復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院分子生物學(xué)原理基因表達(dá)的調(diào)控(62張PPT)

1、Regulation of Gene Expression第十三章第十三章 基因表達(dá)調(diào)控基因表達(dá)調(diào)控 通常情況下，真核生物細(xì)胞只有通常情況下，真核生物細(xì)胞只有2-15%的基因處于有轉(zhuǎn)錄活性的狀態(tài)。的基因處于有轉(zhuǎn)錄活性的狀態(tài)。 表達(dá)調(diào)控是研究不同的環(huán)境和條件以及表達(dá)調(diào)控是研究不同的環(huán)境和條件以及各種因素如何令基因各種因素如何令基因表達(dá)或不表達(dá)表達(dá)或不表達(dá)，而，而且按一定的時(shí)間、空間有次序高效地運(yùn)且按一定的時(shí)間、空間有次序高效地運(yùn)作。作。 調(diào)控水平：調(diào)控水平： 轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后、翻譯、翻譯后轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后、翻譯、翻譯后第十三章第十三章 基因表達(dá)調(diào)控基因表達(dá)調(diào)控 調(diào)控：調(diào)控： 細(xì)胞代謝的調(diào)控（細(xì)胞生存、適

2、應(yīng)內(nèi)環(huán)境）細(xì)胞代謝的調(diào)控（細(xì)胞生存、適應(yīng)內(nèi)環(huán)境）基因表達(dá)的調(diào)控（生命延續(xù)、適應(yīng)大環(huán)境）基因表達(dá)的調(diào)控（生命延續(xù)、適應(yīng)大環(huán)境） 多水平的調(diào)控、多途徑的調(diào)控多水平的調(diào)控、多途徑的調(diào)控 調(diào)控特點(diǎn)：復(fù)雜、多變、靈敏、準(zhǔn)確調(diào)控特點(diǎn)：復(fù)雜、多變、靈敏、準(zhǔn)確第一節(jié)、原核生物的操縱子調(diào)控模式第一節(jié)、原核生物的操縱子調(diào)控模式 操縱子操縱子： 幾個(gè)相關(guān)基因排列在一起，轉(zhuǎn)錄出一個(gè)幾個(gè)相關(guān)基因排列在一起，轉(zhuǎn)錄出一個(gè) mRNA，翻譯出多種具相關(guān)功能的蛋白翻譯出多種具相關(guān)功能的蛋白質(zhì)，完成一個(gè)功能質(zhì)，完成一個(gè)功能 。 有一個(gè)調(diào)控成分。有一個(gè)調(diào)控成分。 是原核生物的轉(zhuǎn)錄單位。是原核生物的轉(zhuǎn)錄單位。 第一節(jié)、原核生物的操縱子

3、調(diào)控模式第一節(jié)、原核生物的操縱子調(diào)控模式一、酶的誘導(dǎo)（一、酶的誘導(dǎo)（enzyme induction）二、操縱子（二、操縱子（operon）的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能三、乳糖操縱子（三、乳糖操縱子（Lac operon）與色氨與色氨 酸操縱子（酸操縱子（Trp operon）四、四、 cAMP對(duì)轉(zhuǎn)錄的調(diào)控對(duì)轉(zhuǎn)錄的調(diào)控五、原核生物轉(zhuǎn)錄的整體調(diào)控模式五、原核生物轉(zhuǎn)錄的整體調(diào)控模式induceraddedinducerremoved酶蛋白合成量酶蛋白合成量細(xì)胞孵育時(shí)間細(xì)胞孵育時(shí)間一、誘導(dǎo)現(xiàn)象一、誘導(dǎo)現(xiàn)象由底物導(dǎo)致利用該底物的酶的合由底物導(dǎo)致利用該底物的酶的合成增加。成增加。一、誘導(dǎo)現(xiàn)象一、誘導(dǎo)現(xiàn)象葡萄

