12.真核生物基因表达的调控要点.ppt

包括SRC家族成员在内的其它一些共激活因子还能与多种核受体N端的AF-1区相互作用，这种相互作用并不依赖于LXXLL基序，而是与共激活因子中富含谷氨酰胺的结构域有关。因此辅助激活因子与AF-1和AF-2区的结合具有协同效应。 12.6.1 可变剪接 大多数真核基因转录产生的mRNA前体是按一种方式剪接产生出一种mRNA，因而只产生一种蛋白质。但有些基因产生的mRNA前体可按不同的方式剪接，产生出两种或更多种不同的mRNA，称为可变剪接或者选择性剪接（alternative splicing）。1977年，Walter Gilbert提出可变剪接概念。到目前为止，一共发现了数百种有可变剪接的基因，推测在高级真核细胞生物约5％的基因有可变剪接。 选择性剪接主要有四种类型，外显子跨跃(exon skipped)或外显子缺失，即在剪接时将某个外显子切除；外显子延长(exon extended)，即某些内含子的一部分被保留下来，使外显子的长度增加；内含子保留(interon retaied)，即在接接时保留了某个内含子；外显子交替 (alternative exons)即不同的剪接产物选择了不同的外显子（图 12-24）。 1980年David Baltimore在大鼠IgM基因发现第一个可变剪接，其末端最后两个外显子的可变剪接，决定了所编码的IgM为膜型或分泌型。大鼠免疫球蛋白重链的膜型和分泌型，主要区别在羧基端，膜型的羧基端为疏水性的，可以结合在膜上，而分泌型的羧基端是亲水性的，不能结合在膜上。实验发现，这两种蛋白是由同一个mRNA通过可变剪接产生的，大鼠IgM基因有两个终止转录的信号和终止翻译的密码子，终止密码子I前是一段编码亲水性肽段的区域，终止密码子II前是一段编码疏水性肽段的区域。如果在终止密码子I处终止转录和翻译，则产生分泌型的抗体。如果在终止密码子II处终止转录翻译，则产生膜型的抗体。一种mRNA前体，通过可变剪接，可以产生两种成熟的mRNA，分别编码两种蛋白质。 另一个著名的例子是果蝇性别决定系统（图 12-25）。在此系统中，至少3个基因，Sex-lethal（sxl), transformer（tra）, Doublesex（dsx) 转录体的可变剪接级联反应最终决定了果蝇雄性和雌性性别特征的表达。Sxl基因有8个外显子，tra基因有4个外显子，dsx基因有6个外显子。 在雌性中，Sxl基因以雌性方式被剪接，剪接产物为外显子1-2-4-5-6-7-8，从而产生有活性的Sxl蛋白。有活性的Sxl蛋白又导致了性别转换基因tra以雌性方式进行剪接，剪接产物为外显子1-3-4，产生有活性的tra蛋白。tra蛋白诱导了性别转换基因-2以雌性方式进行剪接产生tra-2蛋白。tra-2蛋白使dsx基因以雌性方式剪接，剪接产物为外显子1-2-3-4，形成雌性特异的dsx蛋白，这种蛋白抑制雄性基因的表达导致雌性的发育。 在雄性中，Sxl基因以雄性方式被剪接，剪接产物为8个外显子的mRNA，外显子3中有一个终止密码子，所以产生较短的没有活性的sxl蛋白。由于sxl蛋白没有活性，则tra以雄性方式进行剪接，剪接产物为4个外显子的mRNA，外显子2中有一个终止密码子，所以产生较短的没有活性的tra蛋白。没有sxl和tra的产生，所以雄性dsx以雄性方式进行剪接，产生外显子1-2-3-5-6的剪接产物，产生了雄性特异的dsx蛋白，导致了雄性的分化。 单独一个基因通过可变剪接产生的十几种剪接异构体的现象很常见。有些基因甚至能够产生成千上万种剪接异构体，各个不同的转录异构体编码结构和功能不同的蛋白质，分别在细胞、个体分化发育的不同阶段，在不同的组织，有各自特异的表达和功能。可变剪接是从相对简单的基因组提高蛋白质组多样性的重要机制，蛋白质组的多样性与多细胞高等生物的复杂性相适应。图12-26为快骨骼肌肌钙蛋白T的基因排列，在外显子4～8中，可任意选择0，1，2，3，4或5个，有32种可能的组合。在外显子16和17中，可任意选择1种，故可形成64种表达产物。 可变剪接位点的选择受结合到非剪接位点RNA元件和剪接因子的多重调节。参与可变剪接调节的RNA元件包括外显子剪接增强子（exon splicing enhancer，ESE）、内含子剪接增强子（intron splicing enhancer，ISE）、外显子剪接沉默子（exon splicing silencer，ESS）和内含子剪接沉默子（intron splicing silencer，ISS）。剪接因子包括富含丝氨酸和精氨酸蛋白（serine/tien