第十章基因表達(dá)調(diào)控

1、第十章第十章 基因表達(dá)調(diào)控基因表達(dá)調(diào)控（p257-349）chapter 10 regulation of gene expressionl基因表達(dá)調(diào)控基本概念與原理基因表達(dá)調(diào)控基本概念與原理l原核生物基因表達(dá)調(diào)控原核生物基因表達(dá)調(diào)控l真核生物基因表達(dá)調(diào)控真核生物基因表達(dá)調(diào)控第一節(jié)第一節(jié) 基因表達(dá)調(diào)控基本概念與原理基因表達(dá)調(diào)控基本概念與原理 基因表達(dá)的概念及基因表達(dá)的概念及基因表達(dá)的特點(diǎn)基因表達(dá)的特點(diǎn)( (時(shí)間性時(shí)間性及空間性及空間性) ) 基因表達(dá)的方式基因表達(dá)的方式( (組成性、誘導(dǎo)、阻遏組成性、誘導(dǎo)、阻遏) ) 基因表達(dá)的生物學(xué)意義基因表達(dá)的生物學(xué)意義 基因表達(dá)調(diào)控的基本原理（多級(jí)調(diào)控、

2、表達(dá)激基因表達(dá)調(diào)控的基本原理（多級(jí)調(diào)控、表達(dá)激活基本要素）活基本要素）一、基因表達(dá)的概念及一、基因表達(dá)的概念及基因表達(dá)的基因表達(dá)的特點(diǎn)特點(diǎn)( (時(shí)間性及空間性時(shí)間性及空間性) )1.1.基因表達(dá)基因表達(dá)（gene expression）就是指在）就是指在一定調(diào)節(jié)因素的作用下，一定調(diào)節(jié)因素的作用下，dna分子上特分子上特定的基因（遺傳信息）被激活并轉(zhuǎn)錄生定的基因（遺傳信息）被激活并轉(zhuǎn)錄生成特定的成特定的rna，并由此引起特異性蛋白，并由此引起特異性蛋白質(zhì)合成的過(guò)程。質(zhì)合成的過(guò)程。 dna中的遺傳信息用以決定細(xì)胞的表型中的遺傳信息用以決定細(xì)胞的表型和生物性狀。和生物性狀。 2.2.基因表達(dá)的時(shí)間基

3、因表達(dá)的時(shí)間性性及空間性及空間性基 因 表 達(dá) 的 時(shí) 間 特 異 性基 因 表 達(dá) 的 時(shí) 間 特 異 性 ( t e m p o r a l specificity)是指特定基因的表達(dá)嚴(yán)格按照是指特定基因的表達(dá)嚴(yán)格按照特定的時(shí)間順序發(fā)生，以適應(yīng)細(xì)胞或個(gè)特定的時(shí)間順序發(fā)生，以適應(yīng)細(xì)胞或個(gè)體特定分化、發(fā)育階段的需要。故又稱體特定分化、發(fā)育階段的需要。故又稱為階段為階段特異特異性。性。 基 因 表 達(dá) 的 空 間 特 異 性基 因 表 達(dá) 的 空 間 特 異 性 （ s p a t i a l specificity）是指多細(xì)胞生物個(gè)體在某一）是指多細(xì)胞生物個(gè)體在某一特定生長(zhǎng)發(fā)育階段，同一基因的

4、表達(dá)在特定生長(zhǎng)發(fā)育階段，同一基因的表達(dá)在不同的細(xì)胞或組織器官不同，從而導(dǎo)致不同的細(xì)胞或組織器官不同，從而導(dǎo)致特異性的蛋白質(zhì)分布于不同的細(xì)胞或組特異性的蛋白質(zhì)分布于不同的細(xì)胞或組織器官。故又稱為織器官。故又稱為細(xì)胞特異性或組織特細(xì)胞特異性或組織特異性。異性。 二、基因表達(dá)的方式二、基因表達(dá)的方式1. 組成性表達(dá)組成性表達(dá) 組成性基因表達(dá)組成性基因表達(dá)（constitutive gene expression）是指在個(gè)體發(fā)育的任一階段都能在大多數(shù)細(xì)胞是指在個(gè)體發(fā)育的任一階段都能在大多數(shù)細(xì)胞中持續(xù)進(jìn)行的基因表達(dá)。其基因表達(dá)產(chǎn)物通常中持續(xù)進(jìn)行的基因表達(dá)。其基因表達(dá)產(chǎn)物通常是對(duì)生命過(guò)程必需的或必不可少的

5、，且受環(huán)境是對(duì)生命過(guò)程必需的或必不可少的，且受環(huán)境因素的影響較小。因素的影響較小。 這類基因通常被稱為這類基因通常被稱為管家基因（管家基因（housekeeping gene）。）。2.誘導(dǎo)和阻遏表達(dá)誘導(dǎo)和阻遏表達(dá) 誘導(dǎo)表達(dá)（誘導(dǎo)表達(dá)（induction）：在特定環(huán)境因素刺激下，：在特定環(huán)境因素刺激下，基因被激活，從而使基因的表達(dá)產(chǎn)物增加。基因被激活，從而使基因的表達(dá)產(chǎn)物增加。 調(diào)節(jié)分解代謝的操縱子是調(diào)節(jié)分解代謝的操縱子是誘導(dǎo)型誘導(dǎo)型。這類基因稱為。這類基因稱為可誘導(dǎo)基因可誘導(dǎo)基因。誘導(dǎo)物誘導(dǎo)物 阻遏表達(dá)（阻遏表達(dá)（repression）：）：在特定環(huán)境因素刺激下，在特定環(huán)境因素刺激下，基因被

6、抑制，從而使基因的表達(dá)產(chǎn)物減少。調(diào)節(jié)基因被抑制，從而使基因的表達(dá)產(chǎn)物減少。調(diào)節(jié)合成代謝的操縱子是合成代謝的操縱子是阻遏型阻遏型。這類基因稱為。這類基因稱為可阻可阻遏基因遏基因。阻遏物阻遏物 正調(diào)控和負(fù)調(diào)控正調(diào)控和負(fù)調(diào)控 正調(diào)控正調(diào)控(positive control)：任何促進(jìn)轉(zhuǎn)錄的調(diào)任何促進(jìn)轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)。節(jié)。 負(fù)調(diào)控負(fù)調(diào)控 (negative control)：任何阻礙轉(zhuǎn)錄的任何阻礙轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)。三、基因表達(dá)的生物學(xué)意義三、基因表達(dá)的生物學(xué)意義適應(yīng)環(huán)境、維持生長(zhǎng)和增殖。適應(yīng)環(huán)境、維持生長(zhǎng)和增殖。維持個(gè)體發(fā)育與分化。維持個(gè)體發(fā)育與分化。四、基因表達(dá)調(diào)控的基本原理四、基因表達(dá)調(diào)控的基本原理基因

7、表達(dá)的調(diào)控（基因表達(dá)的調(diào)控（control of gene expression）: 基因組中某一個(gè)基因或一些功能相近的基因基因組中某一個(gè)基因或一些功能相近的基因,表達(dá)的開啟、關(guān)閉和表達(dá)強(qiáng)度的直接調(diào)節(jié)。表達(dá)的開啟、關(guān)閉和表達(dá)強(qiáng)度的直接調(diào)節(jié)。1. 基因表達(dá)的多級(jí)調(diào)控基因表達(dá)的多級(jí)調(diào)控 基因表達(dá)調(diào)控從基因激活到蛋白質(zhì)生物合成的基因表達(dá)調(diào)控從基因激活到蛋白質(zhì)生物合成的各個(gè)階段，基因表達(dá)的調(diào)控可分為各個(gè)階段，基因表達(dá)的調(diào)控可分為轉(zhuǎn)錄水平轉(zhuǎn)錄水平（基因激活及轉(zhuǎn)錄起始）（基因激活及轉(zhuǎn)錄起始），轉(zhuǎn)錄后水平，轉(zhuǎn)錄后水平（加工（加工及轉(zhuǎn)運(yùn)），及轉(zhuǎn)運(yùn)），翻譯水平及翻譯后水平，翻譯水平及翻譯后水平，但以轉(zhuǎn)錄但以轉(zhuǎn)錄

