生物化學 第十四章 基因表達的調(diào)控

生物化學第十四章基因表達的調(diào)控第1頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月基因組：一個細胞或生物體所攜帶的一套完整的單個遺傳物質(zhì)或整套基因基因表達：生物基因組中結(jié)構(gòu)基因所攜帶的遺傳信息經(jīng)過轉(zhuǎn)錄和翻譯等一系列過程，合成特定的RNA和蛋白質(zhì)，進而發(fā)揮其特定的生物功能的全過程。根據(jù)不同的組織細胞及不同的功能狀態(tài)、根據(jù)生物體生長、發(fā)育和繁殖的需要，生物基因組有規(guī)律地、有選擇性地和程序性地適度表達。生物體通過改變基因表達來適應(yīng)環(huán)境的變化。在生物體和細胞的發(fā)育及分化的階段，基因表達必須受到遺傳信息的嚴格調(diào)控。第一節(jié)概述第2頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月有些基因參與生命的全過程，需要在一個生物體中所有細胞中持續(xù)地表達。這樣的基因被稱為管家基因（housekeepinggene）。管家基因的表達只與啟動序列（或稱為啟動子）和RNA聚合酶有關(guān)，基本上不受環(huán)境因素和其他因素的影響。管家基因的表達方式稱為組成性表達（constitutiveexpression）。

一、誘導表達和阻遏表達是基因表達調(diào)控的普通方式第3頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月有一類基因極易受到外界環(huán)境因素的影響。在特定的信號刺激下，有些基因表現(xiàn)出開放性或增強性的表達，而另一些則表現(xiàn)出關(guān)閉性或抑制性的表達。因此它們分別稱為誘導表達（inductionexpression）和阻遏表達（repressionexpression）。這些基因分別稱為可誘導（inducible）基因和可阻遏（repressible）基因。誘導性表達和阻遏性表達是生物體為適應(yīng)外界環(huán)境的改變而做出的兩種表現(xiàn)形式。第4頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月基因表達是一個多步驟的過程。因此，基因表達調(diào)控可以在多個層次上進行，包括染色質(zhì)水平的調(diào)控，轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控，轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控，翻譯水平的調(diào)控和翻譯后水平的調(diào)控。轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控是最主要和最重要的調(diào)控步驟。

二、基因表達調(diào)控是多層次的復雜過程第5頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月

三、基因表達具有時空特異性時間特異性（即階段特異性）：在細胞的生長、發(fā)育過程中，相應(yīng)的基因按一定的時間順序開啟或關(guān)閉，決定細胞向特定的方向分化和發(fā)育?？臻g特異性（即組織特異性）：同一基因產(chǎn)物在不同的組織器官中的分布是不同的，某些基因在一種組織中暫不表達或永不表達。而另外一些基因是相反的情況。

第6頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月人血紅蛋白珠蛋白b基因簇的階段性表達第7頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月

四、基因表達受順式作用元件和反式作用因子共同調(diào)節(jié)一個基因是否表達和表達多少與調(diào)節(jié)序列（regulatorysequence）密切相關(guān)。調(diào)節(jié)序列位于被調(diào)控的結(jié)構(gòu)基因（structuralgene）的上游，具有特定的核苷酸序列。根據(jù)調(diào)節(jié)序列與結(jié)構(gòu)基因的相對位置關(guān)系，人們將這些調(diào)節(jié)序列稱為順式作用元件（cis-actingelement），包括啟動子（promoter）、增強子（enhancer）、沉默子（silencer）等。第8頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月有一些蛋白分子可以與靶基因的順式作用元件結(jié)合，共同實現(xiàn)調(diào)節(jié)基因表達的目的，它們被稱為反式作用因子（trans-actingfactor）。

