真核生物轉(zhuǎn)錄表達(dá)調(diào)控

1、關(guān)于真核生物轉(zhuǎn)錄表達(dá)調(diào)控2022/8/27第一張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月1、基因生物基因結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)錄活性比較2、真核基因轉(zhuǎn)錄機(jī)器的主要組成3、蛋白質(zhì)磷酸化對(duì)基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控4、蛋白質(zhì)乙?；瘜?duì)基因表達(dá)的影響5、激素和熱激蛋白對(duì)基因表達(dá)的影響6、其它水平上的表達(dá)調(diào)控主要內(nèi)容第二張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月真核基因表達(dá)調(diào)控的最顯著特征：能在特定時(shí)間和特定的細(xì)胞中激活特定的基因，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)定的、有序的、不可逆轉(zhuǎn)的分化、發(fā)育過程，并使生物的組織和器官在一定的環(huán)境條件范圍內(nèi)保持正常功能。調(diào)控分類 1）瞬時(shí)調(diào)控或者可逆性調(diào)控 2）發(fā)育調(diào)控或者不可逆調(diào)控同一基因調(diào)控的環(huán)節(jié) 轉(zhuǎn)錄水平

2、轉(zhuǎn)錄后水平 （RNA加工、翻譯水平、蛋白質(zhì)加工折疊）第三張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月4第四張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月8.1 基因結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)錄活性 在真核細(xì)胞中，一條成熟的mRNA鏈只能翻譯出一條多肽鏈。 真核細(xì)胞DNA都與組蛋白和大量非組蛋白相結(jié)合，只有一小部分DNA是裸露的。 高等真核細(xì)胞DNA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。 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DNA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)。第五張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 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

3、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)一般通過改變整個(gè)所控制基因5上游區(qū)DNA構(gòu)型來影響它與RNA聚合酶的結(jié)合能力。 真核生物的RNA在細(xì)胞核中合成，只有經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)穿過核膜，到達(dá)細(xì)胞質(zhì)后，才能被翻譯成蛋白質(zhì)。 許多真核生物的基因只有經(jīng)過復(fù)雜的成熟和剪接過程，才能順利地翻譯成蛋白質(zhì)第六張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月8.1.1 基因家族基因家族（gene family），是來源于同一個(gè)祖先，由一個(gè)基因通過基因重復(fù)而產(chǎn)生兩個(gè)或更多的拷貝而構(gòu)成的一組基因，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)和功能上具有明顯的相似性，編碼相似的蛋白質(zhì)產(chǎn)物， 同一家族基因可以緊密排列在一起，形成一個(gè)基因簇，但多數(shù)時(shí)候，它們是分散在同一染

4、色體的不同位置，或者存在于不同的染色體上的，各自具有不同的表達(dá)調(diào)控模式。簡(jiǎn)單基因家族復(fù)雜基因家族發(fā)育調(diào)控的復(fù)雜多基因家族真核生物基因組特征第七張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月81 簡(jiǎn)單基因家族 簡(jiǎn)單基因家族基因一般串聯(lián)方式前后連接，這類基因家族中的基因之間結(jié)構(gòu)相似，基因與基因之間有重復(fù)序列隔開，在基因組中分散成多個(gè)基因族。各個(gè)基因具有單一的非轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄單元。例如，rRNA基因、tRNA基因等。 第八張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月2. 復(fù)雜基因家族果蠅組蛋白基因家族復(fù)雜多基因家族一般由幾個(gè)相關(guān)基因家族構(gòu)成，基因家族之間由間隔序列隔開，并作為獨(dú)立的轉(zhuǎn)錄單位?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)存在不同形

5、式的復(fù)雜多基因家族。第九張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月發(fā)育調(diào)控的復(fù)雜多基因家族血紅蛋白第十張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第十一張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月8.1.2 真核基因的斷裂基因1） 外顯子和內(nèi)含子* 外顯子占真?zhèn)€基因組10%* 大部分基因含有數(shù)目不等的內(nèi)含子，有的基因不含有內(nèi)含子如：組蛋白，a ,b-干擾素等；內(nèi)含子在RNA成熟過程中被剪切，真核生物才有這種功能；* 內(nèi)含子的功能，除去影響基因的正常表達(dá)真核生物基因組特征第十二張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月2）內(nèi)含子和外顯子的連接區(qū)內(nèi)含子以5端以GT開始， 3端以AG結(jié)束即：5-GT.A

