第十三讲基因表达调控.ppt

第13章 基因表达调控 Regulation of Gene Expression 第一节基因表达调控的基本概念 第三节  原核基因表达调节 第四节  真核基因表达调节 mRNA 阻遏蛋白 有乳糖存在时 I DNA Z Y A O P pol 启动转录 mRNA 乳糖 半乳糖 β-半乳糖苷酶 图13-4 lac 操纵子与阻遏蛋白的负性调节 + + + + 转录 无葡萄糖，cAMP浓度高时 有葡萄糖，cAMP浓度低时 2、CAP的正性调节 Z Y A O P DNA CAP CAP CAP CAP CAP CAP 3、协调调节 当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统不能发挥作用。 如无CAP存在，即使没有阻遏蛋白与操纵序列结合，操纵子仍无转录活性。 单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作碳源；若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在时，细菌首先利用葡萄糖。 葡萄糖对 lac 操纵子的阻遏作用称分解代谢阻遏 mRNA 低半乳糖时 高半乳糖时 葡萄糖低 cAMP浓度高 葡萄糖高cAMP浓度低 RNA-pol O O O O 一、真核基因组具有独特的结构特点 （一）真核基因组结构庞大 哺乳类动物基因组DNA 约 3×109碱基对。 人编码基因约4万个，编码蛋白质的序列仅占总长的1%。 rDNA等重复基因约占5%~10%。 （二）真核基因转录产物为单顺反子 单顺反子(monocistron) 一个编码基因转录生成一个mRNA分子，经翻译生成一条多肽链。 （三）真核基因组含有大量的重复序列 单拷贝序列（一次或数次） 高度重复序列（106 次） 中度重复序列（103 ~ 104次） 多拷贝序列 真核结构基因两侧存在有不被转录的非编码序列，往往是基因表达的调控区。 真核基因不连续性 （四）真核基因中存在非编码序列和间隔区 （一）真核基因顺式作用元件影响基因转录活性 启动子 真核基因启动子是RNA聚合酶结合位点周围的一组转录控制组件，至少包括一个转录起始点以及一个以上的功能组件。 TATA盒 GC盒 CAAT盒 二、RNA Pol II转录起始的调节非常复杂 CCAAT盒 GC盒 TATA盒 转录起始点 高等真核生物 上游激活序 列（UAS） TATA盒 转录起始点 酵母 图13-7 真核基因启动子的典型结构 增强子(enhancer) 指远离转录起始点、决定基因的时间、空间特异性表达、增强启动子转录活性的DNA序列。 发挥作用的方式通常与方向、距离无关。 沉默子(silencer) 某些基因的负性调节元件，当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。 （二）反式作用因子是真核细胞中重要的转录调控蛋白 转录调节因子分类（按功能特性） 基本转录因子(general transcription factors) 是RNA聚合酶结合启动子所必需的一组蛋白因子，决定三种RNA(mRNA、tRNA及rRNA)转录的类别。 特异转录因子(special transcription factors) 为个别基因转录所必需，决定该基因的时间、空间特异性表达。 转录激活因子 转录抑制因子 转录调节因子结构 DNA结合域 转录激活域 TF 蛋白质-蛋白质结合域 （二聚化结构域） 谷氨酰胺富含域 酸性激活域 脯氨酸富含域 最常见的DNA结合域： 锌指(zinc finger) C —— Cys H —— His 常结合GC盒 Zn Cys His 图13-8 锌指结构 碱性a-螺旋 常结合CAAT盒 碱性螺旋-环-螺旋 碱性亮氨酸拉链 碱性亮氨酸拉链，bZIP COOH NH2 COOH NH2 1 8 15 22 29 36 1 8 15 22 29 36 Leucine residue C N C O H CH2 CH CH3 CH3 碱性螺旋-环-螺旋，bHLH 是一大家族小分子非编码单链RNA，长度约20~25个碱基，由一段具有发夹环结构，长度为70~90个碱基的单链RNA 前体(pre-miRNA)经Dicer酶剪切后形成。 小分子RNA对基因表达的调节 1．微小RNA (microRNA, miRNA) 其长度一般为20~25个碱基； 在不同生物体中普遍存在； 其序列在不同生物中具有一定的保守性； 具有明显的表达阶段特异性和组织特异性； miRNA 基因以单拷贝、多拷贝或基因簇等多种形式存在于基因组中，大多位于基因间隔区。 miRNA的特点： 是细胞内一类双链RNA(dsRNA)在特定情况下通过一定酶切机制，转变为具有特定长度(21~23个碱基)和特定序列的小片段RNA。 双链siRNA参与RISC组成，与特异的靶mRNA完全