第三章轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄調(diào)控

第三章轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄調(diào)控第1頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一轉(zhuǎn)錄

(transcription)

——生物體以DNA為模板合成RNA的過程。轉(zhuǎn)錄RNADNA

第一節(jié)轉(zhuǎn)錄的基本原理第2頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一轉(zhuǎn)錄單位：一個轉(zhuǎn)錄區(qū)段可視為一個轉(zhuǎn)錄單位，包括若干個結(jié)構(gòu)基因及其上游的調(diào)控序列。+1轉(zhuǎn)錄起點編碼區(qū)(開放閱讀框)轉(zhuǎn)錄終點啟動子終止子轉(zhuǎn)錄單位轉(zhuǎn)錄單位第3頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一不對稱轉(zhuǎn)錄

（asymmetrictranscription）*在DNA分子雙鏈上某一區(qū)段，一股鏈可轉(zhuǎn)錄，另一股鏈不轉(zhuǎn)錄；*模板鏈并非永遠(yuǎn)在同一單鏈上。第4頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一第5頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一第6頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一第7頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一模板鏈(templatestrand)有意義鏈或Watson鏈：

DNA雙鏈中，能按堿基配對規(guī)律指引轉(zhuǎn)錄，生成RNA的一股單鏈。編碼鏈(codingstrand)反義鏈或Crick鏈：

DNA雙鏈中堿基序列與RNA一致的一股鏈。結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向模板鏈模板鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈相關(guān)概念

第8頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一轉(zhuǎn)錄的忠實性是指一個特定基因的轉(zhuǎn)錄具有固定的起點和固定的終點，而且被轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的剪基序列，嚴(yán)格遵守堿基互補原則。然而，轉(zhuǎn)錄出錯率高于復(fù)制出錯率原因：RNA聚合酶沒有校讀功能高度的忠實性(highfidelity)第9頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一正常的轉(zhuǎn)錄一旦發(fā)生，就不會中途停止，轉(zhuǎn)錄終止前RNA聚合酶不從模板鏈解離下來一旦RNA聚合酶從模板鏈解離，則解離下來的酶不可能與解離點重新結(jié)合高度的進(jìn)行性(highlyprogressive)第10頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)原核生物轉(zhuǎn)錄第11頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一核心酶

coreenzyme全酶

holoenzyme一、原核生物轉(zhuǎn)錄相關(guān)結(jié)構(gòu)和酶（一）原核生物的RNA聚合酶第12頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一σ亞基結(jié)合位點：-35序列β‘亞基結(jié)合位點：-10序列a36512決定哪些基因被轉(zhuǎn)錄b150618催化功能b￠155613結(jié)合DNA模板ω11000功能尚不清楚亞基分子量功能s70263辨認(rèn)起始點第13頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一14因子：又稱釋放因子，六聚體蛋白，可以水解NTP，其解旋酶促使新生RNA鏈從三元轉(zhuǎn)錄復(fù)合物中解離出來，從而終止轉(zhuǎn)錄。（二）ρ因子1969年Roberts研究發(fā)現(xiàn)的控制轉(zhuǎn)錄終止的蛋白質(zhì)。第14頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一（三）啟動子結(jié)構(gòu)啟動子是基因表達(dá)不可缺少的重要調(diào)控序列。沒有啟動子，基因就不能轉(zhuǎn)錄。原核生物啟動子是由兩段彼此分開且又高度保守的核苷酸序列組成，對mRNA的合成極為重要。

第15頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一開始轉(zhuǎn)錄TTGACAAACTGT-35區(qū)(Pribnowbox)TATAATPuATATTAPy-10區(qū)1-30-5010-10-40-205335原核生物啟動子保守序列RNA-pol辨認(rèn)位點(recognitionsite)

55RNA聚合酶保護區(qū)結(jié)構(gòu)基因33第16頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一

1、轉(zhuǎn)錄開始的位置超過90%的轉(zhuǎn)錄起始點為嘌呤核苷酸，在轉(zhuǎn)錄起始點有一保守序列：MCATMM，A是轉(zhuǎn)錄始點。轉(zhuǎn)錄起始點M：A或C或G第17頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一2、—10序列，位于轉(zhuǎn)錄起始位點上游—10bp左右，有一個6個堿基組成的保守序列TATAAT，是RNA聚合酶結(jié)合的部位，又稱為TATA盒或Pribnow盒。