6、G-3的規(guī)律但線粒體基因和酵母tRNA基因不存在這種保守序列第十三張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月3） 外顯子與內(nèi)含子的可變調(diào)控組成型剪接：一個(gè)基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物通過剪接只能產(chǎn)生一種成熟的mRNA。選擇性剪接：同一基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物由于不同的剪接方式形成不同mRNA，進(jìn)而翻譯成不同的蛋白質(zhì)。真核生物基因組特征第十四張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月8.2 真核基因轉(zhuǎn)錄機(jī)器的主要組成第十五張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月16第十六張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月1、啟動(dòng)子 存在于結(jié)構(gòu)基因上游，與基因轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)有關(guān)的一段特殊的DNA序列。一.真核基因的轉(zhuǎn)錄第十七張，PP

7、T共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月Eukaryotic PromoterATGE1 E2 E3 E4 I1 I2 I3TAAAATAAACleavageAdding PolyA tailTranscriptional TerminatorTATA BOX+1-20-70-110Promoter RegionCAAT BOXGC BOXEnhancerTATA BOX: specifically recognition of transcription initiation site. Mutation of this site lead to recognize different trans

8、criptional initiation site. Frequenceof transcription, but not involving in the initiation of transcription Facilitate the binding of RNA polymerase to DNA template by changing the density of supercoil of DNA templateFar distance effect; 2) No direction;3) Cis regulation;4) specificity between diffe

9、rent species and genes;5)Tissue specific; Other tissue and or gene specific transcriptional factors binding sitesX1-XnUREs第十八張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月2. 轉(zhuǎn)錄模板：轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)到RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄終止處的全部DNA序列3. RNA：10-12個(gè)亞基，轉(zhuǎn)錄mRNA4. RNA所需的轉(zhuǎn)錄因子：TF II, ABCDEFH等第十九張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月增強(qiáng)子對(duì)轉(zhuǎn)錄的影響 增強(qiáng)子是指能使和它連鎖的基因轉(zhuǎn)錄頻率明顯增加的DNA序列。作為基因

10、表達(dá)的重要調(diào)節(jié)元件，增強(qiáng)子通常具有下列性質(zhì)： 增強(qiáng)效應(yīng)十分明顯，一般能使基因轉(zhuǎn)錄頻率增加10-200倍 增強(qiáng)效應(yīng)與其位置和取向無關(guān)，不論增強(qiáng)子以什么方向排列（53或35），甚至和靶基因相距3 kb，或在靶基因下游，均表現(xiàn)出增強(qiáng)效應(yīng)； 大多為重復(fù)序列，一般長(zhǎng)約50bp，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：（G）TGGA/TA/TA/T（G），該序列是產(chǎn)生增強(qiáng)效應(yīng)時(shí)所必需的核心序列；第二十張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月沒有基因?qū)Ｒ恍?，可以在不同的基因組合上表現(xiàn)增強(qiáng)效應(yīng)； 許多增強(qiáng)子還受外部信號(hào)的調(diào)控， 金屬硫蛋白基因可以在多種組織細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄，又可受類固醇激素、鋅、鎘和生長(zhǎng)

11、因子等的誘導(dǎo)而提高轉(zhuǎn)錄水平。 增強(qiáng)效應(yīng)有嚴(yán)密的組織和細(xì)胞特異性，說明增強(qiáng)子只有與特定的蛋白質(zhì)（轉(zhuǎn)錄因子）相互作用才能發(fā)揮其功能；例如免疫球蛋白基因的增強(qiáng)子只有在B淋巴胞內(nèi)，活性才最高。胰島素基因和胰凝乳蛋白酶基因的增強(qiáng)子中都發(fā)現(xiàn)了有很強(qiáng)的組織特異性。第二十一張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十二張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月增強(qiáng)子的作用原理 影響米板附近的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)使DNA雙螺旋彎折； 將模板固定在細(xì)胞核的特定位置，有利于拓?fù)洚悩?gòu)酶改變DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的張力，有利于RNA聚合酶的結(jié)合和滑動(dòng)； 增強(qiáng)子區(qū)可以作為反式作用因子或RNA聚合酶II進(jìn)入染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的入口第二十