4、糖葡萄糖乳糖乳糖 無(wú)無(wú)半乳糖苷酶半乳糖苷酶乳糖乳糖葡萄糖葡萄糖+半乳糖半乳糖一、誘導(dǎo)現(xiàn)象一、誘導(dǎo)現(xiàn)象 酶的誘導(dǎo)是生物進(jìn)化中的一種合理、經(jīng)酶的誘導(dǎo)是生物進(jìn)化中的一種合理、經(jīng)濟(jì)地利用有限資源的本能。濟(jì)地利用有限資源的本能。 酶的誘導(dǎo)是低等生物的普遍現(xiàn)象。酶的誘導(dǎo)是低等生物的普遍現(xiàn)象。 1961年，年，Jacob and Monod提出了操縱子提出了操縱子學(xué)說(shuō)。學(xué)說(shuō)。 酶誘導(dǎo)的本質(zhì)：代謝物對(duì)催化本身代謝酶誘導(dǎo)的本質(zhì)：代謝物對(duì)催化本身代謝的酶的合成量調(diào)節(jié)。的酶的合成量調(diào)節(jié)。二、操縱子的結(jié)構(gòu)與功能二、操縱子的結(jié)構(gòu)與功能 操縱子操縱子阻遏物基因阻遏物基因 上游啟動(dòng)子上游啟動(dòng)子 操縱基因操縱基因 一組結(jié)構(gòu)基

5、因一組結(jié)構(gòu)基因 R ( i ) P O S inhibitor promotor operator structural gene gene二、操縱子的結(jié)構(gòu)與功能二、操縱子的結(jié)構(gòu)與功能 啟動(dòng)子啟動(dòng)子是結(jié)合是結(jié)合RNA聚合酶的聚合酶的DNA序列序列 強(qiáng)：強(qiáng)：-35TTGACA、-10TATAAT 弱：弱：-35區(qū)共有序列區(qū)共有序列 -10Pribnow不一致不一致一般：基因工程選用強(qiáng)啟動(dòng)子，或雜交融一般：基因工程選用強(qiáng)啟動(dòng)子，或雜交融合生成新啟動(dòng)子合生成新啟動(dòng)子二、操縱子的結(jié)構(gòu)與功能二、操縱子的結(jié)構(gòu)與功能Lac operon的啟動(dòng)的啟動(dòng)子子 Plac的的-10Trp operon的啟動(dòng)的啟動(dòng)子子

6、Ptrp的的-35PtacPtac-17二、操縱子的結(jié)構(gòu)與功能二、操縱子的結(jié)構(gòu)與功能 操縱基因操縱基因是結(jié)合阻遏物的部位，位于啟是結(jié)合阻遏物的部位，位于啟動(dòng)子和結(jié)構(gòu)基因之間，可與啟動(dòng)子部分動(dòng)子和結(jié)構(gòu)基因之間，可與啟動(dòng)子部分重疊。是重疊。是RNA聚合酶是否能通過(guò)的開(kāi)關(guān)。聚合酶是否能通過(guò)的開(kāi)關(guān)。 無(wú)阻遏物時(shí)，無(wú)阻遏物時(shí)，O區(qū)開(kāi)放讓酶通過(guò)并轉(zhuǎn)錄區(qū)開(kāi)放讓酶通過(guò)并轉(zhuǎn)錄下游的結(jié)構(gòu)基因下游的結(jié)構(gòu)基因 有阻遏物時(shí)酶就不能通過(guò)有阻遏物時(shí)酶就不能通過(guò)二、操縱子的結(jié)構(gòu)與功能二、操縱子的結(jié)構(gòu)與功能 阻遏物基因阻遏物基因 ： 產(chǎn)生阻遏物，位于離操縱產(chǎn)生阻遏物，位于離操縱子較遠(yuǎn)的上游區(qū)。子較遠(yuǎn)的上游區(qū)。 負(fù)調(diào)控：起調(diào)控作

