八年制基因表达与调控.ppt

Barr body in a woman’s cell 异染色质 Male Or ? female 异染色质 A calico cat: a mosaic patches 核小体： 螺旋管 DNA包装： 果蝇唾腺的多线染色体 顺式作用元件 核心启动子成分 ， 如 TATA 框 ； 上游启动子分 ，如 CAAT框 ,GC框 ; 远上游顺序 ：如增强子 ，抑制子等。 特异基因的专一性启动子成分 反式作用因子 通用反式作用因子，主要识别启动子 核心启动成分，如TBP； 特殊组织与细胞中的反式作用因子，如淋巴细胞中的Oct-2。 转录因子参与转录过程 RNA转录后加工 RNA剪接（splicing) 真核生物基因经过转录产生的初始转录物 中，基因的内含子部分被切除，产生的外 显子彼此相连接，形成具有连续编码区的 成熟mRNA过程。 rRNA转录后加工 tRNA加工过程 mRNA加工过程 1. 5’ caps 2. poly(A) tails 3. RNA splicing 基因表达调控 张树冰 主要内容： 基因表达调控的定义 原核生物基因调控（操纵子模型） 真核生物基因调控 （DNA、转录和翻译三个水平） 中心法则 基因表达调控的定义 基因表达（gene expression)：通过DNA的转录和翻译而产生其蛋白质产物，或转录后直接产生其RNA产物，这一过程称为基因表达。即遗传信息的转录和翻译的过程。 基因调控（gene regulation)：对基因表达过程的调节称为基因调控。通过基因调控，可以实现基因的选择性表达。 人beta珠蛋白基因家族 珠蛋白基因时空特异性表达 基因表达过程 原核生物基因表达的调控 Francois Jacob Jacques Monod 乳糖操纵子模型 操纵子(operon)：细菌的主要基因调控单位，也就是转录单位。 如：大肠杆菌乳糖代谢的调控需要三种酶参加： ①. β-半乳糖苷酶（Lac Z 基因）：将乳糖分解成半乳糖和葡萄糖； ②. β-半乳糖苷透性酶（Lac Y 基因）：增加糖的渗透，易于摄取乳糖和半乳糖； ③. β-半乳糖苷酶乙酰基转移酶（Lac A 基因） ： β-半乳糖转变成乙酰半乳糖。 大量乳糖时：大肠杆菌三种酶的数量急剧增加，几分钟 即可达到千倍以上，这三种酶能够成比例地加； 乳糖消耗完：这三种酶的合成也即同时停止。 乳糖操纵子模型的组成 结构基因(structural gene)：指可编码RNA或蛋白质的一段DNA序列。 调控基因(regulator gene)：指其表达产物参与调控其它基因表达的基因。 启动子（promoter)：一段短的核苷酸序列，是RNA聚合酶的结合位点，是转录的起始位点。 操纵基因（operator)：不编码任何蛋白，是DNA上的一小段序列，是调节基因所编码的阻遏蛋白的结合位点。 Mechanism of lactose operon Mechanism of lactose operon Mechanism of lactose operon 色氨酸操纵子模型 色氨酸操纵子模型：具有合成代谢途径典型的操纵子模型。 操纵子：包括色氨酸合成有关的5种酶的结构基因； 大量色氨酸时：大肠杆菌5种酶的转录同时受到抑制； 色氨酸不足时：这５种酶的基因开始转转录； 色氨酸：作为辅阻遏物而不是诱导物参与调控结构基因转录。 trp操纵子是一个典型的可阻遏操纵子模型(repressible operon)。 真核生物基因表达的调控 在真核生物中基因表达的调节其特点是 （1）多层次 （2）无操纵子 （3）个体发育复杂 （4）受环境影响较小 真核生物基因表达的调控 DNA的改变 转录水平 转录后水平 翻译水平 DNA的改变 基因丢失 基因扩增 DNA 重排 DNA甲基化 发育过程中，一些组织的细胞丢了些基因，决定细胞分化。 马蛔虫（2n =2） 两栖类卵细胞rRNA基因扩增 卵细胞前体同体细胞一样具有600个rRNA基因，基因扩增后rRNA基因拷贝数达2×106组装大量的核糖体。 Lampbrush chromosome 果蝇唾腺的多线染色体（polytene chromosomes） DNA可特异 扩增上千倍， 而在异染区附 近只可复制几 次。 动物抗体基因重排 哺乳动物一般可产生108个抗体分子，比整个基因组基因数目还多（人类为105 个基因），人类的抗体基因约有300个，为什么？ 免疫球蛋白的结构 抗体分子结构： 重链H：440个氨基酸； 轻链L：220个氨基酸； N　端：110个氨基酸。 重链和轻链： 由变异区V和非变异区 C组成；均由二硫键连接。 轻链基因的重排 DNA甲基化 　在真核生物中，少数胞嘧啶在