特點：不同的啟動子，其位置略有不同不同的啟動子，每個堿基出現(xiàn)的頻率不同。

—10序列第18頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一3、—35序列：位于轉(zhuǎn)錄起始位點上游35bp處，故稱—35序列，有一個6個堿基組成的保守序列TTGACA.不同啟動子的—35序列的每個堿基出現(xiàn)的頻率不同。—35序列是RNA聚合酶初始結(jié)合的部位—35序列的核苷酸結(jié)構(gòu)決定了啟動子的強度—35序列第19頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一-35序列和-10序列之間的間隔區(qū)堿基序列對轉(zhuǎn)錄起始并不重要。

-35序列和-10序列之間的間隔區(qū)長度對轉(zhuǎn)錄很重要。實驗結(jié)果表明：

-35序列和-10序列之間的間隔區(qū)長度為17bp時轉(zhuǎn)錄效率最高。大多數(shù)啟動子為16~18bp4、作用部位間隔區(qū)第20頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一一、原核生物轉(zhuǎn)錄的起始轉(zhuǎn)錄起始需解決兩個問題：RNA聚合酶必須準(zhǔn)確地結(jié)合在轉(zhuǎn)錄模板的起始區(qū)域。2.DNA雙鏈解開，使其中的一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板。第21頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一

辨認(rèn)起始位點：

亞基辨認(rèn)啟動子的-35區(qū)，RNA聚合酶全酶(2)與模板疏松結(jié)合。酶滑行到-10區(qū)，通過亞基與模板牢固結(jié)合。形成閉合轉(zhuǎn)錄復(fù)合物(二元復(fù)合物)轉(zhuǎn)錄起始過程：第22頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一2.DNA局部解鏈RNA聚合酶擠入DNA雙鏈中，解鏈長度約12~17個核苷酸，拓?fù)洚悩?gòu)酶參與。

形成開放轉(zhuǎn)錄復(fù)合物(二元復(fù)合物)轉(zhuǎn)錄起始過程：第23頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一3.在RNA聚合酶作用下發(fā)生第一次聚合反應(yīng)，形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物。RNApol(2)-DNA-5'pppGpN-OH3轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物(三元復(fù)合物):

RNA聚合酶-DNA模板-四磷酸二核苷酸5-pppG-OH+

NTP5-pppGpN

-OH3+ppi轉(zhuǎn)錄起始過程：第24頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一●原核生物轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物σ因子與核心酶形成全酶，σ因子發(fā)現(xiàn)起始位點，全酶與-35序列結(jié)合，酶分子向-10序列轉(zhuǎn)移并牢固結(jié)合。形成閉合轉(zhuǎn)錄復(fù)合物-10序列及起始位點處發(fā)生局部解鏈，形成開放轉(zhuǎn)錄復(fù)合物在β亞基的催化下，形成RNA的第一個磷酸二酯鍵，由DNA模板、RNA聚合酶、新生RNA鏈組成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物（三元復(fù)合物）。σ因子從全酶上解離，核心酶與DNA的親和力下降，三元復(fù)合物在DNA鏈上移動，繼續(xù)合成RNA.第25頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一二、轉(zhuǎn)錄延長1.亞基脫落，RNA–pol聚合酶核心酶變構(gòu)，與模板結(jié)合松弛，沿著DNA模板前移；

2.在核心酶作用下，NTP不斷聚合，RNA鏈不斷延長。(NMP)n

+

NTP(NMP)n+1

+PPi3.轉(zhuǎn)錄空泡的形成：

第26頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一轉(zhuǎn)錄空泡(transcriptionbubble)：

DNA解開的兩條單鏈與RNA聚合酶及其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA構(gòu)成的轉(zhuǎn)錄復(fù)合物。RNA-pol：40-60bp；

解鏈：小于20bp；RNA/DNA：8-9bp。第27頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一DNA/DNA雙鏈比DNA/RNA雜化雙鏈穩(wěn)定

穩(wěn)定性:G≡C>A=T>A=U穩(wěn)定性存在差異第28頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一原核生物轉(zhuǎn)錄過程中的現(xiàn)象DNA核糖體RNARNA聚合酶第29頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一依賴Rho(ρ)因子的轉(zhuǎn)錄終止非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止三、轉(zhuǎn)錄終止RNA聚合酶在DNA模板上停止前進(jìn)，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA鏈從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物上脫落。

