真核基因表達(dá)調(diào)控課件課件

1、第一頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片9.19.1真核生物的基因結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)錄活性真核生物的基因結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)錄活性9.29.2真核基因的轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控真核基因的轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控9.39.3反式作用因子的調(diào)控作用反式作用因子的調(diào)控作用9.49.4真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的主要模式真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的主要模式9.59.5其他水平的基因調(diào)控；其他水平的基因調(diào)控；第二頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片在真核細(xì)胞中，一條成熟的在真核細(xì)胞中，一條成熟的mRNAmRNA鏈只能翻譯出一鏈只能翻譯出一條多肽鏈，不存在原核生物中常見的多基因操縱子形式。條多肽鏈，不存在原核生物中常見的多基因操縱子形式。 真核細(xì)胞真核細(xì)胞DNADNA都與組蛋白和大量非組蛋白相結(jié)合，都與組

2、蛋白和大量非組蛋白相結(jié)合，只有一小部分只有一小部分DNADNA是裸露的。是裸露的。 高等真核細(xì)胞高等真核細(xì)胞DNADNA中很大部分是不轉(zhuǎn)錄的，大部中很大部分是不轉(zhuǎn)錄的，大部分真核細(xì)胞的基因中間還存在不被翻譯的內(nèi)含子。分真核細(xì)胞的基因中間還存在不被翻譯的內(nèi)含子。 真核生物能夠有序地根據(jù)生長(zhǎng)發(fā)育階段的需要真核生物能夠有序地根據(jù)生長(zhǎng)發(fā)育階段的需要進(jìn)行進(jìn)行DNADNA片段重排，還能在需要時(shí)增加細(xì)胞內(nèi)某些片段重排，還能在需要時(shí)增加細(xì)胞內(nèi)某些基因的拷貝數(shù)。基因的拷貝數(shù)。第三頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片 在真核生物中，基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)區(qū)相對(duì)較大，在真核生物中，基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)區(qū)相對(duì)較大，它們可能遠(yuǎn)離啟動(dòng)子達(dá)幾百個(gè)甚至上千

3、個(gè)堿基對(duì)，它們可能遠(yuǎn)離啟動(dòng)子達(dá)幾百個(gè)甚至上千個(gè)堿基對(duì)，這些調(diào)節(jié)區(qū)一般通過(guò)改變整個(gè)所控制基因這些調(diào)節(jié)區(qū)一般通過(guò)改變整個(gè)所控制基因5 5上游上游區(qū)區(qū)DNADNA構(gòu)來(lái)影響它與構(gòu)來(lái)影響它與RNARNA聚合酶的結(jié)合能力。聚合酶的結(jié)合能力。 真核生物的真核生物的RNARNA在細(xì)胞核中合成，只有經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)穿過(guò)在細(xì)胞核中合成，只有經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)穿過(guò)核膜，到達(dá)細(xì)胞質(zhì)后，才能被翻譯成蛋白質(zhì)，原核生核膜，到達(dá)細(xì)胞質(zhì)后，才能被翻譯成蛋白質(zhì)，原核生物中不存在這樣嚴(yán)格的空間間隔。物中不存在這樣嚴(yán)格的空間間隔。 許多真核生物的基因只有經(jīng)過(guò)復(fù)雜的成熟和剪許多真核生物的基因只有經(jīng)過(guò)復(fù)雜的成熟和剪接過(guò)程（接過(guò)程（maturation and

4、 splicing），），才能順利地才能順利地翻譯成蛋白質(zhì)。翻譯成蛋白質(zhì)。第四頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片911 “開放開放”型活性染色質(zhì)型活性染色質(zhì)(active chromatin)結(jié)結(jié)構(gòu)對(duì)轉(zhuǎn)錄的影響構(gòu)對(duì)轉(zhuǎn)錄的影響 真核基因的活躍轉(zhuǎn)錄是在常染色質(zhì)上進(jìn)行的。轉(zhuǎn)錄真核基因的活躍轉(zhuǎn)錄是在常染色質(zhì)上進(jìn)行的。轉(zhuǎn)錄發(fā)生之前，染色質(zhì)常常會(huì)在特定的區(qū)域被解旋松弛，發(fā)生之前，染色質(zhì)常常會(huì)在特定的區(qū)域被解旋松弛，形成自由形成自由DNA。促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子與啟動(dòng)區(qū)促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子與啟動(dòng)區(qū)DNA的結(jié)合，的結(jié)合，誘發(fā)基因轉(zhuǎn)錄。誘發(fā)基因轉(zhuǎn)錄。第五頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片存在于存在于“燈刷型燈刷型”染色體（染色體（lamp brushlamp

