CH08 真核生物基因表达调控教学讲义.ppt

DNA的甲基化发生在特定位点上。动物细胞DNA的胞嘧啶2％－7％发生甲基化。大多数甲基化基因发生于CG联体。 甲基化基因没有激活，而未甲基化基因有表达活性。因此有活性基因称为甲基化不足（undermethylation)基因。 甲基化是一个可逆的过程，去除甲基或添加甲基，可以特异性地重置基因的甲基化状态。甲基化模式的改变发生在胚胎发生时期。目前只确定了一种甲基酶可以将甲基添加到CpG对上。 适当的靶基因甲基化可以防止它们的不适当表达。 染色质重组装是指染色质或核小体的结构、成分变化，这些变化具有转录调控作用。在染色质重组装过程中，连接组蛋白H1成分的时序变化以及核心组蛋白的乙酰化，都对早期发育过程的转录调控起了关键性的作用。染色质重组装控制着早期转录抑制状态向激活状态的转变，是母型基因控制向合子型基因控制过渡（即所谓“中期囊胚转换(midblastula transition, MBT）的重要途径。 III 真核生物转录后加工的调控 1 mRNA前体的可变剪接 mRNA前体通过不同方式的剪接，可由一个基因的转录产物产生出不同的成熟mRNA，从而翻译出不同的蛋白质的过程称为可变剪接（alternative splicing）或选择性剪接，这一组相似的蛋白称为同工型蛋白质（isoform） 。 可变剪接可因mRNA前体的外显子或内含子DNA序列中发生突变、缺失，影响5’或3’剪接点的数目和位置。 与mRNA前体中内含子剪接点结合的各种snRNP中，snRNA或蛋白质的异常会造成剪接效率的大大降低。 碱基突变可以鉴定增强子的核心序列 1. 增强子的特性： 增强子能提高同一条DNA链上相邻启动子转录的效率和速率。 增强子对同源或异源基因同样有效。 增强子的位置可在基因5’上游、基因内或基因的3’下游序列中。 增强子在DNA双链中没有5’与3’固定的方向性，将增强子倒置依然有效。 增强子可以远离转录起始点，通常在1～4 kb。 增强子一般有组织或细胞特异性。 增强子的活性与其在DNA双螺旋结构中的空间方向性有关。 增强子必需有启动子才可以发挥作用。 （三）沉默子 沉默子(silencer)也称为沉默子元件，是真核基因中参与基因表达的一种负调控元件，其发挥作用时不受距离和取向的限制，与增强子有许多类似之处。 沉默子是在研究T淋巴细胞的T抗原受体(TCR)基因表达调控时发现的。沉默子能够同反式因子结合从而阻断增强子及反式激活因子的作用，并最终抑制该基因的转录活性。 二、通用调控中的调控效应元件 受共同控制的一组基因经常共用一个被转录调控因子识别的启动子元件。 能够使基因应答此类因子的元件被称为效应元件（response element）。如热激效应元件和糖皮质激素效应元件等。 效应元件具有与启动子上游元件或增强子相同的特点。它们含有短的保守序列，单个效应元件就可以受调控因子的调控。 效应元件可能位于启动子内，也可能位于增强子内，但都能独立激活基因表达。 三、DNA结合基序 对各种转录因子的序列进行比较，可发现其基序（motif）的共同点是都与DNA结合。 基序通常很短，仅为蛋白质结构的一小部分。 典型的DNA结合基序包括： 锌指结构（zinc finger）基序 螺旋-环-螺旋（helix-loop-helix, HLH) 亮氨酸拉链（leucine zipper) 锌指基序 锌指基序是由保守氨基酸的小基团与锌离子结合形成类似手指状的DNA结合结构域。 锌指基序是DNA结合蛋白的一个通用基序，锌指结构通常由相对独立的结构域串连重复排列在一起而形成。 通用转录因子SP1有一个DNA结合域，含3个锌指基序。 已知的锌指结构主要发现于促进RNA聚合酶II和RNA聚合酶III转录的转录因子中。 通用转录因子TFⅡA是典型的锌指蛋白。 螺旋-环-螺旋结构 此基序长40－50个氨基酸残基，其中含两个既亲水又亲脂的α- 螺旋 ，α-螺旋被不同长度的环（连接区）分开。 大多数HLH蛋白有一与HLH基序相邻的强碱性的区域，它是与DNA结合必需的，含有此区的HLH称为bHLH蛋白。 亮氨酸拉链结构 亮氨酸拉链是一个富含亮氨酸残基的结构域，参与形成二聚体。在每个拉链蛋白中都有一个与重复的亮氨酸相邻的高碱性区，该区可能含一个DNA结合点。 亮氨酸拉链形成的二聚体构成茎，分叉对称的两个碱性区形成臂，与DNA结合。这种结构称为bZIP基序。 亮氨酸拉链结构 四、同源（异型）框（homeobox) 同源（异型）框（homeobox)是一种编码由60个氨基酸组成的结构域序列。由于最早在果蝇的同源框基因座（其基因决定身体结构的特点）中发现而得名。 同源（异型）框存在于许多真核生物的DNA结合蛋白中，负责与DNA结合，与发育调控有关。在一些动物的