機制第30頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一311.依賴因子的終止因子：又稱釋放因子，六聚體蛋白，可以水解NTP，其解旋酶促使新生RNA鏈從三元轉(zhuǎn)錄復(fù)合物中解離出來，從而終止轉(zhuǎn)錄。第31頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一因子的終止的作用機制第32頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一33第33頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一342.不依賴因子的終止終止子富含GC反向序列出現(xiàn)轉(zhuǎn)錄延宕；RNA聚合酶是由一個掛在DNA上滑行的環(huán)帶動著前進(jìn)的，而這個環(huán)恰好可以容下DNA單連，不能通過比較粗的莖環(huán)結(jié)構(gòu)

終止子poly(U)與模板鏈的poly(A)相互作用力較弱，新生的RNA鏈很容易從模板鏈上解離下來第34頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一35發(fā)夾式結(jié)構(gòu)和寡聚U的共同作用使RNA從三元復(fù)合物中解離出來。第35頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一36

終止效率與二重對稱序列（至少6bp）和寡聚U（至少4個U）的長短有關(guān)，長度↑，終止效率↑。

第36頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一第37頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一2.不依賴因子的終止第38頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一第39頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一不依賴因子的終止機制第40頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)真核生物轉(zhuǎn)錄第41頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一一、真核生物轉(zhuǎn)錄酶及相關(guān)因子（一）真核生物的RNA聚合酶

種類

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

對鵝膏蕈（xun）堿的反應(yīng)45S-rRNAhnRNA某些snRNA5S-rRNAtRNA、snRNA耐受極敏感中度敏感轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物第42頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一DTATAABDNATATAFE（二）轉(zhuǎn)錄因子(TF)RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄因子(TF)：能與順式作用原件識別、結(jié)合，調(diào)節(jié)真核基因轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì)，稱為轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，簡稱轉(zhuǎn)錄因子，也稱反式作用因子。第43頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一第44頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一

基本轉(zhuǎn)錄因子：是RNA聚合酶結(jié)合啟動子所必需的一組蛋白質(zhì)因子，決定三種RNA(mRNA、tRNA、rRNA)轉(zhuǎn)錄的類別。

有人將其視為RNA聚合酶的組成成分或亞基。特異轉(zhuǎn)錄因子：為個別基因轉(zhuǎn)錄所必需，決定該基因的時間、空間特異性表達(dá)。此類特異因子中起轉(zhuǎn)錄激活作用的稱轉(zhuǎn)錄激活因子，起轉(zhuǎn)錄抑制作用的稱轉(zhuǎn)錄抑制因子。（二）轉(zhuǎn)錄因子(TF)第45頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一（二）轉(zhuǎn)錄因子(TF)第46頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一第47頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一AATAAA切離加尾轉(zhuǎn)錄終止點修飾點轉(zhuǎn)錄起始點-25bpTATA盒CAAT盒GC盒增強子外顯子翻譯起始點內(nèi)含子OCT-1OCT-1：ATTTGCAT八聚體順式作用元件第48頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一-110區(qū)第49頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一（三）順式作用元件第50頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一三、真核生物的轉(zhuǎn)錄起始（一）轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始上游區(qū)段比原核生物多樣化，轉(zhuǎn)錄起始時，RNA-pol不直接結(jié)合模板的啟動子，其起始過程比原核生物復(fù)雜，第51頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一第52頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一

轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物(pre-initiationcomplex,PIC)

真核生物RNA-pol不與DNA分子直接結(jié)合，而需依靠眾多的轉(zhuǎn)錄因子。

拼版理論：一個真核生物基因的轉(zhuǎn)錄需要3-5個不同的轉(zhuǎn)錄因子，它們之間相互作用與結(jié)合，形成專一性的活性復(fù)合物，再與RNA聚合酶搭配而特異性地結(jié)合并轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的基因。第53頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一（二）轉(zhuǎn)錄延長RNA-pol前移,核小體移位和解聚現(xiàn)象。與原核生物大致相似，

沒有轉(zhuǎn)錄與翻譯同步的現(xiàn)象。第54頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小體轉(zhuǎn)錄延長中的核小體移位轉(zhuǎn)錄方向第55頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一（三）轉(zhuǎn)錄終止

