分子生物学-真核基因表达调控.ppt

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、染色质、核膜 单顺反子 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 基因组很小，大多只有一条染色体 结构简炼 存在转录单元多顺反子 有重叠基因 二、真核细胞与原核细胞在基因转录、翻译及DNA的空间结构方面存在以下几个方面的差异 思考题：试说明真核细胞与原核细胞在基因转录，翻译及DNA的空间结构方面存在的主要差异，表现在哪些方面？ ① 在真核细胞中，一条成熟的mRNA链只能翻译出一条多肽链，很少存在原核生物中常见的多基因操纵子形式。 ③ 高等真核细胞DNA中很大部分是不转录的，大部分真核细胞的基因中间还存在不被翻译的内含子。 ⑤在真核生物中，基因转录的调节区相对较大，它们可能远离启动子达几百个甚至上千个碱基对，这些调节区一般通过改变整个所控制基因5’上游区DNA构型来影响它与RNA聚合酶的结合能力。 在原核生物中，转录的调节区都很小，大都位于启动子上游不远处，调控蛋白结合到调节位点上可直接促进或抑制RNA聚合酶与它的结合。 ⑥ 真核生物的RNA在细胞核中合成，只有经转运穿过核膜，到达细胞质后，才能被翻译成蛋白质，原核生物中不存在这样严格的空间间隔。 三、基本概念 （一）基因家族（gene family) 1、简单多基因家族 简单多基因家族中的基因一般以串联方式前后相连。 2、复杂多基因家族 复杂多基因家族一般由几个相关基因家族构成，基因家族之间由间隔序列隔开，并作为独立的转录单位。现已发现存在不同形式的复杂多基因家族。?? （二）断裂基因 基因的编码序列在DNA分子上是不连续的，为非编码序列所隔开，其中编码的序列称为外显子，非编码序列称内含子。 1、外显子与内含子的连接区 指外显子和内含子的交界或称边界序列，它有两个重要特征： 内含子的两端序列之间没有广泛的同源性 连接区序列很短，高度保守，是RNA剪接的信号序列 5GU——AG 3 2、外显子与内含子的可变调控 组成型剪接：一个基因的转录产物通过剪接只能产生一种成熟的mRNA。 选择性剪接：同一基因的转录产物由于不同的剪接方式形成不同mRNA。 (三)假基因 第二节 真核生物基因表达调控的特点和种类 一、真核生物基因表达调控的特点 1、RNA聚合酶对基因具有选择性 2、调控具有多层次性 3、个体发育复杂同基因表达密切相关 4、活性染色体结构变化影响基因转录活性 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 真核生物基因表达调控的层次： 1、DNA水平调节 2、转录水平调节 3、转录后水平的调节 RNA加工成熟过程调节 翻译水平调节 蛋白质加工水平的调节 第三节 真核生物DNA水平上的基因表达调控 将一个基因从远离启动子的地方移到距它很近的位点从而启动转录，这种方式被称为基因重排。 通过基因的转座，DNA的断裂错接而使正常基因顺序发生改变。 重排可以产生新基因，而这些基因的表达是特定环境下所必需的。 重排也许负责从先前存在的一条基因的表达转换到另一条基因的表达，这种方式提供了基因表达调控的一种机制。 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。 重链可变区基因是由V、D、J三种基因片段经重排后所形成。 重排机制 参与V/（D）/J基因重组过程的酶称为V/（D）/J重组酶。 重组酶作用的特点是： （1）淋巴细胞特异性，这可能解释了Ig基因的重排仅见于B淋巴细胞。 （2）重组酶发挥其功能仅限于B细胞发育早期。 DNA甲基化修饰过程通过改变基因的表达，参与细胞的生长、发育过程及X染色体失活等的调控。 DNA甲基化主要形成5-甲基胞嘧啶(5-mC)和少量的N6-甲基腺嘌呤(N6-mA)及7-甲基鸟嘌呤(7-mG)。 在真核生物中，5-甲基胞嘧啶主要出现在CpG序列、CpXpG、CCA/TGG和GATC中 真核生物细胞内存在两种甲基化酶活性： 2、DNA甲基化抑制基因转录的机理 灯刷和多线染色体这些性质表明了一个普遍的结论：为进行转录，遗传物质需要从更致密包装的状态变为松散状态。 基因转录前染色质必须历经结构上的改变，即转换核小体中的全部或部分并重新组装，这个耗能的基因活化过程称为染色质重建。 组蛋白修饰是一个重要事件 尤其是组蛋白乙酰化、甲基化修饰能为相关调控蛋白提供其在组蛋白上的附着位点，改变染色质结构和活性。 一般来说，组蛋白乙酰化能选择性的使某些染色质区域的结构从紧密变得松散，开放某些基因的转录，增强其表达水平，而去乙酰化则抑制基因的转录和