第9頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)原核生物基因表達調(diào)控原核生物基因組是一個閉合環(huán)狀的DNA分子。原核生物的細胞結(jié)構(gòu)也比較簡單，它的全部物質(zhì)（DNA，RNA和蛋白質(zhì)）都包容在細胞膜內(nèi)。原核生物基因組的轉(zhuǎn)錄和翻譯在同一空間內(nèi)完成，時間上的差異不大。在轉(zhuǎn)錄過程終止之前，mRNA就已經(jīng)結(jié)合在由rRNA和核蛋白體蛋白共同構(gòu)成的核蛋白體上，開始了蛋白質(zhì)的生物合成。第10頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月1960年，法國巴黎巴斯德研究所的F.Jacob和J.L.Monod發(fā)現(xiàn)大腸桿菌在不含乳糖只含葡萄糖的培養(yǎng)基中不分泌b-半乳糖苷酶，只有在只含乳糖的培養(yǎng)基中才能分泌b-半乳糖苷酶。分析表明這是由于在不含乳糖的培養(yǎng)基中不產(chǎn)生編碼b-半乳糖苷酶的mRNA的結(jié)果。1961年，他們首次提出了乳糖操縱子概念。由此貢獻，他們分享了1965年度的Noble生理醫(yī)學獎。

一、操縱子模型是原核生物基因表達的基本模式第11頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月1969年，J.R.Beckwith從大腸桿菌的DNA中分離出乳糖操縱子，證實了乳糖操縱子的模型。

第12頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月乳糖操縱子（lacoperon）結(jié)構(gòu)基因lacZ、lacY、lacA:分別編碼b-半乳糖苷酶，通透酶和乙?；D(zhuǎn)移酶。這些相連的基因呈多順反子轉(zhuǎn)錄。操縱序列（operator，o）:阻遏蛋白的結(jié)合位點。當阻遏蛋與操縱基因結(jié)合時，lac的轉(zhuǎn)錄將受到阻遏。阻遏基因lacI:編碼與操縱序列結(jié)合的阻遏蛋白。啟動子（promoter）:位于lacI和lacO之間。第13頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月典型的大腸桿菌啟動子序列能夠被由s70組成的RNA聚合酶全酶所識別的大腸桿菌啟動子的保守序列第14頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月LacI阻遏蛋白的阻遏作用阻遏蛋白的四聚體結(jié)合在操縱序列上，抑制了lac操縱子中結(jié)構(gòu)基因的表達。第15頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月LacI阻遏蛋白與DNA結(jié)合的復合物第16頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月別乳糖誘導的lac操縱子表達第17頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月乳糖、半乳糖和別乳糖的化學結(jié)構(gòu)式乳糖半乳糖別乳糖第18頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月Lac操縱子的基因表達調(diào)節(jié)

在通透酶的作用下，乳糖進入胞內(nèi)。乳糖在b-半乳糖苷酶作用下生成了別乳糖。別乳糖與阻遏蛋白四聚體的結(jié)合改變了阻遏蛋白四聚體的空間結(jié)構(gòu)，不能再與操縱序列結(jié)合，能夠轉(zhuǎn)錄lac操縱子的結(jié)構(gòu)基因。別乳糖被稱為誘導劑（inducer）。但是，乳糖操縱子是一個弱啟動子(TTTACA/TATGTT)，需要一個正調(diào)控機制來促使轉(zhuǎn)錄的啟動。第19頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月CAP的結(jié)合位點CAP：catabolitegeneactivationproteinCAP的結(jié)合位點在-60處。CAP以同源二聚物的形式與cAMP結(jié)合，這個復合物結(jié)合在CAP結(jié)合位點上。外環(huán)境中葡萄糖的減少可以增加cAMP合成。第20頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月CAP-cAMP復合物第21頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月CAP的正調(diào)控作用cAMP與CAP的二聚物形成復合物后，結(jié)合在CAP結(jié)合位點上，促使轉(zhuǎn)錄的啟動。第22頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月乳糖操縱子的協(xié)同調(diào)控第23頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月乳糖操縱子的意義阻遏蛋白的抑制作用和CAP介導的正調(diào)控共同擔負著原核生物體系內(nèi)糖源的協(xié)調(diào)利用。乳糖操縱子的協(xié)調(diào)調(diào)控方式保證了葡萄糖是原核生物體系優(yōu)先利用的碳源，并只有在葡萄糖完全耗盡后，原核生物才利用乳糖作為碳源。乳糖操縱子模型詮釋了原核生物基因表達的調(diào)節(jié)機制，開創(chuàng)了基因表達機制研究的新領(lǐng)域，是生物學的一個劃時代的突破。第24頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月