8、水平的基因表達(dá)調(diào)控最重要。水平的基因表達(dá)調(diào)控最重要。2.基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)基本要素基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)基本要素a順式作用元件順式作用元件 順式作用元件（順式作用元件（cis-acting element）：）：又稱分子內(nèi)作用元件，指存在于又稱分子內(nèi)作用元件，指存在于dna分分子上的一些與基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控有關(guān)的特殊子上的一些與基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控有關(guān)的特殊順序。順序。 在原核生物中，大多數(shù)基因表達(dá)通過(guò)操縱子模在原核生物中，大多數(shù)基因表達(dá)通過(guò)操縱子模型進(jìn)行調(diào)控，其順式作用元件主要由型進(jìn)行調(diào)控，其順式作用元件主要由啟動(dòng)子啟動(dòng)子（promoter） 、操作子、操作子(operator)和調(diào)節(jié)基因和調(diào)節(jié)基因(regula

9、tory gene)組成。組成。 在真核生物中，與基因表達(dá)調(diào)控有關(guān)的順式作在真核生物中，與基因表達(dá)調(diào)控有關(guān)的順式作用元件主要有用元件主要有啟動(dòng)子（啟動(dòng)子（promoter）、增強(qiáng)子）、增強(qiáng)子（enhancer）和沉默子（）和沉默子（silencer）。）。 基因的組織結(jié)構(gòu)及順式作用元件基因的組織結(jié)構(gòu)及順式作用元件b反式作用因子反式作用因子 反式作用因子（反式作用因子（trans-acting factor）又稱為分子間作又稱為分子間作用因子，指一些與基因表達(dá)調(diào)控有關(guān)的蛋白質(zhì)因子。用因子，指一些與基因表達(dá)調(diào)控有關(guān)的蛋白質(zhì)因子。 反式作用因子與順式作用元件之間的共同作用，才能反式作用因子與順式作用

10、元件之間的共同作用，才能夠達(dá)到對(duì)特定基因進(jìn)行調(diào)控的目的。夠達(dá)到對(duì)特定基因進(jìn)行調(diào)控的目的。 原核生物中的反式作用因子主要分為原核生物中的反式作用因子主要分為特異因子、激活特異因子、激活蛋白和阻遏蛋白；蛋白和阻遏蛋白；而真核生物中的反式作用因子通常而真核生物中的反式作用因子通常稱為稱為轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子。 順式作用元件與反式作用因子之間的相互作順式作用元件與反式作用因子之間的相互作用：用： 大多數(shù)調(diào)節(jié)蛋白在與大多數(shù)調(diào)節(jié)蛋白在與dna結(jié)合之前，需先通過(guò)蛋白質(zhì)結(jié)合之前，需先通過(guò)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用，形成二聚體或多聚體，然后再通過(guò)識(shí)別蛋白質(zhì)相互作用，形成二聚體或多聚體，然后再通過(guò)識(shí)別特定的順式作用元件，

11、而與特定的順式作用元件，而與dna分子結(jié)合。這種結(jié)合通常分子結(jié)合。這種結(jié)合通常是非共價(jià)鍵結(jié)合。是非共價(jià)鍵結(jié)合。第二節(jié)第二節(jié) 原核生物基因表達(dá)調(diào)控原核生物基因表達(dá)調(diào)控基因表達(dá)基因表達(dá)（gene expression） ：是一個(gè)產(chǎn)：是一個(gè)產(chǎn)生基因產(chǎn)物生基因產(chǎn)物(rna或蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì))的過(guò)程。的過(guò)程。調(diào)控的三個(gè)層次：調(diào)控的三個(gè)層次：dna、轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄和翻譯和翻譯 操縱子模型及其調(diào)控原理操縱子模型及其調(diào)控原理一、操縱子模型 操縱子操縱子(operon)：相關(guān)功能的結(jié)構(gòu)基因串連排列成：相關(guān)功能的結(jié)構(gòu)基因串連排列成簇，它們編碼同一個(gè)代謝途徑中的不同的酶，由一簇，它們編碼同一個(gè)代謝途徑中的不同的酶，由一個(gè)調(diào)

12、控蛋白所控制，一開俱開，一閉俱閉，對(duì)環(huán)境個(gè)調(diào)控蛋白所控制，一開俱開，一閉俱閉，對(duì)環(huán)境條件的改變作出相應(yīng)的反應(yīng)條件的改變作出相應(yīng)的反應(yīng)。 結(jié)構(gòu)基因：產(chǎn)生酶和產(chǎn)生不直接影響其他基因表達(dá)結(jié)構(gòu)基因：產(chǎn)生酶和產(chǎn)生不直接影響其他基因表達(dá)的蛋白質(zhì)的的蛋白質(zhì)的dna序列序列 調(diào)節(jié)基因：產(chǎn)生阻抑蛋白質(zhì)或轉(zhuǎn)錄激活因子的調(diào)節(jié)基因：產(chǎn)生阻抑蛋白質(zhì)或轉(zhuǎn)錄激活因子的dna序列序列 操作子操作子(operator)：能與活性調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合開閉結(jié)：能與活性調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合開閉結(jié)構(gòu)基因表達(dá)的構(gòu)基因表達(dá)的dna序列序列操縱子的主要類型操縱子的主要類型 誘導(dǎo)型：分解代謝，如乳糖操縱子誘導(dǎo)型：分解代謝，如乳糖操縱子(lac operon)

13、。 阻遏型：合成代謝，如色氨酸操縱子阻遏型：合成代謝，如色氨酸操縱子(trp operon)。 弱化作用弱化作用：結(jié)構(gòu)基因前提前終止轉(zhuǎn)錄：結(jié)構(gòu)基因前提前終止轉(zhuǎn)錄二、乳糖操縱子二、乳糖操縱子(lac operon)1.1.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)控制區(qū)包括控制區(qū)包括調(diào)節(jié)基因（阻遏基因），啟動(dòng)子（其調(diào)節(jié)基因（阻遏基因），啟動(dòng)子（其crp結(jié)結(jié)合位點(diǎn)位于合位點(diǎn)位于rna聚合酶結(jié)合位點(diǎn)上游）和操縱子；聚合酶結(jié)合位點(diǎn)上游）和操縱子；信息區(qū)信息區(qū): :由由-半乳糖苷酶基因（半乳糖苷酶基因（lac z ），）， -半乳糖苷半乳糖苷透性酶基因（透性酶基因（lac y）和乙酰化酶基因（）和乙?；富颍╨ac a）串聯(lián)在）串聯(lián)在

