第七章真核生物表達調控詳解

第七章真核生物表達調控詳解演示文稿本文檔共72頁；當前第1頁；編輯于星期三\9點41分優(yōu)選第七章真核生物表達調控本文檔共72頁；當前第2頁；編輯于星期三\9點41分

真核生物的基因結構與轉錄活性:

1、簡述真核生物基因表達調控總論；

2、真核基因組的一般構造特點；

3、基因的典型結構及特點；

4、真核生物DNA水平上的基因表達調控;

5、DNA甲基化與基因活性的調控;本文檔共72頁；當前第3頁；編輯于星期三\9點41分真核生物和原核生物由于基本生活方式不同所決定基因表達調控上的巨大差別。原核生物的調控系統(tǒng)就是要在一個特定的環(huán)境中為細胞創(chuàng)造高速生長的條件，或使細胞在受到損傷時，盡快得到修復，所以，原核生物基因表達的開關經常是通過控制轉錄的起始來調節(jié)的。

真核生物（除酵母、藻類和原生動物等單細胞類之外）主要由多細胞組成，每個真核細胞所攜帶的基因數(shù)量及總基因組中蘊藏的遺傳信息量都大大高于原核生物。人類細胞單倍體基因組就包含有3×109bp總DNA，約為大腸桿菌總DNA的1000倍，是噬菌體總DNA的10萬倍左右！大腸桿菌約有4000個基因，人則約有3～5萬個基因。本文檔共72頁；當前第4頁；編輯于星期三\9點41分

真核基因表達調控的最顯著特征是能在特定時間和特定的細胞中激活特定的基因，從而實現(xiàn)"預定"的、有序的、不可逆轉的分化、發(fā)育過程，并使生物的組織和器官在一定的環(huán)境條件范圍內保持正常功能。本文檔共72頁；當前第5頁；編輯于星期三\9點41分

真核生物基因調控，根據其性質可分為兩大類：

第一類是瞬時調控或稱可逆性調控，它相當于原核細胞對環(huán)境條件變化所做出的反應，包括某種底物或激素水平升降，或細胞周期不同階段中酶活性和濃度的調節(jié)。

第二類是發(fā)育調控或稱不可逆調控，是真核基因調控的精髓部分，它決定了真核細胞生長、分化、發(fā)育的全部進程。本文檔共72頁；當前第6頁；編輯于星期三\9點41分真核基因表達調控的環(huán)節(jié)更多

基因表達是基因經過轉錄、翻譯、產生有生物活性的蛋白質的整個過程。同原核生物一樣，轉錄依然是真核生物基因表達調控的主要環(huán)節(jié)。但真核基因轉錄發(fā)生在細胞核（線粒體基因的轉錄在線粒體內），翻譯則多在胞漿，兩個過程是分開的，因此其調控增加了更多的環(huán)節(jié)和復雜性，轉錄后的調控占有了更多的分量。本文檔共72頁；當前第7頁；編輯于星期三\9點41分在真核生物中基因表達的調節(jié)其特點是:（1）多層次;（2）無操縱子和衰減子;（3）個體發(fā)育復雜;（4）受環(huán)境影響較小;本文檔共72頁；當前第8頁；編輯于星期三\9點41分

7.1.1基因的典型結構及特點

(1)真核基因組結構龐大由DNA、組蛋白、非組蛋白(P25)等大分子組成。其基本結構物質是DNA和組蛋白。

核小體是染色質的基本單位。真核染色體上三要素：DNA復制起始點、著絲點(centromere)和端粒(telomere)。

著絲粒（centromere)：細胞分裂時染色體與仿錘絲相連結的部位，為染色體的正常分離所必需。

端粒(telomere)：真核生物線狀染色體分子末端的DNA區(qū)域.具有防止DNA末端降解，保證染色體的穩(wěn)定性的功能本文檔共72頁；當前第9頁；編輯于星期三\9點41分

(2)重復序列分為三種：單拷貝序列(singlecopysequences)

