基因表达的调控方式.docVIP

基因表达的调控方式 染色体贮存着决定生物性状的全部基因。但在生物体生命过程的各个阶段，并不是所有基因均进行表达，而只是少数基因表达；并且各生命阶段所表达的基因不尽相同。外界环境条件的某些变化，也程度不同地影响有关基因的开关或表达强度。生物体内基因表达的开启、关闭以及表达的强度直接受特定机制的调控。人类基因组DNA中约含3~5万个基因，但在某一特定时期，只有少数的基因处于转录激活状态，其余大多数基因则处于静息状态。一般来说，在大部分情况下，处于转录激活状态的基因仅占5%。通过基因表达以合成特异性蛋白质，从而赋予细胞以特定的生理功能或形态，以适应内外环境的改变。 一、基因表达的概念 ????基因表达(geneexpression)是指储存遗传信息的基因在各种调节机制下经过一系列步骤表现出其生物功能的整个过程。典型的基因表达是基因经过转录和翻译，产生有生物活性的蛋白质过程。基因是生物体的遗传信息单位，经过DNA复制，将遗传信息准确的传递至后代，通过??转录、翻译进行表达。基因表达调控就是研究基因表达的机理及各种因素的影响基因组(genome)：一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息，或整套基因。绝大多数生物基因组是由双链DNA组成，只有少数的病毒是由单链DNA或RNA组成，不同生物基因组所含的基因数量不同，通常仅少数的基因处于高水平转录活性状态，其余大多数基因是处于静息状态或以极低的速率进行转录。但是在一定的条件下可引发一些基因的表达。如：参与DNA损伤修复的酶分子编码基因极少表达，但当紫外线照射引起DNA损伤时，这些修复酶编码基因表达异常活跃。可见，基因表达是在一定的调节机制控制下进行的，根据需要，生物体随时调整不同基因的表达状态，以适应环境，维持生长发育的需要。基因表达就是基因转录及翻译的过程。 ????1．基因表达的时间性和空间性 基因表达的时间性和空间性是由特异基因的启动子．增强子与调节蛋白的相互作用决??定的) A．阶段特异性? 指生物体特异基因的表达按特定时程阶段顺序进行，在多细胞生物，细胞分化、发育为组织和器官的各个不同发育阶段，相应基因也严格按一定的时间顺序开启或关闭，表现为与分化、发育阶段相一致的时间性，如某些蛋白仅在胚胎期表达而出生后即停止产生。这种基因表达呈现严格的时间性称阶段特异性(stage specificity)。按发育阶段出现的基因产物与特定的代谢功能有关，并决定细胞向特定的方向分化和发育。一般早期发育阶段的基因表达较多。 B．组织特异性? 在多细胞生物中，在某一发育、生长的阶段，同一基因产物在不同的组织器官中表达的数量不同；不同的基因产物在不同的组织器官中的分布也不完全相同，这就是基因表达的组织特异性(tissue specificity)。这种基因产物在机体各空间部位特异出现而不平均分布的性质又称基因表达的空间特异性。 ?二、基因表达的方式 ????1．组成性表达(Constitutive expression) ????某些基因产物对生命全过程都是必需的或必不可少的，这类基因在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达，通常称管家基因[HOtlSekeepinggene]。如三羧酸循环的酶编码基因。根据功能的不同，管家基因表达水平高低不同，但无论高低管家基因极少受环境的影响，在个体生长的各个阶段几乎全部组织中持续表达，变化很小，这类基因表达称为基本或组成性表达。这类基因表达只受启动子与RNA聚合酶相互作用影响。 ????2．诱导和阻遏表达(induction and repression) ????与管家基因不同，一些基因表达极易受环境变化影响。在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活，基因表达产物增加，这种基因表达方式称为诱导。这种基因是可诱导基因。即可诱导基因在特定的环境中表达增强的过程称为诱导。相反，如果基因对环境信号应答时被抑制，这种基因表达方式称为阻遏。这种基因是可阻遏基因。可阻遏基因表达产物水平降低的过程称为阻遏。在一定机制控制下，功能相关的一组基因无论何种表达方式均需协调一致，共同表达，称协调表达(coordiBateexpression)，这种调节称协调调节(eoordiBateregulation)。 ?三、基因表达调控的生物学意义 适应环境，维持生长和增殖。 如：葡萄糖存在时，细菌与葡萄糖代谢有关的酶编码基因表达，而与其他糖类代谢有关的酶基因关闭，当葡萄糖耗尽而有乳糖存在时，则与乳糖代谢有关的酶编码基因表达。 ????2．维持个体发育与分化。 细胞个体生长、发育的不同阶段，细胞中蛋白质分子和含量差异很大，即使同一生长发??育阶段不同组织器官内蛋白质分子分布也存在很大差异。这些差异即是基因表达调控的结??果。 四、基因表达调控的基本原理 ????1．基因表达的多级调控： 对一个基因编码产物