——和轉(zhuǎn)錄后修飾密切相關(guān)。轉(zhuǎn)錄終止修飾點:

DNA讀碼框架下游的一組AATAAA和GT共同序列,參與轉(zhuǎn)錄終止過程,這些序列稱之為轉(zhuǎn)錄終止修飾點。第56頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一-GUGUGUGAATAAAGTGTGTG轉(zhuǎn)錄終止的修飾點5’5’3’3’RNA-pol5’------AAUAAA-5’------AAUAAA--Poly(A)mRNA核酸酶3加尾第57頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一一、

mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工（一）首、尾的修飾1、5端形成帽子結(jié)構(gòu)

5m7GpppGp

—

(

NTP)n第58頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一帽子結(jié)構(gòu):(m7GpppGp—)7-甲基鳥嘌呤-三磷酸鳥苷第59頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一

此外還可以形成帽子1，帽子2等第一第二位的核苷酸的2’-O位上被甲基化形成帽子1，帽子2，第60頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一核內(nèi)生成,保護mRNA不被核酸外切酶水解。與翻譯過程有關(guān)，帽子結(jié)構(gòu)結(jié)合蛋白是翻譯起始必需的因子。促進(jìn)某些RNA的合成。帽子結(jié)構(gòu)的功能:第61頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一第62頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一第63頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一第64頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一第65頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一第66頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一2、斷裂基因、外顯子和內(nèi)含子真核生物的結(jié)構(gòu)基因，由若干個編碼區(qū)和非編碼區(qū)

互相間隔開但又連續(xù)鑲嵌而成。斷裂基因(splitegene)

CABD編碼區(qū)A、B、C、D非編碼區(qū)第67頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一第68頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一第69頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一RNA編輯的生物學(xué)意義：擴充遺傳信息產(chǎn)生多種表達(dá)產(chǎn)物，產(chǎn)生多種生物學(xué)效應(yīng)，產(chǎn)生功能用途的分化。DNA上的基因數(shù)要比表達(dá)的蛋白質(zhì)種類少。估計10萬個基因，實際3萬個基因。第70頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一第71頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一雞卵清蛋白基因hnRNA首、尾修飾hnRNA剪接成熟的mRNA雞卵清蛋白基因及其轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后修飾第72頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一二、tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工剪切

(a)第73頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一剪接(b)(c)添加堿基修飾(d)第74頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一堿基修飾的方式：（2）還原反應(yīng)

如：UDHU（3）核苷內(nèi)的轉(zhuǎn)位反應(yīng)如：Uψ（4）脫氨反應(yīng)如：AIm如：AA（1）甲基化（1）（1）（3）（2）（4）第75頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一三、rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄45S-RNA剪接18S-RNA5.8S,28SRNArDNA28S5.8S18S第76頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一ReversetranscriptionReplication復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄中心法則第77頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一基因表達(dá)(geneexpression)基因所貯存的遺傳信息通過轉(zhuǎn)錄及翻譯產(chǎn)生具有生物功能的多肽和蛋白質(zhì)或RNA的過程.表達(dá)產(chǎn)物:蛋白質(zhì)或肽RNA第78頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一轉(zhuǎn)錄起始是基因表達(dá)調(diào)控的基本控制點基因激活轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄后加工mRNA降解蛋白質(zhì)降解等蛋白質(zhì)翻譯翻譯后加工修飾轉(zhuǎn)錄水平的基因表達(dá)調(diào)控最重要第79頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一基因表達(dá)調(diào)控的生物學(xué)意義適應(yīng)環(huán)境、維持生長和增殖維持個體發(fā)育與分化第80頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一

原核生物的轉(zhuǎn)錄調(diào)控第81頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一（一）原核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控的特點1、σ因子的特異性識別：在轉(zhuǎn)錄的起始階段，σ亞基識別特異啟動序列，不同的σ因子決定特異基因的轉(zhuǎn)錄激活，決定mRNA、tRNA、rRNA基因的轉(zhuǎn)錄。核心酶(coreenzyme)全酶(holoenzyme)第82頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一第83頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一枯草桿菌孢子形成過程中σ亞基的替換。主要是σ55、σ37、σ29三種亞基的更迭。含σ55的RNA聚合酶只能識別營養(yǎng)基因的啟動子，含σ37的RNA聚合酶只能識別早期孢子形成基因的啟動子，含σ29的RNA聚合酶則只能負(fù)責(zé)中、晚期孢子形成基因的轉(zhuǎn)錄.第84頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一蛋白質(zhì)因子特異DNA序列編碼序列啟動序列操縱序列其他調(diào)節(jié)序列(promoter)(operator)2、操縱子學(xué)說的普遍性

