2013.11.14基因表达调控解读.ppt

高 媛 基因表达调控 Regulation of Gene Expression 主 要 内 容 教 学 要 求 【教学课时】 4 学时 【掌握内容】 基因表达、管家基因的概念；基因表达的多级调控；基因表达调控的基本要素；乳糖操纵子调节机制；顺式作用元件和反式作用因子。 【熟悉内容】 原核生物基因转录调节特点；真核生物基因组结构特点；真核生物基因表达调节特点。 【了解内容】 基因表达的方式；其他转录调节机制。 第一节 概 述 四、基因表达的多级调控 第二节 原核生物的基因表达调控 第三节 真核生物的基因表达调控 （二）乳糖操纵子受阻遏蛋白和CAP的双重调节 （二）乳糖操纵子受阻遏蛋白和CAP的双重调节 指与DNA调控序列相互作用的因子，本质是蛋白质，也称调控蛋白。通常与顺式作用元件结合而影响转录，故又称转录因子。 （二）反式作用因子是真核细胞中重要的转录 调控蛋白 按功能分类 基本转录因子：RNA聚合酶与启动子结合所必需的一组蛋白因子 特异转录因子：是个别基因转录所必须，决定该基因的时间、空间特异性表达。包括转录调节因子和共调节因子 转录激活因子：与增强子结合 转录抑制因子：与沉默子结合 转录调节因子结构 DNA结合域 转录激活域 TF 蛋白质-蛋白质结合域 （二聚化结构域） 谷氨酰胺富含域 酸性激活域 脯氨酸富含域 最常见的DNA结合域： 锌指(zinc finger) C —— Cys H —— His 常结合GC盒 a-螺旋 常结合CAAT盒 碱性螺旋-环-螺旋 碱性亮氨酸拉链 （三）mRNA转录激活需要转录起始复合物的形成 真核RNA聚合酶Ⅱ在转录因子帮助下，形成转录起始复合物。 PolⅡ TFⅡH TAF TFⅡF TAF TAF TFⅡA TFⅡB TBP DNA TATA EBP TBP 图13-9 转录起始复合物的形成 五、转录后水平的调节也是基因表达调控的重要环节 （一）hnRNA加工成熟的调节 （二）mRNA运输、胞浆内稳定性的调节 加工过程包括加帽、加尾、剪接、碱基修饰和编辑等。 通过与蛋白质结合形成核蛋白体复合物(ribonucleoprotein, RNP)进行。 六、基因表达在翻译水平以及翻译后阶段仍然可以受到调节 （一）对翻译起始因子活性的调节主要通过磷酸 化修饰进行 蛋白质合成速率的快速变化在很大程度上取决于起始水平，通过磷酸化调节翻译起始因子（eukaryotic initiation factor, eIF）的活性对起始阶段有重要的控制作用。 （二）RNA结合蛋白参与了对翻译起始的调节 RNA结合蛋白（RNA binding protein, RBP），是指那些能够与RNA特异序列结合的蛋白质。 基因表达的许多调节环节都有RBP的参与，如前述转录终止、RNA剪接、RNA转运、RNA胞浆内稳定性控制以及翻译起始等。 （三）对翻译产物水平及活性的调节可以快速 调控基因表达 新合成蛋白质的半衰期长短是决定蛋白质生物学功能的重要影响因素。因此，通过对新生肽链的水解和运输，可以控制蛋白质的浓度在特定的部位或亚细胞器保持在合适的水平。 许多蛋白质需要在合成后经过特定的修饰才具有功能活性。通过对蛋白质的可逆的磷酸化、甲基化、酰基化修饰，可以达到调节蛋白质功能的作用，是基因表达的快速调节方式。 是一大家族小分子非编码单链RNA，长度约20~25个碱基，由一段具有发夹环结构，长度为70~90个碱基的单链RNA 前体(pre-miRNA)经Dicer酶剪切后形成。 （四）小分子RNA对基因表达的调节十分复杂 1．微小RNA (microRNA, miRNA) 其长度一般为20~25个碱基； 在不同生物体中普遍存在； 其序列在不同生物中具有一定的保守性； 具有明显的表达阶段特异性和组织特异性； miRNA 基因以单拷贝、多拷贝或基因簇等多种形式存在于基因组中，大多位于基因间隔区。 miRNA的特点： 是细胞内一类双链RNA(double-stranded RNA，dsRNA)在特定情况下通过一定酶切机制，转变为具有特定长度(21~23个碱基)和特定序列的小片段RNA。 双链siRNA参与RISC（RNA诱导的沉默复合体）组成，与特异的靶mRNA完全互补结合，导致靶mRNA降解，阻断翻译过程。 由siRNA介导的基因表达抑制作用被称为RNA干涉(RNA interference，RNAi)。 2．小干扰RNA (small interfering RNA, siRNA) RNA干扰机制 发育过程的调节 抑制转座子活性和病毒感染 生物学效应