醫(yī)學(xué)分子遺傳學(xué)_基因表達(dá)調(diào)控

1、 與RNA序列一致的DNA鏈稱(chēng)為 編碼鏈/+鏈 與RNA序列反向互補(bǔ)的DNA鏈 稱(chēng)為模板鏈/-鏈 結(jié)構(gòu)性RNA（占細(xì)胞總RNA的95%） 核糖體RNA（Ribosomal RNA，rRNA） 轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（transfer RNA，tRNA） 核小RNA （small nuclear RNA，snRNA） 核仁小RNA （small nucleolar RNA，snoRNA） 功能性RNA（不均一RNA，占細(xì)胞總RNA的5% ） 信使RNA（messenger RNA，mRNA）及其前體 非編碼RNA（non-coding RNA）及其前體 microRNA lncRNA （long non-c

2、oding RNA） Ribosomal RNA（rRNA） 組成核糖體核酸組分 真核生物包括28S、18S、5.8S（以前體形式轉(zhuǎn)錄為45S RNA，經(jīng) 剪接加工后產(chǎn)生）和5S rRNA 存在多種堿基修飾 提供核糖體骨架和催化活性位點(diǎn) 占細(xì)胞RNA總量的80% transfer RNA（tRNA） 大小：7090nt，存在多種堿基修飾 種類(lèi)：約80種，約占細(xì)胞RNA總量的15% 結(jié)構(gòu) 二級(jí)結(jié)構(gòu)三葉草，“三環(huán)一臂”（D環(huán)、TC環(huán)、反密碼子環(huán)、 （額外環(huán)）、氨基酸臂3末端 CCA+Amino acid） 三維結(jié)構(gòu)“L”型 功能：運(yùn)載氨基酸至核糖體進(jìn)行蛋白合成 核小RNA（small nuclea

3、r RNA，snRNA） 以核糖核蛋白顆粒（snRNP）形式存在于細(xì)胞核內(nèi) 包含U1、U2、U4、U5、U6成員 功能：與蛋白結(jié)合形成剪接體（spliceosome），參與mRNA前體 的剪接（splicing） 細(xì)胞質(zhì)小RNA（small cytoplasmic RNA，scRNA） 可能與snRNA同源，以核糖核蛋白顆粒（snRNP）形式存在于細(xì)胞質(zhì) 如7SL RNA組裝形成信號(hào)識(shí)別顆粒（signal recognition particle， SRP），參與蛋白轉(zhuǎn)運(yùn) 核仁小RNA（small nucleolar RNA，snoRNA） 獨(dú)立轉(zhuǎn)錄或來(lái)源于其他轉(zhuǎn)錄基因的內(nèi)含子 包括H/ACA

4、型和C/D型兩種主要類(lèi)型，共約40種 參與rRNA的剪切、加工（堿基修飾）與核糖體的組裝 H/ACA型C/D型 信使RNA（messenger RNA，mRNA）遺傳信息的 傳遞者（編碼蛋白產(chǎn)物） 成熟mRNA 5端具有帽子結(jié)構(gòu) 3 端有polyA尾巴 mRNA中包含蛋白讀碼框 （open reading frame，ORF /coding sequence，cds） 非編碼RNA（non-coding RNA） 無(wú)蛋白讀碼框 microRNA 大小：22nt 細(xì)胞定位：主要胞質(zhì) 前體與加工 primary miRNA：數(shù)百或數(shù)千nt， 包含一個(gè)或多個(gè)microRNA前體 Drosha酶切割p

5、recursor miRNA（70nt，莖環(huán)結(jié)構(gòu)） 轉(zhuǎn)運(yùn)出核（Exportin5） Dicer酶切割成熟miRNA 功能 形成RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合物（RNA induced silence complex， RISC） 通過(guò)與mRNA3UTR堿基互補(bǔ)配 對(duì)（部分配對(duì)），抑制靶基因 mRNA翻譯 完全配對(duì)靶mRNA降解 長(zhǎng)非編碼RNA （long non-coding RNA， lncRNA） 長(zhǎng)度200bp ，無(wú)讀碼框，屬不均一RNA 預(yù)測(cè)占基因組4%9% 轉(zhuǎn)錄形式（來(lái)源）多樣：正向、反向、雙向、內(nèi)含子中、基因間 功能多樣 抑制基因轉(zhuǎn)錄促進(jìn)異染色質(zhì)形成 轉(zhuǎn)錄形式（來(lái)源）多樣 RNA是由RNA聚合