12、三張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月反式作用因子（一）定義 能直接或間接地識(shí)別或結(jié)合在各類順式作用元件上，參與調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì),也稱為轉(zhuǎn)錄因子（transcriptional factor，TF）。 如：TFD（TATA）、CTF（CAAT）、SP1(GGGCGG)、HSF(熱激蛋白啟動(dòng)區(qū)) 作用： 反式作用因子識(shí)別/結(jié)合 順式作用元件中的靶序列啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄 分類： 基本轉(zhuǎn)錄因子；識(shí)別增強(qiáng)子或沉默子的轉(zhuǎn)錄因子；不通過DNA-蛋白質(zhì)相互作用參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控的共調(diào)控因子第二十四張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 ActivatorsRepressorCoactivatorBasal

13、transcription factors第二十五張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月反式因子必需的結(jié)構(gòu)域1、DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域 (DNA binding motif)螺旋-轉(zhuǎn)折-螺旋（Helix-turn-helix，H-T-H）鋅指結(jié)構(gòu)（zinc finger）堿性-亮氨酸拉鏈（basic - leucine zipper）堿性-螺旋-環(huán)-螺旋（basic helix /loop /helix，bHLH）第二十六張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月2、轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域(Transcription activation domains )酸性激活域 (Acidic activatio

14、n domains) 如酵母轉(zhuǎn)錄因子GCN4，GAL4Prolin-rich 如SP1, AP2, oct1, oct2Glutamine-rich 如CTF/NF1不規(guī)則的，含雙性-helix3、配體結(jié)合域 （ligand-binding domains） Allowing regulation of transcription factor activity by binding of an accessory small molecule.The steroid hormone receptors are an example containing all for of these ty

15、pes of domain.第二十七張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋 (H-T-H)結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)域主要包含兩個(gè)或以上-螺旋區(qū)和螺旋區(qū)中間的轉(zhuǎn)折區(qū)，主要通過一個(gè)靠C端的-螺旋與DNA雙螺旋大溝結(jié)合。第二十八張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月鋅指（Zinc finger）結(jié)構(gòu)定義：保守氨基酸的殘基與鋅離子結(jié)合，使中間的氨基酸殘基回折成一種手指狀結(jié)構(gòu)，稱為鋅指。結(jié)構(gòu)：Cys2/His2鋅指，Cys2/Cys2鋅指；功能：鋅指區(qū)負(fù)責(zé)識(shí)別并結(jié)合于DNA上特異的目標(biāo)位點(diǎn)。第二十九張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月30經(jīng)典鋅指結(jié)構(gòu)示意圖第三十張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作

16、于2022年6月由于結(jié)合在大溝中的螺旋幾乎聯(lián)成一線，這類蛋白質(zhì)與DNA的結(jié)合很牢固，特異性很高。第三十一張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月堿性-亮氨酸拉鏈（basic-Leucine zippers）第三十二張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十三張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十四張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月d. 堿性螺旋-環(huán)-螺旋（basic helix-loop-helix）該調(diào)控區(qū)長(zhǎng)約50個(gè)aa殘基，同時(shí)具有DNA結(jié)合及形成蛋白質(zhì)二聚體的功能，其主要特點(diǎn)為可形成兩個(gè)兩性-螺旋，螺旋之間由環(huán)狀(loop)結(jié)構(gòu)相連。其DNA結(jié)合功能是由一個(gè)較短

17、的富堿性氨基酸區(qū)所決定的。第三十五張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月36螺旋3 結(jié)合到DNA的大溝上，螺旋1、2 露在雙螺旋之外。螺旋3 與磷酸骨架和特異性堿基同時(shí)接觸。第三十六張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 研究發(fā)現(xiàn)，bHLH類蛋白只有形成二聚體時(shí)，才具有足夠的DNA結(jié)合能力。當(dāng)這類二聚體中的一方不含有堿性區(qū)時(shí)，該二聚體明顯缺乏對(duì)靶DNA的親和力。第三十七張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月常見的轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域第三十八張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月The yeast activator GAL4, It has a 49-amino-acid domai

18、n with 11 acidic amino acids.第三十九張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月The activator Sp1 has two such domains, which are about 25% glutamine第四十張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月The activator CTF, for instance, has a domain of 84 amino acids, 19 of which are prolines.第四十一張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月steroidDissociation and dimerizationNu