二、翻譯水平的調(diào)控是對轉(zhuǎn)錄調(diào)控的補充原核生物基因表達的時空性決定了轉(zhuǎn)錄和翻譯過程的偶聯(lián)。色氨酸操縱子（trpoperon）是典型的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程的偶聯(lián)。轉(zhuǎn)錄衰減子的精細調(diào)節(jié)是通過轉(zhuǎn)錄和翻譯的偶聯(lián)而實現(xiàn)的。第25頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月色氨酸操縱子（trpoperon）結(jié)構(gòu)基因：trpE、trpD、trpC、trpB和trpA上游調(diào)控區(qū)：調(diào)節(jié)基因（trpR）、啟動子（P）和操縱序列（O）。啟動子（P）和操縱序列（O）有部分重疊。第26頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月第27頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月開放狀態(tài)的色氨酸操縱子當培養(yǎng)基中色氨酸含量很少時，trpR阻遏蛋白以同源二聚體的形式存在，不能與操縱序列O結(jié)合，使得RNA聚合酶能夠啟動轉(zhuǎn)錄。第28頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)閉狀態(tài)的色氨酸操縱子當色氨酸含量豐富時，色氨酸與色氨酸阻遏蛋白結(jié)合，使其能夠與操縱序列結(jié)合，抑制轉(zhuǎn)錄。色氨酸被稱為輔阻遏劑（corepressor）。第29頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月色氨酸操縱子mRNA前導序列第30頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月前導序列的發(fā)夾結(jié)構(gòu)第31頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄中的色氨酸操縱子