6、酶（RNA polymerase）催化合成的。 以DNA為模板合成RNA的過(guò)程稱(chēng)為轉(zhuǎn)錄（transcription） 真核生物含有三種RNA聚合酶 RNA polymerase轉(zhuǎn)錄45S rRNA前體（結(jié)構(gòu)性RNA） RNA polymerase轉(zhuǎn)錄mRNA、pri-microRNA、lncRNA （不均一RNA，功能性RNA），snRNA（U1U5）、snoRNA RNA polymerase轉(zhuǎn)錄tRNA、5S rRNA、snRNA（U6）、 少部分microRNA（小RNA，結(jié)構(gòu)性RNA） 每種RNA聚合酶都包含多個(gè)亞基（12個(gè)），聚合體總 分子量超過(guò)500kDa。 啟動(dòng)RNA轉(zhuǎn)錄的必要條

7、件 染色質(zhì)重構(gòu)產(chǎn)生活性染色質(zhì)結(jié)構(gòu) 反式作用因子（轉(zhuǎn)錄因子、輔激活子）識(shí)別并結(jié)合啟動(dòng)子/增強(qiáng) 子上的順式作用元件 募集特定RNA聚合酶到轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn) 轉(zhuǎn)錄過(guò)程 起始（initiation） 延伸（elongation） 終止（termination） RNA轉(zhuǎn)錄后需進(jìn)行加工與轉(zhuǎn)運(yùn) 啟動(dòng)啟動(dòng)RNARNA轉(zhuǎn)錄前需克服染色質(zhì)的表觀(guān)修飾障礙轉(zhuǎn)錄前需克服染色質(zhì)的表觀(guān)修飾障礙 基因由表達(dá)關(guān)閉狀態(tài)（非活性狀基因由表達(dá)關(guān)閉狀態(tài)（非活性狀 態(tài)）轉(zhuǎn)變?yōu)閼B(tài)）轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚誀顟B(tài)（允許轉(zhuǎn)錄）活性狀態(tài)（允許轉(zhuǎn)錄） 發(fā)生在轉(zhuǎn)錄起始前調(diào)控發(fā)生在轉(zhuǎn)錄起始前調(diào)控染色質(zhì)重構(gòu)（染色質(zhì)重構(gòu)（chromatin chromatin remode

8、lingremodeling） BRG1-Swi/SNF complex 結(jié)合于染色質(zhì)特定位點(diǎn)（具 有基因與DNA序列特異性） BRG1-Swi/SNF complex 引發(fā)核心組蛋白相對(duì)DNA 的滑動(dòng)或解離（被置換） 一段含有特定序列（順式作 用元件）的游離雙鏈DNA 被暴露，被特異性轉(zhuǎn)錄調(diào)控 復(fù)合物識(shí)別結(jié)合，啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄 啟動(dòng)子與增強(qiáng)子包含順式作用元件啟動(dòng)子與增強(qiáng)子包含順式作用元件 順式作用元件（cis-acting element）： 位于基因的旁側(cè)，可以調(diào)控基因表達(dá)的 核酸序列。 啟動(dòng)子（promoter）：位于轉(zhuǎn)錄起始 點(diǎn)附近（通常位于起始點(diǎn)上游200bp的 范圍內(nèi)），且為轉(zhuǎn)錄起始所必需

9、的序列 元件。 增強(qiáng)子（enhancer）：位于距離轉(zhuǎn)錄 起始點(diǎn)較遠(yuǎn)的位置上（通常幾kb至幾十 kb），具有參與激活和增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄起始功 能的序列元件。 啟動(dòng)子和增強(qiáng)子可含有同樣的順式作用 元件，通常增強(qiáng)子上元件密度更高，調(diào) 控的組織特異性更強(qiáng)。 增強(qiáng)子的特點(diǎn)：增強(qiáng)子的特點(diǎn)： 可位于基因上游或下游發(fā)揮作用 通常DNA序列顛倒也可以發(fā)揮作用 通過(guò)空間構(gòu)象上接近使激活轉(zhuǎn)錄的 因子相互作用以激活/增強(qiáng)基因轉(zhuǎn)錄 啟動(dòng)子和增強(qiáng)子中常見(jiàn)的順式作用元件 啟動(dòng)子（型啟動(dòng)子）中的基礎(chǔ)元件 （Basal level element，BLE） TATA Box：位于-25-30bp， TATAAAA /TATATAT，