操縱子（operon）：是原核生物在分子水平上基因表達(dá)調(diào)控的單位，由調(diào)節(jié)基因、啟動子、操縱基因和結(jié)構(gòu)基因等序列組成。第85頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一負(fù)調(diào)控:阻遏蛋白與操作基因結(jié)合，抑制結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)。正調(diào)控：阻遏蛋白與操縱基因脫離后，激活蛋白與啟動子結(jié)合以及和RNA集合酶相互作用，幫助結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄起始。原核細(xì)胞的基因調(diào)節(jié)中負(fù)性調(diào)節(jié)占主導(dǎo)作用。3、負(fù)性調(diào)節(jié)占主導(dǎo)

第86頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一操縱序列

——阻遏蛋白(repressor)的結(jié)合位點當(dāng)操縱序列結(jié)合有阻遏蛋白時，會阻礙RNA聚合酶與啟動序列的結(jié)合，或是RNA聚合酶不能沿DNA向前移動，阻礙轉(zhuǎn)錄。啟動序列編碼序列操縱序列pol阻遏蛋白第87頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一一、乳糖操縱子lacopron乳糖操縱子(lacoperon)的結(jié)構(gòu)調(diào)控區(qū)CAP結(jié)合位點啟動序列操縱序列結(jié)構(gòu)基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透酶A：乙?；D(zhuǎn)移酶ZYAOPDNA第88頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一mRNA阻遏蛋白IDNAZYAOPpol沒有乳糖存在時阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)節(jié)阻遏基因第89頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一mRNA阻遏蛋白有乳糖存在時IDNAZYAOPpol啟動轉(zhuǎn)錄mRNA乳糖半乳糖β-半乳糖苷酶第90頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一++++轉(zhuǎn)錄無葡萄糖，cAMP濃度高時有葡萄糖，cAMP濃度低時CAP的正性調(diào)節(jié)ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAP第91頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)※當(dāng)阻遏蛋白封閉轉(zhuǎn)錄時，CAP對該系統(tǒng)不能發(fā)揮作用；※如無CAP存在，即使沒有阻遏蛋白與操縱序列結(jié)合，操縱子仍無轉(zhuǎn)錄活性。單純?nèi)樘谴嬖跁r，細(xì)菌利用乳糖作碳源；若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在時，細(xì)菌首先利用葡萄糖。第92頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一mRNA低半乳糖時高半乳糖時葡萄糖低cAMP濃度高葡萄糖高cAMP濃度低RNA-polOOOO第93頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一TrpTrp高時Trp低時mRNAEDCBAOPtrpR調(diào)節(jié)區(qū)結(jié)構(gòu)基因

RNA聚合酶

RNA聚合酶?色氨酸操縱子二、色氨酸操縱子trpoperon第94頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一UUUU……UUUU……調(diào)節(jié)區(qū)結(jié)構(gòu)基因trpROP前導(dǎo)序列衰減子區(qū)域UUUU……前導(dǎo)mRNA1234衰減子結(jié)構(gòu)第10、11密碼子為trp密碼子終止密碼子14aa前導(dǎo)肽編碼區(qū):

包含序列1形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)能力強弱：序列1/2>序列2/3>序列3/4

trp密碼子UUUU……第95頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一UUUU……34UUUU3’34核糖體前導(dǎo)肽前導(dǎo)mRNA1.當(dāng)色氨酸濃度高時轉(zhuǎn)錄衰減機制125’

trp密碼子衰減子結(jié)構(gòu)就是終止子可使轉(zhuǎn)錄前導(dǎo)DNAUUUU3’

RNA聚合酶終止第96頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一UUUU……342423UUUU……核糖體前導(dǎo)肽前導(dǎo)mRNA15’

trp密碼子結(jié)構(gòu)基因前導(dǎo)DNA

RNA聚合酶2.當(dāng)色氨酸濃度低時Trp合成酶系相關(guān)結(jié)構(gòu)基因被轉(zhuǎn)錄序列3、4不能形成衰減子結(jié)構(gòu)第97頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一