當色氨酸的濃度降低時，核蛋白體在合成前導肽的兩個色氨酸部位上出現(xiàn)暫停，占據(jù)了序列1。而此時的轉(zhuǎn)錄仍在進行，序列2和序列3形成了穩(wěn)定的2:3莖-環(huán)結(jié)構(gòu)。RNA聚合酶可以轉(zhuǎn)錄5個結(jié)構(gòu)基因。第32頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄衰減子終止了轉(zhuǎn)錄當色氨酸含量豐富時，有足夠的色氨酸用于合成前導肽。核蛋白體可順利通過序列1，并繼續(xù)向前與序列2結(jié)合。核蛋白體與序列1和序列2的結(jié)合，使序列3和序列4形成了3:4莖-環(huán)結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)與隨后的多聚U序列使RNA聚合酶終止了轉(zhuǎn)錄。第33頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月常見的前導肽氨基酸序列第34頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄衰減子轉(zhuǎn)錄衰減子（transcriptionattenuator）：操縱子前導區(qū)內(nèi)一段類似于終止子結(jié)構(gòu)的DNA序列，其作用是減弱操縱子的轉(zhuǎn)錄，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)錄過程的精確調(diào)節(jié)。第35頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄衰減子的意義轉(zhuǎn)錄衰減子的形成使RNA聚合酶無法對已經(jīng)啟動的操縱子中的結(jié)構(gòu)基因進行轉(zhuǎn)錄，而終止轉(zhuǎn)錄的莖-環(huán)結(jié)構(gòu)的形成又依賴于核糖體在該操縱子中前導序列上進行的翻譯。由此可見，衰減作用充分利用了轉(zhuǎn)錄和翻譯的偶聯(lián)來實現(xiàn)對氨基酸操縱子轉(zhuǎn)錄的精細調(diào)節(jié)。第36頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)真核生物基因表達調(diào)控真核生物體系的基因表達要比原核生物體系基因表達復雜的多，其原因在于：大小不同。大腸桿菌基因組的長度為4×106bp，約有4000個基因；而哺乳類基因組的長度為~109bp，約有3萬~3.5萬個基因。編碼特性不同。原核基因組的大部分序列都是編碼基因；而哺乳類基因組中只有10%的序列編碼蛋白質(zhì)、rRNA和tRNA等，其余90%的序列功能至今尚不清楚。第37頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月連續(xù)性不同。原核生物的基因是連續(xù)的，轉(zhuǎn)錄后即可被翻譯成為蛋白質(zhì)；而真核生物編碼蛋白質(zhì)的基因是不連續(xù)的，含有外顯子和內(nèi)含子。轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物需去除內(nèi)含子后，才能成為成熟的mRNA。排列方式不同。原核生物的基因是以串聯(lián)的形式排列的，可轉(zhuǎn)錄出多順反子的mRNA；而真核生物是一個結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄生成一條mRNA，即mRNA是單順反子。真核細胞的許多功能蛋白是由多個多肽鏈構(gòu)成的，因此需要多個基因的協(xié)調(diào)表達。第38頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月序列重復度不同。原核基因組中基本上沒有重復序列；而真核細胞基因組存在著大量的重復序列（repetitivesequence）。存在的形式不同。原核基因組是裸露的環(huán)狀雙鏈DNA；而真核基因組與組蛋白結(jié)合構(gòu)成了核小體，具有串珠形狀的雙鏈DNA再經(jīng)盤繞和濃縮后形成染色質(zhì)，組裝在細胞核內(nèi)。遺傳信息的載體不同。原核基因組的遺傳信息存在于DNA上；而真核生物的遺傳信息不僅存在于核DNA上，還存在線粒體DNA上。第39頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月基因表達的時空性不同。原核細胞中基因表達在同一空間完成，而且時間性差異也較小，而真核細胞中細胞核的存在使得轉(zhuǎn)錄和翻譯過程表現(xiàn)出空間和時間上的差異?；菊{(diào)節(jié)方式不同。處于基本狀態(tài)下的原核生物基因轉(zhuǎn)錄具有天然活性，因此多采用負調(diào)控機制；雖然真核細胞具有正、負兩種調(diào)節(jié)機制，但是正性調(diào)節(jié)是主要形式，即需要使得每個真核細胞基因活化才能被轉(zhuǎn)錄。第40頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA和組蛋白八聚體構(gòu)成了高度排列有序的染色質(zhì)，這不利于基因表達?；蚣せ畹鞍淄ㄟ^改變基因啟動子和調(diào)節(jié)序列區(qū)域的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)來轉(zhuǎn)錄起始，這稱為染色質(zhì)重塑（chromatinremodeling）。染色質(zhì)重塑需要ATP依賴的酶蛋白復合體。

一、轉(zhuǎn)錄活化染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)影響到基因表達的頻率和程度第41頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月第42頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月超敏感位點被激活的染色質(zhì)上常出現(xiàn)一些對核酸酶高度敏感的位點，稱之超敏感位點（hypersensitivesite）。超敏感位點通常位于被活化基因的5′-側(cè)翼區(qū)1000bp內(nèi)，但有時也會出現(xiàn)在更遠的5′-側(cè)翼區(qū)或3′-側(cè)翼區(qū)。許多超敏感位點是核小體相對缺少的區(qū)域，使得調(diào)節(jié)蛋白易與之結(jié)合。第43頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA堿基的化學修飾真核生物DNA中，約有5％的胞嘧啶被甲基化為5-甲基胞嘧啶，并與其3′的鳥嘌呤形成CpG結(jié)構(gòu)。發(fā)生在基因5′側(cè)翼區(qū)的CpG結(jié)構(gòu)稱為CpG島。染色質(zhì)甲基化程度與基因轉(zhuǎn)錄的活化狀態(tài)呈反比。管家基因多富含CpG島，并且CpG島中胞嘧啶多處在非甲基化的狀態(tài)。

