真核生物基因的表达及其调控Regulationofgeneexpression.DOC

第九章 真核生物基因的表达及其调控 教学要点： 名词： 持家基因和奢侈基因 静止子 顺式作用元件 反式作用因子 双内含子 UA序列 理解真核基因表达调控的复杂性 掌握真核基因在染色体水平上的活化调节 学习增强子在结构和功能上的特点 掌握真核生物RNA聚合酶Ⅱ的结构特点及其相关启动子的各组分的功能。 掌握RNA编辑的机制 授课时数：4学时 真核生物基因表达调控： 基因表达水平 染色质水平 转录水平（主要调控） 转录后加工水平 翻译水平 翻译后水平 第一节 真核生物中基因表达水平的分析 一、真核生物：受精卵→不同生物功能的分化细胞 二、分化细胞：维持其正常结构和新陈代谢等生命活动；行使其特定的功能。 尽管各种生物的细胞中都有该种生物的一整套基因，然而不同种类的细胞中处于工作状 态的基因种类却不尽相同。 三、cDNA-mRNA 杂交： 所以某种mRNA 在群体中频率越高，相应的cDNA 的频率越高，cDNA 与过量mRNA 越容易形成杂合双链。 当少量单链DNA 与大量RNA 杂交时，所有能与RNA 互补的DNA 都会形成RNA-DNA 杂合分子。 第二节染色质水平上的基因活化调节 一、染色质的疏松及活性染色质特征 1.染色质纤维解旋—局部膨大—染色体泡 2.染色质的模板容量—— 一定量的染色质所能合成的RNA的量 3.常染色质与异染色质 二、转录基因与核小体结构 核小体相位：指同一类型的所有细胞中，组蛋白八聚体在DNA序列上的特殊定位。 改变调控元件的位置：启动子、增强子… 三 蛋白质的修饰与基因活化调节 （一）组蛋白的调控 1、组蛋白含量增加→DNA模板容量降低 Hi：不影响 H2A、H2B、H3、H4：影响模板容量，阻止DNA链上RNA链的延长 2、组蛋白修饰：核小体组蛋白上的某些氨基酸被共价修饰的现象 主要：乙酰基化、甲基化、磷脂化、泛素化 共性：组蛋白正电荷减少、碱性降低、松弛与DNA的结合、活化染色质、便于转录、调控 （二）非组蛋白在基因表达中的作用—调节基因表达 细胞分化：特异DNA序列上组蛋白与非组蛋白相互作用形成不同抑制区的结果。 （三）高迁移率群蛋白质（high-mobility group protein，HMG蛋白） HMG蛋白：一组较丰富而不均一、富含电荷的非组蛋白。相对分子量一般≤3.0×104，在聚丙烯酰胺电泳中迁移率很高而被命名。 四、DNA的甲基化和去甲基化与基因活性的关系 DNA修饰：真核生物主要甲基化、去甲基化。 全甲基化：CG二核苷酸对的2 C甲基化 半甲基化：GC二核苷酸对的1 C甲基化 高度甲基化—序列无活性的标志 甲基化不足—活性序列 五、基因丢失、重排、扩增与基因活性的调节 （1）基因丢失：多见于体细胞，消除基因活性 细胞全能性：高等生物中很多生物的不同类型的细胞常有发育成完整个体的潜在能力，即具有个体发育所必需的全部基因。 （2）基因扩增：细胞中特定基因的拷贝数专一性大量增加的现象。 （3）基因重排真核生物基因组中的DNA序列可发生重排，这种重排是由特定基因组的遗传信息所决定的，是有些基因调控的重要机制。 （4）融合基因现象：把多个基因序列融合成一个基因进行表达，由此产生所谓多功能的“多聚蛋白质”。 第三节 真核基因转录水平的调控 一、真核生物的RNA聚合酶 　　3种RNA聚合酶，即RNA聚合酶Ⅰ、RNA聚合酶Ⅱ和RNA聚合酶Ⅲ，分别分布于核内的不同区域。 　　RNA聚合酶Ⅱ中最大的亚基相当于细菌RNA聚合酶的β′亚基。其羧基末端有多磷酸化位点的 7肽重复序列，或称羧基末端结构域（CTD）。7肽序列是Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser，为RNA聚合酶Ⅱ所独有。这个序列的重复次数很重要，若缺失数目达一半以上，则对细胞有致死效应。CTD中的丝氨酸和苏氨酸残基可高度磷酸化。　 顺式作用元件：指 DNA上对基因表达有调节活性的某些特定的调控序列，其活性仅影响与其自身处于同一DNA分子上的基因。 （一）启动子的结构和功能 真核细胞中有3种RNA聚合酶，相对应的也有3类启动子，其中RNA聚合酶Ⅱ转录编码蛋白质结构基因，其启动子的结构较复杂，有关的研究较为广泛深入。在这一部分中将以RNA聚合酶Ⅱ的启动子为重点进行讨论。 　　1 TATA框与起始因子 2. CAAT框在决定启动子的起始频率方面有着重要的作用。 3．GC框 （二）增强子的结构和功能 1.结构： 2.功能：对转录的增强作用。 3.增强子的特性： （三）静止子 1.