分子生物学讲义课件二.ppt

第七讲 真核基因表达调控 真核基因表达调控的最显著特征是能在特定时间和特定的细胞中激活特定的基因，从而实现“预定”的、有序的、不可逆转的分化、发育过程，并使生物的组织和器官在一定的环境条件范围内保持正常功能。 原核生物的调控系统就是要在一个特定的环境中为细胞创造高速生长的条件，或使细胞在受到损伤时，尽快得到修复，所以，原核生物基因表达的开关经常是通过控制转录的起始来调节的。 真核生物基因调控，根据其性质可分为两大类： 第一类是瞬时调控或称可逆性调控，它相当于原核细胞对环境条件变化所做出的反应，包括某种底物或激素水平升降及细胞周期不同阶段中酶活性和浓度的调节。? 第二类是发育调控或称不可逆调控，是真核基因调控的精髓部分，它决定了真核细胞生长、分化、发育的全部进程。 转录水平调控（transcriptional regulation）； 转录后水平调控（post transcriptional regulation）； 翻译水平调控（translational regulation）； 蛋白质加工水平的调控（regulation of protein maturation）等。 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 基因调控主要是在哪一步（模板DNA的转录、mRNA的成熟或蛋白质合成）实现的？③ 不同水平基因调控的分子机制是什么？ 一、 真核基因组的一般构造特点 ① 在真核细胞中，一条成熟的mRNA链只能翻译出一条多肽链，不存在原核生物中常见的多基因操纵子形式。② 真核细胞DNA都与组蛋白和大量非组蛋白相结合，只有一小部分DNA是裸露的。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。④ 真核生物能够有序地根据生长发育阶段的需要进行DNA片段重排，还能在需要时增加细胞内某些基因的拷贝数。 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。⑦ 许多真核生物的基因只有经过复杂的成熟和剪接过程（maturation and splicing），才能顺利地翻译成蛋白质。 二、 真核基因的启动子 启动子是一段特定的直接与RNA聚合酶及其转录因子相结合、决定基因转录起始与否的DNA序列。不同的启动子对RNA聚合酶的亲和力不同，所结合的反式作用因子（trans-acting factors）也不同，因此，基因转录活性也很不相同。 Ⅰ.典型的原核启动子有四大要素: 转录起始位点，-10区，-35区和-10区与-35区之间的间隔。 原核基因转录起始位点通常是嘌呤，其序列为CAT（A为起始位点）。 -10区是一个6碱基保守序列（常以-10为中心）。T80A95t45A60A50T96，有助于DNA的解链。 -35区是另一个6碱基保守序列（常以-35为中心）。T82T84G78A65C54a45 研究表明，当-10区和-35区中心位置相距16-18bp时，该启动子的功能较强；相距较近或较远时，起始转录的功能都相应减弱。  三、 增强子及其对转录的影响 增强子是指能使和它连锁的基因转录频率明显增加的DNA序列。作为基因表达的重要调节元件，增强子通常具有下列性质： 1、增强效应十分明显，一般能使基因转录频率增加10-200倍。经人巨大细胞病毒增强子增强后的珠蛋白基因表达频率比该基因正常转录高600-1000倍!2、增强效应与其位置和取向无关，不论增强子以什么方向排列（5→3或3→5），甚至和基因相距3 kp，或在基因下游，均表现出增强效应； 3、大多为重复序列，一般长约50bp，适合与某些蛋白因子结合。其内部常含有一个核心序列：（G）TGGA/TA/TA/T（G），是产生增强效应时所必需的；?4、 增强效应有严密的组织和细胞特异性，说明只有特定的蛋白质（转录因子）参与才能发挥其功能；5、 没有基因专一性，可以在不同的基因组合上表现增强效应；6、 许多增强子还受外部信号的调控，如金属硫蛋白的基因启动区上游所带的增强子