第44頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月組蛋白的磷酸化和乙酰化在組蛋白H3和H4N-末端的絲氨酸可被磷酸化，降低了整個核小體與DNA的結(jié)合能力。同理，組蛋白H1的賴氨酸乙?；途彼嵋阴；部墒蛊湔姾蓽p少，與DNA結(jié)合的能力降低，核小體的脫落有利于轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子的結(jié)合。第45頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月

二、轉(zhuǎn)錄水平上的真核生物基因表達調(diào)控最為重要真核生物的轉(zhuǎn)錄調(diào)控是通過依賴DNA的RNA聚合酶、DNA的順式作用元件和反式作用因子的相互作用實現(xiàn)的。第46頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月RNA聚合酶I：位于細胞核的核仁；合成45SrRNA的前體，加工成28S、5.8S及18SrRNA；這類啟動子包括核心元件（coreelement，CE）和上游調(diào)控原件（upstreamcontrolelement，USE）。RNA聚合酶II：位于細胞核的核仁外，合成編碼蛋白的mRNA前體hnRNA和snRNA。其啟動子具有典型的TATA盒、CAAT盒和GC盒等。RNA聚合酶III：位于細胞核的核仁，合成5SrRNA、tRNA、U6snRNA和7SLRNA的前體。

（一）RNA聚合酶第47頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月與RNA聚合酶II作用的轉(zhuǎn)錄因子TBP（TFIID）特異性識別TATA盒TAF輔助TBP-DNA結(jié)合TFIIA穩(wěn)定TFIIB與TBP對啟動子的結(jié)合TFIIB結(jié)合TBP，并結(jié)合聚合酶II-TFIIF復合物TFIIE結(jié)合TFIIH，具有ATP酶和解旋酶活性TFIIF緊密與聚合酶II結(jié)合；也與TFIIB結(jié)合；阻遏聚合酶II和非特異的DNA序列結(jié)合TFIIH具有解旋酶活性，使DNA解開雙鏈；使聚合酶II的CTD磷酸化；結(jié)合核苷酸-切除修復蛋白第48頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月按功能特性，順式作用元件可分為啟動子（promoter）、增強子（enhancer）和沉默基因（silencer）。

（二）順式作用元件第49頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月啟動子啟動子包括至少一個轉(zhuǎn)錄起始位點以及一個以上的功能組件。TATA盒（TATAbox）：位于-25~-35處，一致保守序列為TATAAAACAAT盒（CAATbox）：位于-70~-80處，保守序列為CCAATGC盒（GCbox）：位于-80~-110處，保守序列為GCCACACCC或GGGCGGG第50頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月TATA盒是啟動子中的主要序列。DNA在起始（initiator，Inr）序列處被解螺旋。RNA聚合酶II識別的啟動子序列第51頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月TATA結(jié)合蛋白與DNA第52頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月是一種順式調(diào)控元件，它可以通過啟動子來極大地提高轉(zhuǎn)錄效率?？蛇h離轉(zhuǎn)錄起始位點（1~30kb）。它的一般跨度為100~200bp，可使旁側(cè)的基因轉(zhuǎn)錄效率提高~100倍。增強子由若干組件構(gòu)成，其基本的核心組件常由8bp~12bp組成，可以有完整的或部分的回文結(jié)構(gòu)，并以單拷貝或多拷貝的形式存在，增強子普遍存在于多種真核生物、原核生物以及病毒的基因組上。它決定基因表達的時空特異性。增強子（enhancer）第53頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月增強子的特性增強子要有通過啟動子才能發(fā)揮作用。沒有啟動子存在，增強子不能表現(xiàn)活性。但增強子對啟動子沒有嚴格的專一性。增強子的效應(yīng)與位置無關(guān)。它可以在基因的上游和下游發(fā)揮作用。增強子作用與序列的方向性無關(guān)。增強子具有很強的組織或細胞特異性。第54頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月沉默子是是一種參與基因表達的負性調(diào)控元件，對基因的轉(zhuǎn)錄具有抑制作用。

