真核基因的表達(dá)調(diào)控(講稿)ppt課件

1、圖圖8-2 8-2 細(xì)菌中細(xì)菌中rRNArRNA基因家族各成員的分布與成基因家族各成員的分布與成熟過(guò)程分析熟過(guò)程分析. . 圖圖8-3 8-3 脊椎動(dòng)物中脊椎動(dòng)物中rRNArRNA基因家族主要成員的基因家族主要成員的分布與成熟過(guò)程分析分布與成熟過(guò)程分析 有功能的血紅蛋白基因的根本構(gòu)造：三個(gè)外顯子被有功能的血紅蛋白基因的根本構(gòu)造：三個(gè)外顯子被兩個(gè)內(nèi)含子隔開兩個(gè)內(nèi)含子隔開外顯子外顯子(Exon) (Exon) ：真核細(xì)胞基因：真核細(xì)胞基因DNADNA中的編碼序列，中的編碼序列，這些序列被轉(zhuǎn)錄成這些序列被轉(zhuǎn)錄成RNARNA并進(jìn)而翻譯為蛋白質(zhì)。并進(jìn)而翻譯為蛋白質(zhì)。內(nèi)含子內(nèi)含子(Intron) (Int

2、ron) ：真核細(xì)胞基因：真核細(xì)胞基因DNADNA中的間插序列，中的間插序列，這些序列被轉(zhuǎn)錄成這些序列被轉(zhuǎn)錄成RNARNA，但隨即被剪除而不翻譯。，但隨即被剪除而不翻譯。 PS 外顯子S PL 外顯子L 外顯子2 外顯子3 DNA 50b 2800bp 161bp 4500bp 205bp 327bp 初始轉(zhuǎn)錄本： 在唾腺中轉(zhuǎn)錄 成熟mRNA： 1663nt 初始轉(zhuǎn)錄本： 在肝中轉(zhuǎn)錄 成熟mRNA： 1773nt 圖18-57 小鼠淀粉酶(amy) 基因利用不同啟動(dòng)子產(chǎn)生兩個(gè)不同的mRNA染色體中組蛋白的乙染色體中組蛋白的乙酰化與去乙?；刂契；c去乙?；刂浦旧w的活性著染色體的活性燈刷染

3、色體上的環(huán)形構(gòu)造能夠與基因的活性轉(zhuǎn)錄有關(guān)。燈刷染色體上的環(huán)形構(gòu)造能夠與基因的活性轉(zhuǎn)錄有關(guān)。1 1發(fā)現(xiàn)于魚類、兩棲類和發(fā)現(xiàn)于魚類、兩棲類和爬行類卵細(xì)胞減數(shù)分裂的雙線爬行類卵細(xì)胞減數(shù)分裂的雙線期，由于染色體主軸兩側(cè)有側(cè)期，由于染色體主軸兩側(cè)有側(cè)環(huán)，狀如燈刷，故名燈刷染色環(huán)，狀如燈刷，故名燈刷染色體。體。2 2由兩條同源染色體組成，由兩條同源染色體組成，在交叉處結(jié)合，每條同源染色在交叉處結(jié)合，每條同源染色體含體含2 2條染色單體。條染色單體。3 3軸上有一些染色粒，代軸上有一些染色粒，代表染色質(zhì)嚴(yán)密螺旋化的部位。表染色質(zhì)嚴(yán)密螺旋化的部位。同時(shí)兩條染色單體向兩邊伸出同時(shí)兩條染色單體向兩邊伸出許多側(cè)環(huán)，

4、側(cè)環(huán)是許多側(cè)環(huán)，側(cè)環(huán)是RNARNA活潑轉(zhuǎn)活潑轉(zhuǎn)錄的區(qū)域。錄的區(qū)域?；騿适В夯騿适В涸诩?xì)胞分化過(guò)程中，可以經(jīng)過(guò)喪失掉某些基因此去除這些在細(xì)胞分化過(guò)程中，可以經(jīng)過(guò)喪失掉某些基因此去除這些基因的活性。某些原生動(dòng)物、線蟲、昆蟲和甲殼類動(dòng)物在基因的活性。某些原生動(dòng)物、線蟲、昆蟲和甲殼類動(dòng)物在個(gè)體發(fā)育中，許多體細(xì)胞經(jīng)常喪失掉整條或部分的染色體，個(gè)體發(fā)育中，許多體細(xì)胞經(jīng)常喪失掉整條或部分的染色體，只需未來(lái)分化產(chǎn)生生殖細(xì)胞的那些細(xì)胞不斷保管著整套的只需未來(lái)分化產(chǎn)生生殖細(xì)胞的那些細(xì)胞不斷保管著整套的染色體。其特點(diǎn)為不可逆性。染色體。其特點(diǎn)為不可逆性。目前，在高等真核生物包括動(dòng)物、植物中尚未發(fā)現(xiàn)類目前，在高等