10、與基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄因子 TBP結(jié)合，啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄。 GC盒（GC Box）：位于約-35bp ， GGCGG，與轉(zhuǎn)錄因子SP1結(jié)合，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄 的過(guò)程。 CAAT盒（CAAT Box）：位于-70- 80bp，GG C/T CAATCT，與CTF結(jié)合， 決定啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄效率。 一個(gè)基因的啟動(dòng)子 和增強(qiáng)子中可存在 多種不同應(yīng)答元件， 其轉(zhuǎn)錄受到多種刺 激信號(hào)的協(xié)同調(diào)控 啟動(dòng)子和增強(qiáng)子中存在各種特異性 應(yīng)答元件（response element）， 如血清應(yīng)答元件（Serum response element，SRE）等 反式作用因子識(shí)別并結(jié)合暴露的啟動(dòng)子反式作用因子識(shí)別并結(jié)合暴露的啟動(dòng)子/ /增強(qiáng)子元件增強(qiáng)

11、子元件 反式作用因子（trans-acting factor）：能直接或間接 地識(shí)別并結(jié)合在各類(lèi)順式作用元件核心序列上，對(duì)基因表 達(dá)發(fā)揮不同調(diào)節(jié)作用（激活或抑制）的各類(lèi)蛋白質(zhì)因子。 反式作用因子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：通常具有相互獨(dú)立的DNA結(jié) 合結(jié)構(gòu)域和轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域（蛋白相互作用結(jié)構(gòu)域） 反式作用因子的分類(lèi) 基本轉(zhuǎn)錄因子（basal factor）：不是RNA聚合酶核心酶成分， 但與RNA聚合酶直接發(fā)生相互作用，基本轉(zhuǎn)錄復(fù)合體決定了轉(zhuǎn) 錄起始位點(diǎn)（例：TBP，TATA box binding protein，負(fù)責(zé) 募集RNA聚合酶核心酶）。 激活劑（activator）：特異性識(shí)別短共有序列元件的轉(zhuǎn)錄

12、因 子，結(jié)合于啟動(dòng)子或增強(qiáng)子的特異位點(diǎn)上。 輔激活劑（co-activator）：本身并不與DNA結(jié)合，負(fù)責(zé)連接 激活劑與基本轉(zhuǎn)錄復(fù)合體。 抑制子（repressor）：結(jié)合DNA特定位點(diǎn)，抑制基因表達(dá)。 反式作用因子中常見(jiàn)的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域 鋅指結(jié)構(gòu)（Zinc finger motif） 同源盒結(jié)構(gòu)域 （Homeodomain） 兩性螺旋-環(huán)-螺旋 （helix-loop-helix，bHLH） 反式作用因子中介導(dǎo)蛋 白相互作用結(jié)構(gòu)域 亮氨酸拉鏈（Leucine zipper，通過(guò)蛋白間 的疏水作用相互結(jié)合） 反式作用因子的活性通常受到調(diào)控 常見(jiàn)的反式作用因子 活化方式 新蛋白合成 蛋白磷酸

13、化 蛋白去磷酸化 蛋白與配體結(jié)合 反式作用因子與抑制 子解離 反式作用因子的結(jié)合 蛋白發(fā)生改變 蛋白原切割產(chǎn)生反式 作用活性 糖皮質(zhì)激素進(jìn)入細(xì)胞與糖皮質(zhì)激素受體（GR）結(jié)合 GR被激活轉(zhuǎn)位入核 活化的GR識(shí)別順式 元件GRE，激活靶基 因轉(zhuǎn)錄 轉(zhuǎn)錄起始（initiation）TBP是正確定位 RNA聚合酶的關(guān)鍵 型啟動(dòng)子（RNA polymerase） 具有上游啟動(dòng)子元件（upstream promoter element）和核心啟動(dòng)子元件（core promoter） 核心結(jié)合因子中包含TBP，負(fù)責(zé)募集核心酶（Pol） 型啟動(dòng)子（RNA polymerase） 1/2型啟動(dòng)子：TFA/C結(jié)合

14、順式元件boxA/B/C （位于轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)下游），并募集TFB（包含TBP亞 基），TFB募集核心酶（Pol）啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄（5S rRNA，tRNA） 3型啟動(dòng)子：TBP直接結(jié)合于TATA-box，在其他元 件協(xié)助下募集核心酶啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄（snRNA U6） 型啟動(dòng)子（RNA polymerase） 持家基因組成型表達(dá)，多數(shù)基因具有組織表達(dá)特異性 TFD包含TBP，結(jié)合TATA-box，并募集核心酶 （Pol） 許多激活劑/輔激活劑通過(guò)與TFD結(jié)合募集核心酶 TF：transcriptional factor 轉(zhuǎn)錄延伸（elongation） RNA聚合酶（RNA polymerase）的C 末端結(jié)構(gòu)域

