第九章真核生物基因表达调控（课件）.ppt

第九章 真核生物的基因表达调控 第一节 概述 ☆ 真核基因表达调控的特点 ☆ 真核细胞基因表达调控的不同层次 ☆ 真核基因表达调控的环节 DNA水平:基因数量,结构 转录水平:顺式作用元件与反式作用因子 转录后水平:mRNA的加工成熟 翻译水平:起始复合物及mRNA稳定性 翻译后水平:蛋白质加工修饰 第二节 DNA染色体水平的调控 ☆ 染色质的结构 ☆ 异染色质化 ☆活性染色质对DNase 的敏感性 ☆组蛋白对基因活性的影响 DNA甲基化 真核生物DNA双螺旋中，胞嘧啶核苷的嘧啶环5位甲基化，并与其上的鸟嘌呤形成mCpG是DNA甲基化的唯一形式，在高等生物体内转录与不转录的细胞中差别可达106倍。 主要决定于甲基化CpG的密度和启动子强度两个因素。 DNA及组蛋白的甲基化是非活性状态的染色质的特征。 CpG岛（CpG island） 哺乳动物基因组中，富含未甲基化的CpG的区域，通常长1~2kb，称为CpG岛。 位于组成型表达基因的启动子附近的CpG岛通常未甲基化 偶尔在一些组织特异性表达的基因的启动子附近也能发现CpG岛 人类基因组中约有29,000个CpG岛 CpG岛的甲基化可抑制启动子的活性。 蛋白质结合到甲基化的CpG后基因表达就会受到抑制。 DNA中多数甲基化的基团是位于两条链的CpG的C上。 甲基化状态主要由三种酶控制。 De novo methylase（重新甲基化酶）和perpetuation methylase（维持性甲基化酶）已知,但Demethylase(脱甲基酶)还未被鉴定。 基因组印记（genomic imprinting） 基因在世代传递过程中，由于DNA的甲基化作用，来源于父母本的等位基因会有不同的表现。个体表现出上代遗传下来的基因组印记的效应。就好像被打上了父母的印记一样。但是，被打上父母印记的基因在生殖细胞形成时，印记会被抹去，重新打上自己的印记。 印记基因（imprinting gene）遍布于整个基因组，印记基因内含子较小，基因组织表达有特异性。人类基因组约有100多个印记基因。 亲本印记(imprinting) 印记:来源于父母本的一对等位基因表达不同。如源于父本的IGF-Ⅱ (胰岛素样生长因子Ⅱ)基因可表达，而源于母本的则不能表达。此是由于卵母细胞中的IGF-Ⅱ 已被甲基化，而精子中的IGF-Ⅱ未被甲基化，所以这一对等位基因在合子中表现不同。 目前在人类和鼠身上已辨明了20种印迹基因。大多数人类的印迹基因集中在三个簇中。在每个基因簇上都存在着特异的印记盒 (imprinting box)，能顺式调节印迹基因的亲本特异性表达，这些位点表现出亲本特异性的甲基化作用和去甲基化作用。 第四节 转录水平上的调控 ☆ 真核与原核生物转录调控的区别 ☆ 基因基础转录的调节 ☆ 真核生物转录调控的顺式作用元件 ☆ 反式作用因子的结构和功能 ☆ RNA结合蛋白的结构与功能 反式作用因子的结构和功能 螺旋-转角-螺旋(HTH) HTH结构域与DNA结合 蛋白质识别RNA的二级结构单元 RNA结构复杂、多样化，包括线状序列、发夹、膨泡、内环、假结、双螺旋以及特定RNA三级结构中的核糖磷酸骨架等均可作为蛋白质专一性识别的靶结构。 内环、膨泡、发夹、假结、其他结构 蛋白质结合RNA的结构域 RNP结构域 RGG盒 ARM结构域 dsRBD结构域 KH结构域 同源异型结构域和锌指结构域 核糖核蛋白(RNP)结构域 RNP结构域为βαββαβ，两个中央β链构成与RNA分子的主要接触。RNP结构域是最普遍的RNA结合结构域，现已在250种以上的蛋白质中发现。由于此类RNP只存在于细胞核内，因此可能与RNA在核内的滞留有关。此外，由于这种RNP与被剪切的内含子3‘端的多聚嘧啶区及其下游polyA拼接点的RNA序列有关，所以可能参与剪切和ployA拼接有关 RGG盒 RGG盒是由20—25个氨基酸组成的RNA结合单元，常与其他类型的RNA结合结构域共同存在，最早发现于hnRNP的RNA结合结构域中。这一序列的特征是较密集的、多拷贝的Arg－Gly－Gly(RGG)重复序列，间隔以其他氨基酸，最常见的是芳香族的氨基酸。不同RNA结合蛋白中RGG重复序列可达6—18次。在核仁蛋白中，4个则RNP基序可特异地与核糖体RNA前体结合，而核仁蛋白中唯一的RGG盒区可将亲和力提高10倍。 富含Arg的结构域（ARM） ARM时10～20个氨基酸的富含Arg的序列。存在于病毒和核糖体的一些蛋白中，可识别RNA的茎环、内环或膨泡结构，最重要的识别元件时RNA的构象，可识别非典型的W－S碱基对G三G以及A＝A结构。