19、clear translocationGlucocorticoid receptorInibitor(HSP90)Glucocorticoid response elementIn the absence of the steroid hormone, the receptors is bound to an inhibitor, and located in the cytoplasm.the hormone binds to the receptor and releases the receptor from the inhibitor, receptor dimerization an

20、d translocation to the nucleus. receptor interaction its specific DNA-binding sequence (response element) via its DNA-binding domain, activating the target gene. HSPSteroid目標(biāo)基因 激素與熱激蛋白對(duì)基因表達(dá)的影響第四十二張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控基因丟失基因擴(kuò)增基因重排表觀遺傳調(diào)控染色體結(jié)構(gòu)與調(diào)控第四十三張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 1. 開放型活性染色質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)轉(zhuǎn)錄的影

21、響在細(xì)胞分裂間期的細(xì)胞核中，染色質(zhì)的形態(tài)不均勻。根據(jù)其形態(tài)及染色特點(diǎn)可分為常染色質(zhì)和異染色質(zhì)兩種類型。常染色質(zhì)：折疊疏松、凝縮程度低，核小體處于伸展?fàn)顟B(tài)。異染色質(zhì)：折疊壓縮程度高，處于凝集狀態(tài)，核小體處于壓縮狀態(tài)。第四十四張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月兩棲類卵母細(xì)胞rRNA基因（rDNA） 在減數(shù)分裂雙線期rDNA由500拷貝擴(kuò)增200萬，10 核糖體用于卵裂期和胚胎期蛋白質(zhì)的大量合成2基因擴(kuò)增 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。 12第四十五張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月

22、463. 基因丟失即將消失的Y染色體3億年前，當(dāng)男性特有的Y染色體產(chǎn)生之際曾含有1438個(gè)基因，其中1393個(gè)基因已經(jīng)消失；而剩下的45個(gè)基因也將在1000萬年后消失。Y染色體沒了，這個(gè)世界還會(huì)有男人的身影嗎？東歐鼴鼠沒有Y染色體后仍能繁衍生存第四十六張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月4基因重排與變換 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。 通過基因重排調(diào)節(jié)基因活性的典型例子是免疫球蛋白結(jié)構(gòu)基因，抗體主要由B淋巴細(xì)胞合成的?？贵w有100萬種以上，一種淋巴細(xì)胞只產(chǎn)生一種抗體。第四十七張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十八張，PPT

23、共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十九張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月研究生活習(xí)慣、環(huán)境、飲食習(xí)慣等因素在沒有改變DNA序列的前體下，如何影響我們基因的表達(dá)。比如說，空氣中的污染物如何改變一個(gè)人的DNA的表達(dá)，從而導(dǎo)致像肺氣腫或肺癌之類的疾病。不同生活經(jīng)歷（比如服藥史、酗酒、患病史）對(duì)相同遺傳背景的雙胞胎個(gè)性的影響表觀遺傳信息好像是孟德爾和Crick都遺忘了的關(guān)鍵因素二 表觀遺傳學(xué)(epigenetics)第五十張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月一項(xiàng)來自40對(duì)雙胞胎抽提的DNA樣品的研究告訴我們外部因素如何影響這我們的健康?！癘ne monozygotic twin cou

24、ld develop diabetes or cancer or arthritis, and their co-twin, the genetically identical one, could be perfectly healthy, so this is a fundamental question”在基因組中除了DNA和RNA序列以外，還有許多調(diào)控基因的信息，它們雖然本身不改變基因的序列，但是可以通過基因修飾，蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)、DNA和其它分子的相互作用，而影響和調(diào)節(jié)遺傳的基因的功能和特性，并且通過細(xì)胞分裂和增殖周期影響遺傳。第五十一張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月521，

25、 遺傳學(xué)和表觀遺傳學(xué)的定義 遺傳學(xué)(genetic)是指基于基因序列改變所致基因表達(dá)水平（表型）變化，如基因突變、基因雜合丟失和微衛(wèi)星不穩(wěn)定等；表觀遺傳學(xué)(epigenetics) 則是指基于非基因序列改變所致基因表達(dá)水平（表型）變化，如DNA甲基化和染色質(zhì)構(gòu)象變 化等；表觀基因組學(xué)(epigenomics) 則是在基因組水平上對(duì)表觀遺傳學(xué)改變的研究。第五十二張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十三張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月2 表觀遺傳學(xué)研究?jī)?nèi)容DNA甲基化組蛋白乙酰化基因沉默 (RNA silencing) SiRNA/miRNA第五十四張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于

