真核基因表达调控-3分子生物学.ppt

在蛋白质生物合成的过程中，特别是在起始反应中，mRNA的“可翻译性”是起决定作用的，其5末端的帽子结构、二级结构、与rRNA的互补性以及起始密码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mRNA本身所固有的信号与可溶性蛋白因子或者与核糖体之间的相互作用而实现的。 * * * 如果细胞中P53基因活性降低，P21蛋白含量急剧下降，周期蛋白E-CDK2复合物就能有效地将PRb蛋白磷酸化。此时，PRb蛋白不能与E2F相结合，后者发挥转录调控因子的作用， 激活许 多与DNA合成有关的基因表达，细胞从G1期进入S期，开始分裂。 CDK（周期蛋白依赖的蛋白激酶）活性受双重调控 没有周期蛋白，CDK无活性。 随着周期蛋白的合成和积累，逐步形成周期蛋白-CDK复合物。 CDK上的酪氨酸位点被磷酸化，掩盖了其ATP结合位点，ATP不能有效地与之相结合，CDK仍然无活性。 CDK蛋白T-环中的苏氨酸位点被磷酸化，并将其酪氨酸位点上的磷酸基团去掉，其才能发挥生物学活性。 同时，CDK蛋白还能使细胞中的磷酸酯酶磷酸化，以加速脱去自身酪氨酸位点上的磷酸基团。 有生物活性的周期蛋白-CDK复合物能将DBRP(destruction box recognizing protein)磷酸化，激活泛素连接酶，把大量泛素加到周期蛋白上并使之迅速降解，CDK失活，新的周期开始。 8.5.3 激素对基因表达的影响 激素（Hormone）是高度分化的内分泌细胞合成并直接分泌入血的化学信息物质，它通过调节各种组织细胞的代谢活动来影响人体的生理活动。它是由内分泌腺或内分泌细胞分泌的高效生物活性物质，在体内作为信使传递信息，对机体生理过程起调节作用。 现在把凡是通过血液循环或组织液起传递信息作用的化学物质，都称为激素。激素的分泌均极微量，为毫微克（十亿分之一克）水平，但其调节作用均极明显。激素作用甚广，但不参加具体的代谢过程，只对特定的代谢和生理过程起调节作用，调节代谢及生理过程的进行速度和方向，从而使机体的活动更适应于内外环境的变化。激素的作用机制是通过与细胞膜上或细胞质中的专一性受体蛋白结合而将信息传入细胞，引起细胞内发生一系列相应的连锁变化，最后表达出激素的生理效应。 几种常见的疏水性小分子激素的结构式 1 激素对靶基因的影响 许多类固醇激素（如雌激素、孕激素、醛固酮、糖皮质激素和雄激素）以及一般代谢性激素（如胰岛素）的调控作用都是通过起始基因转录而实现的。 体内存在的许多糖皮质类激素应答基因都有一段大约20bp的顺式作用元件（激素应答元件，简称HRE），该序列具有类似增强子的作用，其活性受激素制约。靶细胞中含有大量激素受体蛋白，而非靶细胞中没有或很少有这类受体。 激素 元件 序列 糖皮质 GRE TGGTACANNNTGTTCG 雌激素 ERE GGTCANNNTGTCC 甲状腺素 TRE CAGGGACGTGACCGCA 固醇类激素的受体蛋白分子有相同的结构框架，包括保守性极高并位于分子中央的DNA结合区，位于C端的激素结合区和保守性较低的N端。 研究表明，激素、受体与顺式元件的结合位点三者缺一不可，其中无论是受体蛋白与激素的结合，还是激素本身，都不是与DNA结合并激活转录所必需的。 通常情况下，受体蛋白中激素结合结构域妨碍了DNA结合区及转录调控区发挥生理功能，只有与相应激素结合后才能打破这种障碍。 Glucocorticoids regulate gene transcription by causing their receptor to transport into the nucleus and bind to an enhancer whose action is needed for promoter function. 2. 激素的作用机制有3种较为流行的假说： 受体流动假说。激素-受体复合物可在膜内移动并与腺苷酸环化酶结合，激活环化酶，引发后续效应。通过激素的稀释或解离，使受体和环化酶回复到非耦联状态。 中介物假说。受体与酶之间可能通过膜脂耦联在一起。有人用适量的高纯磷脂酶A处理肝细胞膜后发现，此时氟离子仍可刺激膜上的腺苷酸环化酶活性，但对胰高血糖素的作用完全丧失。若加入膜脂则激素的作用恢复，说明去膜脂后激素的信息传递中断。 邻位互调假说。根据GTP能影响激素与受体结合并进而影响腺苷酸环化酶活性的现象，认为该酶系统至少存在3个活性部位，即激素-受体结合部位、Mg2+-ATP作用中心和核苷酸调节部位。因为腺苷酸环化酶有几种不同的立体构象，激素与GTP协同作用可使这几种不同的构象之间发生互变。 8.5.4 热激蛋白诱导的基因表达 能与某个（类）专一蛋白因子结合，从而控制基因特异表达的DNA