7、用的蛋白質(zhì)分子抑制負(fù)調(diào)控：起調(diào)控作用的蛋白質(zhì)分子抑制轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄關(guān)閉的基因由代謝底物開(kāi)放（誘導(dǎo)）關(guān)閉的基因由代謝底物開(kāi)放（誘導(dǎo)）-阻遏物失活阻遏物失活開(kāi)放的基因由代謝底物關(guān)閉（阻遏）開(kāi)放的基因由代謝底物關(guān)閉（阻遏）-阻遏物激活阻遏物激活二、操縱子的結(jié)構(gòu)與功能二、操縱子的結(jié)構(gòu)與功能 操縱子操縱子：結(jié)構(gòu)基因、上游啟動(dòng)子：結(jié)構(gòu)基因、上游啟動(dòng)子(P)和操縱基和操縱基因因(O)組成。組成。P和和O合稱(chēng)合稱(chēng)調(diào)控區(qū)調(diào)控區(qū)可誘導(dǎo)和可阻遏的操縱子可誘導(dǎo)和可阻遏的操縱子類(lèi)類(lèi)型型可可誘誘導(dǎo)導(dǎo)可可阻阻遏遏結(jié)結(jié)合合 O 方方式式i 基基因因產(chǎn)產(chǎn)物物i 基基因因產(chǎn)產(chǎn)物物加加上上代代謝謝終終產(chǎn)產(chǎn)物物O 的的開(kāi)開(kāi)放放方方式式由由

8、代代謝謝底底物物開(kāi)開(kāi)放放通通常常開(kāi)開(kāi)放放由由代代謝謝終終產(chǎn)產(chǎn)物物關(guān)關(guān)閉閉結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)基基因因產(chǎn)產(chǎn)物物功功能能分分解解代代謝謝合合成成代代謝謝LacTrp三、乳糖操縱子和色氨酸操縱子三、乳糖操縱子和色氨酸操縱子乳糖操縱子乳糖操縱子 操縱子的三個(gè)結(jié)構(gòu)基因?yàn)椴倏v子的三個(gè)結(jié)構(gòu)基因?yàn)?-半乳糖苷酶、半乳糖苷酶、 -半乳糖苷通透酶和半乳糖苷通透酶和 -半乳糖苷乙酰轉(zhuǎn)半乳糖苷乙酰轉(zhuǎn)移酶移酶。 在無(wú)乳糖時(shí)，在無(wú)乳糖時(shí)，阻遏阻遏蛋白與蛋白與O區(qū)結(jié)合，阻區(qū)結(jié)合，阻止止RNA聚合酶的轉(zhuǎn)錄聚合酶的轉(zhuǎn)錄 在有乳糖時(shí)，乳糖與在有乳糖時(shí)，乳糖與阻遏蛋白阻遏蛋白結(jié)合后，結(jié)合后，改變了阻遏蛋白的結(jié)構(gòu)，使其不能與改變了阻遏蛋白的結(jié)構(gòu)

9、，使其不能與O區(qū)結(jié)合。區(qū)結(jié)合。(1kb)(155000) DDRPDDRP色氨酸操縱子色氨酸操縱子 色氨酸操縱子有色氨酸操縱子有5個(gè)結(jié)構(gòu)基因個(gè)結(jié)構(gòu)基因 D、E基因：共產(chǎn)生基因：共產(chǎn)生鄰氨基苯甲酸合成酶鄰氨基苯甲酸合成酶 C基因：產(chǎn)物是基因：產(chǎn)物是吲哚甘油磷酸合成酶吲哚甘油磷酸合成酶 B、A基因：共同產(chǎn)物是基因：共同產(chǎn)物是色氨酸合成酶色氨酸合成酶 這些基因一起轉(zhuǎn)錄翻譯后可進(jìn)行色氨酸這些基因一起轉(zhuǎn)錄翻譯后可進(jìn)行色氨酸的合成。的合成。 色氨酸合成僅限細(xì)菌。色氨酸合成僅限細(xì)菌。色氨酸操縱子調(diào)控方式色氨酸操縱子調(diào)控方式（-）（+）乳糖和色氨酸操縱子的共同點(diǎn)乳糖和色氨酸操縱子的共同點(diǎn) 以負(fù)調(diào)控方式為主：蛋