5、真核生物包括動(dòng)物、植物中尚未發(fā)現(xiàn)類似的基因喪失景象。似的基因喪失景象。在一些腫瘤的發(fā)生中，由于一些正?；蚱瑪嗟膯适В瑢?dǎo)在一些腫瘤的發(fā)生中，由于一些正?；蚱瑪嗟膯适?，導(dǎo)致原癌基因的異常活化，引發(fā)惡性細(xì)胞過(guò)度增生。致原癌基因的異常活化，引發(fā)惡性細(xì)胞過(guò)度增生。有兩類甲基化酶：有兩類甲基化酶：日常型甲基轉(zhuǎn)移酶日常型甲基轉(zhuǎn)移酶從頭合成型甲基轉(zhuǎn)移酶從頭合成型甲基轉(zhuǎn)移酶甲基化會(huì)使甲基化會(huì)使B-DNAB-DNA向向Z-DNAZ-DNA轉(zhuǎn)變，降低轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變，降低轉(zhuǎn)錄活性錄活性例例:DNA:DNA甲基化對(duì)甲基化對(duì)X X染色體失活的影響染色體失活的影響X X染色體失活是雌性胎生哺乳動(dòng)物細(xì)胞中兩條染色體失活是雌性胎生

6、哺乳動(dòng)物細(xì)胞中兩條X X染色體染色體隨機(jī)失活一條，以保證與雄性隨機(jī)失活一條，以保證與雄性X X染色體基因的劑量一染色體基因的劑量一樣。樣。失活染色體上基因多數(shù)處于封鎖形狀失活染色體上基因多數(shù)處于封鎖形狀DNADNA序序列呈高度甲基化。列呈高度甲基化。其中其中XistXist基因的表達(dá)是決議基因的表達(dá)是決議X X染色體失活的關(guān)染色體失活的關(guān)鍵要素。鍵要素。XistXist基因只在失活的基因只在失活的X X染色體上表達(dá)。染色體上表達(dá)。 PS 外顯子S PL 外顯子L 外顯子2 外顯子3 DNA 50b 2800bp 161bp 4500bp 205bp 327bp 初始轉(zhuǎn)錄本： 在唾腺中轉(zhuǎn)錄 成熟

7、mRNA： 1663nt 初始轉(zhuǎn)錄本： 在肝中轉(zhuǎn)錄 成熟mRNA： 1773nt 圖18-57 小鼠淀粉酶(amy) 基因利用不同啟動(dòng)子產(chǎn)生兩個(gè)不同的mRNA1啟動(dòng)子：在DNA分子中，RNA聚合酶可以識(shí)別、結(jié)合并導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄起始的序列。真核基因啟動(dòng)子由中心啟動(dòng)子和上游啟動(dòng)子兩個(gè)真核基因啟動(dòng)子由中心啟動(dòng)子和上游啟動(dòng)子兩個(gè)部分組成，是在基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)部分組成，是在基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)+1+1及其及其5 5上游大約上游大約100100200bp200bp以內(nèi)的一組具有獨(dú)立功能的以內(nèi)的一組具有獨(dú)立功能的DNADNA序列元件，每個(gè)元件長(zhǎng)度約為序列元件，每個(gè)元件長(zhǎng)度約為7 720bp20bp，是決議是決議RNA

