遗传信息传递—基因表达调控(生物化学课件).pptx

基因表达调控的概念

;基因（gene）

一段编码蛋白质多肽链和功能RNA的DNA片段。

基因组(genome)

一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息或整套基因。;典型的基因表达是储存遗传信息的基因，在一定调节机制控制下，经过转录、翻译，产生有生物活性的蛋白质或成熟的rRNA和tRNA的过程。;二、基因表达的特征

(一)时间特异性

按功能需要，某一特定基因的表达严格按一定的时间顺序发生，称之为基因表达的时间特异性(temporalspecificity)。

多细胞生物基因表达表现为与分化、发育阶段一致的时间性，因此又称阶段特异性(stagespecificity)。;(二)空间特异性;;（一）基本表达（不易受环境因素的影响）;;;如果基因对环境信号应答时被抑制，这种基因是可阻遏基因。

可阻遏基因表达产物降低的过程称为阻遏(repression)。

如：周围有充足的葡萄糖，细菌就可以利用葡萄糖作能源和碳源，不必更多去合成利用其它糖类的酶类，如乳糖操纵子被阻遏、关闭。

;在一定机制控制下，功能上相关的一组基因，无论其为何种表达方式，均需协调一致、共同表达，即为协同表达(coordinateexpression)。

这种调节称为协同调节(coordinateregulation)。

;;;基因表达调控的基本原理;通常情况下，真核生物细胞只有2-15%的基因处于有转录活性的状态。

表达调控是研究不同的环境和条件以及各种因素如何令基因表达或不表达，而且按一定的时间、空间有次序高效地运作。

调控水平：转录、转录后、翻译、翻译后

调控：细胞代谢的调控（细胞生存、适应内环境）、基因表达的调控（生命延续、适应大环境）

多水平的调控、多途径的调控

调控特点：复杂、多变、灵敏、准确

;一、基因表达的多级调控;二、特异DNA序列对基因转录激活的调节;原核生物;是RNA聚合酶结合并启动转录的特异DNA序列。;共有序列(consensussequence)决定启动序列的转录活性大小。;2?操纵序列

——阻遏蛋白(repressor)的结合位点;3)其他调节序列、调节蛋白;1)顺式作用元件(cis-actingelement);2)真核基因的调节蛋白;;3、调节蛋白对转录起始的调节;热休克反应;当操纵序列结合有阻遏蛋白时，会阻碍RNA聚合酶与启动序列的结合，或是RNA聚合酶不能沿DNA向前移动，阻碍转录。;激活蛋白可结合启动序列邻近的DNA序列，促进RNA聚合酶与启动序列的结合，增强RNA聚合酶活性。;有些基因在没有激活蛋白存在时，RNA聚合酶很少或完全不能结合启动序列。;真核基因的调节蛋白--反式作用因子（转录因子）;转录调节因子结构;（1）调节蛋白与DNA的结合;螺旋-转角-螺旋（HTH）;锌指（zincfinger）

见于TFⅢA和类固醇激素受体中，由一段富含半胱氨酸的多肽链构成。每四个半胱氨酸残基或His残基螯合一分子Zn2+，其余约12-13个残基则呈指样突出，刚好能嵌入DNA双螺旋的大沟中而与之相结合。每个蛋白质分子中可含2-9个锌指结构。;常结合DNA的GC盒，也有与mRNA结合的功能。;同质异形结构域;（2）调节蛋白中

蛋白质-蛋白质相互作用结构域;二聚体

亮氨酸之间相互作用形成二聚体，形成“拉链”。

肽链氨基端20～30个富含碱性氨基酸结构域与DNA结合。;亮氨酸拉链;碱性螺旋-环-螺旋(HLH);4、RNA聚合酶;⑴启动序列与RNA聚合酶活性;⑵调节蛋白与RNA聚合酶活性;指的是反式作用因子与顺式作用元件之间的特异识别及结合。通常是非共价结合，被识别的DNA结合位点通常呈对称、或不完全对称结构。;3.RNA聚合酶;

原核基因转录调节;——调节的主要环节在转录起始;二、乳糖操纵子调节机制;;;++++转录;（四）协调调节;;;;;;（二）基因重组;（三）SOS反应;一、真核生物基因组结构特点;3、单顺反子;---是指核苷酸序列或编码产物的结构具有一定程度同源性的一组基因。

同一家族的基因成员是由同一祖先基因进化而来。其编码产物常常具有相似的功能。

基因家族中，某些成员并不能表达出有功能的产物，这些基因称为假基因，表示为“Ψ”。哺乳动物中普遍存在这一现象。可能由突变产生。;二、真核生物基因表达调节的特点;2、活性染色体结构变化;（3）DNA碱基修饰变化;4、多级调节系统;（1）DNA水平调节（转录前）

①染色质的丢失——不可逆调节

②基因扩增——增加基因拷贝数

③基因重排——主要调节方式

④DNA甲基化—甲基化与基因表达呈负相关;;（3）转录后水平调节

①mRNA