14、一起構(gòu)成。一起構(gòu)成。p-o區(qū)共122個(gè)堿基對(duì)，p區(qū)84個(gè)；o區(qū)是阻遏物結(jié)合區(qū)，35個(gè)堿基對(duì)（78-112），和p區(qū)重疊7個(gè)堿基，z基因始點(diǎn)與o區(qū)間隔10個(gè)堿基對(duì)。o區(qū)和p區(qū)中的camp-crp復(fù)合物結(jié)合位點(diǎn)堿基順序有對(duì)稱性o op乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)基因及其表達(dá)產(chǎn)物乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)基因及其表達(dá)產(chǎn)物2 2、乳糖操縱子及調(diào)控機(jī)制、乳糖操縱子及調(diào)控機(jī)制a. 阻遏蛋白的負(fù)調(diào)控阻遏蛋白的負(fù)調(diào)控（jacob-monodjacob-monod負(fù)調(diào)控模型）負(fù)調(diào)控模型） 阻遏蛋白阻遏蛋白(repressor)：負(fù)調(diào)控系統(tǒng)中調(diào)節(jié)基因的負(fù)調(diào)控系統(tǒng)中調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物產(chǎn)物調(diào)節(jié)蛋白（調(diào)節(jié)蛋白（阻遏物）阻遏物） 無(wú)輔基誘導(dǎo)蛋白無(wú)

15、輔基誘導(dǎo)蛋白(apoinducer)：正調(diào)控系統(tǒng)中正調(diào)控系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)蛋白（的調(diào)節(jié)蛋白（激活物）激活物） 具有與具有與dna直接結(jié)合的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。直接結(jié)合的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。 效應(yīng)物效應(yīng)物(effector)：能夠與調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合、并改變能夠與調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合、并改變調(diào)節(jié)蛋白性質(zhì)的小分子物質(zhì)。調(diào)節(jié)蛋白性質(zhì)的小分子物質(zhì)。 誘導(dǎo)物誘導(dǎo)物(inducer)：與阻遏物或激活物結(jié)合，與阻遏物或激活物結(jié)合，啟動(dòng)操縱子轉(zhuǎn)錄的效應(yīng)物啟動(dòng)操縱子轉(zhuǎn)錄的效應(yīng)物 輔阻遏物輔阻遏物(corepressor)：與阻遏物結(jié)合阻斷與阻遏物結(jié)合阻斷轉(zhuǎn)錄的效應(yīng)物。轉(zhuǎn)錄的效應(yīng)物。安慰誘導(dǎo)物 化學(xué)合成的、結(jié)構(gòu)類似于乳糖，不被化學(xué)合成的、結(jié)構(gòu)類似于

16、乳糖，不被-半乳糖苷酶半乳糖苷酶分解，能行使誘導(dǎo)物的功能分解，能行使誘導(dǎo)物的功能的化合物。如的化合物。如isopropylthiogalactosideisopropylthiogalactoside（iptgiptg，異，異丙基硫代半乳糖苷）。丙基硫代半乳糖苷）。 x-galx-gal在基因工程中用于篩選藍(lán)白菌落。在基因工程中用于篩選藍(lán)白菌落。 b. cap的正調(diào)控p265-266 camp: 輔誘導(dǎo)物輔誘導(dǎo)物（葡萄糖葡萄糖影響腺苷酸環(huán)化酶活力）。影響腺苷酸環(huán)化酶活力）。atp 腺苷酸環(huán)化酶腺苷酸環(huán)化酶 camp+ppi crp(camp receptor protein) camp受體蛋受

17、體蛋白或稱為白或稱為cap(catabolic gene activator protein)分解代謝基因激活蛋白分解代謝基因激活蛋白 cap結(jié)合位點(diǎn)：位于結(jié)合位點(diǎn)：位于p區(qū)區(qū),是與是與camp- cap復(fù)復(fù)合物相互結(jié)合的合物相互結(jié)合的dna序列序列調(diào)控原理調(diào)控原理camp-cap復(fù)合物是活性誘導(dǎo)物復(fù)合物是活性誘導(dǎo)物結(jié)合乳糖操縱子結(jié)合乳糖操縱子p區(qū)的區(qū)的cap結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合位點(diǎn)改變改變dna二級(jí)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)二級(jí)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)rna聚合酶結(jié)合聚合酶結(jié)合于于-10區(qū)形成開放式啟動(dòng)子復(fù)合物區(qū)形成開放式啟動(dòng)子復(fù)合物,促進(jìn)轉(zhuǎn)促進(jìn)轉(zhuǎn)錄。錄。正調(diào)控和負(fù)調(diào)控的比較正調(diào)控和負(fù)調(diào)控的比較 正調(diào)控體系正調(diào)控體系 負(fù)調(diào)控體系

18、負(fù)調(diào)控體系主要作用物主要作用物（蛋白質(zhì)性質(zhì)）（蛋白質(zhì)性質(zhì)）campcamp-crp-crp復(fù)合物復(fù)合物 抑制蛋白抑制蛋白主要作用物的作用主要作用物的作用 誘導(dǎo)誘導(dǎo) 阻遏阻遏起相反作用的輔助因子起相反作用的輔助因子 輔抑制物輔抑制物 抑制解除物抑制解除物（非蛋白質(zhì)性質(zhì)）（非蛋白質(zhì)性質(zhì)） （葡萄糖）（葡萄糖） （半乳糖）（半乳糖） 當(dāng)培養(yǎng)基中乳糖濃度降低而葡萄糖濃度升高時(shí)當(dāng)培養(yǎng)基中乳糖濃度降低而葡萄糖濃度升高時(shí) 細(xì)胞中細(xì)胞中 camp 濃度降低濃度降低 缺乏乳糖與阻缺乏乳糖與阻遏遏蛋白結(jié)合蛋白結(jié)合 crp(或稱或稱 cap)失活失活 阻阻遏遏蛋白與操縱子結(jié)合蛋白與操縱子結(jié)合 crp 及及 rna

19、聚合酶不能與啟動(dòng)子結(jié)合聚合酶不能與啟動(dòng)子結(jié)合 基因轉(zhuǎn)錄被阻遏基因轉(zhuǎn)錄被阻遏 小小 結(jié)結(jié)三、色氨酸操縱子三、色氨酸操縱子p271-278p271-278 色氨酸操縱子色氨酸操縱子（trp operon）: :阻遏型負(fù)阻遏型負(fù)調(diào)控操縱子，調(diào)控一系列用于色氨酸調(diào)控操縱子，調(diào)控一系列用于色氨酸合合成代謝成代謝的酶蛋白的轉(zhuǎn)錄。的酶蛋白的轉(zhuǎn)錄。 色氨酸操縱子(tryptophane operon)合成代謝，阻遏負(fù)調(diào)控；弱化作用。（一）色氨酸操縱子的結(jié)構(gòu)（一）色氨酸操縱子的結(jié)構(gòu)操縱子操縱子（二）色氨酸操縱子的作用機(jī)理（二）色氨酸操縱子的作用機(jī)理1. 阻遏負(fù)調(diào)控系統(tǒng)阻遏負(fù)調(diào)控系統(tǒng)(negative contr

20、ol of trp operon)2. 弱化作用或衰減作用弱化作用或衰減作用(control of the trp operon by attenuation)色氨酸阻遏負(fù)調(diào)控系統(tǒng)色氨酸阻遏負(fù)調(diào)控系統(tǒng)色氨酸阻遏負(fù)調(diào)控系統(tǒng) trpr 產(chǎn)生aporepressor(無(wú)輔基阻遏物無(wú)輔基阻遏物) 色氨酸稱為色氨酸稱為corepressor(輔阻遏物輔阻遏物)aporepressor + corepressor repressor (阻阻遏物遏物) 啟動(dòng)子失活啟動(dòng)子失活 不轉(zhuǎn)錄不轉(zhuǎn)錄aporepressor + operator 啟動(dòng)子有活性啟動(dòng)子有活性 轉(zhuǎn)錄發(fā)生轉(zhuǎn)錄發(fā)生trp trp 高時(shí)高時(shí) trp