15、（CTD）被磷酸化，使轉(zhuǎn)錄起 始復(fù)合物解體，RNA聚合酶開(kāi)始延伸 延伸過(guò)程中核小體被置換 CTD結(jié)構(gòu)域中不同位點(diǎn)的磷酸化提供多種 不同信號(hào)，介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄延伸過(guò)程與各種RNA 加工過(guò)程（5加帽、剪接、3 加polyA尾 巴等）相偶聯(lián) 轉(zhuǎn)錄終止（termination） RNA polymerase在18個(gè)堿基終止子序列處終止轉(zhuǎn)錄，3末端經(jīng) 由核酸內(nèi)切酶在終止位點(diǎn)上游1000bp處切割產(chǎn)生 RNA polymerase在GC富含序列中的poly（U）4序列處終止轉(zhuǎn)錄 RNA polymerase沒(méi)有專(zhuān)一性的終止子區(qū)域，RNA 3端由核酸內(nèi) 切酶切割和多聚腺苷酸化產(chǎn)生 內(nèi)切酶特異性識(shí)別加尾序列：AAUA

16、AA， 并在其后某個(gè)位置切斷正在合成的RNA 分子 腺苷末端轉(zhuǎn)移酶（PAP）催化在RNA分 子3斷端處逐個(gè)添加腺苷殘基，形成 polyA尾巴 復(fù)雜的蛋白復(fù)合物參與切割與加尾反應(yīng) polyA尾通常長(zhǎng)約200nt rRNA的切割與修飾 45S rRNA前體經(jīng)核酸內(nèi)切酶、3-5核酸外切酶與5-3核酸外切酶的共 同切割產(chǎn)生成熟的28S、18S與5.8S rRNA rRNA中特定位點(diǎn)的甲基化修飾通過(guò)snoRNA與rRNA的序列配對(duì)實(shí)現(xiàn) rRNA中的假尿嘧啶（）由snoRNA與rRNA的序列配對(duì)和假尿嘧啶合成 酶的催化產(chǎn)生 tRNA的剪接與加工 tRNA前體經(jīng)連續(xù)的酶促切割和重連反應(yīng)去除內(nèi)含子 tRNA經(jīng)

17、酶促化學(xué)修飾產(chǎn)生稀有堿基（次黃嘌呤I、等） mRNA前體（不均一RNA）的加工 5端形成帽子結(jié)構(gòu)：m7GpppApN 3端形成polyA尾巴 內(nèi)含子經(jīng)由snRNP催化的轉(zhuǎn)酯反應(yīng)剪接去除 mRNA個(gè)別堿基甲基化與mRNA編輯（罕見(jiàn)） mRNA前體（不均一RNA）內(nèi)含子的去除RNA splicing 內(nèi)含子的邊界GU-AG規(guī)則 剪接位點(diǎn)（GU-AG）被線(xiàn)性成對(duì)識(shí)別，錯(cuò)誤配對(duì)造成外顯子丟失 剪接過(guò)程通過(guò)snRNP（U1U6）催化RNA的轉(zhuǎn) 酯反應(yīng)完成【mRNA前體序列提供剪接信息， snRNP提供剪接機(jī)器（spliceosome）】 內(nèi)含子序列3 端含有保守序列，稱(chēng)分支位點(diǎn) （branch site

18、），提供轉(zhuǎn)酯反應(yīng)的受體位點(diǎn) （一個(gè)A殘基） 剪切下來(lái)的內(nèi)含 子包含5-2磷酸 二酯鍵，呈套索 狀（lariat）被 釋放 某些被剪切下來(lái) 的內(nèi)含子具有獨(dú) 立的功能 branch site mRNA個(gè)別堿基的甲基化：snoRNA可能參與 mRNA編輯（RNA editing）：在mRNA水平上發(fā)生遺傳信息改 變的過(guò)程。 堿基置換：載脂蛋白B（ApoB） mRNA C2153U，由脫氨酶催化 堿基插入或刪除：由向?qū)NA指導(dǎo)（如錐蟲(chóng)線(xiàn)粒體cox mRNA） RNA轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞中正確的場(chǎng)所是發(fā)揮正常功能的前體 各種RNA的出核/入核轉(zhuǎn)運(yùn)依賴(lài)不同的核轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 mRNA出核轉(zhuǎn)運(yùn)與內(nèi)含子剪接加工相偶聯(lián)（剪接

19、過(guò)程使某些蛋白在剪 接后保留在mRNA上，形成新的蛋白-RNA復(fù)合物介導(dǎo)RNA的出核轉(zhuǎn) 運(yùn)和其他功能） RNARNA種類(lèi)種類(lèi) 45S rRNA45S rRNA （ 28S,18S,5.8S 28S,18S,5.8S rRNArRNA前體）前體） 5S 5S rRNArRNA tRNAtRNA snRNAsnRNA （U6U6） snRNAsnRNA （其他）（其他） snoRNAsnoRNA 不均一不均一RNA RNA （mRNA & mRNA & non-non- codingRNAcodingRNA） RNARNA聚合酶聚合酶 啟動(dòng)子位置啟動(dòng)子位置轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游下游下游下游下游上