真核生物的轉(zhuǎn)錄調(diào)控第98頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一一、真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控的特點1.有多種RNA聚合酶種類

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

對鵝膏蕈堿的反應(yīng)45S-rRNAhnRNA某些snRNA5S-rRNAtRNA、snRNA耐受極敏感中度敏感轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物第99頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一2.轉(zhuǎn)錄激活狀態(tài)的染色體結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化對核酸酶敏感

DNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生改變

DNA堿基的甲基化修飾發(fā)生變化組蛋白變化第100頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一chromatin狀況與基因表達(dá)相關(guān)證據(jù)1；轉(zhuǎn)錄活化區(qū)/非轉(zhuǎn)錄活化區(qū)chromatin的結(jié)構(gòu)差異

DnaseSintranscriptionalactivatedregionNucleosomestructureincompleteNohiston1inlinkerDNAEuchromatingeneonHeterochromatingeneoff第101頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一從DNA到蛋白質(zhì)的可能的調(diào)控步驟真核基因表達(dá)的多級控制3.正性調(diào)節(jié)占主導(dǎo)第102頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一主要調(diào)控水平：－轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控（transcriptionalcontrol）－轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控（post-transcriptionalcontrol）

RNA加工水平調(diào)控（RNAprocessingcontrol）翻譯水平調(diào)控（translationalcontrol）－蛋白質(zhì)的翻譯后修飾（post-translationalmodification）第103頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一二、真核生物轉(zhuǎn)錄前調(diào)控1.染色質(zhì)結(jié)構(gòu)對轉(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)行得。轉(zhuǎn)錄發(fā)生之前，染色質(zhì)常常會在特定得區(qū)域被解旋松弛，形成自由DNA。這種變化包括核小體結(jié)構(gòu)的消除或改變，DNA本身局部結(jié)構(gòu)的變化，從右旋型變?yōu)樽笮停╖-DNA）等，這些變化可導(dǎo)致結(jié)構(gòu)基因暴露，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子與啟動區(qū)DNA的結(jié)合，誘發(fā)基因轉(zhuǎn)錄?；钴S表達(dá)基因所在染色質(zhì)上一般含有一個或數(shù)個DNA酶I超敏感位點（hypersensitivesite）他們大多位于基因的5′端啟動區(qū)，少數(shù)在其他位置。第104頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一證據(jù)體外重建chromatin改變轉(zhuǎn)錄效率轉(zhuǎn)錄速度＞＞轉(zhuǎn)錄速度completenucleosome轉(zhuǎn)錄速度＞addH1NakedDNA+H2A,H2B,H3,H4第105頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一2.DNA的修飾DNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化天然雙鏈DNA均以負(fù)性超螺旋構(gòu)象存在；基因活化后RNA-pol正超螺旋負(fù)超螺旋轉(zhuǎn)錄方向第106頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一m5C是真核生物DNA中的主要修飾成分多發(fā)生在CpG序列中不同細(xì)胞間m5C相差甚大胚胎細(xì)胞與特化體細(xì)胞相差106DNA堿基修飾變化真核DNA約有5%的胞嘧啶被甲基化，甲基化范圍與基因表達(dá)程度呈反比。第107頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一3.組蛋白的修飾1.組蛋白的乙?；疕istonacetylatedgeneonH3,H4(Lys5,Lys8)高度乙?；痝yrase—like80%H3,H4乙?；∷徕c（去乙?；敢种苿〩elacell組蛋白脫離DNA核小體解體基因表達(dá)基因高效表達(dá)DNANeg.supperhelix第108頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一凡被Trans-factor結(jié)合的區(qū)域均能阻止nucleosome形成H2A,H2B,H3,H4modifiedbyacetylationphosphorylation降低組蛋白的正電荷組蛋白解聚ν-body松弛2.組蛋白的磷酸化第109頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一順式作用元件：通常只在原位影響與其處于同一個DNA分子上的、物理上緊密相連的基因表達(dá)的DNA序列。通常不編碼蛋白，多位于基因旁側(cè)或內(nèi)含子中。如啟動子、終止子、增強子、操縱基因（一）順式作用元件四、真核生物轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控第110頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一順式/反式的調(diào)節(jié)方式第111頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一