21、 低時(shí)低時(shí) mrna optrpr調(diào)節(jié)區(qū)調(diào)節(jié)區(qū) 結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因 rna rna聚合酶聚合酶 rna rna聚合酶聚合酶 色氨酸操縱子色氨酸操縱子 - - 阻遏負(fù)調(diào)控阻遏負(fù)調(diào)控2.弱化子及其調(diào)節(jié)作用弱化子及其調(diào)節(jié)作用a. a. 概念概念 前導(dǎo)區(qū)前導(dǎo)區(qū)(leader) : a sequence of untranslated bases at the 5-end of an mrna. mrna5端開始處到端開始處到trpe 基因的起始密碼子前的基因的起始密碼子前的mrna片斷稱為前導(dǎo)區(qū)，共片斷稱為前導(dǎo)區(qū)，共162個(gè)堿基。個(gè)堿基。 弱化子弱化子(attenuator, 衰減子衰減子 ) 123-

22、150這段堿基的缺失能引起色氨酸的這段堿基的缺失能引起色氨酸的酶合成提高酶合成提高6倍，這段順序就是能起調(diào)控倍，這段順序就是能起調(diào)控作用的弱化子。作用的弱化子。 attenuator: a region of dna upstream from one or more structural genes, where premature transcription termination can occur.前導(dǎo)肽前導(dǎo)肽(leader peptide) 推測(cè)有前導(dǎo)肽的理由推測(cè)有前導(dǎo)肽的理由: 前導(dǎo)區(qū)內(nèi)有前導(dǎo)區(qū)內(nèi)有sd順序，位于順序，位于aug的的5。 前導(dǎo)區(qū)內(nèi)有啟始密碼子前導(dǎo)區(qū)內(nèi)有啟始密碼子au

23、g，有終止密，有終止密碼子碼子uga. 弱化時(shí)需要弱化時(shí)需要trnatrp。b. mrna前導(dǎo)區(qū)序列特征 形成莖-環(huán)結(jié)構(gòu)uuuuuuuu調(diào)節(jié)區(qū)調(diào)節(jié)區(qū) 結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因 trprop前導(dǎo)序列前導(dǎo)序列 衰減子區(qū)域衰減子區(qū)域 uuuu前導(dǎo)前導(dǎo)mrna1234衰減子結(jié)構(gòu)衰減子結(jié)構(gòu) 第第1010、1111密碼子為密碼子為trptrp密碼子密碼子 終止密碼子終止密碼子 14aa14aa前導(dǎo)肽編碼區(qū)前導(dǎo)肽編碼區(qū): 包含序列包含序列1 1 形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)能力強(qiáng)弱：形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)能力強(qiáng)弱： 序列序列1/21/2序列序列2/32/3序列序列3/4 3/4 trp 密碼子密碼子 uuuuuuuu34uuuu 334核糖

24、體核糖體 前導(dǎo)肽前導(dǎo)肽 前導(dǎo)前導(dǎo)mrna1. 1.當(dāng)色氨酸濃度高時(shí)當(dāng)色氨酸濃度高時(shí) 轉(zhuǎn)錄衰減機(jī)制轉(zhuǎn)錄衰減機(jī)制 125 trp 密碼子密碼子 衰減子結(jié)構(gòu)衰減子結(jié)構(gòu)就是終止子就是終止子可使轉(zhuǎn)錄可使轉(zhuǎn)錄前導(dǎo)前導(dǎo)dna uuuu 3 rna rna聚合酶聚合酶 終止終止uuuu342423uuuu核糖體核糖體 前導(dǎo)肽前導(dǎo)肽 前導(dǎo)前導(dǎo)mrna 15 trp 密碼子密碼子 結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因前導(dǎo)前導(dǎo)dna rna rna聚合酶聚合酶 2. 2.當(dāng)色氨酸濃度低時(shí)當(dāng)色氨酸濃度低時(shí) trp合成酶系相關(guān)合成酶系相關(guān)結(jié)構(gòu)基因被轉(zhuǎn)錄結(jié)構(gòu)基因被轉(zhuǎn)錄 序列序列3 3、4 4不能不能形成衰減子結(jié)構(gòu)形成衰減子結(jié)構(gòu) 小結(jié) 弱化作

25、用與阻遏負(fù)調(diào)控系統(tǒng)相結(jié)合構(gòu)成了色氨酸弱化作用與阻遏負(fù)調(diào)控系統(tǒng)相結(jié)合構(gòu)成了色氨酸操縱子的完整調(diào)控系統(tǒng)。操縱子的完整調(diào)控系統(tǒng)。 色氨酸色氨酸是一種分子，稱為共阻遏物，當(dāng)它與色氨是一種分子，稱為共阻遏物，當(dāng)它與色氨酸調(diào)節(jié)基因產(chǎn)物（無(wú)輔基阻遏物）結(jié)合時(shí)，形成酸調(diào)節(jié)基因產(chǎn)物（無(wú)輔基阻遏物）結(jié)合時(shí)，形成有活性的阻遏物，結(jié)合在色氨酸操縱子的操縱區(qū)，有活性的阻遏物，結(jié)合在色氨酸操縱子的操縱區(qū)，進(jìn)而阻礙了進(jìn)而阻礙了rna聚合酶與啟動(dòng)子的結(jié)合，關(guān)閉了聚合酶與啟動(dòng)子的結(jié)合，關(guān)閉了基因的轉(zhuǎn)錄。基因的轉(zhuǎn)錄。 當(dāng)轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)后，色氨酸的濃度影響弱化子能否發(fā)當(dāng)轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)后，色氨酸的濃度影響弱化子能否發(fā)揮作用，使轉(zhuǎn)錄是否在第一個(gè)結(jié)

26、構(gòu)基因前停下。揮作用，使轉(zhuǎn)錄是否在第一個(gè)結(jié)構(gòu)基因前停下。當(dāng)色氨酸缺乏時(shí)，前導(dǎo)肽合成過(guò)程中，因當(dāng)色氨酸缺乏時(shí)，前導(dǎo)肽合成過(guò)程中，因核糖體核糖體停留的位置停留的位置影響前導(dǎo)影響前導(dǎo)mrna的折疊，一旦形成轉(zhuǎn)的折疊，一旦形成轉(zhuǎn)錄終止發(fā)卡結(jié)構(gòu)，錄終止發(fā)卡結(jié)構(gòu)，rna聚合酶就會(huì)脫下來(lái)，結(jié)構(gòu)聚合酶就會(huì)脫下來(lái)，結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄就會(huì)停止?；虻霓D(zhuǎn)錄就會(huì)停止。四、阿拉伯糖操縱子調(diào)控機(jī)理（具有正負(fù)調(diào)控雙重功能調(diào)節(jié)蛋白，略講） （1）概述 阿拉伯操縱子（ara operon）的轉(zhuǎn)錄起始是由cap、arac蛋白ara糖是1個(gè)可作碳源的5碳糖，和乳糖一樣，ecoli以ara糖為能源生長(zhǎng)時(shí)，能產(chǎn)生該糖代謝途徑的3種酶催化a

27、ra糖轉(zhuǎn)換成5磷酸木酮糖糖酵解途徑（磷酸戊糖途徑）。 （2）ara operon的結(jié)構(gòu)dnaarac io2 parac io1badpbadcap位點(diǎn)camp capmrnaprotein(arac)mrnabadarac-調(diào)節(jié)蛋白c的編碼基因parc pbad-啟動(dòng)子io1o2-調(diào)控元件b-l核酮糖激酶（isomerase）a-l阿拉伯糖異構(gòu)酶（kinase）d-l核酮糖與磷4表異構(gòu)酶（opimerase）i-起始部位（3）調(diào)控機(jī)理 調(diào)控要素 從結(jié)構(gòu)圖可以看出，arac和arabad的轉(zhuǎn)錄方向相反，有各自的啟動(dòng)子。 arac有2種形式（亞基聚合數(shù)不同？）：cind和crep 有ara糖存在