5、brush）上的環(huán)形結(jié)構(gòu)可能與基因的活性轉(zhuǎn)錄有關(guān)。上的環(huán)形結(jié)構(gòu)可能與基因的活性轉(zhuǎn)錄有關(guān)。第六頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片基因擴(kuò)增是指某些基因的拷貝數(shù)專一性大量增加基因擴(kuò)增是指某些基因的拷貝數(shù)專一性大量增加的現(xiàn)象，它使細(xì)胞在短期內(nèi)產(chǎn)生大量的基因產(chǎn)物的現(xiàn)象，它使細(xì)胞在短期內(nèi)產(chǎn)生大量的基因產(chǎn)物以滿足生長(zhǎng)發(fā)育的需要，是基因活性調(diào)控的一種以滿足生長(zhǎng)發(fā)育的需要，是基因活性調(diào)控的一種方式。方式。 兩棲類和昆蟲卵母細(xì)胞rRNA基因的擴(kuò)增。非洲爪蟾的染色體上有約450拷貝編碼18Sr RNA和28S rRNA的DNA，在卵母細(xì)胞中它們的拷貝數(shù)擴(kuò)大了1000倍。第七頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片將一個(gè)基因從遠(yuǎn)離啟動(dòng)子的地方移到距它很近

6、的將一個(gè)基因從遠(yuǎn)離啟動(dòng)子的地方移到距它很近的位點(diǎn)從而啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，這種方式被稱為基因重排。位點(diǎn)從而啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，這種方式被稱為基因重排。 真核生物最典型的例子是免疫球蛋白在成熟過(guò)程中的重排以及酵母的交配型轉(zhuǎn)變。第八頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片第九頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片大量研究表明，大量研究表明，DNADNA甲基化能關(guān)閉某些基因的甲基化能關(guān)閉某些基因的活性，去甲基化則誘導(dǎo)了基因的重新活化和活性，去甲基化則誘導(dǎo)了基因的重新活化和表達(dá)。表達(dá)。 DNA DNA甲基化修飾現(xiàn)象廣泛存在于多種有機(jī)體中。甲基化修飾現(xiàn)象廣泛存在于多種有機(jī)體中。 實(shí)驗(yàn)證明，這個(gè)過(guò)程不但與實(shí)驗(yàn)證明，這個(gè)過(guò)程不但與DNADNA復(fù)制起始復(fù)制起始及及錯(cuò)誤修錯(cuò)

7、誤修正時(shí)的定位正時(shí)的定位有關(guān)，還通過(guò)有關(guān)，還通過(guò)改變基因的表達(dá)參與細(xì)胞改變基因的表達(dá)參與細(xì)胞的生長(zhǎng)、發(fā)育過(guò)程及染色體印跡、的生長(zhǎng)、發(fā)育過(guò)程及染色體印跡、X X染色體失活染色體失活等等的調(diào)控。的調(diào)控。第十頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片高等生物高等生物CpGCpG二二核苷酸序列中的核苷酸序列中的C C 通常是甲基通常是甲基化的，化的，極易自發(fā)極易自發(fā)脫氨，生成胸腺脫氨，生成胸腺嘧啶。嘧啶。 由于這些由于這些CpGCpG二核苷酸通二核苷酸通常成串出現(xiàn)在常成串出現(xiàn)在DNADNA上，這段序上，這段序列往往被稱為列往往被稱為CpGCpG島。島。DNADNA甲基化甲基化第十一頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片真核生物細(xì)胞內(nèi)存在兩種甲基

8、化酶活性：真核生物細(xì)胞內(nèi)存在兩種甲基化酶活性：（1 1）日常型甲基轉(zhuǎn)移酶：）日常型甲基轉(zhuǎn)移酶：在甲基化母鏈（模板鏈）指導(dǎo)在甲基化母鏈（模板鏈）指導(dǎo)下使處于半甲基化的下使處于半甲基化的DNADNA雙鏈分子上與甲基胞嘧啶相對(duì)應(yīng)的雙鏈分子上與甲基胞嘧啶相對(duì)應(yīng)的胞嘧啶甲基化。胞嘧啶甲基化。（2 2）從頭合成型甲基轉(zhuǎn)移酶：）從頭合成型甲基轉(zhuǎn)移酶：催化未甲基化的催化未甲基化的CpGCpG成為成為mCpGmCpG，它不需要母鏈指導(dǎo)，但速度很慢。它不需要母鏈指導(dǎo)，但速度很慢。第十二頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片DNADNA甲基化抑制基因轉(zhuǎn)錄的機(jī)理甲基化抑制基因轉(zhuǎn)錄的機(jī)理 DNADNA甲基化導(dǎo)致某些區(qū)域甲基化導(dǎo)致某些區(qū)域D

9、NADNA構(gòu)象變化，從而影響了蛋構(gòu)象變化，從而影響了蛋白質(zhì)與白質(zhì)與DNADNA的相互作用，抑制了轉(zhuǎn)錄因子與啟動(dòng)區(qū)的相互作用，抑制了轉(zhuǎn)錄因子與啟動(dòng)區(qū)DNADNA的結(jié)合效率。的結(jié)合效率。DNADNA甲基化與甲基化與X X染色體失活染色體失活X X染色體失活是發(fā)育過(guò)程中獨(dú)特的調(diào)節(jié)機(jī)制。染色體失活是發(fā)育過(guò)程中獨(dú)特的調(diào)節(jié)機(jī)制。第十三頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片真核基因調(diào)控主要也是在轉(zhuǎn)錄水平上進(jìn)行真核基因調(diào)控主要也是在轉(zhuǎn)錄水平上進(jìn)行的，受大量特定的的，受大量特定的順式作用元件順式作用元件（cis-cis-acting elementacting element）和和反式作用因子（反式作用因子（transtransa

