分子生物学课件--真核生物表达调控.pptxVIP

分子生物学课件--真核生物表达调控汇报人：AA2024-01-28

目录真核生物基因表达概述转录水平调控机制转录后水平调控机制翻译水平调控机制表观遗传学在真核生物表达调控中应用基因组编辑技术在真核生物表达调控研究应用

01真核生物基因表达概述

基因表达是指将储存在DNA中的遗传信息经过转录和翻译，合成具有特定生物学功能的蛋白质分子的过程。基因表达定义包括转录和翻译两个阶段。转录是以DNA为模板合成RNA的过程，翻译则是以mRNA为模板合成蛋白质的过程。基因表达过程基因表达定义与过程

真核生物基因特点基因结构复杂真核生物基因由编码区和非编码区组成，编码区又包括外显子和内含子，结构比原核生物基因更为复杂。转录后修饰真核生物mRNA在转录后需要进行加工修饰，如5端加帽、3端加尾、剪接等过程，才能成为成熟的mRNA分子。多基因调控真核生物基因表达调控涉及多个基因和多种调控元件的相互作用，调控网络更为复杂。

真核生物通过基因表达调控，可以适应不同的环境条件，如温度、湿度、光照等，从而维持正常的生命活动。适应环境变化在细胞分化和发育过程中，基因表达调控发挥着重要作用，使得不同细胞具有不同的形态和功能。细胞分化与发育许多疾病的发生与发展都与基因表达调控异常有关，因此研究基因表达调控对于疾病的预防和治疗具有重要意义。疾病发生与治疗真核生物表达调控重要性

02转录水平调控机制

转录因子的定义转录因子是一类能与基因启动子区域特异结合，从而调控基因转录效率的蛋白质。转录因子的作用方式通过与DNA结合，改变DNA构象，促进或抑制RNA聚合酶的结合，进而调控转录过程。转录因子的分类根据作用特点可分为通用转录因子和特异转录因子两大类。转录因子及其作用方式

顺式作用元件存在于基因旁侧序列中能影响基因表达的序列，包括启动子、增强子、沉默子等。反式作用因子指和顺式作用元件特异性结合的可扩散性蛋白，包括基础因子、上游因子、诱导因子等。二者关系顺式作用元件通过与反式作用因子相互作用，在转录水平上对基因表达进行调控。顺式作用元件和反式作用因子

03增强子和沉默子的比较二者在结构上都为DNA序列，但功能相反，分别起到促进和抑制基因表达的作用。01增强子的定义及作用增强子是一种能增强启动子工作效率的顺式作用元件，通过与反式作用因子结合，提高转录效率。02沉默子的定义及作用沉默子是一种能抑制基因表达的顺式作用元件，通过与反式作用因子结合，降低转录效率。增强子和沉默子对转录影响

03转录后水平调控机制

3端加尾在mRNA的3端加上一段多聚腺苷酸（polyA）尾巴，以增加mRNA的稳定性，并促进mRNA从细胞核向细胞质的转运。5端加帽在mRNA的5端加上一个特殊的甲基化鸟嘌呤核苷酸（m7G），以保护mRNA免受5→3外切酶的降解，并促进mRNA与核糖体的结合。剪接将mRNA前体中的内含子序列剪除，并将外显子序列连接起来，形成成熟的mRNA分子。mRNA加工修饰过程

mRNA的稳定性受到多种因素的影响，包括mRNA的序列特征、结合蛋白以及细胞内的环境因素等。一般来说，含有较长3UTR或富含AU序列的mRNA较为不稳定。mRNA稳定性mRNA的降解途径主要有两种，一种是5→3降解途径，另一种是3→5降解途径。其中，5→3降解途径主要依赖于XRN1等5→3外切酶的作用；而3→5降解途径则主要依赖于多种脱腺苷酶和脱帽酶的作用。降解途径mRNA稳定性与降解途径

microRNA在转录后调控中作用010203microRNA（miRNA）是一类长度约为22个核苷酸的非编码RNA分子，它们通过与靶mRNA的3UTR区域进行不完全互补配对，从而抑制靶mRNA的翻译或促进其降解。miRNA在转录后调控中发挥着重要的作用，它们可以参与调控多种生物学过程，如细胞增殖、分化、凋亡以及代谢等。此外，miRNA还与多种疾病的发生和发展密切相关，如肿瘤、心血管疾病以及神经退行性疾病等。miRNA的作用机制主要是通过与靶mRNA结合形成RNA诱导的沉默复合体（RISC），进而抑制靶mRNA的翻译或促进其降解。在这个过程中，miRNA的种子序列（seedsequence）与靶mRNA的互补程度是决定miRNA作用效果的关键因素之一。

04翻译水平调控机制

起始因子在翻译起始阶段，起始因子与mRNA的5端帽子结构结合，招募核糖体小亚基，并促使其与mRNA正确配对，从而启动翻译过程。延伸因子在翻译延伸阶段，延伸因子促进氨酰-tRNA与核糖体A位点的正确配对，以及肽键的形成和延伸。同时，延伸因子还参与核糖体的转位过程，使翻译得以顺利进行。起始因子和延伸因子在翻译中作用

核糖体结构核糖体由大、小两个亚基组成，具有多个功能域。其结构特点使得核糖体能够同时与mRNA、tRNA以及多种翻译因子相互作用，从而完成翻