5基因表达调控培训讲解.ppt

基因表达调控; ; 基因表达调控（gene expression regulation)：生物体通过特定的生物大分子间的相互作用来控制基因是否表达或调节表达产物的多少，以满足生物体的自身需求以及适应环境的变化。;;第一节基因表达调控的基本规律;一、基因表达具有时空特异性;二、诱导和阻遏是基因表达调控的普遍模式;在特定环境信号刺激下，有些基因出现开放性或增强性的表达，基因表达产物增加，称为诱导(induction)。这种基因称为可诱导基因(inducible gene)。;四、大分子相互作用是基因表达调控的分子基础;五、基因表达调控是多层次的复杂调节;第二节原核生物的基因表达调控; ;一、转录水平的调控是基因表达的关键环节;原核生物; 调节基因（regulatory gene）:编码能够与操纵序列结合的调控蛋白。;诱导与阻遏发生机制： 某些特殊物质能与调控蛋白结合，引起调控蛋白空间结构的变化，从而改变了对基因转录的影响。 凡是能够诱导基因表达的分子称为诱导剂（inducer)。凡是能够阻遏基因表达的分子称为阻遏剂。;（二）、乳糖操纵子模型诠释了原核生物转录起始诱导的基本机制;乳糖操纵子(lac operon)的结构;;; CAP—分解代谢物基因活化蛋白。可以与环腺苷酸cAMP结合成二聚体。 乳糖操纵子启动子上游有该二聚体的结合位点，二聚体与位点结合能大大增强转录起始。;+ + + + 转录;当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统不能发挥作用。;;色氨酸操纵子——阻遏操纵子;二、翻译水平的调控是对转录调控的补充;衰减子区域（attenator region）： 色氨酸操纵子上第一个结构基因与启动序列P之间有一段衰减子区域，编码生成mRNA上的衰减子。 衰减子（attenutor）： mRNA分子上的不依赖ρ因子的转录终止结构。衰减子的作用是使RNA聚合酶脱落而终止转录。;色氨酸操纵子;前导序列L的结构特点： （1）它可以生成一段长162bp，内含4个特殊短序列的前导mRNA （2）序列1有独立的起始和终止密码子，可翻译成为一个有14个氨基酸残基的前导肽，它的第10位和第11位都是色氨酸残基 （3）序列1和序列2、序列2和序列3、序列3和序列4之间存在一些互补序列，分别可以形成发夹结构。 （4）序列4下游有一个连续的U序列，是一个不依赖p因子的转录终止信号。;转录衰减机制——转录与翻译的偶联导致衰减子的形成;转录衰减机制;第三节真核生物的基因表达调控;真核生物比原核生物复杂的原因;;一、真核生物染色质结构直接影响基因转录;1、转录活化的染色质对核酸酶极为敏感;2、转录活化的染色质的组蛋白发生改变;3、RNA聚合酶结合位点的上游和下游具有不同的超螺旋构象;4、CpG岛甲基化水平降低; 表观遗传（epigenetic inheritance）：染色质结构对基因表达的影响可以遗传给子代细胞，其机制是细胞内存在DNA甲基转移酶，依照亲本DNA链的甲基化位置催化子链DNA在相同位置上发生甲基化。;二、转录速度决定RNA合成效率;2、增强子(enhancer) 是一种能够提高转录效率的顺式调控元件 （1）增强子与被调控基因位于同一条DNA链上，属于顺式作用元件。 （2）增强子是组织特异性转录因子的结合部位。 （3）增强子不仅能够在基因的上游或下游起作用，而且还可以远距离实施调节作用。 （4）增强子需要有启动子才能发挥作用。;3、沉默子(silencer) 能够抑制基因的转录 沉默子是一类负性调控元件，与增强子类似，也能远距离发挥作用。;（二）、转录因子是转录调控的关键分子;常结合GC盒;（2）碱性螺旋－环－螺旋（basic helix-loop-helix） 这类结构至少有两个α－螺旋，有一个短肽段形成的环所连接。通常以二聚体形式存在。;（3）碱性亮氨酸拉链（basic leucine zipper） 在蛋白质C末端的氨基酸序列中，每隔6个氨基酸是一个疏水性的亮氨酸残基。其N末端富含碱性氨基酸区域，可以借助其正电荷与DNA骨架上的磷酸基团结合。 ;三、在转录后仍可控制mRNA的结构和功能;四、翻译水平的调控决定蛋白质的合成速度;小结