10、白質(zhì)分子（阻遏以負(fù)調(diào)控方式為主：蛋白質(zhì)分子（阻遏物）對(duì)受調(diào)控的區(qū)域起抑制作用。物）對(duì)受調(diào)控的區(qū)域起抑制作用。 由低分子物質(zhì)（底物或產(chǎn)物）影響蛋白由低分子物質(zhì)（底物或產(chǎn)物）影響蛋白質(zhì)對(duì)質(zhì)對(duì)DNA的結(jié)合。的結(jié)合。 結(jié)果：結(jié)果： 既滿(mǎn)足細(xì)胞生長(zhǎng)需求，又不無(wú)謂浪費(fèi)。既滿(mǎn)足細(xì)胞生長(zhǎng)需求，又不無(wú)謂浪費(fèi)。乳糖和色氨酸操縱子的不同點(diǎn)乳糖和色氨酸操縱子的不同點(diǎn) 乳糖操縱子乳糖操縱子 色氨酸操縱子色氨酸操縱子 阻遏物阻遏物阻遏物阻遏物R基因基因R基因基因阻遏物阻遏物阻遏物阻遏物代謝物代謝物基因開(kāi)放基因開(kāi)放 基因關(guān)閉基因關(guān)閉四、四、cAMP對(duì)轉(zhuǎn)錄的調(diào)控對(duì)轉(zhuǎn)錄的調(diào)控 在乳糖和葡萄糖都存在時(shí)，在乳糖和葡萄糖都存在時(shí)，哪

11、種糖被優(yōu)先利用？哪種糖被優(yōu)先利用？ 四、四、cAMP對(duì)轉(zhuǎn)錄的調(diào)控對(duì)轉(zhuǎn)錄的調(diào)控 乳糖操縱子的啟動(dòng)子屬于弱啟動(dòng)子乳糖操縱子的啟動(dòng)子屬于弱啟動(dòng)子 正調(diào)控方式正調(diào)控方式 CAP：catabolite gene activator protein 分解代謝基因活化蛋白，受分解代謝基因活化蛋白，受cAMP激活激活 cAMP-CAP復(fù)合物復(fù)合物：結(jié)合于：結(jié)合于DNA上游的上游的CAP位點(diǎn)，促進(jìn)分解代謝基因表達(dá)位點(diǎn)，促進(jìn)分解代謝基因表達(dá) CAP位點(diǎn)位點(diǎn)：位于：位于PO上游，屬正調(diào)控位點(diǎn)上游，屬正調(diào)控位點(diǎn)四、四、cAMP對(duì)轉(zhuǎn)錄的調(diào)控對(duì)轉(zhuǎn)錄的調(diào)控 培養(yǎng)基中有葡萄糖時(shí)：葡萄糖代謝引起培養(yǎng)基中有葡萄糖時(shí)：葡萄糖代謝引

12、起細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi)cAMP水平下降，乳糖操縱子基因水平下降，乳糖操縱子基因關(guān)閉。關(guān)閉。 培養(yǎng)基中葡萄糖不足時(shí)：培養(yǎng)基中葡萄糖不足時(shí)： cAMP水平升水平升高，高， cAMP-CAP復(fù)合物生成，復(fù)合物生成， cAMP使使CAP變構(gòu)，而與變構(gòu)，而與CAP位點(diǎn)結(jié)合，促進(jìn)乳位點(diǎn)結(jié)合，促進(jìn)乳糖操縱子基因的轉(zhuǎn)錄，以便細(xì)胞利用乳糖操縱子基因的轉(zhuǎn)錄，以便細(xì)胞利用乳糖。糖。四、四、cAMP對(duì)轉(zhuǎn)錄的調(diào)控對(duì)轉(zhuǎn)錄的調(diào)控1阿拉伯糖操縱子阿拉伯糖操縱子 B、A、D：編碼三種酶，共催化阿拉伯編碼三種酶，共催化阿拉伯糖的代謝。糖的代謝。 C：R1（阻遏蛋白），變構(gòu)后成阻遏蛋白），變構(gòu)后成R2。 起始區(qū)起始區(qū)：initiator（