28、aracind+ara糖（結(jié)合）表現(xiàn)為誘導(dǎo)arabad轉(zhuǎn)錄作用和 阻遏arac的阻遏作用。 無(wú)ara糖存在aracrep 表現(xiàn)為對(duì)arabad和arac阻遏作用 ara operon 與lac operon一樣存在“g效應(yīng)”，所以camp-cap復(fù)合物是 arac和arabad表達(dá)必需的。 所以，ara operon的正控因子cind和camp-cap，負(fù)控因子為crep， ara糖可視作誘導(dǎo)因子。阻遏機(jī)理 無(wú)ara糖時(shí)，認(rèn)為aracrep二聚體同時(shí)結(jié)合arao2、i，將二者拉在一起形成dna環(huán)狀結(jié)構(gòu)，有效阻遏了arabad的轉(zhuǎn)錄。激活機(jī)理 有ara糖時(shí)，ara糖+arac去阻遏，同時(shí)camp

29、-cap結(jié)合cap位點(diǎn)促進(jìn)arabad和arac的轉(zhuǎn)錄。當(dāng)arac表達(dá)過(guò)多時(shí)cind結(jié)合o1，阻礙了c的表達(dá)。 若有足夠的arabad酶產(chǎn)出，則cind減少或消失，這樣bad基因關(guān)閉。 結(jié)合ara糖、g存在與否及ara operon正、負(fù)控因素基因開放、關(guān)閉情況如下： g ara糖 基因開放 基因關(guān)閉 機(jī)理簡(jiǎn)述（學(xué)生填充） 或 campcap位點(diǎn)空，arac使arai和o2成環(huán) campcap結(jié)合位點(diǎn)，c釋放o2、無(wú)ara糖激活作用 ara糖+aracrna pol與pbad結(jié)合轉(zhuǎn)錄嚴(yán)謹(jǐn)反應(yīng)-魔斑調(diào)節(jié)rna聚合酶的活性 嚴(yán)謹(jǐn)反應(yīng)嚴(yán)謹(jǐn)反應(yīng)(stringent response)(stringen

30、t response)：細(xì)菌對(duì)營(yíng)養(yǎng)缺乏所細(xì)菌對(duì)營(yíng)養(yǎng)缺乏所產(chǎn)生的一系列反應(yīng)，產(chǎn)生的一系列反應(yīng)，特別是特別是rrnarrna和和trnatrna的的合成速度下合成速度下降降，可達(dá)，可達(dá)10-2010-20倍；倍；rnarna聚合酶活性下降聚合酶活性下降。 在大腸桿菌和一些其它類型的細(xì)菌中，一種氨基酸的在大腸桿菌和一些其它類型的細(xì)菌中，一種氨基酸的缺乏可導(dǎo)致合成鳥苷四磷酸或鳥苷五磷酸，色譜分析缺乏可導(dǎo)致合成鳥苷四磷酸或鳥苷五磷酸，色譜分析產(chǎn)生班點(diǎn)，即魔斑。產(chǎn)生班點(diǎn)，即魔斑。 原理：原理：是在氨基酸缺乏時(shí)，游離核糖體與空載的trna增加，在atp存在下，產(chǎn)生pppgpp(鳥苷-5磷酸)和ppgpp（鳥

31、甘-4-磷酸）。后者與rna pol 形成ppgpp-rna pol 復(fù)合物，進(jìn)而使rna pol 變構(gòu)，活性rrna和trna合成 或停止。當(dāng)培養(yǎng)液中富含氨基酸時(shí)，則與上述情況相反，rna pol 活性，rrna，trna合成 。五、dna水平的調(diào)控dna序列重排對(duì)轉(zhuǎn)錄的調(diào)控，有稱反向倒位。 研究得比較清楚的是沙門氏菌鞭毛抗菌素原h(huán)1和h2選擇性表達(dá)，h1表達(dá)，h2關(guān)閉，反之亦然。機(jī)制1. h2基因表達(dá)時(shí)，同時(shí)轉(zhuǎn)錄翻譯出h1基因的阻遏蛋白。2. h2基因不表達(dá)時(shí)，阻遏h1的蛋白（rh1）也不表達(dá)，h1基因表達(dá)h1鞭毛抗原。3. h2-rh1 轉(zhuǎn)錄單元是否表達(dá)受其上游一段dna的排列方向所控制

32、。4. 105次細(xì)胞分裂中發(fā)生1次，1個(gè)細(xì)菌克隆以表達(dá)1種鞭毛抗原為主。倒位基因啟動(dòng)子h2阻遏蛋白基因啟動(dòng)子h1offoffonononmrnah2蛋白阻遏物蛋白倒位基因啟動(dòng)子h2阻遏蛋白基因offoff啟動(dòng)子h1ononmrna可倒位區(qū)五、翻譯水平的調(diào)控五、翻譯水平的調(diào)控 反義反義rnarna的調(diào)控作用的調(diào)控作用 ：反義反義rnarna按照堿基配對(duì)互補(bǔ)原則按照堿基配對(duì)互補(bǔ)原則與與mrna5mrna5端非轉(zhuǎn)譯區(qū)包括端非轉(zhuǎn)譯區(qū)包括sd(shine-dalgarnosd(shine-dalgarno) )序列相結(jié)合，阻止序列相結(jié)合，阻止了了mrnamrna與核糖體小亞基結(jié)合，直接抑制了翻譯。反義與

33、核糖體小亞基結(jié)合，直接抑制了翻譯。反義rnarna與與mrna5mrna5端編碼區(qū)起始密碼子端編碼區(qū)起始密碼子augaug結(jié)合，從而抑制結(jié)合，從而抑制mrnamrna翻譯起始。翻譯起始。反義反義rnarna與靶與靶mrnamrna的非編碼區(qū)互補(bǔ)結(jié)合的非編碼區(qū)互補(bǔ)結(jié)合，使，使mrnamrna構(gòu)象改變，影構(gòu)象改變，影響其與核糖體結(jié)合，間接抑制了響其與核糖體結(jié)合，間接抑制了mrnamrna的翻譯。的翻譯。 mrnamrna高級(jí)結(jié)構(gòu)及高級(jí)結(jié)構(gòu)及壽命對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控壽命對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控 核糖體蛋白質(zhì)合成中的自體調(diào)控核糖體蛋白質(zhì)合成中的自體調(diào)控第三節(jié)第三節(jié) 真核生物基因表達(dá)調(diào)控真核生物基因表達(dá)調(diào)控 真核生

34、物中基因表達(dá)的調(diào)控機(jī)制較原核真核生物中基因表達(dá)的調(diào)控機(jī)制較原核生物復(fù)雜得多，許多細(xì)節(jié)還未弄清楚。生物復(fù)雜得多，許多細(xì)節(jié)還未弄清楚。真核生物基因組的特點(diǎn)：真核生物基因組的特點(diǎn)：大、二倍體、大、二倍體、核內(nèi)核外遺傳物質(zhì)、單順?lè)醋?、核?nèi)核外遺傳物質(zhì)、單順?lè)醋印?0%序序列功能不清楚、多種重復(fù)序列等。列功能不清楚、多種重復(fù)序列等。一、真核基因表達(dá)及表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)一、真核基因表達(dá)及表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)（一）真核生物基因表達(dá)特點(diǎn)（一）真核生物基因表達(dá)特點(diǎn)1 1同一種真核生物的所有細(xì)胞都含有相同的同一種真核生物的所有細(xì)胞都含有相同的dnadna，即基因的數(shù)目和，即基因的數(shù)目和種類是一樣的，盡管細(xì)胞的類型不同，分化