10、cting factoracting factor，又稱跨域作用因子）的調(diào)控，又稱跨域作用因子）的調(diào)控，真核生物的轉(zhuǎn)錄調(diào)控大多數(shù)是通過(guò)順式作真核生物的轉(zhuǎn)錄調(diào)控大多數(shù)是通過(guò)順式作用元件和反式作用因子復(fù)雜的相互作用來(lái)用元件和反式作用因子復(fù)雜的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。實(shí)現(xiàn)的。第十四頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片基因周圍能與特異轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合而影響轉(zhuǎn)基因周圍能與特異轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合而影響轉(zhuǎn)錄的一段錄的一段DNADNA序列。序列。9.2.1 啟動(dòng)子啟動(dòng)子 (1) 核心啟動(dòng)子成分，核心啟動(dòng)子成分，如如TATA框；框； (2) 上游啟動(dòng)子成分上游啟動(dòng)子成分（UPEUPE），如如CAAT框，框，GC框框 (3) 遠(yuǎn)上游順序（遠(yuǎn)上游順

11、序（UAS） ：如增強(qiáng)子，減弱子、靜息子：如增強(qiáng)子，減弱子、靜息子等。等。 (4) 特殊細(xì)胞中的啟動(dòng)子成分：如淋巴細(xì)胞中的特殊細(xì)胞中的啟動(dòng)子成分：如淋巴細(xì)胞中的Oct（octamer）和）和B。第十五頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片組件組件保守順序保守順序DNADNA長(zhǎng)長(zhǎng)度度結(jié)合因結(jié)合因子子大?。ù笮。―aDa）豐度豐度(/ /細(xì)胞細(xì)胞) 分布分布TATA boxTATA boxTATAAAATATAAAA10bp10bpTBPTBP27,00027,000? ?普遍普遍CAAT boxCAAT boxGGCCAATCTGGCCAATCT22bp22bpCTF/NF1CTF/NF160,00060,0003

12、00,000300,000普遍普遍GC boxGC boxGGGCGGGGGCGG20bp20bpSP1SP1165,000165,00060,00060,000普遍普遍OctamerOctamerATTTGCATATTTGCAT20bp20bpOct-1Oct-176,00076,000? ?普遍普遍OctamerOctamerATTTGCATATTTGCAT 23bp 23bpOct-2Oct-252,00052,000? ?淋巴細(xì)胞淋巴細(xì)胞KBKBGGGACTTTCCGGGACTTTCC10bp10bpNFNFK KB B44,00044,000? ?淋巴細(xì)胞淋巴細(xì)胞KBKBGGGACT

13、TTCCGGGACTTTCC10bp10bpH2H2TH1TH1? ? ?普遍普遍ATFATFGTGACGTGTGACGT20bp20bpATFATF? ? ?普遍普遍第十六頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片增強(qiáng)子：是指能使與它連鎖的基因轉(zhuǎn)錄頻率增強(qiáng)子：是指能使與它連鎖的基因轉(zhuǎn)錄頻率明顯增加的明顯增加的DNADNA序列。序列。100-200bp100-200bp長(zhǎng)度，由若長(zhǎng)度，由若干組件構(gòu)成，其基本核心組件常為干組件構(gòu)成，其基本核心組件常為8-12bp8-12bp，可，可以單拷貝或多拷貝串連形式存在。以單拷貝或多拷貝串連形式存在。第十七頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片(1)(1)增強(qiáng)效應(yīng)十分明顯增強(qiáng)效應(yīng)十分明顯 一般能使基

14、因一般能使基因轉(zhuǎn)錄頻率增加轉(zhuǎn)錄頻率增加1010200200倍，有的可以增倍，有的可以增加上千倍，如經(jīng)人巨大細(xì)胞病毒增強(qiáng)加上千倍，如經(jīng)人巨大細(xì)胞病毒增強(qiáng)子增強(qiáng)后的珠蛋白基閱表達(dá)頻率比該子增強(qiáng)后的珠蛋白基閱表達(dá)頻率比該基因正常轉(zhuǎn)錄高基因正常轉(zhuǎn)錄高600600-1 0001 000倍；倍； 第十八頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片(2)(2)增強(qiáng)效應(yīng)與其位置和取向無(wú)關(guān)增強(qiáng)效應(yīng)與其位置和取向無(wú)關(guān) 不論增強(qiáng)子以什么方向排列不論增強(qiáng)子以什么方向排列(5(5一一3 3，或或3 3，一一5 5) )，甚至與靶基因相距，甚至與靶基因相距3 000bp3 000bp或在或在靶基因下游，均表現(xiàn)出增強(qiáng)效應(yīng)；靶基因下游，均表現(xiàn)出增強(qiáng)效