13、I） R1 和和R2在變構(gòu)前后，分別執(zhí)行負(fù)和正調(diào)在變構(gòu)前后，分別執(zhí)行負(fù)和正調(diào)控功能?？毓δ堋?誘導(dǎo)物可以使抑制蛋白在誘導(dǎo)物可以使抑制蛋白在R1和和R2兩種構(gòu)兩種構(gòu)象之間轉(zhuǎn)變。象之間轉(zhuǎn)變。阿拉伯糖操縱子阿拉伯糖操縱子五、原核生物轉(zhuǎn)錄的整體調(diào)控模式五、原核生物轉(zhuǎn)錄的整體調(diào)控模式 調(diào)節(jié)子調(diào)節(jié)子：regulon 操縱子是基因表達(dá)的基本單元，成群操縱操縱子是基因表達(dá)的基本單元，成群操縱子所組成的高一級(jí)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)為調(diào)節(jié)子子所組成的高一級(jí)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)為調(diào)節(jié)子 調(diào)節(jié)原理調(diào)節(jié)原理： 內(nèi)、外環(huán)境的變化通過(guò)傳感器內(nèi)、外環(huán)境的變化通過(guò)傳感器使膜內(nèi)產(chǎn)生信號(hào)，這種信號(hào)可同時(shí)作用于使膜內(nèi)產(chǎn)生信號(hào)，這種信號(hào)可同時(shí)作用于多個(gè)

14、操縱子，或激活或抑制，從而達(dá)到群多個(gè)操縱子，或激活或抑制，從而達(dá)到群體協(xié)調(diào)的目的。體協(xié)調(diào)的目的。調(diào)節(jié)子模式調(diào)節(jié)子模式SOS修復(fù)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)子修復(fù)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)子 DNA損傷和復(fù)制受阻是刺激因子和信號(hào)。損傷和復(fù)制受阻是刺激因子和信號(hào)。 LexA蛋白是一系列操縱子的阻遏物。蛋白是一系列操縱子的阻遏物。 recA基因基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RecA蛋白蛋白可水解可水解LexA蛋白。蛋白。 LexA阻遏阻遏recA基因，基因，RecA蛋白可水解蛋白可水解LexA蛋白，二者之間的平衡移動(dòng)，使細(xì)蛋白，二者之間的平衡移動(dòng)，使細(xì)胞在應(yīng)急時(shí)可迅速啟動(dòng)大量基因的轉(zhuǎn)錄。胞在應(yīng)急時(shí)可迅速啟動(dòng)大量基因的轉(zhuǎn)錄。SOS修復(fù)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)

15、子修復(fù)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)子第二節(jié)、真核生物的基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控第二節(jié)、真核生物的基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控 真核生物的基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控更為復(fù)雜：真核生物的基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控更為復(fù)雜： 總量大：總量大：30億億bp，10萬(wàn)基因萬(wàn)基因 分散在各染色體上，分散在各染色體上，23對(duì)染色體：定位對(duì)染色體：定位 大量的內(nèi)含子：比結(jié)構(gòu)基因多十?dāng)?shù)倍大量的內(nèi)含子：比結(jié)構(gòu)基因多十?dāng)?shù)倍 大量的重復(fù)序列：重復(fù)次數(shù)可達(dá)幾千大量的重復(fù)序列：重復(fù)次數(shù)可達(dá)幾千百萬(wàn)次百萬(wàn)次 更多的蛋白質(zhì)參與更多的蛋白質(zhì)參與 基因的多態(tài)性：不同的地域、人種、個(gè)體基因的多態(tài)性：不同的地域、人種、個(gè)體一、人類(lèi)基因的研究一、人類(lèi)基因的研究 基因組：基因組：DNA雙螺旋雙螺旋 天書(shū)天書(shū) 人

16、類(lèi)基因組即將全部破譯，一本書(shū)已通人類(lèi)基因組即將全部破譯，一本書(shū)已通讀一遍，但閱讀理解的任務(wù)還剛開(kāi)始。讀一遍，但閱讀理解的任務(wù)還剛開(kāi)始。一、人類(lèi)基因的研究一、人類(lèi)基因的研究 人類(lèi)基因組計(jì)劃人類(lèi)基因組計(jì)劃：（HGP） human genomic project 對(duì)人類(lèi)基因組大約對(duì)人類(lèi)基因組大約30億核苷酸對(duì)的全序億核苷酸對(duì)的全序列測(cè)定。列測(cè)定。 在完成結(jié)構(gòu)分析過(guò)程中，對(duì)基因的在完成結(jié)構(gòu)分析過(guò)程中，對(duì)基因的功能功能，包括其表達(dá)包括其表達(dá)調(diào)控調(diào)控，作進(jìn)一步研究，以便，作進(jìn)一步研究，以便徹底了解生命的奧秘。徹底了解生命的奧秘。HGP的內(nèi)容的內(nèi)容 建立人類(lèi)基因組高分辨率的遺傳圖譜建立人類(lèi)基因組高分辨率的遺

