第六章 真核基因的表达调控(讲稿).pptVIP

第八章 基因表达的调控（下） 真核基因的表达调控 本章主要内容 一、总论 二、真核生物的基因结构 三、DNA水平上的调控 四、转录水平上的调控---反式作用因子 五、真核基因转录调控的主要模式 真核基因组结构特点 真核基因组结构庞大 3×109bp 单顺反子 基因不连续性 断裂基因（内含子、外显子) 非编码区较多 多于编码序列(9:1) 含有大量重复序列 基因组很小，大多只有一条染色体 结构简炼 存在转录单元-多顺反子 有重叠基因 一、总 论 （1）原核生物主要是通过转录来调控，开启或关闭某些基因的表达来适应环境条件的变化（营养水平）。 （2）真核生物表达调控,在特定时间和特定的细胞中激活特定的基因，从而 实现“预定”的、有序的、不可逆的分化、发育过程，并使生物的组织和器官保持正常功能。 (1) 真核基因表达以正性调控为主; (2) 真核生物中转录和翻译分别在细胞核与细胞 质中进行； (3) 真核基因表达的调控可以在多个水平上进行： DNA水平的调控、转录水平调控、转录后水平 调控、翻译水平调控、蛋白质加工水平的调 控； (4)不同组织和细胞类型合成不同的一套蛋白 质，表达具有细胞特异性或组织特异性； (5)真核基因的转录与染色质的结构变化相关; (6)主要包括瞬时调控或称可逆调控（对某底物 或激素水平的反应）和发育调控或称不可逆 调控，决定了真核细胞生长、分化、发育的 全部进程。 3、不同水平上的真核基因表达调控 二、真核细胞的基因结构 1、真核基因组的一般构造特点 ① 一条成熟的mRNA链只能翻译出一条多肽链，不存在操纵子。 ② DNA都与组蛋白和大量非组蛋白相结合，只有小部分裸露。  ③ 高等真核细胞DNA中大部分是不转录的，大部分真核细胞的基因中间还存在不被翻译的内含子。 ④ 真核生物能够有序地根据生长发育阶段的需要进行DNA片段重排，还能在需要时增加细胞内某些基因的拷贝数。 ⑤ 基因转录的调节区相对较大，它们可能远离启动子达几百个甚至上千个碱基对，这些调节区一般通过改变整个所控制基因5‘上游区DNA构型来影响它与RNA聚合酶的结合能力。 ⑥ 真核生物的RNA在细胞核中合成，只有经转运穿过核膜，到达细胞质后，才能被翻译成蛋白质，原核生物中不存在这样严格的空间间隔。  ⑦ 许多真核生物的基因只有经过复杂的成熟和剪接过程,才能顺利地翻译成蛋白质。 2、基因家族（gene family） 基因家族：是真核生物基因组中来源相同，结构相似，功能相关的一组基因。 在染色体上的分布形式： 一些基因家族成员在特殊的染色体区域成簇存在（基因簇）；另一些基因家族成员分布广泛甚至可在不同的染色体上（散布的基因家族）。 2.1 简单多基因家族（串联方式前后相连） 简单多基因家族中的基因一般以串联方式前后相连。在大肠杆菌中，16S，23S和5S rRNA基因联合成一个转录单位，各种rRNA分子都是从这个转录单位上剪切下来的。（图P283) 2.2 复杂多基因家族（组蛋白基因家族） 2.3 发育调控的复杂多基因家族 （血红蛋白家族） 所有动物血红蛋白基因的基本结构都相同 3.1 真核基因的断裂结构——断裂基因 基因的编码序列在DNA分子上是不连续的，被非编码序列所隔开，其中编码的序列称为外显子，非编码序列称内含子。 内含子与外显子的连接区 指内含子和外显子的交界(边界序列)，它的重要特征： 连接区序列很短，高度保守，是RNA剪接的信号序列 几乎每个内含子 5，GT—AG 3， (GT-AG法则） 表明几乎所有高等真核生物基因存在共同（内含子）的剪接机制。 外显子与内含子的可变调控 组成型剪接：一个基因的转录产物通过剪接只能产生一种成熟的mRNA。 选择性剪接：同一基因的转录产物由于不同的剪接方式形成不同mRNA。 三、真核生物DNA水平上的基因表达调控 1、染色质结构对转录的影响 2、基因扩增 3、基因重排与变换—免疫球蛋白 4、DNA甲基化与基因活性的调控 1、染色质结构对转录的影响 在细胞分裂间期的细胞核中，染色质的形态不均匀。根据其形态及染色特点可分为常染色质和异染色质两种类型。 常染色质：折叠疏松、凝缩程度低，处于伸展状态，碱性染料染色时着色浅。 异染色质：折叠压缩程度高，处于凝集状态，经碱性染料染色着色深。 真核基因的活跃转录是在常染色质上进行。 转录发生之前，染色质常常在特定的区域被解旋或松弛，形成自由DNA并发生DNA局部结构的变化(活性染色质)，导致结构基因暴露，促进转录因子与启动区DNA的结合，从而使基因转录。 2、基因扩增 定义：是某基因的拷贝数专一性大量增加的