8、RNA聚合酶聚合酶IIII轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)和轉(zhuǎn)錄頻率的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)和轉(zhuǎn)錄頻率的關(guān)鍵元件。元件。中心啟動(dòng)子中心啟動(dòng)子core promotercore promoter：是保證：是保證RNARNA聚合聚合酶酶IIII轉(zhuǎn)錄正常起始所必需的、最少的轉(zhuǎn)錄正常起始所必需的、最少的DNADNA序列，包序列，包括轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)及轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游括轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)及轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游-25-25-30bp-30bp處的處的TATATATA區(qū)盒。區(qū)盒。中心啟動(dòng)子確定轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)并產(chǎn)生根底程度的中心啟動(dòng)子確定轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)并產(chǎn)生根底程度的轉(zhuǎn)錄。轉(zhuǎn)錄。上游啟動(dòng)子元件上游啟動(dòng)子元件upstream promoter element

9、upstream promoter element，UPEUPE包括通常位于包括通常位于-70bp-70bp附近的附近的CAATCAAT盒盒CCAATCCAAT和和GCGC盒盒GGGCGGGGGCGG等，能經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄因子等，能經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄因子TFIIDTFIID復(fù)復(fù)合物調(diào)理轉(zhuǎn)錄起始的頻率，提高轉(zhuǎn)錄效率。合物調(diào)理轉(zhuǎn)錄起始的頻率，提高轉(zhuǎn)錄效率。 沒有基因?qū)Ｗ⑿裕梢栽诓煌幕蚪M合上表沒有基因?qū)Ｗ⑿?，可以在不同的基因組合上表現(xiàn)加強(qiáng)效應(yīng)?，F(xiàn)加強(qiáng)效應(yīng)。 許多加強(qiáng)子還受外部信號(hào)的調(diào)控，如金屬硫蛋許多加強(qiáng)子還受外部信號(hào)的調(diào)控，如金屬硫蛋白的基因啟動(dòng)區(qū)上游所帶的加強(qiáng)子，就可以對(duì)環(huán)境白的基因啟動(dòng)區(qū)上游所帶的加強(qiáng)子，

10、就可以對(duì)環(huán)境中的鋅、鎘濃度做出反響。中的鋅、鎘濃度做出反響。TFDTATA區(qū)、CTFCAAT區(qū)、SP1GC區(qū)、HSF熱激蛋白啟動(dòng)區(qū)DNADNA結(jié)合構(gòu)造域結(jié)合構(gòu)造域轉(zhuǎn)錄活化構(gòu)造域轉(zhuǎn)錄活化構(gòu)造域構(gòu)造域構(gòu)造域銜接區(qū)銜接區(qū) Cys2 / Cys2鋅指鋅指Cys2 / His2鋅指鋅指見于甾體激素受體見于甾體激素受體見于見于SP1SP1，TFATFA等等功能：鋅指區(qū)擔(dān)任識(shí)別并結(jié)合于功能：鋅指區(qū)擔(dān)任識(shí)別并結(jié)合于DNADNA上特異的目的位點(diǎn)。上特異的目的位點(diǎn)。有兩類與有兩類與DNADNA結(jié)合的蛋白質(zhì)具有這種結(jié)合的蛋白質(zhì)具有這種構(gòu)造，即經(jīng)典的鋅指蛋白和類固醇受構(gòu)造，即經(jīng)典的鋅指蛋白和類固醇受體。不同蛋白質(zhì)鋅指

11、數(shù)目不同。體。不同蛋白質(zhì)鋅指數(shù)目不同。轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子SP1中的鋅指構(gòu)造中的鋅指構(gòu)造每個(gè)螺旋與每個(gè)螺旋與DNA構(gòu)成兩個(gè)構(gòu)成兩個(gè)序列特異性的接觸箭頭序列特異性的接觸箭頭 類固醇激素受體類固醇激素受體是以二聚體方式發(fā)揚(yáng)是以二聚體方式發(fā)揚(yáng)其促進(jìn)轉(zhuǎn)錄作用的。其促進(jìn)轉(zhuǎn)錄作用的。它們的兩個(gè)鋅指的功它們的兩個(gè)鋅指的功能不同。第能不同。第1 1個(gè)鋅指?jìng)€(gè)鋅指的右側(cè)是控制與的右側(cè)是控制與DNADNA結(jié)合的，第結(jié)合的，第2 2個(gè)鋅指?jìng)€(gè)鋅指的左側(cè)那么是控制構(gòu)的左側(cè)那么是控制構(gòu)成二聚體的才干的。成二聚體的才干的。圖圖8-21 8-21 堿性亮氨酸拉鏈轉(zhuǎn)錄激活蛋白與堿性亮氨酸拉鏈轉(zhuǎn)錄激活蛋白與調(diào)控區(qū)調(diào)控區(qū)DNADNA相結(jié)