17、傳圖譜 完成全部人類(lèi)染色體的各種物理圖譜及選擇某完成全部人類(lèi)染色體的各種物理圖譜及選擇某些模型生物的些模型生物的DNA物理圖譜。物理圖譜。 人類(lèi)人類(lèi)DNA和模型生物的和模型生物的DNA全部序列的測(cè)定。全部序列的測(cè)定。 建立收集、儲(chǔ)存、分類(lèi)和分析所有有關(guān)資料和建立收集、儲(chǔ)存、分類(lèi)和分析所有有關(guān)資料和數(shù)據(jù)的工作系統(tǒng)。數(shù)據(jù)的工作系統(tǒng)。 創(chuàng)建完成以上目標(biāo)所需的新技術(shù)、新方法。創(chuàng)建完成以上目標(biāo)所需的新技術(shù)、新方法。二、基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件二、基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件 分子辨認(rèn)：分子辨認(rèn)：molecular recognition 探討探討DNA-蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)之間蛋白質(zhì)之間的辨認(rèn)與結(jié)合的機(jī)制，

18、以及與調(diào)控的關(guān)的辨認(rèn)與結(jié)合的機(jī)制，以及與調(diào)控的關(guān)系。系。二、基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件二、基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件 TATA box：-30區(qū)區(qū) CAAT box 啟動(dòng)子啟動(dòng)子 GC box 上游活化序列：（上游活化序列：（USA） upstream activator sequence 應(yīng)答元件與可誘導(dǎo)因子：應(yīng)答元件與可誘導(dǎo)因子：-200bp 八聚體八聚體TATA box：免疫球蛋白免疫球蛋白增強(qiáng)子的特點(diǎn)增強(qiáng)子的特點(diǎn) 增強(qiáng)子增強(qiáng)子：enhancer 它是在遠(yuǎn)距離影響啟動(dòng)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件，它是在遠(yuǎn)距離影響啟動(dòng)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件，必須被蛋白質(zhì)因子結(jié)合后才能發(fā)揮增強(qiáng)轉(zhuǎn)必須被蛋白質(zhì)因子結(jié)合后才能發(fā)揮增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄的功能。錄的功能

19、。 增強(qiáng)子影響啟動(dòng)子，但沒(méi)有嚴(yán)格的專(zhuān)一性。增強(qiáng)子影響啟動(dòng)子，但沒(méi)有嚴(yán)格的專(zhuān)一性。 增強(qiáng)子作用無(wú)方向性。增強(qiáng)子作用無(wú)方向性。二、基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件二、基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件 順式作用元件順式作用元件：真核生物結(jié)構(gòu)基因上游：真核生物結(jié)構(gòu)基因上游的調(diào)控區(qū)，有特定的相似或一致性的序的調(diào)控區(qū)，有特定的相似或一致性的序列。列。 反式作用因子反式作用因子：和順式作用元件相結(jié)合：和順式作用元件相結(jié)合或間接影響其作用的蛋白質(zhì)因子。或間接影響其作用的蛋白質(zhì)因子。真核生物真核生物RNA pol II轉(zhuǎn)錄的基因轉(zhuǎn)錄的基因RNA聚合酶聚合酶II的轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子功能TFIIA穩(wěn)定 TFIIDTFIIB促進(jìn) RNA p