：

一個基因組中只有一個或幾個拷貝的序列；長度約為750-2000bp，相當于一個結構基因的長度，占基因組的40-80%。例如結構基因基本上屬于不重復序列，如蛋清蛋白、蠶的絲心蛋白等。中度重復序列(moderaterepetitivesequences)

：重復次數(shù)在101-104之間;多數(shù)長100-500bp，占基因組10-40%。各種rRNA、tRNA及某些結構蛋白基因（如組蛋白基因）。高度重復序列(highrepetitivesequences)—衛(wèi)星DNA

：這類序列一般較短，長10-300bp，重復次數(shù)>lO5，占基因組DNA序列總量的10-60%，人的基因組中這類序列約占20%，功能還不明了。

重復序列的存在是真核生物DNA區(qū)別于原核生物DNA的一個重要特征。本文檔共72頁；當前第10頁；編輯于星期三\9點41分

(3)基因不連續(xù)性(interruptedgene)

基因的編碼序列在DNA分子上是不連續(xù)的，為不編碼的序列所隔開。不連續(xù)基因是通過mRNA和DNA雜交試驗發(fā)現(xiàn)的。外顯子(exon)：編碼序列內含子(intron)：非編碼序列外顯子和內含子的概念與是否編碼氨基酸的概念并不相對應。從不連續(xù)基因到成熟mRNA之間存在著一個基因轉錄的中間體,叫做初級轉錄物，叫做不均一核RNA(heterogeneousnuclearRNA,hnRNA),這個基因的初級轉錄物既含有外顯子又含有內合子序列，從不均一核RNA到成熟mRNA要經過一轉錄后的加工拼接過程。真核生物基因的不連續(xù)性和轉錄后加工是真核基因有別于原核基因的又一重要特征。本文檔共72頁；當前第11頁；編輯于星期三\9點41分在真核生物中也有些基因是不含內含子的，如組蛋白基因及α型、β型干擾素基因、大多數(shù)酵母蛋白基因等。在一個結構基因中，編碼某一蛋白質不同區(qū)域的各個外顯子并不連續(xù)排列在一起，而常常被長度不等的內含子所隔離，形成鑲嵌排列的斷裂方式。所以，真核基因有時被稱為斷裂基因(interruptedgene)。目前尚不清楚內含子的生理功能。研究發(fā)現(xiàn)，只有真核生物具有切除基因中內含子，產生功能型mRNA和蛋白質的能力，原核生物一般不具有這種本領。如果要在原核細胞里表達真核基因，必須首先構建切除內含子的重組基因，才有可能得到所研究的蛋白質。本文檔共72頁；當前第12頁；編輯于星期三\9點41分本文檔共72頁；當前第13頁；編輯于星期三\9點41分

(4)存在許多基因家族(genefamily)來源相同、結構相似、功能相關的基因組成為單一的基因簇或稱基因家族。同一家族中的成員有時緊密地排列在一起，成為一個基因簇；更多的時候，它們卻分散在同一染色體的不同部位，甚至位于不同的染色體上，具有各自不同的表達調控模式。本文檔共72頁；當前第14頁；編輯于星期三\9點41分簡單多基因家族

簡單多基因家族中的基因一般以串聯(lián)方式前后相連。在大腸桿菌中，16S，23S和5SrRNA基因聯(lián)合成一個轉錄單位，各種rRNA分子都是從這個轉錄單位上剪切下來的。

在真核生物中，前rRNA轉錄產物的分子量為45S，包括18S，28S和5.8S三個主要rRNA分子。前rRNA分子中至少有100處被甲基化（主要是核糖的2-OH甲基化），原始轉錄產物也被特異性RNA酶切割降解，產生成熟rRNA分子。5SrRNA作為一個獨立的轉錄單位，由RNA聚合酶III（而不是聚合酶I）完成轉錄。本文檔共72頁；當前第15頁；編輯于星期三\9點41分復雜多基因家族

