生化15基因表达调控重点.ppt

第 一 节概述 第 三 节  原核基因表达调控 第 四 节  真核基因表达调控 真核生物RNA聚合酶Ⅱ转录的基因结构与功能 4. 反应元件 是基因对某种调控信号产生反应、并通过与相应调节蛋白结合调控特定基因表达的一类特异DNA序列。包括：cAMP反应元件、激素反应元件、金属反应元件、血清反应元件等。 2. 亮氨酸拉链（Leu zipper） 亮氨酸拉链是蛋白质二聚体化(蛋白质相互作用的一种方式)的一种结构基础。 某些癌基因(如c-jun,v-jun,c-fos，v-fos等)表达产物通过亮氨酸拉链形成同源或异源二聚体，大大增加对DNA的结合能力，调控基因表达。 3. 碱性螺旋-环-螺旋 （basic helix-loop-helix，bHLH） 结构特点与bZip相似，只是两个α螺旋结构之间多了一段非螺旋连接区(环)。 HLH通过两性螺旋疏水面相互作用形成二聚体。多数HLH蛋白在螺旋邻近处有碱性氨基酸区域，为DNA结合区。 ——调节的主要环节在转录起始 一、原核基因转录调节特点 （一）σ因子决定RNA聚合酶识别特异性 （二）操纵子机制的普遍性 （三）阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性 Inhibitor gene P Z Y A 启动子 结构基因1，2，3... O 操纵基因 Promoter Operator gene Structure gene 调控区 结构基因 操纵子 表达阻遏蛋白 结合RNA 聚合酶 结合 阻遏蛋白 表达功能蛋白 ? I 阻遏物基因 操纵子(operon)的结构与功能 二、原核生物转录起始调节 （一）乳糖操纵子(lac operon)的结构 调控区 CAP结合位点 启动序列 操纵序列 结构基因 Z:β-半乳糖苷酶 Y:透酶 A:乙酰基转移酶 Z Y A O P DNA mRNA 阻遏蛋白 I DNA Z Y A O P pol 没有乳糖存在时 1.阻遏蛋白的负性调节 阻遏基因 （二）乳糖操纵子的调节机制 I DNA Z Y A O P pol 启动转录 mRNA 乳糖 别乳糖/半乳糖 β-半乳糖苷酶 mRNA 阻遏蛋白 有乳糖存在时 P Z Y A 启动子 分解代谢乳糖的三种酶基因 O 操纵基因 调控区 结构基因 阻遏蛋白 乳 糖 变构 阻遏蛋白变构失活 阻遏蛋白 乳糖操纵子（Lac Operon） I 阻遏物基因 阻遏蛋白 阻遏状态 Z:β-半乳糖苷酶 Y:乳糖穿透酶 A:转乙酰基酶 诱导状态 表达 不能表达 + + + + 转录 无葡萄糖，cAMP浓度高时 有葡萄糖，cAMP浓度低时 2. CAP的正性调节 Z Y A O P DNA CAP CAP CAP CAP CAP CAP 3. 协调调节 ※当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统不能发挥作用； ※如无CAP存在，即使没有阻遏蛋白与操纵序列结合，操纵子仍无转录活性。 单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作碳源； 若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在时，细菌首先利用葡萄糖。 葡萄糖对 lac 操纵子的阻遏作用称分解代谢阻遏(catabolic repression)。 mRNA 低别乳糖时 高别乳糖时 葡萄糖低 cAMP浓度高 葡萄糖高cAMP浓度低 RNA-pol O O O O 细菌优先利用葡萄糖作为能源 有葡萄糖： cAMP CAP无活性 不促进转录 无葡萄糖： cAMP CAP有活性 促进转录 乳糖操纵子调控方式的比较 负调控 正调控 调节蛋白 阻遏蛋白 CAP 变构物 别乳糖，乳糖 cAMP 与变构物结合 无活性 有活性 基因位点 O基因 CAP位点 结合于基因位点 基因关闭 基因开放 哺乳类动物基因组 DNA 约 3 × 10 9 碱基对 编码基因约有 40000 个 一、真核基因组结构特点 （一）真核基因组结构庞大，C值矛盾 C值的概念：一个单倍体基因组的DNA含 量总是恒定的，它通常称为该物种DNA的C值(C value) 2. C值矛盾：在真核生物中，物种进化的复 杂程度与C值并不完全一致，称为C值矛盾 (C value paradox) （二）单顺反子(monocistron) 即一个编码基因转录生成一个mRNA分子，经翻译生成一条多肽链