真核基因表達調控參考PPT

1、1,真核生物的基因組 真核生物基因表達調控的特點和種類 真核生物DNA水平上的基因表達調控 真核生物轉錄水平上的基因表達調控 真核基因轉錄后水平上的調控,Contents,2,第四節(jié) 真核生物轉錄水平上的基因表達調控,一、真核基因轉錄 二、真核基因轉錄調控的主要模式,信號轉導,3,一）概 述,單細胞生物 直接作出反應,多細胞生物 通過細胞間復雜的信號傳遞系統(tǒng)來傳遞信息，從而調控機體活動,外界環(huán)境變化時,4,跨膜信號轉導的一般步驟,特定的細胞釋放信息物質,信息物質經擴散或血循環(huán)到達靶細胞,與靶細胞的受體特異性結合,受體對信號進行轉換并啟動細胞內信使系統(tǒng),靶細胞產生生物學效應,5,細胞間信息物質是

2、由細胞分泌的調節(jié)靶細胞生命活動的化學物質的統(tǒng)稱，又稱作第一信使,如生長因子、細胞因子、胰島素等,在細胞內傳遞信息的小分子物質，如：Ca2+、IP3、DAG、cAMP、cGMP等,第二信使(secondary messenger,6,能與受體呈特異性結合的生物活性分子則稱 配體(ligand,受體的定義,是細胞膜上或細胞內能特別識別生物活性分子并與之結合的成分。它能把識別和接受的信號正確無誤地放大并傳遞到細胞內部，進而引起生物學效應的特殊蛋白質，個別是糖脂,7,存在于細胞質膜上的受體，根據其結構和轉換信號的方式又分為三大類：離子通道受體，G蛋白偶聯(lián)受體和跨膜蛋白激酶受體,1、膜受體(membra

3、ne receptor,8,9,1）G 蛋白偶聯(lián)受體 又稱七個跨膜螺旋受體/蛇型受體,目 錄,10,G蛋白(guanylate binding protein,是一類和GTP或GDP相結合、位于細胞膜胞漿面的外周蛋白，由、 三個亞基組成。 有兩種構象：非活化型；活化型,11,兩種G蛋白的活性型和非活性型的互變,目 錄,霍亂毒素能催化ADP核糖基共價結合到Gs的亞基上，致使亞基喪失GTP酶的活性，結果GTP永久結合在Gs的亞基上，使亞基處于持續(xù)活化狀態(tài)，腺苷酸環(huán)化酶永久性活化。導致霍亂病患者細胞內Na+和水持續(xù)外流，產生嚴重腹瀉而脫水,12,2、胞內受體(membrane receptor,高度

4、可變區(qū),位于N端，具有轉錄活性,DNA結合區(qū),含有鋅指結構,激素結合區(qū),位于C端，結合激素、熱休克蛋白，使受體二聚化，激活轉錄,13,配體：類固醇激素、甲狀腺素等,功 能：多為反式作用因子，當與相應配體結合后，能與DNA的順式作用元件結合，調節(jié)基因轉錄,14,二）信號傳導途徑,15,16,1、膜受體介導的信息傳遞,1） cAMP - 蛋白激酶途徑/（P269,A激酶（PKA）：依賴于cAMP的蛋白激酶,17,cAMP調控的A激酶活性,18,19,不同細胞對cAMP信號途徑的反應速度不同： 在肌肉細胞1秒鐘之內可啟動糖原降解為葡糖1-磷酸（圖），而抑制糖原的合成,20,cAMP活化糖原磷酸化酶示

5、意圖,21,在某些分泌細胞，需要幾個小時，激活的PKA 進入細胞核，將CRE結合蛋白磷酸化，調節(jié)相關基因的表達。 CRE（cAMP response element， cAMP應答元件）是DNA上的調節(jié)區(qū)域。 (TGACGTCA,CRE結合蛋白(cAMP response element bound protein,CREB,22,cAMP信號與基因表達,23,該信號途徑涉及的反應鏈可表示為： 激素G蛋白耦聯(lián)受體G蛋白腺苷酸環(huán)化酶cAMP依賴cAMP的蛋白激酶A基因調控蛋白基因轉錄,24,4，5-二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2,磷脂酶C（PLC,1，4，5-三磷酸肌醇（IP3,二?；视停―AG,

6、2）磷脂酰肌醇途徑,25,26,3）酪氨酸蛋白激酶途徑（PTK/TPK,分類： 跨膜受體型TPK和胞質非受體型TPK,27,細胞外信號 EGF、PDGF等,具PTK活性的受體,Ras-GTP,細胞膜,二聚化,目 錄,跨膜受體型TPK,28,胞質非受體型TPK,受體分子缺乏酪氨酸蛋白激酶活性，但它們能借助細胞內的一類具有激酶結構的連接蛋白JAK完成信息轉導,29,干擾素誘導JAK、STAT復合體 核內轉移及調節(jié)基因轉錄機制,目 錄,STAT：信號轉導子和轉錄激活子,JAK-STAT途徑,30,2、胞內受體介導的信息傳遞,小分子激素激活其受體分子的機制,胞內受體的基本結構分析,細胞內受體的本質是激