15、應(yīng)；第十九頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片(3)(3)大多為重復(fù)序列大多為重復(fù)序列 一般長(zhǎng)約一般長(zhǎng)約50bp50bp，適合與某些蛋白因子結(jié)合。其內(nèi)部常適合與某些蛋白因子結(jié)合。其內(nèi)部常含有一個(gè)核心序列：含有一個(gè)核心序列：(C)TGGA(C)TGGATATATATAT(C)T(C)，該序列是產(chǎn)生增強(qiáng)效應(yīng)時(shí)所，該序列是產(chǎn)生增強(qiáng)效應(yīng)時(shí)所必需的；必需的；第二十頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片(4)(4)其增強(qiáng)效應(yīng)有嚴(yán)密的組織和細(xì)胞特異性其增強(qiáng)效應(yīng)有嚴(yán)密的組織和細(xì)胞特異性 說(shuō)明增強(qiáng)子只有與特定蛋白質(zhì)說(shuō)明增強(qiáng)子只有與特定蛋白質(zhì)( (轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子) )相互相互作用才能發(fā)揮功能；作用才能發(fā)揮功能；(5)(5)沒有基因?qū)Ｒ恍裕梢栽诓煌?/p>

16、的基因組合沒有基因?qū)Ｒ恍?，可以在不同的基因組合上表現(xiàn)增強(qiáng)效應(yīng)；上表現(xiàn)增強(qiáng)效應(yīng)；(6)(6)許多增強(qiáng)子還受外部信號(hào)的調(diào)控許多增強(qiáng)子還受外部信號(hào)的調(diào)控 ，如金屬硫蛋白基因啟動(dòng)區(qū)上游所帶的增強(qiáng)子，就可以對(duì)環(huán)境中的鋅、鎘濃度做出反應(yīng)。第二十一頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片負(fù)性調(diào)控元件負(fù)性調(diào)控元件，它與轉(zhuǎn)錄抑制因子結(jié)合抑制轉(zhuǎn)錄。，它與轉(zhuǎn)錄抑制因子結(jié)合抑制轉(zhuǎn)錄。最早在酵母中發(fā)現(xiàn)，以后在最早在酵母中發(fā)現(xiàn)，以后在T T淋巴細(xì)胞的淋巴細(xì)胞的T T抗原受體基抗原受體基因的轉(zhuǎn)錄和重排中證實(shí)其存在。因的轉(zhuǎn)錄和重排中證實(shí)其存在。沉默子的作用特點(diǎn)沉默子的作用特點(diǎn)：不受序列方向的影響不受序列方向的影響，能能遠(yuǎn)距離發(fā)揮遠(yuǎn)距離發(fā)揮作用，作

17、用，并可對(duì)并可對(duì)異源基因異源基因的表達(dá)起作用。的表達(dá)起作用。第二十二頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片反式作用因子反式作用因子(trans(transacting factor)acting factor) ：能調(diào)節(jié)與能調(diào)節(jié)與它們接觸的基因的表達(dá)的各種擴(kuò)散分子（通常它們接觸的基因的表達(dá)的各種擴(kuò)散分子（通常是是蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)），如轉(zhuǎn)錄因子；其編碼基因與其識(shí)別），如轉(zhuǎn)錄因子；其編碼基因與其識(shí)別或結(jié)合的靶核苷酸序列不在同一個(gè)或結(jié)合的靶核苷酸序列不在同一個(gè)DNADNA分子上。分子上。轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子(transcription factor)(transcription factor)是起正調(diào)控是起正調(diào)控作用的反式作用

18、因子。作用的反式作用因子。轉(zhuǎn)錄因子是轉(zhuǎn)錄起始過(guò)程中轉(zhuǎn)錄因子是轉(zhuǎn)錄起始過(guò)程中RNARNA聚合酶所需的輔助因聚合酶所需的輔助因子。子。真核生物基因在無(wú)轉(zhuǎn)錄因子時(shí)處于不表達(dá)狀態(tài)，真核生物基因在無(wú)轉(zhuǎn)錄因子時(shí)處于不表達(dá)狀態(tài)，RNARNA聚合酶自身無(wú)法啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄。聚合酶自身無(wú)法啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄。 第二十三頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片鋅指（鋅指（Zinc finger region）螺旋螺旋-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角-螺旋結(jié)構(gòu)（螺旋結(jié)構(gòu)（helix-turn-helix，HLH） ；螺旋螺旋-環(huán)環(huán)-螺旋結(jié)構(gòu)（螺旋結(jié)構(gòu)（helix-loop-helix，HLH） ：亮氨酸亮氨酸“拉鏈拉鏈”式二聚體（式二聚體（leucine zipper

19、）；）；第二十四頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片至少有兩個(gè)至少有兩個(gè)螺旋，其間由短肽段形成的螺旋，其間由短肽段形成的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角或環(huán)連接角或環(huán)連接; ;距離正好相當(dāng)于距離正好相當(dāng)于DNADNA一個(gè)螺距（一個(gè)螺距（3.4nm3.4nm），兩個(gè)），兩個(gè)螺旋剛好分別嵌入螺旋剛好分別嵌入DNADNA的深溝。的深溝。1 1螺旋螺旋轉(zhuǎn)折轉(zhuǎn)折螺旋螺旋(helix(helixturnturnhelixhelix，H HT TH)H)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)第二十五頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片第二十六頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片Zn2+與與4個(gè)個(gè)Cys 、或、或2個(gè)個(gè)Cys和和2個(gè)個(gè)His相結(jié)合。相結(jié)合。整個(gè)蛋白質(zhì)分子有整個(gè)蛋白質(zhì)分子有2-9個(gè)鋅指重復(fù)單位。個(gè)鋅指重