35、程度不一樣，但其基種類是一樣的，盡管細(xì)胞的類型不同，分化程度不一樣，但其基因組是相同的，它們都有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能。因組是相同的，它們都有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能。2 2轉(zhuǎn)錄和翻譯是非偶聯(lián)的。轉(zhuǎn)錄和翻譯是非偶聯(lián)的。3 3初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物要經(jīng)過(guò)加工修飾才能成熟。初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物要經(jīng)過(guò)加工修飾才能成熟。4 4不存在超基因式操縱子結(jié)構(gòu)。不存在超基因式操縱子結(jié)構(gòu)。5 5基因多拷貝?；蚨嗫截?。（二）真核基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)（二）真核基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn) 基因表達(dá)的多級(jí)調(diào)控基因表達(dá)的多級(jí)調(diào)控* *：dnadna和染色體水平；轉(zhuǎn)和染色體水平；轉(zhuǎn)錄水平（轉(zhuǎn)錄起始的控制、延伸的弱化）；轉(zhuǎn)錄水平（轉(zhuǎn)錄起始的控制、延伸的弱化）

36、；轉(zhuǎn)錄后加工過(guò)程和運(yùn)送中的調(diào)控；翻譯水平上的錄后加工過(guò)程和運(yùn)送中的調(diào)控；翻譯水平上的調(diào)控；翻譯后的控制。調(diào)控；翻譯后的控制。 dnadna及及dnadna結(jié)合蛋白的調(diào)控作用結(jié)合蛋白的調(diào)控作用 正性調(diào)節(jié)占主導(dǎo)正性調(diào)節(jié)占主導(dǎo)：真核基因一般都處于阻遏狀真核基因一般都處于阻遏狀態(tài)，態(tài)，rnarna聚合酶對(duì)啟動(dòng)子的親和力很低。通過(guò)聚合酶對(duì)啟動(dòng)子的親和力很低。通過(guò)利用各種轉(zhuǎn)錄因子正性激活利用各種轉(zhuǎn)錄因子正性激活rnarna聚合酶是真核聚合酶是真核基因調(diào)控的主要機(jī)制。基因調(diào)控的主要機(jī)制。二、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)及改變與基因轉(zhuǎn)錄二、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)及改變與基因轉(zhuǎn)錄1.1. 染色質(zhì)結(jié)構(gòu)影響基因轉(zhuǎn)錄：染色質(zhì)結(jié)構(gòu)影響基因轉(zhuǎn)錄：緊密

37、染色質(zhì)緊密染色質(zhì)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)阻止基因表達(dá)阻止基因表達(dá) 2.2. 組蛋白的作用組蛋白的作用：組蛋白是堿性蛋白質(zhì)，帶正：組蛋白是堿性蛋白質(zhì)，帶正電荷，可與電荷，可與dnadna鏈上帶負(fù)電荷的磷酸基相結(jié)合，鏈上帶負(fù)電荷的磷酸基相結(jié)合，從而遮蔽了從而遮蔽了dnadna分子，妨礙了轉(zhuǎn)錄，可能扮演分子，妨礙了轉(zhuǎn)錄，可能扮演了了非特異性阻遏蛋白的作用非特異性阻遏蛋白的作用。（。（占先模型、動(dòng)態(tài)模占先模型、動(dòng)態(tài)模型型） 3.3. 核小體結(jié)構(gòu)影響基因轉(zhuǎn)錄：核小體結(jié)構(gòu)影響基因轉(zhuǎn)錄：使使核小體不穩(wěn)定核小體不穩(wěn)定或解體的因素或解體的因素 如如富含賴氨酸的組蛋白（富含賴氨酸的組蛋白（h1h1組組蛋白）水平降低、蛋白）水平降

38、低、h2ah2a、h2bh2b組蛋白二聚體不組蛋白二聚體不穩(wěn)定性增加、組蛋白乙?；ǚ€(wěn)定性增加、組蛋白乙?；╝cetylationacetylation）和泛素化（和泛素化（obiquitinationobiquitination）、以及）、以及h3h3組蛋組蛋白巰基化等現(xiàn)象白巰基化等現(xiàn)象 或缺乏核小體使轉(zhuǎn)錄活性或缺乏核小體使轉(zhuǎn)錄活性提高。提高。4. 染色質(zhì)結(jié)構(gòu)改變參與基因表達(dá)的調(diào)控染色質(zhì)結(jié)構(gòu)改變參與基因表達(dá)的調(diào)控轉(zhuǎn)錄活潑區(qū)域?qū)怂崦傅拿舾修D(zhuǎn)錄活潑區(qū)域?qū)怂崦傅拿舾卸仍黾樱憾仍黾樱夯虮患せ詈?，雙鏈基因被激活后，雙鏈dna解開成單鏈以利于轉(zhuǎn)錄，解開成單鏈以利于轉(zhuǎn)錄，從而形成一些對(duì)從而形成一些

39、對(duì)dnase的超的超敏位點(diǎn)。敏位點(diǎn)。dnadna拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改變：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改變：天然雙鏈天然雙鏈dnadna均以負(fù)性超螺旋構(gòu)象存在均以負(fù)性超螺旋構(gòu)象存在，當(dāng)基因激活后，則轉(zhuǎn)錄區(qū)前，當(dāng)基因激活后，則轉(zhuǎn)錄區(qū)前方的方的dnadna拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變?yōu)檎猿負(fù)浣Y(jié)構(gòu)變?yōu)檎猿菪?。正性超螺旋可阻礙核小螺旋。正性超螺旋可阻礙核小體形成，并促進(jìn)組蛋白解聚。體形成，并促進(jìn)組蛋白解聚。dnadna堿基修飾變化：堿基修飾變化：甲基化能甲基化能阻礙轉(zhuǎn)錄因子與阻礙轉(zhuǎn)錄因子與dnadna特定部位特定部位的結(jié)合，從而影響轉(zhuǎn)錄。的結(jié)合，從而影響轉(zhuǎn)錄。三、真核基因表達(dá)的調(diào)控三、真核基因表達(dá)的調(diào)控 基因組水平的調(diào)控基因組水平的調(diào)控 轉(zhuǎn)錄

40、水平的調(diào)控轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控 轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控 翻譯水平的調(diào)控翻譯水平的調(diào)控 （一）、基因組水平的調(diào)控（一）、基因組水平的調(diào)控基因易位：基因易位：基因轉(zhuǎn)位、倒錯(cuò)可致表達(dá)和調(diào)控的基因轉(zhuǎn)位、倒錯(cuò)可致表達(dá)和調(diào)控的改變，進(jìn)而激活改變，進(jìn)而激活基因擴(kuò)增：基因擴(kuò)增：細(xì)胞內(nèi)某一基因的拷貝數(shù)高于正常細(xì)胞內(nèi)某一基因的拷貝數(shù)高于正常并大量增加的現(xiàn)象，是細(xì)胞在短期內(nèi)為滿足某并大量增加的現(xiàn)象，是細(xì)胞在短期內(nèi)為滿足某種需要而產(chǎn)生足夠基因產(chǎn)物的一種調(diào)控手段種需要而產(chǎn)生足夠基因產(chǎn)物的一種調(diào)控手段dnadna甲基化：甲基化：甲基化程度一般與基因表達(dá)呈反甲基化程度一般與基因表達(dá)呈反向平行的關(guān)系，如向平行的關(guān)系，如5

41、5去甲基化，表達(dá)活性增去甲基化，表達(dá)活性增加，因此有人認(rèn)為加，因此有人認(rèn)為dnadna甲基化可作為基因失活甲基化可作為基因失活的信號(hào)。的信號(hào)。 （二）轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控元件及調(diào)控機(jī)制（二）轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控元件及調(diào)控機(jī)制1.1. 順式作用元件順式作用元件(cis(cis-acting elements)-acting elements) 正性調(diào)控作用的順式作用元件：?jiǎn)?dòng)子正性調(diào)控作用的順式作用元件：?jiǎn)?dòng)子(promoter)(promoter)、增強(qiáng)子、增強(qiáng)子(enhancer)(enhancer) 負(fù)性調(diào)控作用的元件：沉默子負(fù)性調(diào)控作用的元件：沉默子(silencer)(silencer)2. 2.