沉默子的作用不受序列方向的影響，也能遠距離發(fā)揮作用，并可對異源基因的表達起作用。沉默子（silencer）第55頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月反式作用因子的作用是調(diào)控靶基因表達效率的蛋白質(zhì)。又稱為轉(zhuǎn)錄因子，能直接或間接地識別或結(jié)合在各順式作用元件的（8bp~12bp）核心序列上，參與調(diào)控靶基因表達效率的蛋白質(zhì)。

1．反式作用因子的種類

（三）反式作用因子第56頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月

2．轉(zhuǎn)錄因子與順式作用元件相互作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄因子含有三個功能不同的結(jié)構(gòu)域：DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域（DNAbindingdomain）、轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域（transcriptionalactivationdomain）和與其它蛋白因子結(jié)合的結(jié)構(gòu)域（proteinbindingdomain）。轉(zhuǎn)錄因子能夠特異性地識別和結(jié)合順式作用元件是DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域特定的空間結(jié)構(gòu)所決定的。第57頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄因子的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域有三種特定的空間結(jié)構(gòu)：螺旋-轉(zhuǎn)折-螺旋（helix-turn-helix，HTH）結(jié)構(gòu)鋅指（zincfinger）結(jié)構(gòu)亮氨酸拉鏈（leucinezipper）結(jié)構(gòu)第58頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋（helix-turn-helix）兩個a-螺旋（7~9氨基酸殘基）通過一段b-轉(zhuǎn)角連接，其中一個a-螺旋富含堿性氨基酸殘基，是與DNA結(jié)合的結(jié)構(gòu)域。HTH是某個大蛋白質(zhì)分子的一部分，通常以二聚體形式存在。兩個a-螺旋之間的距離大約與DNA雙螺旋的一個螺距相近，使兩個a-螺旋的堿性區(qū)剛好分別嵌入DNA雙螺旋的大溝內(nèi)。第59頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月與DNA結(jié)合的螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋模體lac阻扼蛋白（PDBID1LCC）第60頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月與DNA結(jié)合的螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋模體Trp阻扼蛋白（PDBID1TRO）第61頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月與DNA結(jié)合的螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋模體人轉(zhuǎn)錄因子MAX（PDBID1HLO）第62頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月鋅指（zincfinger）由N-末端的2個反向平行的b-折疊和C-末端的1個a-螺旋組成。在鋅指模體的N-末端有兩個相近的半胱氨酸，在C-末端有一對相鄰的組氨酸（或者半胱氨酸），它們在空間上形成一個能容納Zn2+的空穴，而且空穴內(nèi)的Zn2+能與這4個氨基酸殘基配位連接形成手指樣的形狀。

第63頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月Cys-Cys鋅指與Cys-His鋅指第64頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月含有鋅指模體的類固醇激素受體第65頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月與DNA結(jié)合的鋅指模體小鼠調(diào)節(jié)蛋白Zif268鋅指模體（PDBID1A1L）第66頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月亮氨酸拉鏈（leucinezipper）在蛋白質(zhì)C-末端的氨基酸序列中，每間隔6個氨基酸是一個疏水性的亮氨酸殘基。當C-末端形成a-螺旋結(jié)構(gòu)時，肽鏈每旋轉(zhuǎn)兩周就出現(xiàn)一個亮氨酸殘基，并且都位于a-螺旋的同一側(cè)。這樣的兩個肽鏈能以疏水力結(jié)合成二聚體，形同拉鏈一樣。第67頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月典型的亮氨酸拉鏈氨基酸序列第68頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月與DNA結(jié)合的堿性亮氨酸拉鏈酵母激活蛋白GCN4（PDBID1YSA）第69頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月堿性亮氨酸拉鏈