20、復(fù)單位。每一個(gè)單位的指部伸入每一個(gè)單位的指部伸入DNA雙螺旋的深溝，接觸雙螺旋的深溝，接觸5個(gè)核苷酸。個(gè)核苷酸。第二十七頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片第二十八頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片23aaCys- X2-4- Cys-X3-Phe- X5 -Leu- X2 -His- X3 -HisCys，His與與Zn2+結(jié)合形成結(jié)合形成4面體結(jié)面體結(jié)構(gòu)，使中部的氨基酸回折成環(huán)，構(gòu)，使中部的氨基酸回折成環(huán)，凸出如手指凸出如手指中部芳香族氨基酸保守，疏水中部芳香族氨基酸保守，疏水串聯(lián)重復(fù)排列，兩指間串聯(lián)重復(fù)排列，兩指間7-8aa鋅指數(shù)目多少不等鋅指數(shù)目多少不等第二十九頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片與與GC盒結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子盒結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子

21、SP1中有連續(xù)的中有連續(xù)的3個(gè)鋅指重復(fù)結(jié)構(gòu)。個(gè)鋅指重復(fù)結(jié)構(gòu)。第三十頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片344aa，N端與端與DNA結(jié)合結(jié)合9個(gè)鋅指，每個(gè)個(gè)鋅指，每個(gè)30aa與與5s rRNA基因內(nèi)啟動(dòng)子基因內(nèi)啟動(dòng)子 （50bp)結(jié)合結(jié)合第三十一頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片Cys- X2- Cys-X13-Cys- X2- CysZn2+與與4個(gè)個(gè)Cys結(jié)合結(jié)合DNA結(jié)合序列較短，對(duì)稱結(jié)合序列較短，對(duì)稱無(wú)大量重復(fù)性鋅指無(wú)大量重復(fù)性鋅指 Cys2/Cys2與與 Cys2/His2不同不同例如例如GAL4，酵母的轉(zhuǎn)錄因子，酵母的轉(zhuǎn)錄因子, 哺乳類的固醇類激素受體哺乳類的固醇類激素受體第三十二頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片類固醇激素受體是以

22、二聚類固醇激素受體是以二聚體形式發(fā)揮其促進(jìn)轉(zhuǎn)錄作體形式發(fā)揮其促進(jìn)轉(zhuǎn)錄作用的。它們的兩個(gè)鋅指的用的。它們的兩個(gè)鋅指的功能不同。功能不同。第第1 1個(gè)鋅指的右側(cè)是控制與個(gè)鋅指的右側(cè)是控制與DNADNA結(jié)合的，第結(jié)合的，第2 2個(gè)鋅指的個(gè)鋅指的左側(cè)則是控制形成二聚體左側(cè)則是控制形成二聚體的能力的。的能力的。糖皮質(zhì)激素特異性糖皮質(zhì)激素特異性雌激素特異性雌激素特異性第三十三頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片此種結(jié)構(gòu)基元的特點(diǎn)是蛋白質(zhì)的此種結(jié)構(gòu)基元的特點(diǎn)是蛋白質(zhì)的螺旋的一側(cè)集中了許多疏水氨基螺旋的一側(cè)集中了許多疏水氨基酸，兩分子蛋白質(zhì)的這種疏水側(cè)面酸，兩分子蛋白質(zhì)的這種疏水側(cè)面相互作用使之形成二聚體，這些相互作用使之形成

23、二聚體，這些螺旋的一個(gè)突出特點(diǎn)是頻繁出現(xiàn)亮螺旋的一個(gè)突出特點(diǎn)是頻繁出現(xiàn)亮氨酸，并且趨于每氨酸，并且趨于每7 7個(gè)氨基酸殘基出個(gè)氨基酸殘基出現(xiàn)一個(gè)亮氨酸，這種出現(xiàn)頻率使得現(xiàn)一個(gè)亮氨酸，這種出現(xiàn)頻率使得在形成在形成螺旋時(shí)，亮氨酸出現(xiàn)在螺旋時(shí)，亮氨酸出現(xiàn)在螺螺旋的疏水一側(cè)，并且直線排列旋的疏水一側(cè)，并且直線排列 第三十四頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片-COOH，每隔，每隔7個(gè)氨基酸出現(xiàn)一個(gè)個(gè)氨基酸出現(xiàn)一個(gè)Leu，后所有，后所有Leu出現(xiàn)在同一側(cè)面，出現(xiàn)在同一側(cè)面，成直線排列，形成疏水面成直線排列，形成疏水面依靠依靠Leu的疏水作用的疏水作用,2個(gè)個(gè)helix 相相互纏繞，形成拉鏈結(jié)構(gòu)互纏繞，形成拉鏈結(jié)構(gòu)-NH2