20、ol II 結(jié)合TFIID辨認(rèn) TATATFIIEATPaseTFIIF解旋酶TFII-I促進(jìn) TFIID 結(jié)合轉(zhuǎn)錄前起始復(fù)合物轉(zhuǎn)錄前起始復(fù)合物 TFIID是唯一與是唯一與 DNA特異位點(diǎn)即特異位點(diǎn)即TATA盒結(jié)合的轉(zhuǎn)盒結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子。錄因子。 TATA和和TFIID、TFIIA、TFIIB、RNApolII、TFIIF和和TFIIE形形成成轉(zhuǎn)錄前起始復(fù)轉(zhuǎn)錄前起始復(fù)合物合物(PIC)。反式作用因子性質(zhì)反式作用因子性質(zhì) 同一同一DNA序列可被不同蛋白質(zhì)識(shí)別，同一蛋白序列可被不同蛋白質(zhì)識(shí)別，同一蛋白質(zhì)因子也可與多種不同質(zhì)因子也可與多種不同DNA序列結(jié)合序列結(jié)合 。 DNA與蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)的結(jié)合的結(jié)

21、合少數(shù)是直接結(jié)合，多數(shù)是少數(shù)是直接結(jié)合，多數(shù)是蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用后再影響蛋白質(zhì)相互作用后再影響DNA。 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)或DNA-蛋白質(zhì)結(jié)合后，可導(dǎo)致構(gòu)蛋白質(zhì)結(jié)合后，可導(dǎo)致構(gòu)象上的變化。象上的變化。 反式作用因子在自身生物合成過(guò)程中，有相當(dāng)大反式作用因子在自身生物合成過(guò)程中，有相當(dāng)大的可變性和可塑性。的可變性和可塑性。三、順式作用元件與反式作用因子的結(jié)合三、順式作用元件與反式作用因子的結(jié)合 反式作用因子蛋白質(zhì)至少包括三個(gè)功能反式作用因子蛋白質(zhì)至少包括三個(gè)功能域：域：DNA識(shí)別結(jié)合域識(shí)別結(jié)合域、轉(zhuǎn)錄活性域轉(zhuǎn)錄活性域和和結(jié)結(jié)合其它蛋白的結(jié)合域合其它蛋白的結(jié)合域。 模體：（模體

22、：（motif）在結(jié)合域中存在的一些在結(jié)合域中存在的一些局部對(duì)稱(chēng)二聚體。局部對(duì)稱(chēng)二聚體。 在在DNA的的某些某些序列中，也存在一定的對(duì)序列中，也存在一定的對(duì)稱(chēng)性。稱(chēng)性。 順式作用元件與反式作用因子的結(jié)合與順式作用元件與反式作用因子的結(jié)合與這些對(duì)稱(chēng)區(qū)域有關(guān)。這些對(duì)稱(chēng)區(qū)域有關(guān)。三、順式作用元件與反式作用因子的結(jié)合三、順式作用元件與反式作用因子的結(jié)合 DNA結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：開(kāi)放或關(guān)閉開(kāi)放或關(guān)閉 序列不變序列不變蛋白質(zhì)因子：蛋白質(zhì)因子：復(fù)雜、多變復(fù)雜、多變 二者結(jié)合二者結(jié)合基因表達(dá)調(diào)控的多變性基因表達(dá)調(diào)控的多變性螺旋螺旋-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角-螺旋、螺旋、螺旋螺旋-環(huán)環(huán)-螺旋螺旋 兩個(gè)亞基通過(guò)兩個(gè)亞基通過(guò) -

23、折折疊形成二聚體，相疊形成二聚體，相當(dāng)于當(dāng)于DNA的一個(gè)的一個(gè)螺距。螺距。鋅指鋅指 鋅是很多酶的輔助因子鋅是很多酶的輔助因子 鋅指鋅指：（：（Zinc finger）鋅螯合在多肽鏈中，鋅螯合在多肽鏈中，以配價(jià)鍵和半胱氨酸殘基或組氨酸殘基結(jié)合。以配價(jià)鍵和半胱氨酸殘基或組氨酸殘基結(jié)合。 Cys2/His2型：型： Cys-X24- Cys-X3-Phe-Leu- X2 -His- X3- His Cys2/ Cys2型：型： Cys-X2- Cys-X13 -Cys-X2- Cys 一個(gè)單位以指部伸入一個(gè)單位以指部伸入DNA雙螺旋的深溝，接雙螺旋的深溝，接觸觸5 個(gè)核苷酸。個(gè)核苷酸。鋅指鋅指 亮氨