26、2022年6月55表觀遺傳調(diào)控發(fā)育，醫(yī)學(xué)，細(xì)胞分化，進(jìn)化等越來越多的生理過程第五十五張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十六張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月3 DNA甲基化與基因活性的調(diào)控在甲基轉(zhuǎn)移酶的催化下，DNA的CG兩個(gè)核苷酸的胞嘧啶被選擇性地添加甲基，形成5甲基胞嘧啶。DNA的甲基化可引起基因的失活。 DNA甲基化會(huì)導(dǎo)致某些區(qū)域DNA構(gòu)象變化，影響DNA的穩(wěn)定性和蛋白質(zhì)與DNA的相互作用，進(jìn)而控制基因的表達(dá)。（1）DNA甲基化第五十七張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月(2) DNA methylation主要形成方式:5-mC (5-CG-3 )N6-mA

27、7-mG CpG島：位于基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)周圍、由胞嘧啶(C)和鳥嘧啶(G)組成的串聯(lián)重復(fù)序列；一般指一個(gè)至少含有200bp的區(qū)域，其中GC所占比例超過50%Enzymes:DNM T1 ：持續(xù)性DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶 作用于僅有一條鏈甲基化的DNA 雙鏈，使其完全甲基化DNM T3a；DNM T3b：從頭甲基轉(zhuǎn)移酶，它們可甲基化CpG，使其半甲基化，繼而全甲基化第五十八張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月(3) DNA甲基化抑制基因轉(zhuǎn)錄的機(jī)制DNA甲基化會(huì)導(dǎo)致某些區(qū)域DNA構(gòu)象改變（B-Z），包括甲基化后染色質(zhì)對(duì)于核酸酶或限制性內(nèi)切酶的敏感度下降，DNase超敏感位點(diǎn)丟失，使DNA高度螺旋化

28、, 凝縮成團(tuán), 直接影響了轉(zhuǎn)錄因子于啟動(dòng)區(qū)DNA的結(jié)合效率和結(jié)合活性，不能啟始基因轉(zhuǎn)錄。DNA的甲基化不利于模板與RNA聚合酶的結(jié)合，降低了轉(zhuǎn)錄活性。第五十九張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月DNA甲基化提高了突變頻率NNNHCHOCH35-methyl cytosineNNOHTOCH3thymine+ H2O- NH3NNNHCHOcytosine+ SAM比如在腦瘤，乳腺瘤和直腸癌細(xì)胞中P53的可遺傳的突變 （Arg-His或者Cys）第六十張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月DNA甲基化與X染色體失活第六十一張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月Xic和Xist第六十

29、二張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月633， 組蛋白乙?；话闱闆r下,組蛋白的乙?；欣贒NA與組蛋白八聚體的解離，核小體結(jié)構(gòu)松弛，從而使各種轉(zhuǎn)錄因子和協(xié)同轉(zhuǎn)錄因子能與DNA結(jié)合位點(diǎn)特異性結(jié)合，激活基因的轉(zhuǎn)錄。第六十三張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月在細(xì)胞核內(nèi)，組蛋白乙?；c組蛋白去乙?；^程處于動(dòng)態(tài)平衡，并由組蛋白乙?；D(zhuǎn)酶（histone acetyltransferase, HAT）和組蛋白去乙?；福╤istone deacetylase, HDAC）共同調(diào)控。HAT將乙酰輔酶A的乙酰基轉(zhuǎn)移到組蛋白氨基末端特定的賴氨酸殘基上。HDAC使組蛋白去乙酰化，與帶負(fù)電荷的D

30、NA緊密結(jié)合，染色質(zhì)致密卷曲，基因的轉(zhuǎn)錄受到抑制。 第六十四張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月組蛋白乙酰基轉(zhuǎn)移酶（Histone acetyltransferase, HAT）I類：與轉(zhuǎn)錄有關(guān) 轉(zhuǎn)錄激活因子本身還有HAT活性中心 TAFII 250（H3, H4）轉(zhuǎn)錄因子TFIID復(fù)合物的亞基，協(xié)助起始轉(zhuǎn)錄 p300/CBP（H2A,H2B,H3,H4）共激活因子，跟增強(qiáng)子結(jié)合蛋白相互作用，轉(zhuǎn)錄激活子II類：與核小體組裝和染色體結(jié)構(gòu)有關(guān) 第六十五張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月去乙?；窰DAC使組蛋白去乙酰化，與帶負(fù)電荷的DNA緊密結(jié)合，染色質(zhì)致密卷曲，基因的轉(zhuǎn)錄受到抑制。