20、游上游上游上游上游上游 上游上游/ /增強(qiáng)增強(qiáng) 子子 表達(dá)與調(diào)控表達(dá)與調(diào)控組成型組成型組成型組成型組成型組成型組成型組成型組成型組成型組成型組成型特異性特異性 細(xì)胞定位細(xì)胞定位胞質(zhì)胞質(zhì)胞質(zhì)胞質(zhì)胞質(zhì)胞質(zhì)胞核胞核核仁核仁胞質(zhì)胞質(zhì)/ /胞核胞核 功能功能核糖體組分核糖體組分 核糖體核糖體 組分組分 轉(zhuǎn)運(yùn)氨轉(zhuǎn)運(yùn)氨 基酸基酸 不均一不均一RNARNA剪接剪接 rRNArRNA/ / 其他其他 RNARNA加加 工工 構(gòu)成細(xì)胞功構(gòu)成細(xì)胞功 能多樣性能多樣性 翻譯（translation）：以mRNA所攜帶的遺傳信息指導(dǎo) 蛋白質(zhì)合成的過(guò)程。 真核生物核糖體的構(gòu)成 60S大亞基：28S（4718nt）、 5.

21、8S（160nt）、5S（120nt） rRNA+49種蛋白質(zhì) 40S小亞基：18S（1874nt） rRNA+33種蛋白質(zhì) 全核糖體80S，由大亞基和 小亞基結(jié)合而成 核糖體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 核糖體提供了mRNA與tRNA相互作用的界面 核糖體相對(duì)mRNA移動(dòng)方向53（讀取密碼子） tRNA在核糖體中的移動(dòng)方向A site P site E site（卸載/ 轉(zhuǎn)移氨基酸到新生肽鏈） A site：氨酰tRNA位點(diǎn) （A Aminoacyl-tRNA） P site：肽酰tRNA位點(diǎn) （P Peptidyl-tRNA） E site：空載tRNA位點(diǎn) （E Empty tRNA） 空載tRNA加載特

22、異氨基酸由氨酰- tRNA合成酶催化 氨酰tRNA在核糖體中將所攜帶的 氨基酸轉(zhuǎn)移到新生肽鏈上 tRNA的共性：結(jié)構(gòu)相似，都能夠進(jìn)入核糖體的A位和P位 tRNA的特性：結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)上的變化區(qū)分不同tRNA tRNA的冗余性：一種氨基酸通常對(duì)應(yīng)多個(gè)tRNA 攜帶同種氨基酸的不同tRNA稱(chēng)同工tRNA（isoaccepting tRNA） 共20組同工tRNA 每種氨酰tRNA合成酶識(shí)別一 種氨基酸和一組同工tRNA tRNA識(shí)別機(jī)制 反密碼子 接受臂最后三個(gè)堿基對(duì) 識(shí)別子（discriminator）堿基 空間構(gòu)象 每種tRNA具有獨(dú)特的識(shí)別規(guī)則 密碼子與反密碼子的配對(duì)原則密碼子與反密碼子配對(duì)時(shí)前

23、兩位的堿基是按常規(guī)堿基配對(duì)原則配對(duì)，而第三位堿基配對(duì)發(fā) 生擺動(dòng)現(xiàn)象（G-U，I（次黃嘌呤）-U/C/A配對(duì)） 密碼子的使用編碼相同或相似氨基酸的密碼子前兩位往往 相同，密碼子最后一位堿基通常具有簡(jiǎn)并性（degeneracy）， 即密碼子最后一位堿基不參與決定編碼的氨基酸 翻譯的起始（initiation） 起始密碼子AUG，起始子tRNAiMet不同于普通tRNAMet 起始過(guò)程需特異起始因子（eIFs）參與 40S小亞基結(jié)合mRNA5端，掃描mRNA直至找到翻譯起始點(diǎn) 翻譯的延伸（elongation） 延伸過(guò)程需特異延伸因子（eEFs）參與 延伸過(guò)程中：氨酰tRNA A site P si

