真核基因表达调控试题.ppt

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基因的表达与调控(下) —真核基因表达调控 主要内容 一、真核基因组结构特点 真核基因组结构庞大 3×109bp DNA与蛋白质结合,形成染色质结构 基因不连续性 断裂基因(interrupted gene):内含子(intron)、 外显子(exon) 非编码区较多 多于编码序列(9:1) 含有大量重复序列 二、真核生物基因表达调控的特点 1、RNA聚合酶 2、多层次 3、个体发育复杂 4、活性染色体结构变化:对核酸酶敏感 、DNA拓扑结构变化 、DNA碱基修饰变化 、组蛋白变化 5、正性调节占主导 6、转录与翻译间隔进行 7、转录后修饰、加工 DNA水平上的调控是通过改变基因组中有关基因的数量和结构顺序而控制基因的表达,包括: 基因丢失例子: 马蛔虫2n=2,但染色体上有多个着丝粒。第一次卵裂是横裂,产生上下2个子细胞。第二次卵裂时,一个子细胞仍进行横裂,保持完整的基因组,而另一个子细胞却进行纵向分裂,丢失部分染色体。 一部分细胞总是保留完整的基因组,将来发育为生殖细胞; 丢失了部分染色体的细胞分化为体细胞。 马蛔虫受精卵的早期分裂 基因扩增例子: 两栖动物蟾蜍的卵母细胞很大,是正常体细胞的100倍,需要合成大量蛋白质,所以需要大量核糖体。rRNA基因数目远远不能满足需要。卵母细胞的前体同其它细胞一样,含有600个18S和28SrRNA基因。基因扩增后rRNA基因拷贝数高达2×106。因此在卵母细胞发育过程中,rRNA基因数目临时增加了4000倍。 基因扩增常发生在异常的细胞中。 人类癌细胞中的许多癌基因,经大量扩增后高效表达,导致细胞生长失控。 癌基因扩增的速度与病症的发展及癌细胞扩散程度高度相关。 基因重排是指DNA分子中核苷酸序列的重新排列。序列重排可以形成新的基因,也可以调节基因的表达。重排是由基因组中特定的遗传信息决定的,重排后的基因序列转录成mRNA,翻译成新的蛋白质。 尽管基因组中的DNA序列重排并不是一种普通方式,但它是有些基因调控的重要机制,在真核生物细胞生长发育中起关键作用。通过基因重排调节基因活性的典型例子是免疫球蛋白结构基因的表达。 抗 体 抗体是蛋白质,每一种特异抗体具有不同的氨基酸序列。人体可产生108以上不同的抗体分子。 人类基因组中编码蛋白质的基因大概只有30000个左右。编码抗体分子需要的基因是人体基因总数的1000倍! 可能吗?如何做到? 抗体的基本结构 抗体基因 在人类基因组中,所有抗体的重链和轻链都不是由固定的完整基因编码的,而是由不同基因片段经重排后形成的完整基因编码的。 完整的重链基因由VH、D、J和C 4个基因片断组合而成 完整的轻链基因由VL、J和C 3个片段组合而成。 人类基因组中抗体基因片断 抗体重链的形成 抗体轻链的形成 产生免疫球蛋白分子多样性的遗传控制 重链和轻链的不同组合,κ、λ、H; 在重链中,V、D、J和C片段的组合; κ轻链中V和J的组合; λ轻链中V、J和C的组合; 基因片段之间的连接点也可以在几个bp的范围内移动。 因此,可以从约300个抗体基因片段中产生109 数量级的免疫球蛋白分子。 四、DNA的甲基化: 在真核生物DNA分子中,少数胞嘧啶碱基第5碳上的氢可以在甲基化酶的催化下被一个甲基取代,使胞嘧啶甲基化(methylation)。 甲基化多发生在5′CG3′二核苷酸对上。 有时CG二核苷酸对上的两个C都甲基化,称为完全甲基化,只有一个C甲基化称为半甲基化。 甲基化酶可识别半甲基化DNA分子,使另一条链上的胞嘧啶也甲基化。 甲基化可以调控基因表达 活跃表达的基因都是甲基化不足的基因。表达活性与甲基化程度呈负相关。 甲基化的程度可以在转录的充分激活和完全阻遏之间起调节作用。 把甲基化和未甲基化的病毒DNA或细胞核基因分别导入活细胞,已甲基化的基因不表达,而未甲基化的能够表达。 DNA甲基化抑制转录的作用机理 (1)识别位点中胞嘧啶被甲基化,转录因子不能与其结合 (2)特异性识别甲基化DNA的蛋白(如MeCP1)竞争性地抑制了转录 因子的结合 (3)DNA甲基化导致染色质结构和DNA构象的改变 X染色体的失活 转录活跃区域对核酸酶的敏感度增加 : DNaseⅠ超敏感位点特点: (1) 一般在转录起始点附近,即5’启动子区域 (2) 低甲基化区 (3) 不存在核小体结构 (4) 裸露易与反式作用因子结合 第三节 真核生物转录水平上的基因表达调控 尽管真核生物基因表达的调控可以在多个层次上进行,但是最主要、最经济的调控仍然是转录水平的调控。 一、真核基因调控的顺式作用元件 影响自身基因表达活性的非编

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