnRNP-A1,U5-snRNP)現(xiàn)在是87頁\一共有103頁\編輯于星期四可變剪接機制的多樣化基因的定義隨之?dāng)U展以獨立轉(zhuǎn)錄的一段DNA作為確定一個基因的標準？10.4.2.4意義Intron的功能之一是使同一個基因表達出多種蛋白質(zhì)現(xiàn)在是88頁\一共有103頁\編輯于星期四10.4.2.5trans-splicing現(xiàn)在是89頁\一共有103頁\編輯于星期四10.4.3RNAediting10.4.3.1細胞色素氧化酶亞基Ⅱ（coxⅡ）現(xiàn)在是90頁\一共有103頁\編輯于星期四10.4.3.2如何插入多個U？

guideRNA55-70nt5’端與RNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物互補3‘端有5-25個U現(xiàn)在是91頁\一共有103頁\編輯于星期四插入U的兩步轉(zhuǎn)酯反應(yīng)gRNA的3’OH攻擊mRNA產(chǎn)生5‘段3’段(5‘端與gRNA3’相連)5‘段的3’-OH攻擊gRNA的U-U生成RNA編輯產(chǎn)物(插入一個U)gRNA（少一個U）現(xiàn)在是92頁\一共有103頁\編輯于星期四editingsignal?editosomestructure?相繼在真核生物和病毒中發(fā)現(xiàn)生物學(xué)意義生物適應(yīng)中的保護措施之一中心法則的發(fā)展

現(xiàn)在是93頁\一共有103頁\編輯于星期四10.5翻譯水平的調(diào)控10.5.1翻譯起始因子的磷酸化10.5.2mRNA結(jié)構(gòu)10.5.3mRNA穩(wěn)定性10.5.4pro.合成的自體調(diào)控例，轉(zhuǎn)鐵蛋白mRNA的翻譯調(diào)控現(xiàn)在是94頁\一共有103頁\編輯于星期四（1）TfR(transferrinreceptor),用于鐵的運輸鐵含量高時，TfR合成減少低時，TfR合成增加IRE,在3’-UTR區(qū),與IRE-BP結(jié)合穩(wěn)定mRNA現(xiàn)在是95頁\一共有103頁\編輯于星期四（2）Ferritin，鐵蛋白，用于鐵的解毒鐵含量高時，ferritin合成增加低時，ferritin合成減少IRE,在5’-UTR區(qū)，與IRE-BP結(jié)合阻止翻譯現(xiàn)在是96頁\一共有103頁\編輯于星期四ZYX231IRE-BP與順烏頭酸酶鐵