24、te E site轉(zhuǎn)位， 新生肽鏈P site A site轉(zhuǎn)位 60S大亞基rRNA提供肽基轉(zhuǎn)移酶活性 翻譯的終止（termination） 終止密碼子：UAA、UAG、UGA 釋放因子（eRF）識(shí)別A位點(diǎn)終止密碼子，解體翻譯復(fù)合物，釋放 新生肽鏈 43S complex 48S complex 40S Small subunit，eIF2-Met-tRNAi，eIF3 掃描的結(jié)果：掃描的結(jié)果： 在翻譯起點(diǎn)處40S小亞基與60S大 亞基組裝為80S完整核糖體 Met-tRNAi被定位在核糖體P位點(diǎn) 翻譯的起始（initiation）核糖體小亞基沿mRNA 5-UTR 掃描（Scanning）

25、，直至定位于正確的翻譯起始點(diǎn) 翻譯的延伸 （elongation） EF-Tu裝載氨酰 tRNA至核糖體A 位點(diǎn) EF-Ts負(fù)責(zé)EF-Tu -氨酰tRNA 再生 60S大亞基催化新 的肽鍵形成 EF-G結(jié)合核糖體 A位點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)肽酰 -tRNA轉(zhuǎn)位至P位 后解離 空載tRNA由E位 釋放 翻譯的終止（termination） 釋放因子RF1/2識(shí)別3種終止 密碼子，由RF1提供水分子代 替氨酰tRNA進(jìn)行肽轉(zhuǎn)移反應(yīng)， 使翻譯終止。 核糖體再循環(huán)因子RRF使tRNA、 mRNA、核糖體大小亞基解離， 新生肽鏈釋放。 翻譯過(guò)程中動(dòng)態(tài)結(jié)合A位點(diǎn)的調(diào)節(jié) 蛋白（EF-G、RF、RRF）都具有 與EF-Tu

26、-氨酰tRNA相似的結(jié)構(gòu) 影響mRNA翻譯效率的內(nèi)在因素 mRNA半衰期（mRNA穩(wěn)定性）影響蛋白合成總量 mRNA 5非翻譯區(qū)二級(jí)結(jié)構(gòu)影響翻譯起始效率 起始密碼子AUG周邊序列（Kozak consensus）影響翻譯起 始效率 決定mRNA穩(wěn)定性和翻譯效率的信息存在于mRNA序列自身 翻譯水平的特異性調(diào)控 microRNA對(duì)靶mRNA翻譯的衰減調(diào)控（序列特異性） 特異因子應(yīng)答性翻譯水平的調(diào)控（轉(zhuǎn)鐵蛋白） 蛋白產(chǎn)物對(duì)自身mRNA翻譯的自反饋調(diào)控 起始密碼子AUG周邊序列（Kozak consensus sequence） 影響翻譯起始效率 Kozak規(guī)則：起始AUG側(cè)翼序列具有偏好性堿基分布

27、 (1) +4位偏好堿基為G (2) -3位偏好堿基為A 滿(mǎn)足Kozak規(guī)則能夠增加翻譯效率 Kozak序列不是翻譯起始所必需 核糖體小亞基掃描時(shí)會(huì)越過(guò)不能起始翻譯的AUG序列，尋找下一 個(gè)合適的翻譯起始位點(diǎn)（滲漏掃描，leaky scanning） 細(xì)胞處于低鐵離子環(huán)境中， IRE結(jié)合蛋白識(shí)別并結(jié)合 Ferritin mRNA 5 UTR的 IRE，mRNA形成高級(jí)結(jié)構(gòu)， 阻礙了核糖體小亞基的掃描， 因而抑制轉(zhuǎn)鐵蛋白翻譯。 細(xì)胞處于高鐵離子環(huán)境， IRE結(jié)合蛋白結(jié)合鐵離子， 構(gòu)象變化，與IRE解離， mRNA翻譯啟動(dòng)。 IREIRE：鐵應(yīng)答原件：鐵應(yīng)答原件 轉(zhuǎn)鐵蛋白（Ferritin）mRN

28、A的對(duì)環(huán)境鐵離子濃度變化特 異性應(yīng)答的翻譯調(diào)控機(jī)制 蛋白產(chǎn)物對(duì)自身mRNA翻譯的自反饋調(diào)控 例：核糖體蛋白（r-protein）的自反饋翻譯調(diào)控機(jī)制 核糖體蛋白（r- protein）與 rRNA結(jié)合共同 組成核糖體 當(dāng)細(xì)胞內(nèi)無(wú)游離 r-protein時(shí)，蛋 白翻譯正常進(jìn)行 當(dāng)r-protein過(guò)量 翻譯時(shí)，游離r- protein結(jié)合于自 身mRNA，抑制 翻譯進(jìn)行 意義：精細(xì)調(diào)控細(xì)胞內(nèi)資源的利用，避免資 源浪費(fèi)，類(lèi)似的調(diào)控方式還有微管蛋白單體 microRNA對(duì)靶mRNA的翻譯調(diào)控 microRNA與靶mRNA的3非翻譯區(qū)（3 UTR）不完全互補(bǔ)配對(duì)，通 過(guò)RISC復(fù)合物抑制mRNA翻譯（