24、,富含堿性氨基酸，螺旋富含堿性氨基酸，螺旋狀，堿性狀，堿性DNA結(jié)合域，結(jié)合域， 與與DNA雙螺旋鏈上帶負(fù)電雙螺旋鏈上帶負(fù)電荷的磷酸基團(tuán)結(jié)合荷的磷酸基團(tuán)結(jié)合堿性堿性-亮氨酸拉鏈亮氨酸拉鏈（leucine zipper，ZIP）第三十五頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片第三十六頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片40-50aa含含2個(gè)個(gè) -helix（1516aa）, 由連接區(qū)（由連接區(qū)（1228aa）連接；兩親性連接；兩親性(amphipathic)；通過(guò)疏水面作用；通過(guò)疏水面作用形成二聚體；形成二聚體；NH2端為端為堿性堿性結(jié)合區(qū)，結(jié)合區(qū)，16aa，其中其中6aa6aa為保為保守序列守序列。第三十七頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片 HOO

25、C COOH HOOC COOH LL LL LL LL + + + + + + + + + + + + NH2 NH2 + + NH2 NH2 亮氨酸拉鏈 螺旋環(huán)螺旋(HLH)第三十八頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片zyj278第三十九頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片同源域（同源域（homeo domainshomeo domains）：是指編碼）：是指編碼6060個(gè)保守氨基酸序列的個(gè)保守氨基酸序列的DNADNA片段，它片段，它廣泛存在于真核生物基因組內(nèi)，由于最廣泛存在于真核生物基因組內(nèi)，由于最早從果蠅中克隆得到，該遺傳位點(diǎn)的基早從果蠅中克隆得到，該遺傳位點(diǎn)的基因產(chǎn)物決定了軀體發(fā)育。因產(chǎn)物決定了軀體發(fā)育。第四十頁(yè)，共6

26、5頁(yè)幻燈片第四十一頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片1帶負(fù)電荷的螺旋結(jié)構(gòu)2富含谷氨酰胺的結(jié)構(gòu) 3富含脯氨酸的結(jié)構(gòu) 第四十二頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片2.富含谷氨酰胺的結(jié)構(gòu)：富含谷氨酰胺的結(jié)構(gòu)：SPl是啟動(dòng)子是啟動(dòng)子GC盒的結(jié)合蛋白，除結(jié)合盒的結(jié)合蛋白，除結(jié)合DNA的的鋅指結(jié)構(gòu)以外，鋅指結(jié)構(gòu)以外，SPl共有共有4個(gè)參與轉(zhuǎn)錄活化的區(qū)域，其中最強(qiáng)的轉(zhuǎn)錄個(gè)參與轉(zhuǎn)錄活化的區(qū)域，其中最強(qiáng)的轉(zhuǎn)錄活化域很少有極性氨基酸，卻富含谷氨酰胺活化域很少有極性氨基酸，卻富含谷氨酰胺1帶負(fù)電荷的螺旋結(jié)構(gòu)：帶負(fù)電荷的螺旋結(jié)構(gòu)：這種酸性螺旋結(jié)構(gòu)特異性誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄起始這種酸性螺旋結(jié)構(gòu)特異性誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄起始的活性并不是很強(qiáng)，它們可能與的活性并不是很強(qiáng)，它們可能

27、與TFD復(fù)合物中某個(gè)通用因子或復(fù)合物中某個(gè)通用因子或RNA聚合酶聚合酶本身結(jié)合，并有穩(wěn)定轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的作用。本身結(jié)合，并有穩(wěn)定轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的作用。3富含脯氨酸的結(jié)構(gòu)：富含脯氨酸的結(jié)構(gòu)：CTFNFl因子的羧基端富含脯氨酸因子的羧基端富含脯氨酸(達(dá)達(dá)20-30)，很難形成，很難形成螺旋。螺旋。第四十三頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片9.4.1 9.4.1 蛋白質(zhì)磷酸化、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及基因表達(dá)蛋白質(zhì)磷酸化、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及基因表達(dá)9.4.2 9.4.2 激素及其影響激素及其影響9.4.3 9.4.3 熱激蛋白誘導(dǎo)的基因表達(dá)熱激蛋白誘導(dǎo)的基因表達(dá)9.4.4 9.4.4 金屬硫蛋白基因的多重調(diào)控金屬硫蛋白基因的多重調(diào)控第四

28、十四頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片 蛋白質(zhì)的磷酸化是指由蛋白質(zhì)激酶催化的把蛋白質(zhì)的磷酸化是指由蛋白質(zhì)激酶催化的把ATP或或GTP上上位的磷酸基轉(zhuǎn)移到底物蛋白質(zhì)氨基酸殘位的磷酸基轉(zhuǎn)移到底物蛋白質(zhì)氨基酸殘基上的過(guò)程，其逆轉(zhuǎn)過(guò)程是由蛋白質(zhì)磷酸酶催化的，基上的過(guò)程，其逆轉(zhuǎn)過(guò)程是由蛋白質(zhì)磷酸酶催化的，稱為蛋白質(zhì)脫磷酸化稱為蛋白質(zhì)脫磷酸化蛋白質(zhì)的磷酸化與去磷酸蛋白質(zhì)的磷酸化與去磷酸化過(guò)程是生物體內(nèi)普遍存化過(guò)程是生物體內(nèi)普遍存在的信息傳導(dǎo)調(diào)節(jié)方式，在的信息傳導(dǎo)調(diào)節(jié)方式，幾乎涉及所有的生理及病幾乎涉及所有的生理及病理過(guò)程，如糖代謝、光合理過(guò)程，如糖代謝、光合作用、細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育、作用、細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育、神經(jīng)遞質(zhì)的合成與釋放