TATA盒

CAAT盒

GC盒增強子順式作用元件結(jié)構(gòu)基因-GCGC---CAAT---TATA轉(zhuǎn)錄起始真核生物啟動子保守序列第112頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一1.啟動子真核基因啟動子是RNA聚合酶結(jié)合位點周圍的一組轉(zhuǎn)錄控制組件，至少包括一個轉(zhuǎn)錄起始點以及一個以上的功能組件。TATA盒GC盒CAAT盒第113頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一2.增強子(enhancer)指遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)錄起始點、決定基因的時間、空間特異性、增強啟動子轉(zhuǎn)錄活性的DNA序列。①增強子增強基因轉(zhuǎn)錄的效應(yīng)十分明顯，一般能使基因轉(zhuǎn)錄效率增加K)?200倍，有的可以增加上千倍；②增強子發(fā)揮作用的方式通常與其方向,或與其所在部位與轉(zhuǎn)錄起始點的距離無關(guān)；③增強子大多數(shù)為重復(fù)序列,跨度一般為100~200bp，但其基本的核心組件常由8~12bp組成,有完整的或部分的回文結(jié)構(gòu)；第114頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一④增強子增強基因轉(zhuǎn)錄的效應(yīng)有嚴(yán)格的組織細(xì)胞特異性；⑤增強子沒有基因?qū)Ｒ恍?，可以在不同基因的轉(zhuǎn)錄中發(fā)揮作用；⑥增強子的活性與其在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中的空間方向性有關(guān)；⑦許多增強子是否發(fā)揮作用受外部信號驅(qū)使,這時的增強子又被稱為反應(yīng)元件,如cAMP反應(yīng)元件、激素反應(yīng)元件、金屬反應(yīng)元件和血清反應(yīng)元件等。 第115頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一3.沉默子(silencer)某些基因的負(fù)性調(diào)節(jié)元件，當(dāng)其結(jié)合特異蛋白因子時，對基因轉(zhuǎn)錄起阻遏作用。第116頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一（二）反式作用因子轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子分類（按功能特性）*基本轉(zhuǎn)錄因子(generaltranscriptionfactors)是RNA聚合酶結(jié)合啟動子所必需的一組蛋白因子，決定三種RNA(mRNA、tRNA及rRNA)轉(zhuǎn)錄的類別。第117頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一*特異轉(zhuǎn)錄因子(specialtranscriptionfactors)為個別基因轉(zhuǎn)錄所必需，決定該基因的時間、空間特異性表達(dá)。轉(zhuǎn)錄激活因子轉(zhuǎn)錄抑制因子第118頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一基因表達(dá)具有時空特異性

按功能需要，某一特定基因的表達(dá)嚴(yán)格按特定的時間順序發(fā)生，稱之為基因表達(dá)的時間特異性(temporalspecificity)。多細(xì)胞生物基因表達(dá)表現(xiàn)為與生長、分化和發(fā)育階段一致的時間性，因此又稱階段特異性(stagespecificity)。在個體生長、發(fā)育全過程，一種基因產(chǎn)物在個體的不同組織或器官表達(dá)，即在個體的不同空間出現(xiàn)，稱之為基因表達(dá)的空間特異性(spatialspecificity)?；虮磉_(dá)伴隨空間所表現(xiàn)出的這種分布差異，實際上是由細(xì)胞在器官的分布決定的，所以空間特異性又稱細(xì)胞或組織特異性(cellortissuespecificity)。第119頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一有些基因產(chǎn)物對生命全過程都是必需的或必不可少的。這類基因在一個生物個體的幾乎所有細(xì)胞中持續(xù)表達(dá)，通常稱為管家基因（housekeepinggene）。我們將這類基因表達(dá)稱為基本（或組成性）基因表達(dá)（constitutivegeneexpression）。bcl-2β-actin

12瓊脂糖凝膠電泳圖1.對照組2.實驗組第120頁，共132頁，2023年，2月20日，星期一轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子結(jié)構(gòu)DNA結(jié)合域轉(zhuǎn)錄激活域TF蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)結(jié)合域（反式激活結(jié)構(gòu)域、二聚化結(jié)構(gòu)域）谷氨酰胺富含域酸性激活