31、 第六十六張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月組蛋白乙?；鰪?qiáng)與去乙?；种苹虮磉_(dá)的機(jī)制乙酰化中和了組蛋白尾巴的正電荷，降低了它與DNA的親和性和結(jié)合能力，最終影響核小體的濃縮水平和可接近性增加，使核小體變得松散，轉(zhuǎn)錄因子更容易與基因組的這一部分接觸，有利于提高轉(zhuǎn)錄水平；第六十七張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月68RNA干擾(RNAi)定義：雙鏈RNA誘發(fā)的、同源mRNA高效特異性降解的技術(shù)?？梢蕴禺愋越档突蜿P(guān)閉目的基因的表達(dá)，該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于基因功能的探索和疾病基因的治療。 機(jī)制：特異性地降解靶mRNA （清除錯(cuò)誤mRNA）異染色質(zhì)和轉(zhuǎn)座子區(qū)產(chǎn)生的siRNA，通過RNA-

32、蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用募集甲基轉(zhuǎn)移酶到相應(yīng)位置，導(dǎo)致異染色質(zhì)話或者基因沉默；進(jìn)而阻止有害基因表達(dá)第六十八張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月SiRNA1998年，安德魯法厄（Andrew Z. Fire）等在秀麗隱桿線蟲（C.elegans）中進(jìn)行反義RNA抑制實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，作為對(duì)照加入的雙鏈RNA相比正義或反義RNA顯示出了更強(qiáng)的抑制效果。并且將這種現(xiàn)象命名為RNA干擾。2006年，安德魯法厄與克雷格梅洛（Craig C. Mello）由于在RNAi機(jī)制研究中的貢獻(xiàn)獲得諾貝爾生理及醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。21核苷酸的雙鏈RNA，其中19個(gè)互補(bǔ)配對(duì)，3端2個(gè)不配對(duì)，5端為磷酸基團(tuán)；引導(dǎo)鏈介導(dǎo)靶mR

33、NA的降解，乘客鏈在siRNA包裝成熟后被降解。病毒RNA，或者環(huán)境，人為導(dǎo)入的外源RNA都是siRNA的來源。第六十九張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月SiRNA的生物合成1）Dicer切割成雙鏈小片段2）組裝復(fù)合物3）形成活性的沉默復(fù)合物 （RISC）組裝到Ago蛋白中第七十張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月71Dicer20nt左右第七十一張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月ArgonauteRnase H催化RNA的剪切第七十二張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月基因沉默的生物學(xué)意義轉(zhuǎn)錄水平和轉(zhuǎn)錄后水平參與基因調(diào)控維護(hù)基因組的穩(wěn)定性，保護(hù)基因組免受外源核酸侵

34、入 （細(xì)胞RDRP利用入侵RNA為模版，合成雙鏈RNA經(jīng)過Dicer切割組裝成有活性的RISC，抑制外源RNA對(duì)宿主的破壞）第七十三張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月miRNA長(zhǎng)度為22nt左右的5端帶磷酸基團(tuán)、3端帶羥基的非蛋白編碼的調(diào)控小RNA家族。miRNA廣泛存在于真核生物中，不具有開放閱讀框架，不編碼蛋白質(zhì)，一般長(zhǎng)20-24nt，通過轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平上調(diào)控基因的表達(dá)。miRNAs在物種進(jìn)化中相當(dāng)保守，在植物、動(dòng)物和真菌中發(fā)現(xiàn)的miRNAs只在特定的組織和發(fā)育階段表達(dá)，miRNA的組織特異性和時(shí)序性，決定組織和細(xì)胞的功能特異性，表明miRNA在細(xì)胞生長(zhǎng)和發(fā)育過程中起多種調(diào)節(jié)作用