24、酸拉鏈亮氨酸拉鏈(Leu zipper)： 兩組平行的帶亮氨酸的兩組平行的帶亮氨酸的螺旋形成的對(duì)稱(chēng)螺旋形成的對(duì)稱(chēng)二聚體。二聚體。 DNA結(jié)合蛋白的結(jié)合蛋白的C端，每隔端，每隔7個(gè)氨基酸出現(xiàn)個(gè)氨基酸出現(xiàn)一個(gè)亮氨酸。一個(gè)亮氨酸。 蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的 螺旋每圈為螺旋每圈為 3.6 個(gè)氨基酸殘基。個(gè)氨基酸殘基。每二圈出現(xiàn)的每二圈出現(xiàn)的亮氨酸與軸平行列在同一直線(xiàn)亮氨酸與軸平行列在同一直線(xiàn)上，構(gòu)成拉鏈的一半。上，構(gòu)成拉鏈的一半。亮氨酸拉鏈亮氨酸拉鏈亮氨酸拉鏈亮氨酸拉鏈常出現(xiàn)于常出現(xiàn)于真核生物真核生物 DNA結(jié)合結(jié)合蛋白的蛋白的C 端，與癌端，與癌基因表達(dá)基因表達(dá)調(diào)控功能調(diào)控功能有關(guān)。有關(guān)。第三節(jié)、癌基因第三

25、節(jié)、癌基因 癌基因癌基因：oncogene，onc 能使細(xì)胞癌變的能使細(xì)胞癌變的DNA序列。序列。 首先在致癌首先在致癌病毒中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)已證實(shí)它是正常存在于生病毒中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)已證實(shí)它是正常存在于生物基因組內(nèi)。物基因組內(nèi)。 致癌性致癌性：正?；虻牟徽１磉_(dá)的后果：正?；虻牟徽１磉_(dá)的后果 癌癥癌癥：基因以特殊形式表達(dá)后的性狀：基因以特殊形式表達(dá)后的性狀 原癌基因原癌基因：（：（pro-onc） 正常存在于生物基因組內(nèi)的癌基因。正常存在于生物基因組內(nèi)的癌基因。 第三節(jié)、癌基因第三節(jié)、癌基因一、病毒癌基因和細(xì)胞癌基因一、病毒癌基因和細(xì)胞癌基因二、癌基因分類(lèi)二、癌基因分類(lèi)三、癌基因激活三、癌基因激活四

26、、抑癌基因四、抑癌基因 病毒癌基因：病毒癌基因：V-onco 細(xì)胞癌基因：細(xì)胞癌基因：c-onco 把致癌病毒與正常細(xì)胞一起培養(yǎng)，可使把致癌病毒與正常細(xì)胞一起培養(yǎng)，可使正常細(xì)胞變?yōu)榘┘?xì)胞，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為正常細(xì)胞變?yōu)榘┘?xì)胞，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化?；?致癌病毒存在的某些核苷酸序列稱(chēng)為致癌病毒存在的某些核苷酸序列稱(chēng)為癌癌基因基因，即病毒癌基因。，即病毒癌基因。一、病毒癌基因和細(xì)胞癌基因一、病毒癌基因和細(xì)胞癌基因癌基因表達(dá)產(chǎn)物功能癌基因表達(dá)產(chǎn)物功能 生長(zhǎng)因子及其類(lèi)似物或生長(zhǎng)因子的受體。生長(zhǎng)因子及其類(lèi)似物或生長(zhǎng)因子的受體。 酪氨酸蛋白激酶。酪氨酸蛋白激酶。 結(jié)合結(jié)合GTP而影響細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)系統(tǒng)。而影響細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)系統(tǒng)。 結(jié)合結(jié)合DNA發(fā)揮轉(zhuǎn)錄調(diào)控的作用，甚至影發(fā)揮轉(zhuǎn)錄調(diào)控的作用，甚至影響復(fù)制過(guò)程。響復(fù)制過(guò)程。二、癌基因的分類(lèi)二、癌基因的分類(lèi) src家族：家族：src、