12、合的表示圖相結(jié)合的表示圖 v早期想象的這些早期想象的這些 -螺旋之間螺旋之間的蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)相互作用的蛋白質(zhì)相互作用的方式是亮氨酸殘基的交錯(cuò)插入，方式是亮氨酸殘基的交錯(cuò)插入，因此叫亮氨酸拉鏈。因此叫亮氨酸拉鏈。(如左圖如左圖)v如今知，在兩個(gè)蛋白質(zhì)上的如今知，在兩個(gè)蛋白質(zhì)上的亮氨酸殘基是肩并肩地陳列起亮氨酸殘基是肩并肩地陳列起來(lái)的，并且相互作用的兩個(gè)來(lái)的，并且相互作用的兩個(gè) -螺旋是彼此纏繞在一同。螺旋是彼此纏繞在一同。 bHLH蛋白只需構(gòu)成二聚體方式才具足夠DNA結(jié)合才干。兩個(gè)亞基都有堿性區(qū)時(shí)才干與DNA結(jié)合。HLH構(gòu)造域的作用大約是正確安頓這兩個(gè)(由每個(gè)亞基提供一個(gè))堿性區(qū)的位置。圖

13、圖8-24 8-24 常見的轉(zhuǎn)錄活化構(gòu)造域常見的轉(zhuǎn)錄活化構(gòu)造域 受體受體receptorreceptor：是細(xì)胞膜上或細(xì)胞內(nèi)：是細(xì)胞膜上或細(xì)胞內(nèi)能特異識(shí)別生物活性分子并與之結(jié)合，能特異識(shí)別生物活性分子并與之結(jié)合， 起起生物學(xué)效應(yīng)的特殊蛋白質(zhì)生物學(xué)效應(yīng)的特殊蛋白質(zhì)( (激酶，個(gè)別是激酶，個(gè)別是糖脂。糖脂。配體配體ligandligand：能與受體呈特異性結(jié)合：能與受體呈特異性結(jié)合的生物活性分子。的生物活性分子。細(xì)胞間信息物質(zhì)就是一類最常見的配體。細(xì)胞間信息物質(zhì)就是一類最常見的配體。除此以外，某些藥物、維生素和毒物也可除此以外，某些藥物、維生素和毒物也可作為配體而發(fā)揚(yáng)生物學(xué)作用。作為配體而發(fā)揚(yáng)生物

14、學(xué)作用。 受體分子活化細(xì)胞功能的途徑主要有兩條：受體分子活化細(xì)胞功能的途徑主要有兩條：配體與細(xì)胞外表受體結(jié)合，經(jīng)過(guò)配體與細(xì)胞外表受體結(jié)合，經(jīng)過(guò)G蛋白介異蛋白介異,活化絲氨酸活化絲氨酸/蘇氨酸或酪氨酸激酶，從而傳蘇氨酸或酪氨酸激酶，從而傳送信號(hào)。送信號(hào)。受體本身或受體結(jié)合蛋白具有內(nèi)源酪氨酸激酶受體本身或受體結(jié)合蛋白具有內(nèi)源酪氨酸激酶活性，胞內(nèi)信號(hào)經(jīng)過(guò)酪氨酸激酶途徑得到活性，胞內(nèi)信號(hào)經(jīng)過(guò)酪氨酸激酶途徑得到傳送。傳送。G G蛋白是一類和蛋白是一類和GTPGTP或或GDPGDP相結(jié)合、位相結(jié)合、位于細(xì)胞膜內(nèi)外表的外周蛋白，由三個(gè)于細(xì)胞膜內(nèi)外表的外周蛋白，由三個(gè)亞基組成，亞基組成，亞基亞基45kD45k