29、具有序列依賴(lài)與性序列特異性） 核心配對(duì)區(qū)：microRNA 5端2-8位核苷酸 microRNA與靶mRNA完全互補(bǔ)配對(duì)導(dǎo)致mRNA降解（高等動(dòng)物不常 見(jiàn)） miRNAs Coding RNAs psuedogenesLnc RNAs Circular RNAs translation proteomics 游離核糖體合成的蛋白 胞質(zhì)蛋白、胞核蛋白、過(guò)氧化物酶體蛋白 分子伴侶輔助折疊 折疊、切割、修飾（磷酸化等）在胞質(zhì)完成，成熟后的蛋白被轉(zhuǎn)運(yùn)到特 定細(xì)胞器 線(xiàn)粒體/葉綠體蛋白 翻譯后保持未折疊狀態(tài) 先定位到特定亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，再進(jìn)行切割（導(dǎo)肽）、折疊 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合核糖體合成的蛋白 膜結(jié)合蛋白與分泌蛋

30、白 翻譯中的肽鏈提供定位信號(hào)，翻譯與蛋白轉(zhuǎn)位相偶聯(lián) 在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體中進(jìn)行蛋白加工（糖基化、脂酰化、折疊、切 割等） 蛋白降解泛素蛋白酶體途徑 RNA聚合酶直接 識(shí)別啟動(dòng)子-35區(qū) -10區(qū)解開(kāi)DNA雙 鏈 在起始點(diǎn)啟動(dòng) RNA合成 亞基：增加核心 酶與DNA的特異 性結(jié)合，轉(zhuǎn)錄起 始后與核心酶解 離，使核心酶能 夠沿DNA鏈移動(dòng) 亞基 prokaryoteeukaryote RNA聚合酶 1種3種 結(jié)構(gòu)相似 聚合酶對(duì)啟動(dòng)子 的識(shí)別機(jī)制 簡(jiǎn)單復(fù)雜 關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子亞基TBP 轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物 通常多順?lè)醋?操縱子 /3、5端無(wú)修飾 通常單順?lè)醋?斷裂 基因/加帽加尾 SD（Shine-Dalgarno）

31、序列：位 于起始密碼子上游10nt，嘌呤六聚 體（如AGGAGG） 小亞基16S rRNA 3端一段序列與 SD序列互補(bǔ)配對(duì) 翻譯起始過(guò)程 IF1、IF3結(jié)合30S小亞基 30S小亞基結(jié)合mRNA的SD序列 IF2將起始子tRNA帶入P位 IF3被釋放，IF1、IF2被釋放 50S大亞基結(jié)合形成完整核糖體 （70S） prokaryoteeukaryote 起始機(jī)制 小亞基直接識(shí)別 mRNA的SD序列 小亞基識(shí)別mRNA 5帽子結(jié)構(gòu)+掃描 起始子tRNAfmet-tRNAfmetmet-tRNAimet 延伸與終止相似 翻譯與轉(zhuǎn)錄偶聯(lián)時(shí)空分離 DNA復(fù)制抑制：氟喹諾酮類(lèi)（諾氟沙星，Norflo

32、xacin） 轉(zhuǎn)錄抑制：利福霉素類(lèi)（利福平，rifampicin） 翻譯抑制： 大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)（紅霉素，erythromycin） 氨基糖苷類(lèi)（慶大霉素，gentamicin；鏈霉素，streptomycin） 四環(huán)素類(lèi)（tetracyclines） 氯霉素（chloramphenicol） 抗生素的作用機(jī)理：針對(duì)原核生物與真核生物基因表達(dá)系抗生素的作用機(jī)理：針對(duì)原核生物與真核生物基因表達(dá)系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的差異，特異性抑制細(xì)菌的基因表達(dá)（蛋白合成）統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的差異，特異性抑制細(xì)菌的基因表達(dá)（蛋白合成） 與增殖與增殖 作用靶點(diǎn)：DNA促旋酶（DNA gyrase）A亞基 作用機(jī)制：嵌入斷裂DNA鏈中間，抑

