王镜岩生化第三版考研课件基因表达调控.ppt

概述 (Introduction) 一、基因表达的时间性及适应性 (temporal and spatial specificity) 1、时间特异性(temporal specificity) 某一基因的表达严格按特定的时间顺序发生 Hb (hemoglobin) α珠蛋白基因簇： ζ（胚胎型） 、 α β珠蛋白基因簇： ε （胚胎型）、 γ（胎儿型）、β、δ ζ2ε2 →α2γ2 →α2β2 二、基因表达的方式 1、管家基因与奢侈基因 管家基因（housekeeping gene）--在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达的基因。 组成性基因表达(constitutive gene expression) 奢侈基因（luxury gene）—只在特定的细胞类型中表达的基因 2、诱导和阻遏表达 诱导（induction）--可诱导基因在特定环境信号刺激下表达增强的过程。 DNA损伤 →修复酶基因激活 乳糖 → 利用乳糖的三种酶表达 阻遏（repression）--可阻遏基因表达产物水平降低的过程 色氨酸 —色氨酸合成酶系 三、原核基因表达的调控 1、操纵子 （1）操纵子(operon)的提出 （2） 操纵子的基本组成 A、结构基因群 B、 启动子 C、 操纵区 D、 调控基因 E、终止子 2、乳糖操纵子的表达调控 （1）阻遏蛋白的负调控 （2） CAP的正调控 3、 色氨酸操纵子 （1） 色氨酸操纵子的结构 （2） 阻遏蛋白的负调控 四、真核生物基因表达的调控 1、真核基因组结构特点 真核基因组结构庞大 3×109bp 单顺反子 含有大量重复序列 基因不连续性 内含子 外显子 非编码区较多 多于编码序列(9:1) 多层次调控 2、转录水平的调控 最重要 顺式作用元件 反式作用因子 转录起始的调控 （1）顺式作用元件 影响自身基因表达活性的DNA序列 非编码序列 分启动子、增强子、沉默子 启动子 TATA盒，-25bp 上游启动子元件(upstream promotor elements,UPE)，CAAT 盒，-75bp；GC序列等 顺式作用元件 增强子：远离转录起始点（1~30kb），增强启动子转录活性DNA序列，与方向、距离无关 沉默子：负性调节元件，起阻遏作用 顺式作用元件 增强子 （2）反式作用因子(trans-acting factor) 概念：为DNA结合蛋白，核内蛋白，可使邻近基因开放（正调控）或关闭（负调控） 通用转录因子—结合在TATA盒上的蛋白质因子。 TFⅡA、 TFⅡB、 TFⅡD、 TFⅡE等 转录调控因子—结合在UPE上的蛋白质因子 反式作用因子特点 三个功能结构域：DNA识别结合域；转录活性域；结合其他蛋白的结合域 能识别并结合顺式作用元件(cis-acting element) 正调控与负调控 功能结构域 反式作用因子结构域的模式 DNA结合域(DNA- banding domain) 锌指结构(zinc finger motif) 同源结构域(homodomain,HD)：螺旋-回折-螺旋(helix-turn-helix) 亮氨酸拉链结构 (leucine zipper) 螺旋-环-螺旋(helix-loop-helix,HLH) 碱性α螺旋(alkaline α-helix) A、螺旋-转角-螺旋 Cys2/His2锌指结构 D、HLH（螺旋-环-螺旋）——两个两亲性α螺旋 以疏水侧形成二聚体 碱性区结合DNA（bHLH） （类固醇与类固醇受体） 糖皮质激素效应元件 C、借疏水作用形成的 ——亮氨酸拉链 bZIP 当大肠杆菌在没有乳糖的环境中生存时，lac操纵子处于阻遏状态。调节基因在其自身的启动子Pi控制下，低水平、组成性表达产生阻遏蛋白R，R与操纵子ｏ结合，阻碍了RNA聚合酶与启动子Plac的结合，阻止了基因的转录起动。R的阻遏作用不是绝对的，R与ｏ 偶尔解离，使细胞中还有极低水平的?－半乳糖苷酶及透过酶的生成。 当有乳糖存在时，乳糖受? －半乳糖苷酶的催化转变为别乳糖，与R结合，使R构象变化，失去与ｏ的亲和力，与ｏ解离，基因转录开放，使? －半乳糖苷酶在细胞内的含量可增加1000倍。这就是乳糖对lac操纵子的诱导作用。 葡萄糖存在时，半乳糖-糖苷酶等的合成也受抑制。 CAP：能与cAMP特异结合的cAMP受体 　　在lac操纵子的启动子Plac上游端有一段序列与Plac部分重叠的序列，能与CAP特异结合，称为CAP结合位点（CAP binding site）。CAP与这段序列结合时，可增强R