8_真核基因表达调控教学讲义.ppt

* 组蛋白修饰种类 乙酰化-- 一般与活化的染色质构型相关联，乙酰化修饰大多发生在H3、H4的 Lys 残基上。 甲基化-- 发生在H3、H4的 Lys 和 Asp 残基上，可以与基因抑制有关，也可以与基因的激活相关，这往往取决于被修饰的位置和程度。 磷酸化-- 发生于Ser残基，一般与基因活化相关。 泛素化-- 一般是C端Lys修饰，启动基因表达。 SUMO（一种类泛素蛋白）化--可稳定异染色质。 其他修饰 * * Bryan M. Turner, nature cell biology, 2007 组蛋白中被修饰氨基酸的种类、位置和修饰类型被称为组蛋白密码（histone code），遗传密码的表观遗传学延伸，决定了基因表达调控的状态，并且可遗传。 第四节 真核生物转录水平上的基因表达调控 一、真核基因转录 （一）真核基因结构 “基因”的分子生物学定义：产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部核苷酸序列。 （二）顺式作用元件 定义：影响自身基因表达活性的非编码DNA序列。 例： 启动子、增强子、沉默子等 （1）启动子：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 （2）增强子：指能使与它连锁的基因转录频率明显增加的DNA序列。 SV40的转录单元上发现，转录起始位点上游约200 bp处有两段长72 bp的正向重复序列。 增强子特点： 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50bp，适合与某些蛋白因子结合。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。 增强子作用机理： （3）沉默子：某些基因含有负性调节元件——沉默子，当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。 （三）反式作用因子 1、定义：能直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件核心序列上，参与调控靶基因转录效率的蛋白质。 TFⅡD（TATA）、CTF（CAAT）、SP1（GGGCGG）、HSF（热激蛋白启动区） 2、结构 DNA结合结构域 转录活化结构域 结构域 连接区 （1）DNA结合结构域： 螺旋-转折-螺旋（Helix-turn-helix，H-T-H） 锌指结构（zinc finger） 碱性-亮氨酸拉链（basic - leucine zipper） 碱性-螺旋-环-螺旋（basic – helix /loop /helix，bHLH） 1、螺旋-转折-螺旋 2、锌指结构 配位键 2-9个 定义：是一种常出现在DNA结合蛋白中的结构基元。是由一个含有大约30个氨基酸的环和一个与环上的4个Cys或2个Cys和2个His配位的Zn构成，形成的结构像手指状。 Cys2 / Cys2锌指 Cys2 / His2锌指 见于甾体激素受体 见于SP1，TF ⅢA等 转录因子SP1 （GC盒） 、连续的3个锌指重复结构。 3、碱性-亮氨酸拉链 二聚体 亮氨酸之间相互作用形成二聚体，形成“拉链” 。 肽链氨基端20～30个富含碱性氨基酸结构域与DNA结合。 这类蛋白质的DNA结合结构域实际是以碱性区和亮氨酸拉链结构域整体作为基础的。 定义：出现在DNA结合蛋白质和其它蛋白质中的一种结构基元（motif）。当来自同一个或不同多肽链的两个α-螺旋的疏水面（常常含有亮氨酸残基）相互作用形成一个圈对圈的二聚体结构时就形成了亮氨酸拉链。 4、碱性-螺旋-环-螺旋 （四）转录起始复合物 五、真核基因转录后水平上的调控 （一）RNA的加工成熟 1、rRNA和tRNA的加工成熟 rRNA的加工：分子内的切割和化学修饰 rRNA化学修饰：甲基化 原核生物：碱基甲基化 真核生物：核糖甲基化 tRNA基因转录时也可能先生成前体tRNA，然后再进行加工成熟。一般认为，tRNA基因的初级转录产物在进入细胞质后，首先经过核苷的修饰，生成4.5S前体tRNA，再行剪接成为成熟tRNA（4S）。 2、mRNA的加工成熟 hnRNA确定是mRNA前体的证据 研究基因调控主要回答三个问题： 1、诱发基因转录的信号是什么？ 2、基因表达调控