7、素激活的基因調控蛋白,31,類固醇激素與甲狀腺素通過胞內受體調節(jié)生理過程,32,真核生物的基因組 真核生物基因表達調控的特點和種類 真核生物DNA水平上的基因表達調控 真核生物轉錄水平上的基因表達調控 真核基因轉錄后水平上的調控,Contents,33,五、真核基因轉錄后水平上的調控,一）RNA的加工成熟,1、rRNA和tRNA的加工成熟,rRNA的加工：分子內的切割和化學修飾,34,35,rRNA化學修飾：甲基化 原核生物：堿基甲基化 真核生物：核糖甲基化,tRNA基因轉錄時也可能先生成前體tRNA，然后再進行加工成熟。一般認為，tRNA基因的初級轉錄產物在進入細胞質后，首先經過核苷的修飾，

8、生成4.5S前體tRNA，再行剪接成為成熟tRNA（4S,36,2、mRNA的加工成熟,hnRNA確定是mRNA前體的證據,37,3、真核生物基因轉錄后加工的多樣性,真核生物的基因可以按其轉錄方式分為兩大類：即簡單轉錄單位和復雜轉錄單位,1) 簡單轉錄單位。這類基因只編碼產生一個多肽，其原始轉錄產物有時需要加工，有時則不需要加工。這類基因轉錄后加工有3種不同形式,38,39,2) 復雜轉錄單位。含有復雜轉錄單位的主要是一些編碼組織和發(fā)育特異性蛋白質的基因，它們除了含有數量不等的內含子以外，其原始轉錄產物能通過多種不同方式加工成兩個或兩個以上的mRNA,40,利用多個5端轉錄起始位點或剪接位點產

9、生不同的蛋白質,41,42,利用多個加多聚（A）位點和不同的剪接方式產生不同的蛋白質,43,雖無剪接，但有多個轉錄起始位點或加多聚（A）位點的基因,44,二）翻譯水平的調控,1、mRNA的穩(wěn)定性與基因表達調控,45,例：轉運鐵蛋白受體（TfR）和鐵蛋白負責鐵吸收和鐵解毒。這兩個mRNA上存在相似的順式作用元件，稱為鐵應答元件（iron response element，IRE）。 IRE與IRE結合蛋白（IREBP）相互作用控制了這兩個mRNA的翻譯效率。當細胞缺鐵時，IREBP與IRE具有高親和力，兩者的結合有效地阻止了鐵蛋白mRNA的翻譯，與此同時，TfR mRNA上3非翻譯區(qū)中的IRE也

10、與IREBP特異結合，有效地阻止了TfR mRNA的降解，促進TfR的合成,46,47,48,2、 蛋白質因子的修飾與翻譯起始調控 用兔網織紅細胞粗抽提液研究蛋白質合成時發(fā)現，如果不向這一體系中添加氯高鐵血紅素，網織紅細胞粗抽提液中的蛋白質合成抑制劑HCI就被活化，蛋白質合成活性在幾分鐘之內急劇下降，很快就徹底消失。 現已查明，網織紅細胞蛋白質合成的抑制劑HCI是受氯高鐵血紅素調節(jié)的eIF-2的激酶，可以使該因子的-亞基磷酸化并由活性型轉變?yōu)榉腔钚孕?49,50,A) 順式作用元件 (B) 反式作用元件 (C) 順式作用因子 (D) 反式作用因子 (E) 順反式作用元件 對自身基因轉錄激活具有

11、調控作用的DNA序列 由特定基因編碼、對另一基因轉錄具有調控作用的轉錄因子,A,D,51,反式作用因子上的幾種重要的DNA結合結構域有,螺旋-轉折-螺旋、鋅指結構、亮氨酸拉鏈和堿性-螺旋-環(huán)-螺旋,52,真核生物基因表達不需要 （A）轉錄因子 （B）衰減子 （C）啟動子 （D）沉默子 （E）增強子,53,表皮生長因子（EGF）的信號轉導通路與下列哪種物質有關 （A）受體型酪氨酸蛋白激酶 （B）G蛋白偶聯(lián)受體 （C）CGMP （D）腺苷酸環(huán)化酶 （E）離子通道受體,54,依賴cAMP的蛋白激酶是: A.PKC B.PLC C.CK D.PKG E.PKA,55,下列哪種物質不屬于第二信使: A.cAMP B.DAG C.PLC D.IP3 E.Ca2,56,真核生物DNA中胞嘧啶存在甲基化修飾，絕大多數甲基化發(fā)生（ ）二核苷酸對上 A、 CC B、 CT C 、CG D、 CA,中科院上海生化所 98,57,增強子的作用具有細胞或組織的特異性。 （,中科院上海生化所 2001,58,非洲爪蟾體細胞中rDNA拷貝數約有500個，而在卵母細胞中的拷貝數約增加了倍，可以用來轉錄合成卵裂所需要的ribosome。