復雜多基因家族一般由幾個相關基因家族構成，基因家族之間由間隔序列隔開，并作為獨立的轉錄單位。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)存在不同形式的復雜多基因家族。

海膽的組蛋白基因家族串聯(lián)單位中的每一個基因分別被轉錄成單順反子RNA，這些RNA都沒有內含子，而且各基因在同一條DNA鏈上按同一方向轉錄，每個基因的轉錄與翻譯速度都受到調節(jié)。研究還表明，在一個特定的細胞中，并不是所有串聯(lián)的單位都得到轉錄。胚胎發(fā)育的不同階段或不同組織中，有不同的串聯(lián)單位被轉錄，暗示可能存在具有不同專一性的組蛋白亞類和發(fā)育調控機制。本文檔共72頁；當前第16頁；編輯于星期三\9點41分發(fā)育調控的復雜多基因家族

多基因家族成員的表達受到不同發(fā)育階段的影響，而形成不同的基因產物。如血紅蛋白α2β2的亞基在胚胎期為2ζ22ε2，嬰兒期有2%為2α22δ

，98%為2α22β

，這是由于在不同的發(fā)育階段基因的排列順序決定了基因的表達順序。發(fā)育階段組成胚胎期(8w以前)2(ζε)

2(ζγ)

2(αε)胎兒期(8~41w)2(αγ)嬰兒期2(αδ)

2(αβ)不同發(fā)育階段血紅蛋白亞型本文檔共72頁；當前第17頁；編輯于星期三\9點41分

真核生物DNA水平上的基因表達調控

分子生物學的最新研究表明，在個體發(fā)育過程中，用來合成RNA的DNA模板也會發(fā)生規(guī)律性變化，從而控制基因表達和生物體的發(fā)育。高度重復基因的形成通常與個體分化階段DNA的某些變化有關。例如，一個成熟的紅細胞能產生大量的可翻譯出成熟珠蛋白的mRNA，而其前體細胞卻不產生珠蛋白。許多情況下，這種變化是由于基因本身或它的拷貝數(shù)發(fā)生了永久性變化。這種DNA水平的調控是真核生物發(fā)育調控的一種形式，它包括了基因丟失、擴增、重排和移位等方式，通過這些方式可以消除或變換某些基因并改變它們的活性。這些調控方式與轉錄及翻譯水平的調控是不同的，因為它使基因組發(fā)生了改變。本文檔共72頁；當前第18頁；編輯于星期三\9點41分

．“開放”型活性染色質（activechromatin）結構對轉錄的影響

真核基因的活躍轉錄是在常染色質(euchromatin)上進行的(異染色質hetrochromatin高度壓縮,不轉錄)

。轉錄發(fā)生之前，染色質常常會在特定的區(qū)域被解旋松弛，形成自由DNA。這種變化可能包括核小體結構的消除或改變，DNA本身局部結構的變化等，這些變化可導致結構基因暴露，促進轉錄因子與啟動區(qū)DNA的結合，誘發(fā)基因轉錄。

用DNA酶I處理各種組織的染色質時，發(fā)現(xiàn)處于活躍狀態(tài)的基因比非活躍狀態(tài)的DNA更容易被DNA酶I所降解。雞成紅細胞（erythroblast）染色質中，β-血紅蛋白基因比卵清蛋白基因更容易被DNA酶I切割降解。雞輸卵管細胞的染色質中被DNA酶I優(yōu)先降解的是卵清蛋白基因，而不是β-血紅蛋白基因。本文檔共72頁；當前第19頁；編輯于星期三\9點41分

