基因表达调控的理解(生化).doc

基因表达调控的理解 姓名：黎蕾 学号：3009214123 细胞中的基因表达，是由基因脱氧核糖核酸(DNA)转录成核糖核酸(RNA)后再翻译为蛋白质的全过程，它是在严格的调控下进行的，不同器官、组织及在不同发育阶段的细胞虽然都含有存在于DNA分子中的所有基因，但发挥作用的基因只占其中很少一部分，而在细胞中表现各种功能的往往是基因产物蛋白质。细胞中基因的表达可根据不同组织器官的需要及按一定生长分化过程中的特定时间而变化，并随着细胞内外环境的改变而有所调整。 基因调控是生物体内控制基因表达的机制。机体的每个细胞中都含有整套的基因组，蕴藏着全部的遗传信息。基因表达的主要过程是基因的转录和信使核糖酸核(mRNA) 的翻译。但是通常在间期细胞中却只有1— 10%的基因开放，进行着转录和翻译。这种有选择的基因表达是在一定的调控系统下进行的，就是说机体在生长发育过程中，细胞的分化及生物功能的表现是按一定时间和空间的顺序通过开关基因而来实现的，此过程即为基因调控。 基因表达调控是在多级水平上进行的复杂事件。基因的结构活化、转录起始、转录后加工及转运、mRNA降解、翻译及翻译后加工及蛋白质降解等均为基因表达调控的控制点。其中转录起始是基因表达的基本控制点。 四个基本的调控点： 基因结构的活化。DNA暴露碱基后RNA聚合酶才能有效结合。活化状态的基因表现为：1.对核酸酶敏感；2.结合有非组蛋白及修饰的组蛋白；3.低甲基化。 转录起始。最有效的调节环节，通过DNA元件与调控蛋白相互作用来调控基因表达。 转录后加工及转运。RNA编辑、剪接、转运。 翻译及翻译后加工。翻译水平可通过特异的蛋白因子阻断mRNA翻译翻译后对蛋白的加工、修饰也是基本调控环节。 每个细胞都有一套完整的基因调控系统，使各种蛋白质只有在需要时才被合成，这样就能使生物适应多变的环境，防止生命活动中的浪费现象和有害后果的发生，保持体内代谢过程的正常状态。但是，原核细胞和真核细胞的基因调控有着明显的区别。 原核生物大多数基因表达调控是通过操纵子机制实现的。操纵子通常由 2个以上的编码序列与启动序列、操纵序列以及其他调节序列在基因组中成簇串联组成。启动序列是RNA聚合酶结合并起动转录的特异DNA序列。多种原核基因启动序列特定区域内，通常在转录起始点上游-10及-35区域存在一些相似序列，称为共有序列。大肠杆菌及一些细菌启动序列的共有序列在-10区域是TATAAT，又称Pribnow盒（PribnowBox），在-35区域为 TTGACA。这些共有序列中的任一碱基突变或变异都会影响RNA聚合酶与启动序列的结合及转录起始。因此，共有序列决定启动序列的转录活性大小。操纵序列是原核阻遏蛋白的结合位点。当操纵序列结合阻遏蛋白时会阻碍RNA聚合酶与启动序列的结合，或使RNA聚合酶不能沿DNA向前移动，阻遏转录，介导负性调节。原核操纵子调节序列中还有一种特异DNA序列可结合激活蛋白，使转录激活，介导正性调节。原核生物细胞仅含有一种RNA聚合酶，核心酶参与转录延长，全酶司转录起始。在转录起始阶段，σ亚基（又称σ因子）识别特异启动序列；不同的σ因子决定特异基因的转录激活，决定tRNA、mRNA和rRNA基因的转录。原核生物细胞仅含有一种RNA聚合酶，核心酶参与转录延长，全酶司转录起始。在转录起始阶段，σ亚基（又称σ因子）识别特异启动序列；不同的σ因子决定特异基因的转录激活，决定tRNA、mRNA和rRNA基因的转录。原核调节蛋白分为三类：特异因子、阻遏蛋白和激活蛋白。特异因子决定RNA聚合酶对一个或一套启动序列的特异性识别和结合能力。阻遏蛋白可结合操纵序列，阻遏基因转录。激活蛋白可结合启动序列邻近的DNA序列，促进RNA聚合酶与启动序列的结合，增强RNA聚合酶活性。 真核细胞表达的调控，比原核细胞要复杂得多，至今还没有较为系统而又为实验所证实的理论。普遍认为，真核基因的表达调控主要有三种形式： ①结构基因的内部或其附近存在对基因表达起调控作用的DNA序列；②基因中某段富含CG的序列的甲基化对基因表达起调控作用；③通过染色体结构的变化控制基因的表达。一般认为，在真核基因的结构基因的上游有一个启动基因区（由增强子、启动子、TATA框组成）。下游结构基因由一些外显子和内含子组成。真核调节蛋白又称转录因子。绝大多数真核转录调节因子由某一基因表达后，通过与特异的顺式作用元件相互作用（DNA-蛋白质相互作用）反式激活另一基因的转录，故称反式作用因子。有些基因产物可特异识别、结合自身基因的调节序列，调节自身基因的开启或关闭，这就是顺式作用。具有这种调节方式的调节蛋白称为顺式作用蛋白。真核RNA聚合酶有三种，即RNA polⅠ、Ⅱ、Ⅲ，分别负责三种RNA转录。TATA盒结合蛋白