第13章 基因表达的调控4.ppt

Francois Jacob 于1920年出生于法国。他是一位犹太裔生物学家。 1950年开始细胞基因学的研究，主要致力于细菌和噬菌体的基因机制的研究。他首先研究了溶源菌的特性，表明细菌内存在抑制基因表达活性的机制。1958年他与Jacques Monod合作，研究基因信息的转移及调节途径，他们提出了信使RNA、调节基因、操纵子及可变蛋等一系列新的概念。后来他与Sydney Brenner提出“复制子” 假说，表明细胞分裂的机制。 他与贾克·莫诺（Jacques Monod）发现了酶在原核生物转录作用调控中的作用，即操纵子。两人与安德列·利沃夫（André Lwoff）共同获得了1965年的诺贝尔生理医学奖。1996年，贾克柏成为法兰西学院院士。 贾克柏后来又与悉尼·布伦纳（2002年因线虫研究而获得诺贝尔奖）提出了核糖体进行翻译时的作用方式假说，并由后来的实验证实。 贾克·莫诺，1910年出生于法国。他与方斯华·贾克柏共同发现了蛋白质在转录作用中所扮演的调节角色，即著名的乳糖操纵子。两人因此与安德列·利沃夫共同获得了1965年的诺贝尔生理医学奖。此外，他曾预测在基因信息与蛋白质产物之间，具有mRNA分子作为中介者，此理论后来获得证实。 莫诺同时也是一位科学哲学作家与音乐家。 是一种顺式调控元件，它可以通过启动子来极大地提高转录效率。可远离转录起始位点（1~30kb）。 它的一般跨度为100~200bp，可使旁侧的基因转录效率提高~100倍。 增强子由若干组件构成，其基本的核心组件常由8bp~12bp组成，可以有完整的或部分的回文结构，并以单拷贝或多拷贝的形式存在，增强子普遍存在于多种真核生物、原核生物以及病毒的基因组上。它决定基因表达的时空特异性。 增强子（enhancer） 增强子的特性 增强子要有通过启动子才能发挥作用。没有启动子存在，增强子不能表现活性。但增强子对启动子没有严格的专一性。 增强子的效应与位置无关。它可以在基因的上游和下游发挥作用。 增强子作用与序列的方向性无关。 增强子具有很强的组织或细胞特异性。 沉默子是是一种参与基因表达的负性调控元件，对基因的转录具有抑制作用。 沉默子的作用不受序列方向的影响，也能远距离发挥作用，并可对异源基因的表达起作用。 沉默子（silencer） 反式作用因子的作用是调控靶基因表达效率的蛋白质。 又称为转录因子，能直接或间接地识别或结合在各顺式作用元件的（8bp~12bp）核心序列上，参与调控靶基因表达效率的蛋白质。 1．反式作用因子的种类 （三）反式作用因子 2．转录因子与顺式作用元件相互作用的结构基础 转录因子含有三个功能不同的结构域：DNA结合结构域（DNA binding domain）、转录活化结构域（transcriptional activation domain）和与其它蛋白因子结合的结构域（protein binding domain）。 转录因子能够特异性地识别和结合顺式作用元件是DNA结合结构域特定的空间结构所决定的。 DNA结合结构域 转录因子的DNA结合结构域有三种特定的空间结构： 螺旋-转折-螺旋（helix-turn-helix，HTH）结构 锌指（zinc finger）结构 亮氨酸拉链（leucine zipper）结构 螺旋-转角-螺旋（helix-turn-helix） 两个 a-螺旋（7~9氨基酸残基）通过一段 b-转角连接，其中一个 a-螺旋富含碱性氨基酸残基，是与DNA结合的结构域。 HTH是某个大蛋白质分子的一部分，通常以二聚体形式存在。 两个 a-螺旋之间的距离大约与DNA双螺旋的一个螺距相近，使两个 a-螺旋的碱性区刚好分别嵌入DNA双螺旋的大沟内。 与DNA结合的螺旋-转角-螺旋模体 lac 阻扼蛋白（PDB ID 1LCC） 与DNA结合的螺旋-转角-螺旋模体 Trp 阻扼蛋白（PDB ID 1TRO ） 与DNA结合的螺旋-转角-螺旋模体 人转录因子MAX（PDB ID 1HLO） 锌指（zinc finger） 由N-末端的2个反向平行的 b-折叠和C-末端的1个a-螺旋组成。 在锌指模体的N-末端有两个相近的半胱氨酸，在C-末端有一对相邻的组氨酸（或者半胱氨酸）， 它们在空间上形成一个能容纳Zn2+的空穴，而且空穴内的Zn2+能与这4个氨基酸残基配位连接形成手指样的形状 。 Cys-Cys 锌指与 Cys-His 锌指 含有锌指模体的类固醇激素受体 与DNA结合的锌指模体 小鼠调节蛋白Zif268锌指模体（PDB ID 1A1L） 亮氨酸拉链（leucine zipper） 在蛋白质C-末端的氨基酸序列中，每间隔6个氨基酸是一个疏水性的亮氨酸残基。 当C-末端形成 a-螺旋