《DNA的双螺旋结构课件概述》.pptVIP

*************************************转录转录起始RNA聚合酶在启动子区域结合，在转录因子的帮助下打开DNA双螺旋。在真核生物中，这一过程涉及许多蛋白质因子，形成复杂的转录起始复合物。特异性识别启动子序列是确保正确基因表达的第一步。链延伸RNA聚合酶沿DNA模板链（3→5方向）移动，按照碱基互补原则（A配U，G配C，T配A，C配G）合成RNA分子（5→3方向）。在此过程中，DNA局部解旋形成转录泡，合成的RNA与DNA模板链形成短暂的RNA-DNA杂合体。转录终止当RNA聚合酶遇到终止信号（如茎环结构或特定蛋白质结合位点）时，合成停止，RNA从模板上释放。在原核生物中，这一过程可能涉及Rho因子；在真核生物中，则需要多种终止因子的参与，并伴随着RNA的加工修饰。DNA修复1损伤识别特异性识别蛋白质能检测DNA中的各种损伤，如碱基错配、断链、交联等。不同类型的损伤由不同的蛋白质识别，这是启动相应修复通路的第一步。损伤识别的精确性对于正常细胞功能至关重要。2损伤切除识别后，特异性核酸酶切除受损DNA片段。切除的范围取决于损伤类型和修复通路，可能是单个碱基、短片段或较长的DNA片段。这一步骤需要高度的特异性，以避免切除正常DNA。3修复合成DNA聚合酶使用完整的互补链作为模板，合成新的DNA片段填补缺口。最后，DNA连接酶将新合成的片段与原有DNA连接，完成修复过程。精确的修复合成是维持基因组完整性的关键。DNA修复系统是细胞防御机制的重要组成部分，包括碱基切除修复、核苷酸切除修复、错配修复和双链断裂修复等多条通路。这些修复系统的缺陷可导致基因组不稳定性，增加癌症和其他疾病风险。例如，色素性干皮症和遗传性非息肉性结直肠癌分别与核苷酸切除修复和错配修复缺陷相关。DNA结构与基因表达调控DNA的三维结构在基因表达调控中扮演着关键角色。局部DNA结构特征，如曲度、柔性和特定基序的存在，影响转录因子的识别和结合。例如，TATA盒的特殊结构允许TATA结合蛋白特异性识别，启动基因转录。高级染色质结构也参与基因表达调控。开放的染色质区域（常呈负超螺旋状态）更容易被转录机器接近，而紧密的异染色质区域则通常转录不活跃。染色质重塑复合物可改变DNA的可及性，从而调控基因表达。此外，DNA甲基化和组蛋白修饰等表观遗传修饰通过改变DNA结构或与之相互作用的蛋白质，对基因表达产生深远影响。启动子区域原核生物启动子原核生物的启动子结构相对简单，主要包括-10区（TATAAT序列，Pribnow盒）和-35区（TTGACA序列）。RNA聚合酶直接识别这些序列，或在σ因子的帮助下结合启动子。不同的σ因子识别不同的启动子序列，使细菌能够响应不同的环境条件。真核生物启动子真核生物的启动子更为复杂，包括核心启动子元件（如TATA盒、Inr元件、DPE等）和近端启动子元件。不同的核心元件可以组合形成不同类型的启动子，适应不同基因的表达需求。真核启动子识别需要多种基本转录因子的参与。结构特点与功能启动子区域通常具有特定的DNA结构特征，如特定的曲度、柔性或熔解倾向。这些特征有助于RNA聚合酶结合和DNA解链，为转录起始做准备。启动子的强度取决于其序列与共识序列的相似度以及周围DNA的结构特性。增强子和沉默子增强子特点增强子是能增强基因转录的调控DNA序列，可位于距离启动子数千碱基远的位置，甚至位于基因内部或下游。增强子的方向性不强，无论正向还是反向插入都能发挥作用。一个增强子可能调控多个基因，表现出组织特异性或时间特异性。1增强子作用机制增强子通过与特定转录因子结合，然后通过DNA环化使增强子上的蛋白质复合物与启动子区域的基础转录装置相互作用，促进转录起始。这种DNA环化由多种蛋白质介导，包括调解因子复合物和染色质重塑因子。2沉默子特点沉默子是抑制基因表达的调控DNA序列，也可位于距离启动子很远的位置。沉默子通常与抑制型转录因子结合，阻止激活型转录因子的作用，或者招募组蛋白去乙酰化酶等修饰酶，使染色质结构更为紧密。3结构与进化意义增强子和沉默子的DNA序列通常含有多个转录因子结合位点，以特定的排列方式组织。这种模块化结构允许通过多种转录因子的组合作用，实现复杂精细的基因表达调控，是多细胞生物发育和进化的重要基础。4表观遗传修饰DNA甲基化DNA甲基化是最常见的DNA修饰形式，主要发生在胞嘧啶的5位碳原子上，形成5-甲基胞嘧啶。在哺乳动物中，甲基化主要发生在CpG二核苷酸上。DNA甲基化通常与基因沉默相关，尤其是当发生在启动子区域时。这种修饰通过改变DNA结构或招募特定蛋白质抑制转