42、 反式作用因子反式作用因子（trans-acting factorstrans-acting factors）1 1、順式作用元件、順式作用元件(cis(cis-acting elements)-acting elements)啟動(dòng)子啟動(dòng)子l 核心啟動(dòng)子元件核心啟動(dòng)子元件(core promoter element)(core promoter element)： 指指rnarna聚合酶起始轉(zhuǎn)錄所必需的最小的聚合酶起始轉(zhuǎn)錄所必需的最小的dnadna序列，包括序列，包括轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)起始點(diǎn)及其上游及其上游-25/-30bp-25/-30bp處的處的tatatata盒盒。核心元。核心元件單獨(dú)起作用

43、時(shí)只能件單獨(dú)起作用時(shí)只能確定轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)確定轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)和產(chǎn)生和產(chǎn)生基礎(chǔ)水基礎(chǔ)水平的轉(zhuǎn)錄平的轉(zhuǎn)錄。上游啟動(dòng)子元件上游啟動(dòng)子元件(upstream promoter (upstream promoter elements)elements)： 包括通常位于包括通常位于-70bp-70bp附近的附近的caatcaat盒和盒和gcgc盒、以及距轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)更遠(yuǎn)的上游元件。這些元盒、以及距轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)更遠(yuǎn)的上游元件。這些元件與相應(yīng)的蛋白因子結(jié)合能件與相應(yīng)的蛋白因子結(jié)合能提高或改變轉(zhuǎn)錄效率提高或改變轉(zhuǎn)錄效率。（2 2）增強(qiáng)子）增強(qiáng)子及其及其特點(diǎn)特點(diǎn)概念概念：通過(guò)啟動(dòng)子能夠增強(qiáng)結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄活性的：通過(guò)啟動(dòng)子能

44、夠增強(qiáng)結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄活性的dnadna順序稱為順序稱為增強(qiáng)子增強(qiáng)子(enhancer)(enhancer)。其本身不具有啟動(dòng)子的活性，是由多個(gè)。其本身不具有啟動(dòng)子的活性，是由多個(gè)完全獨(dú)立的、具有特征性的核苷酸序列所組成。完全獨(dú)立的、具有特征性的核苷酸序列所組成。特點(diǎn)：特點(diǎn)：提高同一條提高同一條dnadna鏈上基因轉(zhuǎn)錄效率，鏈上基因轉(zhuǎn)錄效率，發(fā)揮作用與受控基因的發(fā)揮作用與受控基因的遠(yuǎn)近距離無(wú)關(guān)，遠(yuǎn)近距離無(wú)關(guān)，可遠(yuǎn)距離起作用；可遠(yuǎn)距離起作用；在轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)在轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)55或或33側(cè)側(cè)均能起作用，均能起作用，在基因的上游、下游或基因內(nèi)部都能起作用。在基因的上游、下游或基因內(nèi)部都能起作用。 增強(qiáng)子的作用無(wú)

45、方向性增強(qiáng)子的作用無(wú)方向性 增強(qiáng)子要有啟動(dòng)子才能發(fā)揮作用，但增強(qiáng)子要有啟動(dòng)子才能發(fā)揮作用，但對(duì)異源性啟動(dòng)子也能發(fā)對(duì)異源性啟動(dòng)子也能發(fā)揮作用。揮作用。通常具有一些短的重復(fù)順序，通常具有一些短的重復(fù)順序，必須與特定的蛋白質(zhì)因子結(jié)合必須與特定的蛋白質(zhì)因子結(jié)合后才能發(fā)揮增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄的作用。一般具有后才能發(fā)揮增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄的作用。一般具有組織或細(xì)胞特異性組織或細(xì)胞特異性。 （3 3）沉默子）沉默子 沉默子：沉默子：能夠?qū)蜣D(zhuǎn)錄起阻遏作用的能夠?qū)蜣D(zhuǎn)錄起阻遏作用的dna片段，屬于負(fù)性調(diào)控元件。片段，屬于負(fù)性調(diào)控元件。 沉默子沉默子的作用可不受序列方向的影響，的作用可不受序列方向的影響，也能遠(yuǎn)距離發(fā)揮作用，并可對(duì)

46、異源基因也能遠(yuǎn)距離發(fā)揮作用，并可對(duì)異源基因的表達(dá)起作用的表達(dá)起作用2 2、反式作用因子、反式作用因子（1 1）概念：能直接或間接地與）概念：能直接或間接地與dnadna上各種上各種順式作用元件的特定序列結(jié)合而發(fā)揮調(diào)順式作用元件的特定序列結(jié)合而發(fā)揮調(diào)控作用，激活或阻遏基因表達(dá)的一組核控作用，激活或阻遏基因表達(dá)的一組核內(nèi)組蛋白。內(nèi)組蛋白。 真核生物反式作用因子通常屬于轉(zhuǎn)錄因真核生物反式作用因子通常屬于轉(zhuǎn)錄因子（子（transcription factor，tf）。因?yàn)榉矗?。因?yàn)榉词阶饔靡蜃邮鞘阶饔靡蜃邮莇nadna結(jié)合蛋白。結(jié)合蛋白。特異性轉(zhuǎn)錄因子特異性轉(zhuǎn)錄因子 能夠選擇性調(diào)控某種或某些基因轉(zhuǎn)錄表

47、達(dá)的蛋白能夠選擇性調(diào)控某種或某些基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)的蛋白質(zhì)因子稱為特異性轉(zhuǎn)錄因子。質(zhì)因子稱為特異性轉(zhuǎn)錄因子。 目前較清楚的是調(diào)控免疫球蛋白基因表達(dá)的核內(nèi)目前較清楚的是調(diào)控免疫球蛋白基因表達(dá)的核內(nèi)蛋白質(zhì)因子（蛋白質(zhì)因子（nf），已發(fā)現(xiàn)存在），已發(fā)現(xiàn)存在nfa，nf2a，nfb，nfb4，nf等亞類。等亞類?；蚪Y(jié)合核因子（基因結(jié)合核因子（nuclear factor-gene binding，nf-b ）是研究最透徹的一個(gè)。）是研究最透徹的一個(gè)。（2 2）反式作用因子的主要作用規(guī)律）反式作用因子的主要作用規(guī)律同一同一dnadna序列可被不同的蛋白因子所識(shí)別；序列可被不同的蛋白因子所識(shí)別；同一轉(zhuǎn)錄因子也