29、甚神經(jīng)遞質(zhì)的合成與釋放甚至癌變等等。至癌變等等。 第四十五頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片(1)在胞內(nèi)介導(dǎo)胞外信號(hào)時(shí)具有專一應(yīng)答特點(diǎn)。與信號(hào)傳遞有關(guān)的在胞內(nèi)介導(dǎo)胞外信號(hào)時(shí)具有專一應(yīng)答特點(diǎn)。與信號(hào)傳遞有關(guān)的蛋白激酶類主要受控于胞內(nèi)信使，如蛋白激酶類主要受控于胞內(nèi)信使，如cAMP，Ca2+，DG（二酰二酰甘油，甘油，diacyl glycerol）等，這種共價(jià)修飾調(diào)節(jié)方式顯然等，這種共價(jià)修飾調(diào)節(jié)方式顯然比變構(gòu)調(diào)節(jié)較少受胞內(nèi)代謝產(chǎn)物的影響。比變構(gòu)調(diào)節(jié)較少受胞內(nèi)代謝產(chǎn)物的影響。(2)蛋白質(zhì)的磷酸化與脫磷酸化控制了細(xì)胞內(nèi)已有的酶蛋白質(zhì)的磷酸化與脫磷酸化控制了細(xì)胞內(nèi)已有的酶“活活性性”。與酶的重新合成及分解相比，這種方

30、式能對(duì)外界刺。與酶的重新合成及分解相比，這種方式能對(duì)外界刺激做出更迅速的反應(yīng)。激做出更迅速的反應(yīng)。(3)對(duì)外界信號(hào)具有級(jí)聯(lián)放大作用；對(duì)外界信號(hào)具有級(jí)聯(lián)放大作用；(4)蛋白質(zhì)的磷酸化與脫磷酸化保證了細(xì)胞對(duì)外界信號(hào)的持續(xù)蛋白質(zhì)的磷酸化與脫磷酸化保證了細(xì)胞對(duì)外界信號(hào)的持續(xù)反應(yīng)。反應(yīng)。 被磷酸化的主要氨基酸殘基：被磷酸化的主要氨基酸殘基：絲氨酸絲氨酸、蘇氨酸蘇氨酸和和酪氨酸酪氨酸。組氨酸和賴氨酸殘基也可能被磷酸化。組氨酸和賴氨酸殘基也可能被磷酸化。第四十六頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片第四十七頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片根據(jù)底物蛋白質(zhì)被磷酸化的氨基酸殘基的種類可根據(jù)底物蛋白質(zhì)被磷酸化的氨基酸殘基的種類可分為三大類：分為三大

31、類： 絲氨酸絲氨酸/ /蘇氨酸型蘇氨酸型 這類蛋白激酶使底物蛋白質(zhì)這類蛋白激酶使底物蛋白質(zhì)的絲氨酸或蘇氨酸殘基磷酸化。的絲氨酸或蘇氨酸殘基磷酸化。酪氨酸型酪氨酸型 被磷酸化的是底物的酪氨酸殘基。被磷酸化的是底物的酪氨酸殘基。雙重底物特異性蛋白激酶雙重底物特異性蛋白激酶 既可使絲氨酸和蘇既可使絲氨酸和蘇氨酸殘基磷酸化又可使酪氨酸殘基磷酸化。氨酸殘基磷酸化又可使酪氨酸殘基磷酸化。第四十八頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片信使依賴性蛋白質(zhì)激酶（信使依賴性蛋白質(zhì)激酶（messenger-dependent protein kinase），），包括胞內(nèi)第二信使或調(diào)節(jié)因子依賴性蛋白激酶包括胞內(nèi)第二信使或調(diào)節(jié)因子依賴性蛋白

32、激酶及激素（生長(zhǎng)因子）依賴性激酶兩個(gè)亞類；及激素（生長(zhǎng)因子）依賴性激酶兩個(gè)亞類；非信使依賴型蛋白激酶。非信使依賴型蛋白激酶。第四十九頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片第五十頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片被被A激酶磷酸化的蛋白質(zhì)其激酶磷酸化的蛋白質(zhì)其N端上游往往存在兩個(gè)或兩個(gè)以上堿性端上游往往存在兩個(gè)或兩個(gè)以上堿性氨基酸，特異氨基酸的磷酸化（氨基酸，特異氨基酸的磷酸化（X-Arg-Arg-X-Ser-X）改變了這改變了這一蛋白的酶活性。一蛋白的酶活性。PKA全酶由全酶由4個(gè)亞基組成個(gè)亞基組成(R2C2）包括兩個(gè)相同的調(diào)節(jié)亞基（包括兩個(gè)相同的調(diào)節(jié)亞基（R）和兩個(gè)相同的和兩個(gè)相同的催化亞基（催化亞基（C）。）。全酶的分子量為全