35、。第七十四張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月miRNA生物合成1) RNA poly II轉(zhuǎn)錄 含有頸環(huán)結(jié)構(gòu)的pri-miRNA,5端帽子結(jié)構(gòu)和3-PolyA；2) 第一次切割5和3端（Drosha或DCL1），70nt頸環(huán)結(jié)構(gòu)，末端有2-3個(gè)堿基不配對(duì) （Pre-miRNA）；3）第二次切割頸環(huán)的環(huán)，形成21nt的雙鏈成熟miRNA (miRNA-miRNA*) (Mature miRNA)第七十五張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月動(dòng)物miRNA生物合成過程RNaseIII 70nt的頸環(huán)結(jié)構(gòu) 末端2-3nt不配對(duì) （5，3端）RNaseIII 21nt的頸環(huán)結(jié)構(gòu) （頸環(huán)的環(huán)

36、端）miRNA-miRNA*第七十六張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月miRNA的功能裝載成RISC后，使與之互補(bǔ)配對(duì)的mRNA降解；miRNA可抑制靶mRNA的翻譯，降低靶基因蛋白水平miRNA的異常往往跟腫瘤形成，惡性轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)移，“oncomir”第七十七張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月miRNA與健康在miR-96突變引起的遺傳性進(jìn)行性聽力喪失在mir-184的突變導(dǎo)致遺傳性白內(nèi)障刪除的miR-17 92類，導(dǎo)致骨骼發(fā)育和生長(zhǎng)缺陷第七十八張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月SiRNA和miRNA的相同之處1.長(zhǎng)度都約在22nt左右。2.依賴Dicer酶的加工，是D

37、icer的產(chǎn)物，所以具有Dicer產(chǎn)物的特點(diǎn)。3.需要Argonaute家族蛋白存在。4.RISC組分，所以其功能界限變得不清晰，如二者在介導(dǎo)沉默機(jī)制上有重疊。5.miRNA和siRNA合成都是由雙鏈的RNA或RNA前體形成的。第七十九張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月區(qū)別1.根本區(qū)別是miRNA是內(nèi)源的，是生物體的固有因素；而siRNA是人工體外合成的，通過轉(zhuǎn)染進(jìn)入人體內(nèi)，是RNA干涉的中間產(chǎn)物。2.結(jié)構(gòu)上，miRNA是單鏈RNA，而siRNA是雙鏈RNA。3.Dicer酶對(duì)二者的加工過程不同，miRNA是不對(duì)稱加工，miRNA僅是剪切pre-miRNA的一個(gè)側(cè)臂，其他部分降解；而s

38、iRNA對(duì)稱地來源于雙鏈RNA的前體的兩側(cè)臂。第八十張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月4. 作用位置上，miRNA主要作用于靶標(biāo)基因3-UTR區(qū)，而siRNA可作用于mRNA的任何部位。 5. 作用方式上，miRNA可抑制靶標(biāo)基因的翻譯， 也可以導(dǎo)致靶標(biāo)基因降解，即在轉(zhuǎn)錄水平后和翻譯水平起作用，而siRNA只能導(dǎo)致靶標(biāo)基因的降解，即為轉(zhuǎn)錄水平后調(diào)控。6.miRNA主要在發(fā)育過程中起作用，調(diào)節(jié)內(nèi)源基因表達(dá)，而siRNA不參與生物生長(zhǎng)，是RNAi的產(chǎn)物，原始作用是抑制轉(zhuǎn)座子活性和病毒感染。第八十一張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第六節(jié) 其他水平上的基因調(diào)控第八十二張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月一 RNA的加工成熟 各種基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物都是RNA，無論是rRNA、tRNA還是mRNA，初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物只有經(jīng)過加工，才能成為有生物功能的活性分子。rRNA和tRNA的加工成熟rRNA加工有兩個(gè)內(nèi)容，一個(gè)是分子內(nèi)的切割，另一個(gè)是化學(xué)修飾。真核生物的rRNA基因轉(zhuǎn)錄時(shí)，先產(chǎn)生一個(gè)45S的前體rRNA，然后被核酸酶逐漸降解，形成成熟的18S、28S和5.8S rRNA。真核生物rRNA則主要是核糖甲基化第八十三張，PPT共九十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 tRNA基因轉(zhuǎn)錄時(shí)也可能先生成前體tRNA，然后再進(jìn)行加工成熟。一般認(rèn)為，tRNA基因的初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物在進(jìn)