现代分子生物学课件.ppt

研究基因调控主要应回答3个问题 1.什么是诱发基因转录的信号？ 2.基因调控的关键在什么水平上？ 3.不同水平基因调控的分子机是什么？ 细胞信号类型 （1）近分泌信号(paracrine) （2）内分泌信号(endocrine) （3）神经信号(synaptic) 细胞信号的一般概念 信号分子和信号受体 信号分子：指细胞外信号分子，有几百种，包括蛋白质、小肽、氨基酸、核酸、固醇类和脂肪酸类似物 信号受体： 1.细胞表面受体 2.细胞内受体 细胞表面受体和细胞内受体 细胞表面受体 （1）离子通道关联受体 （2）G蛋白关联受体 （3）酶关联受体 细胞内受体 跨膜信息传递的三个环节 受体识别 信号传导 细胞内效应 8.6.2 翻译水平的调控 1、 真核生物mRNA的“扫描模式”与蛋白质合成的起始 2、 mRNA 5′末端帽子结构的识别与蛋白质合成 表8-14特异转录因子与各类应答元件的相互作用 调控因子 应答元件 DNA序列 结合蛋白 相对分子质量 热激 HSE CNNGAANNTCCNNG HSF 9.3×104 镉 MRE CGNCCCGGNCNC ？ ? 佛波酯 TRE TGACTCA AP1 3.9×104 血清 SRE CCATATTAGG SRF 5.2×104 许多生物在最适温度范围以上，能受热诱导合成一系列热休克蛋白（heat shock protein，HSP）。 如受热后，果蝇细胞内Hsp70 mRNA水平提高1 000倍，就是因为热激因子（heat shock factor，HSF）与hsp70基因TATA区上游60bp处的应答元件HSE相结合，诱发转录起始。 表8-15 主要HSP家族及其生理功能 家 族 主 要 成 员 主 要 生 理 功 能 免疫应答中的可能作用 HSP90 HSP90, HSP83 促进甾醇激素受体与激素的结合及与DNA结合，调节激酶磷酸化活性。 抗肿瘤，提高自身免疫性能 HSP70 HSP70, BiP, Dnat, Hsc70, Grp78 参与蛋白质折叠和去折叠、蛋白转位及多聚复合物的组装。 免疫球蛋白装配，类抗原加工，病原体抗原及自身免疫性诱导。 小分子HSP Hsp27, Gro23, HSP16 参与蛋白质折叠和去折叠及多聚复合物的装配。 病原体抗原及自身免疫性诱导。 泛 素 泛 素 蛋白质降解。 类抗原加工，淋巴细胞回巢，自身免疫性诱导。 不受热或其他环境胁迫时，热激因子HSF主要以单体的形式存在于细胞质和核内。单体HSF没有DNA结合能力，Hsp70可能参与了维持HSF的单体形式。 受热激或其他环境胁迫时，细胞内变性蛋白增多，它们与HSF竞争结合Hsp70，从而释放HSF，使之形成三体并输入核内。HSF的三体能与HSE特异结合，促进基因转录。 图7-40 热激后，HSF不但形成三体，还会迅速被磷酸化。故磷酸化水平也影响HSF对基因表达的调控能力。 HSF与HSE的特异性结合，引起包括Hsp70在内的许多热激应答基因表达，大量产生Hsp70蛋白。 随着热激温度消失，细胞内出现大量游离的Hsp70蛋白，它们与HSF相结合，形成没有DNA结合能力的单体并脱离DNA。 图7-41 HSF具有多个可形成拉链的疏水DNA区域，其中3个位于N端，靠近DNA结合区，参与促进三体的形成。第4个拉链位于C末端，与位于第452～488位氨基酸残基之间的保守区一道参与维持HSF单体构象。 序列删除实验表明，无论去除第4个拉链区，还是更换该区甲硫氨酸391→赖氨酸，亮氨酸395→脯氨酸，都会导致HSF突变体对HSE在常温下的高亲和力。删除第452～488位氨基酸，也可部分替代热激效应 。 在常温下，Hsp蛋白第1和4号拉链发生相互作用，从而阻断了三体的形成；热激或其他环境胁迫导致内源拉链之间的解离，蛋白质伸展成长链，不同链上的拉链发生作用，形成具有DNA结合能力的三体。 图7-42 8.6 其他水平上的基因调控 8.6.1 RNA的加工成熟 1、rRNA和tRNA的加工成熟 rRNA：分子内切割和化学修饰。 tRNA：前体tRNA→成熟tRNA。 2、mRNA加工成熟 hnRNA→mRNA。 3、真核生物基因转录后加工的多样性 简单转录单位。这类基因只编码产生一个多肽，其原始转录产物有时需要加工，有时则不需要加工。这类基因转录后加工有3种不同形式。 图7-44 复杂转录单位。含有复杂转录单位的主要是一些编码组织和发育特异性蛋白质的基因，它们除了含有数量不等的内含子以外，其原始转录产物能通过