第70頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域的特征帶負電荷的a-螺旋結(jié)構(gòu)域。與TFⅡD復合物中某些轉(zhuǎn)錄因子或RNA聚合酶Ⅱ結(jié)合。富含谷氨酰胺的結(jié)構(gòu)域。與啟動子GC盒結(jié)合的蛋白SP1中的谷氨酰胺占該結(jié)構(gòu)域氨基酸總數(shù)的25%。富含脯氨酸的結(jié)構(gòu)域。該結(jié)構(gòu)域很難形成a-螺旋。不規(guī)則的含有雙性a-螺旋和酸性氨基酸的結(jié)構(gòu)域。第71頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月三、對轉(zhuǎn)錄后的初級產(chǎn)物實施調(diào)控保證了mRNA的穩(wěn)定性和生物多樣性基因長度和性質(zhì)的差異使得初級轉(zhuǎn)錄本很不均一，因此稱為異質(zhì)性核內(nèi)RNA（heterogeneousnuclearRNA）。hnRNA需要一系列的加工修飾后才能成為成熟的mRNA。第72頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月5′加帽過程5′-帽子結(jié)構(gòu)可以與相應(yīng)的帽子結(jié)合蛋白（capbindingprotein，CBP）結(jié)合。帽子結(jié)合蛋白的結(jié)合可以使得mRNA免于在5′-核酸外切酶的作用下被降解，增加mRNA的穩(wěn)定性。

帽子結(jié)構(gòu)可以提高翻譯的效率。帽子結(jié)構(gòu)可能參與mRNA從細胞核向細胞質(zhì)的轉(zhuǎn)運。

第73頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月3′加尾過程3′-poly（A）尾中每10~

20個腺苷酸可以結(jié)合一個poly（A）結(jié)合蛋白（poly（A）-bindingprotein，PABP）。這樣的結(jié)構(gòu)可以防止3′-核酸外切酶降解mRNA，提高mRNA的穩(wěn)定性。尾巴越長，翻譯效率越高。

3′-末端poly（A）尾結(jié)構(gòu)與5′-末端帽子結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用影響著翻譯的啟動。

第74頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月選擇性剪接過程通過選擇性剪接（alternativesplicing），同一條前體mRNA可以產(chǎn)生了不同的成熟mRNA，因而形成不同的多肽鏈。選擇性剪接可以被正負調(diào)節(jié)分子所調(diào)控。第75頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月通過個別堿基的更換使一個基因表達出多個氨基酸序列不同的蛋白質(zhì)。既擴大了遺傳信息又使生物能更好地適應(yīng)生存環(huán)境。RNA編輯通常會表現(xiàn)出組織特異性。RNA編輯第76頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月RNA干擾RNA干擾（RNAinterference，RNAi）是在miRNA原理上發(fā)展起來的一項研究特定基因功能的技術(shù)。RNAi技術(shù)則是將預先設(shè)計好的外源性雙鏈RNA導入細胞后達到高效和特異性抑制靶mRNA表達的目的。是研究功能基因組的有力工具，是基因敲除的補充。

第77頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月

四、翻譯起始因子的磷酸化是調(diào)控翻譯的關(guān)鍵在翻譯水平上的調(diào)控也表現(xiàn)在對翻譯起始的調(diào)控上。蛋白質(zhì)合成速率的下降都是通過真核生物起始因子2（eukaryoticinitiationfactor-2，eIF-2）的磷酸化過程實現(xiàn)的。新合成的蛋白質(zhì)還需要進行一系列的加工才能成為有活性的蛋白質(zhì)。加工包括蛋白質(zhì)的切割、蛋白質(zhì)化學修飾、蛋白質(zhì)的折疊和蛋白質(zhì)的定位。第78頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月問題第79頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月單選題1.啟動子是指：