33、制促旋酶切口和封口 功能，從而抑制DNA復(fù)制 代表性藥物：諾氟沙星（氟哌酸）、環(huán)丙沙星 諾氟沙星環(huán)丙沙星 作用靶點(diǎn)：原核生物RNA聚合酶 作用機(jī)制 結(jié)合RNA聚合酶亞基的一個(gè)“口袋” 結(jié)合位點(diǎn)距酶活性中心約1.2nm，但阻止了RNA鏈延伸 通過(guò)阻止RNA鏈延伸超過(guò)23堿基從而阻止RNA轉(zhuǎn)錄的發(fā)生 利福平（rifampicin） 結(jié)合靶點(diǎn)：細(xì)菌核糖體50S大亞基 作用機(jī)制：抑制肽酰-tRNA由A到P移位，阻止氨酰- tRNA進(jìn)入A位，進(jìn)而抑制蛋白合成 代表性藥物：紅霉素（erythromycin），羅紅霉素 （roxithromycin） 羅紅霉素 紅霉素 結(jié)合靶點(diǎn)：核糖體30S小亞基 作用機(jī)制

34、 抑制30S翻譯起始復(fù)合物形成 抑制70S完整核糖體形成 引起密碼子與反密碼子錯(cuò)配，導(dǎo) 入錯(cuò)誤氨基酸，產(chǎn)生無(wú)功能蛋白 代表性藥物 鏈霉素（streptomycin） 慶大霉素（gentamicin） 鏈霉素 慶大霉素 作用靶點(diǎn)：細(xì)菌核糖體30S小亞基A位 作用機(jī)制：阻斷氨酰-tRNA進(jìn)入A位，抑制肽鏈延長(zhǎng)，使 蛋白合成終止 作用靶點(diǎn)：細(xì)菌核糖體50S大亞基 作用機(jī)制：抑制轉(zhuǎn)肽反應(yīng)，從而抑制蛋白合成 氯霉素 氯霉素 鏈霉素 紅霉素 四環(huán)素 RNARNA種類(lèi)種類(lèi) 45S rRNA45S rRNA （ 28S,18S,5.8S 28S,18S,5.8S rRNArRNA前體）前體） 5S 5S rR

35、NArRNA tRNAtRNA snRNAsnRNA （U6U6） snRNAsnRNA （其他）（其他） snoRNAsnoRNA 不均一不均一RNA RNA （mRNA mRNA microRNA microRNA lncRNAlncRNA） RNARNA聚合酶聚合酶 啟動(dòng)子位置啟動(dòng)子位置轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游下游下游下游下游上游上游上游上游上游上游 上游上游/ /增強(qiáng)增強(qiáng) 子子 表達(dá)與調(diào)控表達(dá)與調(diào)控組成型組成型組成型組成型組成型組成型組成型組成型組成型組成型組成型組成型特異性特異性 細(xì)胞定位細(xì)胞定位胞質(zhì)胞質(zhì)胞質(zhì)胞質(zhì)胞質(zhì)胞質(zhì)胞核胞核核仁核仁胞質(zhì)胞質(zhì)/ /胞核胞核 功能功能核糖體組分核糖體

36、組分 核糖體核糖體 組分組分 轉(zhuǎn)運(yùn)氨轉(zhuǎn)運(yùn)氨 基酸基酸 不均一不均一RNARNA剪接剪接 rRNArRNA/ / 其他其他 RNARNA加加 工工 構(gòu)成生物多構(gòu)成生物多 樣性樣性 真核生物含有三種RNA聚合酶 RNA polymerase轉(zhuǎn)錄45S rRNA前體（結(jié)構(gòu)性RNA） RNA polymerase轉(zhuǎn)錄mRNA、pri-microRNA、lncRNA （不均一RNA，功能性RNA），snRNA（U1U5）、snoRNA RNA polymerase轉(zhuǎn)錄tRNA、5S rRNA、snRNA（U6）、 少部分microRNA（小RNA，結(jié)構(gòu)性RNA） 啟動(dòng)RNA轉(zhuǎn)錄的必要條件 染色質(zhì)重構(gòu)產(chǎn)生活性染色質(zhì)結(jié)構(gòu) 反式作用因子（轉(zhuǎn)錄因子、輔激活子） 識(shí)別并結(jié)合啟動(dòng)子/增強(qiáng)子上的順式作 用元件 募集特定RNA聚合酶到轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn) 轉(zhuǎn)錄過(guò)程 起始（initiation） 延伸（elongation） 終止（termination） RNA轉(zhuǎn)錄后需進(jìn)行加工與轉(zhuǎn)運(yùn) microRNA與靶mRNA的3非翻譯區(qū)不完全互補(bǔ)配對(duì)，通過(guò)RISC復(fù)合 物抑制mRNA翻譯 核心配對(duì)區(qū)：microRNA 5端2-8位核苷酸，通常全部配對(duì) microRNA與靶mRNA完全互補(bǔ)配對(duì)導(dǎo)致mRNA降解（高等動(dòng)物不常 見(jiàn)） 翻譯的起始（init