Gene regulation1演示教学.ppt

基因表达调控;缘起：摩尔根的基因调控假说;多级调控;——调节的主要环节在转录起始;σ因子决定RNA聚合酶识别特异性;乳糖操纵子;;mRNA;+ + + + 转录;;古老的信号分子： cAMP;色氨酸操纵子（trp operon）;当有色氨酸结合阻遏蛋白时，阻遏蛋白构象改变可结合 O序列，阻断基因转录。;Trp ;UUUU……;;UUUU……;UUUU……;半乳糖操纵子---双启动子之谜;P1: 无葡萄糖，需半乳糖，cAMP-CAP 强 P2: 完全依赖葡萄糖，为cAMP-CAP抑制 弱 ;原来！;阿拉伯糖操纵子---奇特的调节蛋白araC;精妙的立体设计;推想题:;谜底：;翻译调控;严谨反应; 真核生物的基因表达调控;一、染色质水平基因表达调控 ;组成性异染色质： 所有细胞，整个细胞周期都存在的异染色质。其DNA不含基因，因而一直保持凝聚状态。 兼性异染色质（facultative heterochromatin）： 在特定细胞，生长发育的特定阶段，由常染色质凝聚转变成的异染色质。;（二）染色质重塑： ;核小体重塑： ATP依赖性酶蛋白复合体参与的核小体的移位、替换和去组装改变。 核小体重塑过程： 基因活化蛋白结合； ATP依赖性酶蛋白复合体结合转录活性区； ATP依赖性酶水解ATP，提供能量； 移去或替换核小体。;核小体; 常见真核生物DNA5’-CpG-3’序列，即CpG岛(CpG-rich islands)胞嘧啶第5位C被甲基化。 甲基化程度使DNA结构稳定。 甲基化程度与基因表达活性呈反比关系 。;3、组蛋白共价修饰 ;组蛋白的乙酰化与去乙酰化 ;组蛋白的甲基化与去甲基化; 1）Lys特异HMTases： 含SET结构域：H3：4、9、27、36；H4：20 不含SET结构域：H3：79 2）Arg特异HMTases：H3：2、17、26；H4: 3 SET结构域 {Drosopbila protein Su(var)3-9, Enhancer of zeste [E(s)],and trithorax SET} 存在于SET基因家族中的一组含有高度保守序列的肽段结构。 ; 转录后基因表达调控;（一 ）RNA核外转运和定位的调控;（二）mRNA的稳定性调控;（三）小分子RNA介导的转录后基因沉默; 近几年生命科学研究的热点，2001-2003年Science杂志连续将siRNA、miRNA、RNA干扰方面的研究评为十大科技突破。 siRNA和miRNA调控基因表达，影响细胞的许多功能，使人们重新认识RNA分子在细胞进化和功能作用的地位以及广泛的应用前景。;1、siRNA介导的转录后基因沉默：;1998年，Andrew Fire等在研究秀丽隐杆线虫基因沉默时发现： 双链RNA(double stranded RNA，dsRNA)，比反义RNA、正义RNA有更强的特异抑制基因表达的能力。 双链RNA对基因表达的抑制作用,被称为RNA干扰（RNA interference,RNAi）。 ; 1999年Hamilton等在植物基因沉默中发现： 21-25 nt的短dsRNA能够诱导细胞的RNAi，称短dsRNA为小片段干扰RNA（siRNA）。;siRNA的作用机制：;5. RISC的解旋酶解开siRNA双链，靶mRNA与正义siRNA进行交换，与反义siRNA特异识别结合。 6. RISC中的核酸内切酶特异降解靶序列中的mRNA，使外源基因沉默。;mRNA降解;2001年Elbashir报道，体外合成21nt siRNA转染哺乳动物细胞，可阻断特异性基因表达。 体外合成的siRNA与源于长dsRNA降解诱导的RNAi有相当的效应，特异性更好，所需有效浓度更低。 体外合成的siRNA已成为研究基因沉默的重要工具，广泛应用于基因功能的分析。;2、miRNA介导的的转录后基因沉默 ;目前在植物和动物细胞内发现了数千小分子RNA，将其称为微小RNA（microRNA，miRNA）。 miRNA：长度约为21-25个核苷酸的单链RNA。;miRNA的作用机制：;5、双链miRNA：胞浆RNase-Ⅲ(Dicer)第二次剪切，形成21-25nt具茎环结构。 6、结合RISC：双链解开，其中一条单链miRNA结合到RNA诱导的沉默复合物。 7、结合靶mRNA： RISC 中miRNA识别结合靶mRNA，不完全互补，阻断翻译；完全互补，诱导mRNA降解。 8、另一条miRNA立即被降解。;miRNA是体内基因表达产物，在基因表达调控中起重要作用。 对生长