33、酶的分子量為150-170kD。第五十一頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片激素與其受體激素與其受體在肌肉細(xì)胞外在肌肉細(xì)胞外表面相結(jié)合，表面相結(jié)合，誘發(fā)細(xì)胞質(zhì)誘發(fā)細(xì)胞質(zhì)cAMP的合成并的合成并活化活化A激酶，激酶，再將活化磷酸再將活化磷酸基團(tuán)傳遞給無(wú)基團(tuán)傳遞給無(wú)活性的磷酸化活性的磷酸化酶激酶，活化酶激酶，活化糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶，最終將糖原，最終將糖原磷酸化，進(jìn)入磷酸化，進(jìn)入糖酵解并提供糖酵解并提供ATP。第五十二頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片C C激酶（激酶（PKCPKC）是依賴于是依賴于CaCa2+2+的蛋白質(zhì)激酶。主的蛋白質(zhì)激酶。主要實(shí)施對(duì)絲氨酸、蘇氨酸的磷酸化，它具有一要實(shí)施對(duì)絲氨酸、蘇氨酸的磷酸化，它具有一個(gè)

34、催化結(jié)構(gòu)域和一個(gè)調(diào)節(jié)結(jié)域。個(gè)催化結(jié)構(gòu)域和一個(gè)調(diào)節(jié)結(jié)域。磷酸肌醇級(jí)聯(lián)放大的細(xì)胞內(nèi)信使是磷脂酰肌醇磷酸肌醇級(jí)聯(lián)放大的細(xì)胞內(nèi)信使是磷脂酰肌醇-4-4，5-5-二磷酸（二磷酸（PIPPIP2 2）的兩個(gè)酶解的兩個(gè)酶解 產(chǎn)物：肌醇產(chǎn)物：肌醇1 1，4 4，5-5-三磷酸（三磷酸（IPIP3 3）和二?；视停ê投；视停―AGDAG）。）。第五十三頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片第五十四頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片6. 6. CaMCaM激酶及激酶及MAPMAP激酶激酶7. 7. 酪氨酸蛋白激酶酪氨酸蛋白激酶第五十五頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片 處于信號(hào)傳遞鏈終端的蛋白質(zhì)磷酸化既處于信號(hào)傳遞鏈終端的蛋白質(zhì)磷酸化既能對(duì)許多酶蛋白及生理代

35、謝過(guò)程起直接能對(duì)許多酶蛋白及生理代謝過(guò)程起直接的調(diào)節(jié)作用，又能通過(guò)使轉(zhuǎn)錄因子磷酸的調(diào)節(jié)作用，又能通過(guò)使轉(zhuǎn)錄因子磷酸化來(lái)調(diào)節(jié)基因活性?；瘉?lái)調(diào)節(jié)基因活性。第五十六頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片許多類固醇激素許多類固醇激素（如雌激素、孕（如雌激素、孕激素、醛固酮、激素、醛固酮、糖皮質(zhì)激素和雄糖皮質(zhì)激素和雄激素）以及一般激素）以及一般代謝性激素（如代謝性激素（如胰島素）的調(diào)控胰島素）的調(diào)控作用都是通過(guò)起作用都是通過(guò)起始基因轉(zhuǎn)錄而實(shí)始基因轉(zhuǎn)錄而實(shí)現(xiàn)的。現(xiàn)的。 第五十七頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片生物學(xué)上把能與某個(gè)（類）專一蛋白因生物學(xué)上把能與某個(gè)（類）專一蛋白因子結(jié)合，從而控制基因特異表達(dá)的子結(jié)合，從而控制基因特異表達(dá)的DN

36、ADNA上上游序列稱為應(yīng)答元件（游序列稱為應(yīng)答元件（response response elementelement），如熱激應(yīng)答元件，糖皮質(zhì)應(yīng)答），如熱激應(yīng)答元件，糖皮質(zhì)應(yīng)答元件元件, ,金屬應(yīng)答元件等等，這些應(yīng)答元件與細(xì)金屬應(yīng)答元件等等，這些應(yīng)答元件與細(xì)胞內(nèi)專一的轉(zhuǎn)錄因子相互作用，協(xié)調(diào)相關(guān)基胞內(nèi)專一的轉(zhuǎn)錄因子相互作用，協(xié)調(diào)相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄。因的轉(zhuǎn)錄。 第五十八頁(yè)，共65頁(yè)幻燈片許多生物在最適溫度范圍以上，能受熱誘導(dǎo)合成一系列熱休克蛋白（許多生物在最適溫度范圍以上，能受熱誘導(dǎo)合成一系列熱休克蛋白（heat heat shock proteinshock protein）。）。受熱后，果蠅細(xì)胞內(nèi)受熱后，果蠅細(xì)胞內(nèi)Hsp70 mRNAHsp70 mRNA水平提高水平提高1 0001 000倍，就是因倍，就是因?yàn)闊峒ひ蜃樱闊峒ひ蜃樱╤eat shock factorheat shock factor