[医学]第13章 基因表达调控.ppt

第十三章 基因表达调控 Regulation of Gene Expression 基因表达， 基因，基因组 基因表达的时空特异性 基因表达调控 组成性表达（管家基因） 诱导或阻遏表达（奢侈基因, luxury gene） 协调表达 概 念 原核生物：环状染色体全部基因 真核生物基因组 染色体基因组，一般的定义是单倍体细胞中的全套染色体为一个基因组，或是单倍体细胞中的全部基因为一个基因组。 线粒体基因组 叶绿体基因组 基因表达 (gene expression) 基因经过转录、翻译，产生具有特异生物学功能的蛋白质分子的过程。 并非所有基因表达过程都产生蛋白质。 如 基因转录生成 rRNA，tRNA 概 念 Temporal Regulation of Globin Genes Embryonic Hemoglobin = HbE = z 2 e2 Fetal Hemoblogin = HbF = a 2 g2 Adult Hemoglobin = HbA =a 2 b2 Adult Hemoglobin 2 = HbA2 = a2 d2 “多年来，人们一直在研究细胞的重编程及细胞核的潜在全能性，而1998年多利羊的诞生标志着已将这一研究工作推进到哺乳动物领域。2006年，日本京都大学的Yamanaka教授在《细胞》（Cell）上发表了具有里程碑意义的文章，详细介绍了其用四个因子（Oct3/4、Sox2、Klf4和c-Myc）将小鼠成纤维细胞逆转为类似多能干细胞的研究工作及结果，从此开创了iPS时代。由于同时具备深远的科学价值和广泛的应用价值，iPS技术已成为当今生物学研究的热点，并在2007年分别被Nature、Science评为第一及第二大科学进展，又在2008年荣登Science十大科技进展榜首。 ” iPS: induced pluripotent stem (cells) 可诱导的多能干细胞 iPS研究的优势 IPS细胞具有和胚胎干细胞类似的功能，却绕开了胚胎干细胞研究一直面临的伦理和法律等诸多障碍. 避免免疫排斥 iPS基本原理 细胞重编程是指成熟细胞由分化状态逆转到未分化状态的过程 iPS细胞是通过在分化的体细胞中表达特定的转录因子,以诱导体细胞的重编程而获得的可不断自我更新(self-renewal)且具有多向分化潜能的细胞. 特定的转录因子（如Oct-4, Sox2, Klf4，c-Myc, Nanog及Lin28通常由病毒载体系统导入细胞。 iPS细胞形成的分子机制 iPS研究进展 2008年4月，实验鼠皮肤细胞改造成IPS细胞，然后成功使其分化成心肌细胞、血管平滑肌细胞及造血细胞。 2008年12月，导入特定转录因子的病毒的数目从4个减少到1个 2009年2月，由人类皮肤细胞制成的IPS细胞培育出血小板，而且从技术上说用IPS细胞培育人类红细胞和白细胞都是可能的；用实验鼠的IPS细胞培育出鼠角膜上皮细胞。 2009年3月，IPS细胞研究便相继迎来两项重大突破： 不借助病毒、利用“转座子”的DNA片断携带4个基因导入细胞，安全将普通皮肤细胞转化为IPS细胞的方法； 将IPS细胞中因转化需要而植入的有害基因移除，且保证由此获得的神经元细胞的基本功能不受影响。 2009年7月，利用IPS细胞克隆出活体实验鼠,该成果让人们看到了IPS细胞具有实用性。 必威体育精装版进展 2010.7月CELL杂志： Direct Reprogramming of Fibroblasts into Functional Cardiomyocytes by Defined Factors. 该文章直接利用三个转录因子直接诱导成纤维细胞为心肌细胞，意义在于：直接省掉了IPS，跨越了干细胞状态，进一步证实了转录因子在成熟细胞直接转分化中的决定性作用 2010.11月，Nature: Direct conversion of human fibroblasts to multilineage blood progenitors “加拿大研究人员日前开发出一种新的造血方法，可将人体皮肤直接转变为血液。这一医学突破可能为癌症治疗和病人手术过程中的输血带来新的血源。首先从这项成果中受益的将是白血病患者。”  重编程机制只是初露端倪 2007-2009年iPS细胞相关的文献数爆炸式的增长 iPS的发展出现了瓶颈：incomplete reprogramming。 重编程机制“一锅粥” ？ 重编程的效率低下：最初的效率是0.01%左右，近期有报道说将IPS生成的效率提高到10%左右。  基因表达调控的基本原理 顺式作用元件 非编码序列 不一定都位于转录起始点上游 真核基因