A.DNA中能轉(zhuǎn)錄的序列

B.與RNA聚合酶結(jié)合的DNA序列

C.與阻遏蛋白結(jié)合的DNA序列

D.有轉(zhuǎn)錄終止信號的序列

E.與激活蛋白結(jié)合的序列第80頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月2.操縱基因：

A.是與阻遏蛋白結(jié)合的部位

B.是與RNA聚合酶結(jié)合的部位

C.屬于結(jié)構(gòu)基因的一部分

D.具有轉(zhuǎn)錄活性

E.能促進結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄第81頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月3.在乳糖操縱子中，cAMP能對轉(zhuǎn)錄進行調(diào)控，但先與

A.CAP結(jié)合，形成cAMP-CAP復合物

B.RNA聚合酶結(jié)合，從而促進該酶與啟動子結(jié)合

C.G蛋白結(jié)合

D.受體結(jié)合

E.操縱基因結(jié)合第82頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月4.增強子的作用是：

A.抑制操縱基因表達

B.抑制結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄

C.抑制阻遏蛋白表達

D.促進結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄

E.抑制啟動子第83頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月5.增強子的作用特點是：

A.是存在于高等真核生物

B.只存在于啟動子的上游

C.有嚴格的基因?qū)Ｒ恍?/p>

D.無需與蛋白因子結(jié)合就能增強轉(zhuǎn)錄

E.作用無方向性第84頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月6.反式作用因子是指：

A.DNA的某些片段

B.RNA的某些序列

C.mRNA的表達產(chǎn)物

D.組蛋白及非組蛋白

E.調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄的蛋白因子第85頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月7.亮氨酸拉鏈是指：

A.多個亮氨酸連續(xù)出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)

B.亮氨酸每隔8個氨基酸出現(xiàn)一次

C.兩組平行、帶亮氨酸的α螺旋形成的對稱結(jié)構(gòu)

D.一個亞基上帶多個亮氨酸的α螺旋

E.兩個亮氨酸的R-基團形成的氫鍵第86頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月多選題1.在操縱子上，DNA可與蛋白質(zhì)或酶結(jié)合的區(qū)域有 A．啟動序列 B．結(jié)構(gòu)基因 C．操縱序列 D．轉(zhuǎn)錄起始區(qū) E．I序列第87頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月2.乳糖操縱子的調(diào)控區(qū)有

A．CAP結(jié)合位點

B．Z基因

C．P序列

D．Y基因

E．O序列第88頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月3.真核生物的啟動子特征序列有

A．TATAAAA B．TATAAT C．GCCAAT D．TTGACA E．GGGCGG第89頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月4.乳糖操縱子轉(zhuǎn)錄過程起作用的諸多因素中，哪些屬于蛋白質(zhì)類化合物

A．啟動子

B．誘導物

C．阻遏物基因

D．阻遏物

E．CAP第90頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月5.真核生物調(diào)控轉(zhuǎn)錄的順式作用元件包括

A．TATA盒

B．GC盒

C．CAAT盒

D．酵母的上游活化序列

E．增強子第91頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月答案第92頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月單選題1.B指的是RNA聚合酶結(jié)合位點周圍的一組轉(zhuǎn)錄控制組件，每一組件含7-20bp的DNA序列2.A控制結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄速度，位于結(jié)構(gòu)基因的附近，本身不能轉(zhuǎn)錄成mRNA。3.A分解物基因激活物蛋白（CAP）與cAMP的復合物能剌激操縱子結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄。4.D增強子一般由兩個以上的增強子元件組成，有增強轉(zhuǎn)錄的作用。第93頁，課件共99頁，創(chuàng)作于2023年2月5.E增強子的特點：可以遠距離作