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(Gene Expression and Its Regulation ) 第一节 概述 (Introduction) 二、基因表达的特点： （一）时间特异性(temporal specificity) 某一基因的表达严格按特定的时间顺序发生 例：Hb (hemoglobin)的组成： ζ2ε2 →α2γ2 →α2β2 （ 胚胎期） （胎儿期 ） （成人期） （二）空间特异性(spatial specificity) 在个体生长全过程，某种基因产物在个体按不同组织空间顺序出现。 三、基因表达的方式： （一）管家基因与奢侈基因 管家基因（housekeeping gene）--在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达的基因。 组成性基因表达(constitutive gene expression) 奢侈基因（luxury gene）—只在特定的细胞类型中表达的基因 （二）诱导和阻遏表达 诱导（induction）--可诱导基因在特定环境信号刺激下表达增强的过程。 DNA损伤 →修复酶基因激活 乳糖 → 利用乳糖的三种酶表达 阻遏（repression）--可阻遏基因表达产物水平降低的过程 色氨酸 —色氨酸合成酶系 四、基因表达调控的生物学意义 适应环境、维持生长和增殖 维持个体发育与分化 五、基因表达调控的环节： 基因活化、转录、转录后加工、翻译、翻译后加工 三、真核基因表达调控方式 DNA水平的调控 转录水平的调控 转录后水平的调控 翻译水平的调控 翻译后水平的调控 （一）DNA水平的调控 染色质的丢失：不可逆 基因扩增：增加基因的拷贝数 基因重排： DNA甲基化： 甲基化程度高：基因表达降低； 去甲基化：基因表达增加。 染色质结构对基因表达的调控： （二）转录水平的调控 最重要 顺式作用元件 反式作用因子 转录起始的调控 1. 影响自身基因表达活性的DNA序列 2. 非编码序列 3. 分启动子、增强子、沉默子 顺式作用元件 启动子： 是指RNA聚合酶结合并起动转录的DNA序列 核心启动子元件(core promoter element) ，TATA盒，-25bp 上游启动子元件(upstream promotor elements,UPE)，CAAT 盒，-75bp；GC序列等 特点 1。近侧端元件 2。具有距离性 2。具有明显的方向性 3。RNA聚合酶的结合位点 2. 增强子： 远离转录起始点（1~30kb），增强启动子转录活性DNA序列，与方向、距离无关 ①增强子提高同一条DNA链上基因转录效率，可以远距离起作用（无距离性）。 ②增强子的作用与其序列的正反方向无关，将增强子方向倒置依然能起作用 （无方向性）。 ③增强子要有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。　　 ④增强子必须与特定的蛋白质因子结合后才能发挥增强转录的作用。增强子一般具有组织或细胞特异性。 3. 沉默子：负性调节元件，起阻遏作用 沉寂子的作用可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。 （二）反式作用因子(trans-acting factor) 概念：为DNA结合蛋白，核内蛋白，可使邻近基因开放（正调控）或关闭（负调控） 通用转录因子—结合在TATA盒上的蛋白质因子。 TFⅡA、 TFⅡB、 TFⅡD、 TFⅡE等 转录调控因子—结合在UPE上的蛋白质因子 锌指（zine finger）结构：由两个半胱氨酸（Cys）和两个组氨酸（His）残基通过位于中心的锌离子结合成一个稳定的指状结构，表面暴露的碱基及其极性氨基酸与DNA结合有关。一个蛋白分子有2-9个锌指重复单位，由指部碱基或极性氨基酸（赖氨酸Lys、精氨酸Arg）结合于DNA双螺旋的深沟内。结构域为以锌辅基螯和形成的环状结构作为活性结构域。 亮氨酸拉链 亮氨酸拉链（Leucine zipper，LZ）：为两组走向平行带亮氨酸的α-螺旋形成的对称二聚体，每个亚基含4个亮氨酸，每2个Leu之间相隔6个氨基酸。于α-螺旋的某一侧面，每2圈（3.6碱基/圈）就出现一个Leu，排成一排，使2个α-螺旋蛋白分子间形成一条拉链，只有在形成二聚体拉链后，链上富含的碱性氨基酸区可与DNA结合。 亮氨酸拉链(leucine zipper) 螺旋-转角-螺旋（HTH） 螺旋-转角-螺旋（helix-turn-helix，HTH）：此α-螺旋中含碱性氨基酸较多，其所带的正电荷基团可与带负电荷的DNA链结合。 螺旋-环-螺旋 螺旋-环-螺旋（helix-loop-helix，HLH）