基因的表达调控Gene Regulation.ppt

原核生物一般为自由生活的单细胞有机体。直接暴露在变化莫测的环境中，食物供应无保障，只有根据环境条件的变化而改变其代谢途径，才能维持自身的生存和繁衍。因而，营养条件和环境因素是其基因表达调控的主要信号。 真核生物主要由多细胞组成。食物来源和代谢途径相对比较稳定。但是由于它们多为多细胞有机体，在个体发育中出现细胞分化，而不同类型的细胞在质和量上对蛋白质的需求是不同的。因而，激素水平和发育阶段是其基因表达调控的主要信号。 真核细胞主要跨膜信号传导途径 细胞表面的三类受体示意图 胞外信号通过细胞膜和核膜的阻隔到达核内后，反式作用因子被活化而特异性的结合到特定DNA序列（顺式作用元件）上。同时，通过自身具有的转录活化结构域活化其他相关因子，从而发挥转录调控作用。 问题2：反式作用因子是如何被活化呢？ 真核生物反式作用因子活性调节的主要方式 1、蛋白质磷酸化介导的信号传导及基因转录的调控 2、蛋白质乙酰化对基因转录的影响 3、激素对基因转录的影响 4、热激蛋白对基因表达的影响 5、金属硫蛋白基因的多重调控 转录调控实例： 第四节 其他水平上的调控 （ Gene Regulation on the other levels） 在真核生物基因表达的调控中，DNA水平和转录水平上的调控占有十分重要的地位，但其他水平上的调控也不能忽视。这些调控包括：RNA的加工成熟、翻译水平的调控以及翻译后水平的调节等多个环节的调控。 引 言 一、转录后加工的多样性 真核生物的基因可以按其转录后的加工方式分为两大类：简单转录单位和复杂转录单位。 1、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。 第一种简单转录单位：基因没有内含子，mRNA 3′末端没有ploy(A)，基本不存在转录后加工问题。如：组蛋白基因。 第二种简单转录单位：基因没有内含子，mRNA不需要剪接，但需要加ploy(A)。如：α-干扰素和许多酵母蛋白质基因。 第三种简单转录单位：这类基因都有内含子，也需要加ploy(A)，但加工剪接后只产生一种有功能的mRNA，所以仍然是简单转录单位。如：大多数核基因。 简单转录单位又可以分为3个亚类： 简单转录单位转录后加工的3种主要形式 组成型剪接: 一个基因的mRNA前体按一种方式剪接，产生一种mRNA，翻译成一种蛋白质。 2、复杂转录单位：其原始转录产物能通过多种不同方式，加工成两种或两种以上的mRNA。主要是一些编码组织和发育特异性蛋白质/多肽的基因。 一、真核生物的顺式作用元件 定义：指对基因表达有调节活性的DNA序列，其活性只影响与其自身同处在一个DNA分子上的基因。 例如： 启动子、增强子、沉默子等 1、启动子 定义：在DNA分子中，RNA聚合酶能够识别、结合并导致转录起始的序列。 核心启动子和上游启动子元件（ Ⅱ类） 2、增强子（Enhancer） 定义：指能使与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； 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′），甚至和靶基因相距3 kb，或在靶基因下游，均表现出增强效应； ③ 大多为重复序列，一般长约50 bp，其内部常含有一个核心序列：（G）TGGA/TA/TA/T（G），该序列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，说明增强子只有与特定的蛋白质（转录因子）相互作用才能发挥其功能； 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，就可以对环境中的锌、镉浓度做出反应。 增强子的作用原理是什么呢？ 增强子可能有如下3种作用机制： ① 影响模板附近的DNA双螺旋结构，导致DNA双螺旋弯折或在反式因子的参与下，以蛋白质之间的相互作用为媒介形成增强子与启动子之间“成环”连接，活化基因转录； ② 将模板固定在细胞核内特定位置，如连接在核基质上，有利于DNA拓扑异构酶改变DNA双螺旋结构的张力，促进RNA聚合酶在DNA链上的结合和滑动； ③ 增强子区可以作为反式作用因子或RNA聚合酶进入染色质结构的“入口”。 3、沉默子（Silencer） 为负性调节元件，当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。最早在酵母中发现，可不受序列方向的影响，也能远距离发挥作用。 4、 应答元件（Response Element） 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