15、D亞基亞基35kD35kD和和亞基亞基7kD7kD。G G蛋白有兩種構(gòu)象，一種以蛋白有兩種構(gòu)象，一種以三三 聚體存在并與聚體存在并與GDPGDP結(jié)合，為非活化型；結(jié)合，為非活化型；另一種構(gòu)象是另一種構(gòu)象是亞基與亞基與GTPGTP結(jié)合并導(dǎo)結(jié)合并導(dǎo)致致二聚體的零落，此型為活化型。二聚體的零落，此型為活化型。 蛋白激酶的種類與功能蛋白激酶的種類與功能細(xì)胞受刺激以后，經(jīng)過(guò)蛋白質(zhì)磷酸化及一細(xì)胞受刺激以后，經(jīng)過(guò)蛋白質(zhì)磷酸化及一系列級(jí)聯(lián)放大過(guò)程將胞外信號(hào)轉(zhuǎn)化為細(xì)胞系列級(jí)聯(lián)放大過(guò)程將胞外信號(hào)轉(zhuǎn)化為細(xì)胞內(nèi)信號(hào)，從而引起廣泛的生理反響。內(nèi)信號(hào)，從而引起廣泛的生理反響。根據(jù)底物蛋白質(zhì)被磷酸化的氨基酸殘基的根據(jù)底物蛋

16、白質(zhì)被磷酸化的氨基酸殘基的種類可分為：種類可分為：第一類為絲氨酸第一類為絲氨酸/ /蘇氨酸型。蘇氨酸型。第二類為酪氨酸型。第二類為酪氨酸型。 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。第三類是組氨酸型。第三類是組氨酸型。 蛋白質(zhì)磷酸化在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作用蛋白質(zhì)磷酸化在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作用(1)(1)介導(dǎo)胞外信號(hào)時(shí)具有專注應(yīng)對(duì)特點(diǎn)。介導(dǎo)胞外信號(hào)時(shí)具有專注應(yīng)對(duì)特點(diǎn)。 (2)(2)能對(duì)外界刺激做出更迅速的反響。能對(duì)外界刺激做出更迅速的反響。(3)(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)(4)保證了細(xì)胞對(duì)外界信號(hào)的繼續(xù)反響。保證了細(xì)胞對(duì)外界信號(hào)的繼續(xù)反響

17、。 根據(jù)能否有調(diào)理物來(lái)分又可分成兩大類： 1.信使依賴型蛋白質(zhì)激酶:包括調(diào)理因子胞內(nèi)第二信使依賴型蛋白激酶及激素生長(zhǎng)因子依賴型激酶。2.非信使依賴型蛋白激酶。IIII對(duì)基因表達(dá)的調(diào)理作用對(duì)基因表達(dá)的調(diào)理作用cAMPcAMP應(yīng)對(duì)元件應(yīng)對(duì)元件CRECRE：在基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)：在基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)中存在的類順式作用元件，它可與其結(jié)合蛋白中存在的類順式作用元件，它可與其結(jié)合蛋白CREBCREB相互作用而調(diào)理此基因的轉(zhuǎn)錄相互作用而調(diào)理此基因的轉(zhuǎn)錄 。高濃度高濃度cAMP-PKAcAMP-PKA被激活被激活-催化亞基入核內(nèi)催化亞基入核內(nèi)-CREB-CREB磷酸化磷酸化-CREB-CREB與與CRECRE結(jié)合

18、調(diào)控基因結(jié)合調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄磷脂酶磷脂酶SH1固醇類激素受體蛋白分子：固醇類激素受體蛋白分子：DNADNA結(jié)合區(qū)保守性極高、結(jié)合區(qū)保守性極高、轉(zhuǎn)錄激活區(qū)保守性小、激素結(jié)合位點(diǎn)。轉(zhuǎn)錄激活區(qū)保守性小、激素結(jié)合位點(diǎn)。激素及其胞內(nèi)受體介導(dǎo)的基因表達(dá)調(diào)控方式激素及其胞內(nèi)受體介導(dǎo)的基因表達(dá)調(diào)控方式三熱激蛋白誘導(dǎo)的基因表達(dá)三熱激蛋白誘導(dǎo)的基因表達(dá)應(yīng)對(duì)元件應(yīng)對(duì)元件response element): response element): 能與某個(gè)專能與某個(gè)專注蛋白因子結(jié)合，從而控制基因特異表達(dá)的注蛋白因子結(jié)合，從而控制基因特異表達(dá)的DNADNA上游序列。上游序列。n許多生物在最適溫度范圍以上，能受熱誘導(dǎo)合成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。一系列熱休克蛋白。n受熱后，果蠅細(xì)胞內(nèi)熱休克蛋白受