molecularbiology-08.ppt

4. mRNA有效性的调控 真核生物能否长时间、及时地利用成熟的mRNA分子翻译出蛋白质以供生长发育的需要，是与mRNA的稳定性以及屏蔽状态的解除密切相关的。在高度分化的终端细胞中许多mRNA极其稳定，有的寿命长达几天或十几天。mRNA寿命的延长是mRNA有效性的一个重要因素。 8.5.6 翻译水平的调控 蛋白质生物合成的起始反应中主要涉及细胞的4中装置：核糖体，mRNA，可溶性蛋白质因子，tRNA 1 真核生物mRNA的扫描模式与蛋白质合成的起始。 核糖体从5’到3’滑行，到第一个AUG处停下来翻译。AUG前后的序列特征，Kozak序列：A/GNNAUGG 多聚蛋白质：从功能上说，哺乳动物脂肪酸合成酶相当于大肠杆菌中一组7个之多的功能不同的多肽。 2. mRNA 5’端帽子结构的识别与蛋白质的合成 3. mRNA稳定性与基因表达调控 例一：转运铁蛋白受体（TfR）和铁蛋白分别负责铁吸收和铁解毒（铁排泄）。这两个蛋白质的mRNA上存在相似的顺式作用元件，称为铁应答元件（iron response element，IRE）。IRE与IRE结合蛋白（IREBP）相互作用控制了这两个mRNA的翻译效率。 当细胞缺铁时，IREBP与IRE具有高亲和力，两者的结合有效地阻止了铁蛋白mRNA的翻译，从而阻止了铁解毒（铁排泄）；与此同时，TfR mRNA上3’非翻译区中的IRE也与IREBP特异结合，有效地阻止了TfR mRNA的降解，促进TfR的合成，从而促进铁吸收。 例二：催乳素能明显延缓酪蛋白mRNA的降解 4、 可溶性蛋白质因子的修饰与翻译起始调控 用兔网织红细胞粗抽提液研究蛋白质合成时发现，如果不向这一体系中添加氯高铁血红素，网织红细胞粗抽提液中的蛋白质合成抑制剂HCI就被活化，蛋白质合成活性在几分钟之内急剧下降，很快就彻底消失。 现已查明，网织红细胞蛋白质合成抑制剂HCI是受氯高铁血红素调节的eIF-2的激酶，可以使eIF-2的α-亚基磷酸化并由活性型转变为非活性型。 eIF-2的α亚基磷酸化以后，eIF-2与eIF-2B紧密结合，直接影响了eIF-2的再利用，从而抑制翻译。 CBP II活性与翻译的起始。真核生物mRNA具有帽子结构，翻译需要CBPII蛋白参与。失活则不能翻译。脊髓灰质炎病毒感染宿主细胞中，CBPII失活。 mRNA的5’帽子结构、二级结构、与RNA的互补性以及起始密码子附近的核苷酸序列都是蛋白质生物合成的信号系统。蛋白质生物合成的调控，就是通过这些信号系统与可溶性蛋白因子或与核糖体之间的相互作用而实现的。 3. CaM激酶及MAP激酶 Ca2+的细胞学功能主要通过钙调蛋白激酶来实现，它们也是一类丝氨酸/苏氨酸激酶，但仅应答细胞内Ca2+水平。 MAP激酶的活性取决于蛋白中仅有一个氨基酸之隔的酪氨酸、丝氨酸残基是否都被磷酸化。 4. 蛋白质磷酸化与细胞分裂调控 细胞通过p53及p21蛋白控制CDK活性，调控细胞分裂过程。 CDK的活性也受细胞周期蛋白和磷酸化控制。 8.5.2 蛋白质乙酰化对转录活性的影响 肿瘤抑制因子p53蛋白与人类多种肿瘤有密切关系 已知p53蛋白的活性受翻译后修饰（磷酸化、乙酰化）机制调控，经修饰后的蛋白能与不同的靶分子或蛋白复合体相结合，从而抑制或激活参与特定的生理反应的靶基因。 8.5.3 激素对基因表达的影响 1 激素对靶基因的影响 类固醇激素和一般性激素（胰岛素）通过起始基因转录而实现调控。靶细胞具有专一性细胞质受体，可与激素形成复合物，导致三维结构甚至化学性质的变化。经修饰的受体激素复合物通过核膜进入细胞核内，并与染色质特定区域结合，导致基因转录的起始和关闭。 所有固醇类激素的受体蛋白分子都有相同的结构框架，包括保守性极高的位于分子中央的DNA结合区，位于C端的激素结合区和保守性小于15%的N端。 激素激活胞内受体的分子机制 胞内受体的基本结构分析 细胞内受体的本质是激素激活的反式作用因子 甲状腺激素与类固醇激素通过胞内受体调节生理过程 可诱导表达融合蛋白系统：GR（糖皮质激素受体）+核蛋白X。 融合蛋白与HSP90形成复合物，无活性 融合蛋白结合糖皮质激素DEX，融合蛋白构象改变，核定位信号暴露，入核，导致下游基因表达。 8.5.4热激蛋白对基因表达的影响 应答元件：能与某个（类）专一蛋白因子结合，从而调控基因特异表达的DNA上游序列称为应答元件，如热激应答元件，糖皮质应答元件，金属应答元件 热激蛋白参与靶蛋白活性和功能调节，却不是靶蛋白的组成部分，因此，一般称它为分子伴侣或伴侣蛋白。 8.5.5 RNA的加工成熟 1、rRNA和tRNA的加工成熟 rRNA的切割 rRNA的加工：分子内的切割和化学修饰 rR