过程分子生物学42012课件幻灯片.ppt

HB蛋白结合DNA序列的特异性 第一种情况的机理是：HD蛋白具有DNA结合的通性，但特异性靶顺序的结合却依赖于HD结构的关键性差异，如bcd基因编码的HD区域与靶顺序专一性结合位点是a螺旋III第9位Lys与GGATTA；而ftz基因编码的HD区域在a螺旋III的第9位是Gln，这就决定了它结合于DNA靶顺序 中的CCATTA。 HB蛋白控制基因表达的性质 第二种情况的机理是：HD蛋白在调控基因转录时，往往与其它特 定的转录因子协同作用，导致有时为正调控，有时为负调控。 4E 异位同型盒的普遍意义 果蝇的异位同型基因分布在两大基因簇上，Ant-C和BX-C两者分离地定位在同一染色体上，形成HOM-C位点。令人惊异的是在哺乳动物（如鼠和人类）的染色体上，同样存在着相似的HB基因簇，而且果蝇、鼠、人三者的HB基因簇在HD序列、染色体DNA上的顺序组织以及调控发育的功能三方面都基本相同。迄今为止，在小鼠、人类以及其它许多脊锥动物体内共鉴定出了38个与果蝇异位同型基因同源的Hox c HD/HB结构的进化学意义 基因。 人和鼠的HB基因结构 人和鼠所有的HB基因均分成四个基因簇，位于四条染色体上，分别为HoxA、HoxB、HoxC、HoxD，它们不但彼此之间而且与果蝇的HOM-C基因簇均呈高度的同源性。其中，HoxA4和HoxB4与果蝇的Dfd高度相关；哺乳动物中的第1至第9组基因与果蝇的ANT-C/BX-C相关；第10至 第13组基因似乎是从第9组基因（与abdB同源）扩增出来的。 动物的Hox基因簇据信起源于5亿至6亿年前祖先的单基因簇。自那时起，果蝇在进化过程中断裂成两个分离的基因簇；而哺乳动物的基因簇则被扩增，它们的某些个体成员甚至在扩增后又丧失了一些基因簇拷贝 人和鼠的HB基因结构 Hox A Hox B Hox C Hox D ANT C 前极 后极 lab pb Dfd Scr Antp Ubx abdA abdB 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 转录方向 人、鼠、蝇 Hox 基因簇均采用相似的基因表达调控模式 人、鼠、蝇 Hox 基因簇均遵循时空共线性原则 更为有意义的是，上述人、鼠、蝇的 挥作功能。 五个基因簇都以时空共线性原则排列并发 另外，HB基因还广泛存在于真菌、 无脊椎动物、两栖类动物、高等植物体内 这表明HB基因在多细胞的真核生物中具 有共同的进化学祖先。 eve基因的表达控制体节带奇数部分的发育 eve基因表达的产物控制奇数区域的发育。与ftz基因表达调控机制相同的是，eve基因的表达同样是由该区域内间隙基因产物和对律基因表达产物不同成份与浓度的配比决定的，但这些配比的直接结果是作用于eve基因启动子上的各个专一性结合位点，或激活或抑制该基因转录的启动，从而形成七条带的奇数部分。 Hun Kni Bcd Eve第2条带 第3副体节 -1550 bp -1070bp eve 启动子 eve 编码区 Kni Hun Bcd 对律基因突变导致胚胎畸形发育 ftz和eve两基因各控制七条体节带中一半部分的发育，如果两个基因中任何一个突变失去功能，便会出现14条体节带一条隔一条地缺失，导致畸形发育。 4C 体节形成基因的表达 d 极性基因的表达与调控 对律基因控制极性基因的表达，而极性基因的表达产物则将14条斑纹再精细划分为28个空间。每条斑纹定义一个成蝇的体节，则每个空间便是任一体节的前极（A）和后极（B）。极性基因表达的空间区域是极其精确的，这种精确性是由 eng（engrailed）基因的表达产物所提供。eng 基因编码的功能是所有体节都需要的，并且是14条斑纹中每个A空间和P空间之间差异的主要来源。 eng基因表达产物的性质与功能 体节极性基因的表达格局极其精确。首先是在奇数区和偶数区内分别再界定出P区和A区，其中eng基因只在P区内表达，因此eng基因的表达产物又将14条带划分为28个区。 奇 偶 奇 偶 奇 偶 奇 偶 奇 偶 奇 偶 奇 偶 P A P A P A P A P A P A P A P A P A P A P A P A P A P A 七大斑纹带 十四条体节带 二十八个空间区 eng基因表达产物的性质与功能 eng基因编码产物En也是一种转录调控因子，其初始的表达由对律基因的表达产物启动，但随后不久便被一种罕见的自调节系统所取代，并在很短的时间内，使P小区由一个细胞的宽度迅速扩展为数十个细胞的宽度。 奇 偶 奇 偶 奇 偶 奇 偶 奇