48、可識(shí)別不同的同一轉(zhuǎn)錄因子也可識(shí)別不同的dna順式作用元件。但順式作用元件。但能直接結(jié)合能直接結(jié)合dnadna序列的蛋白因子是少數(shù)，但不同的蛋白序列的蛋白因子是少數(shù)，但不同的蛋白因子間可以相互作用，因而多數(shù)轉(zhuǎn)錄因子是通過(guò)蛋白因子間可以相互作用，因而多數(shù)轉(zhuǎn)錄因子是通過(guò)蛋白質(zhì)質(zhì)- -蛋白質(zhì)間作用與蛋白質(zhì)間作用與dnadna序列聯(lián)系并影響轉(zhuǎn)錄效率的；序列聯(lián)系并影響轉(zhuǎn)錄效率的； tf與與tf之間存在相互作用之間存在相互作用當(dāng)當(dāng)tf與與tf，tf與與dna結(jié)合時(shí)，結(jié)合時(shí)，都會(huì)引起都會(huì)引起構(gòu)象的變化構(gòu)象的變化，從而影響轉(zhuǎn)錄的效率，從而影響轉(zhuǎn)錄的效率，構(gòu)象變化是實(shí)現(xiàn)調(diào)控功能的分構(gòu)象變化是實(shí)現(xiàn)調(diào)控功能的分子基礎(chǔ)

49、。子基礎(chǔ)。 tf在合成過(guò)程中，有較大的可變性和可塑性。在合成過(guò)程中，有較大的可變性和可塑性。（3）轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)構(gòu)）轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)構(gòu) 反式作用因子至少含有三個(gè)功能域，即反式作用因子至少含有三個(gè)功能域，即dna結(jié)合功能結(jié)合功能域域（由（由60100個(gè)氨基酸殘基組織的幾個(gè)亞區(qū)組成）個(gè)氨基酸殘基組織的幾個(gè)亞區(qū)組成） ，轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄活性功能域（活性功能域（由由30100氨基酸殘基組成，這結(jié)構(gòu)域有富含氨基酸殘基組成，這結(jié)構(gòu)域有富含酸性氨基酸、富含谷氨酰胺、富含脯氨酸等不同種類，以酸性酸性氨基酸、富含谷氨酰胺、富含脯氨酸等不同種類，以酸性結(jié)構(gòu)域最多見(jiàn)）；結(jié)構(gòu)域最多見(jiàn)）；連接區(qū)連接區(qū)。與與dna結(jié)合的功能域主要有

50、以下幾種：結(jié)合的功能域主要有以下幾種：鋅指（鋅指（zinc fingerzinc finger）含有一段保守氨基酸順序的蛋白質(zhì)與其輔基鋅螯合而形含有一段保守氨基酸順序的蛋白質(zhì)與其輔基鋅螯合而形成由基部突起的環(huán)形肽段回折成手指狀的環(huán)狀結(jié)構(gòu)成由基部突起的環(huán)形肽段回折成手指狀的環(huán)狀結(jié)構(gòu)?！爸钢浮睜罱Y(jié)構(gòu)約含狀結(jié)構(gòu)約含2323個(gè)氨基酸殘基，鋅以個(gè)氨基酸殘基，鋅以4 4個(gè)配價(jià)鍵與個(gè)配價(jià)鍵與4 4個(gè)半胱氨酸個(gè)半胱氨酸（cyscys）、）、或或2 2個(gè)半胱氨酸和個(gè)半胱氨酸和2 2個(gè)組氨酸個(gè)組氨酸（hishis）相結(jié)合。相結(jié)合。每一個(gè)單位可以其指部伸入每一個(gè)單位可以其指部伸入dnadna雙螺旋的深溝，接觸雙螺旋

51、的深溝，接觸5 5個(gè)個(gè)核苷酸。核苷酸。tfatfa含有含有7-117-11個(gè)鋅離子和個(gè)鋅離子和9 9個(gè)有規(guī)律的重復(fù)單位。個(gè)有規(guī)律的重復(fù)單位。 hth和和hlh結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：由兩段由兩段-螺旋夾一段螺旋夾一段-折迭構(gòu)成，折迭構(gòu)成，-螺旋螺旋與與-折迭之間通過(guò)折迭之間通過(guò)-轉(zhuǎn)角或成環(huán)連接，轉(zhuǎn)角或成環(huán)連接，即即螺旋螺旋-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角-螺旋結(jié)構(gòu)螺旋結(jié)構(gòu)(helixturnhelix, hth) 和螺旋和螺旋-環(huán)環(huán)-螺旋結(jié)構(gòu)螺旋結(jié)構(gòu)。 (helixloophelix,hlh) 兩個(gè)這樣的兩個(gè)這樣的motifmotif結(jié)構(gòu)以二聚體形式相連，結(jié)構(gòu)以二聚體形式相連，距離正好相當(dāng)于距離正好相當(dāng)于dnadna一個(gè)螺距（

52、一個(gè)螺距（3.4nm3.4nm）, ,兩兩個(gè)個(gè)螺旋剛好分別嵌入螺旋剛好分別嵌入dnadna的深溝的深溝。亮氨酸拉鏈亮氨酸拉鏈(leucine(leucine zipper zipper，lz)lz)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu) 真核生物真核生物dna結(jié)合蛋結(jié)合蛋白質(zhì)的白質(zhì)的c端，肽鏈由端，肽鏈由兩段兩段-螺旋平行排列螺旋平行排列構(gòu)成，其構(gòu)成，其-螺旋中存螺旋中存在每隔在每隔6個(gè)殘基規(guī)律個(gè)殘基規(guī)律性出現(xiàn)性出現(xiàn)1個(gè)個(gè)leu殘基，殘基，其正電荷與其正電荷與dnadna雙螺雙螺旋鏈上帶負(fù)電荷的磷旋鏈上帶負(fù)電荷的磷酸基團(tuán)結(jié)合，酸基團(tuán)結(jié)合， leu側(cè)側(cè)鏈交替排列而呈拉鏈鏈交替排列而呈拉鏈狀。兩條肽鏈呈鉗狀狀。兩條肽鏈呈鉗狀與

53、與dna結(jié)合。結(jié)合。dbpdbp轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域 具有非特異性調(diào)控轉(zhuǎn)錄活性功能。根據(jù)具有非特異性調(diào)控轉(zhuǎn)錄活性功能。根據(jù)氨基酸組成的特點(diǎn)，主要有：氨基酸組成的特點(diǎn)，主要有：酸性酸性-螺螺旋結(jié)構(gòu)域、富含谷氨酰胺結(jié)構(gòu)域和富含旋結(jié)構(gòu)域、富含谷氨酰胺結(jié)構(gòu)域和富含脯氨酸結(jié)構(gòu)域。脯氨酸結(jié)構(gòu)域。3 3轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控機(jī)制轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控機(jī)制 rna聚合酶活性受轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控聚合酶活性受轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控 真核生物中存在真核生物中存在rna pol、三種三種不同的不同的rna聚合酶，分別負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄不同聚合酶，分別負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄不同的的rna。這些。這些rna聚合酶與相應(yīng)的轉(zhuǎn)錄聚合酶與相應(yīng)的轉(zhuǎn)錄因子形成復(fù)合體，從而激活或抑制該酶因子形成復(fù)合體，從而激活或抑制該酶的催化活性。的催化活性。轉(zhuǎn)錄激活及其調(diào)控轉(zhuǎn)錄激活及其調(diào)控 真核真核rna聚合酶聚合酶的激活需要依賴多種的激活需要依賴多種轉(zhuǎn)錄因子，并與之形成復(fù)合體。轉(zhuǎn)錄因子，并與之形成復(fù)合體。 過(guò)程：由過(guò)程：由tfd識(shí)別啟動(dòng)子序列并與之