存在于“燈刷型”染色體（lampbrush）上的環(huán)形結構可能與基因的活性轉錄有關?！盁羲⑿汀比旧w只有在兩棲類動物卵細胞發(fā)生減數(shù)分裂時才能被觀察到，它是染色體充分伸展時的一種形態(tài)。高倍電鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，燈刷型染色體上存在許多突起的“泡”狀或“環(huán)”狀結構，有時還能看到RNP沿著這些突起結構移動，表明這些DNA正在被RNA聚合酶所轉錄。本文檔共72頁；當前第20頁；編輯于星期三\9點41分1.基因的擴增（amplification）兩棲類和昆蟲卵母細胞rRNA基因的擴增：如非洲爪蟾卵母細胞rDNA(rRNA基因)的擴增,以滿足受精后合成大量蛋白質的需要。一旦卵母細胞成熟，多余的rDNA就沒有用了，將被逐漸降解。

．基因擴增

基因擴增是指某些基因的拷貝數(shù)專一性大量增加的現(xiàn)象，它使細胞在短期內產生大量的基因產物以滿足生長發(fā)育的需要，是基因活性調控的一種方式。

本文檔共72頁；當前第21頁；編輯于星期三\9點41分

．基因重排(rearrangement)將一個基因從遠離啟動子的地方移到距它很近的位點從而啟動轉錄，這種方式被稱為基因重排。

真核生物最典型的例子是：1、免疫球蛋白在成熟過程中的重排2、酵母的交配型轉變.本文檔共72頁；當前第22頁；編輯于星期三\9點41分

通過基因重排調節(jié)基因活性的典型例子是免疫球蛋白(抗體)結構基因和T-細胞受體基因的表達，前者是由B淋巴細胞合成的，而后者則由T-淋巴細胞合成?？贵w有100萬種以上，一種淋巴細胞只產生一種抗體。本文檔共72頁；當前第23頁；編輯于星期三\9點41分免疫球蛋白的肽鏈主要由可變區(qū)（V區(qū)）、恒定區(qū)（C區(qū)）以及兩者之間的連接區(qū)（J區(qū)）組成重鏈由V、D、J、C四種不同基因片段組成，結構比輕鏈更為復雜本文檔共72頁；當前第24頁；編輯于星期三\9點41分V、C和J基因片段在胚胎細胞中相隔較遠。編碼產生免疫球蛋白的細胞發(fā)育分化時，通過染色體內DNA重組把4個相隔較遠的基因片段連接在一起，從而產生了具有表達活性的免疫球蛋白基因。本文檔共72頁；當前第25頁；編輯于星期三\9點41分

DNA甲基化與基因活性的調控

DNA甲基化是最早發(fā)現(xiàn)的修飾途徑之一，這一修飾途徑可能存在于所有高等生物中并與基因表達調控密切相關。

大量研究表明，DNA甲基化能關閉某些基因的活性，去甲基化則誘導了基因的重新活化和表達。

DNA甲基化能引起染色質結構、DNA構象、DNA穩(wěn)定性及DNA與蛋白質相互作用方式的改變，從而控制基因表達。本文檔共72頁；當前第26頁；編輯于星期三\9點41分．DNA的甲基化

DNA甲基化主要形成5-甲基胞嘧啶（5-mC）和少量的N6-甲基腺嘌呤（N6-mA）及7-甲基鳥嘌呤（7-mG）。

由于CpG二核苷酸通常成串出現(xiàn)在DNA上，這段序列往往被稱為CpG島。本文檔共72頁；當前第27頁；編輯于星期三\9點41分

真核生物細胞內存在兩種甲基化酶活性：一種被稱為日常型甲基轉移酶，另一種是從頭合成型甲基轉移酶，前者主要在甲基化母鏈（模板鏈）指導下使處于半甲基化的DNA雙鏈分子上與甲基胞嘧啶相對應的胞嘧啶甲基化。該酶催化特異性極強，對半甲基化的DNA有較高的親和力，使新生的半甲基化DNA迅速甲基化，從而保證DNA復制及細胞分裂后甲基化模式不變。后者催化未甲基化的CpG成為mCpG，它不需要母鏈指導，但速度很慢。本文檔共72頁；當前第28頁；編輯于星期三\9點41分．DNA甲基化抑制基因轉錄的機理

DNA甲基化導致某些區(qū)域DNA構象變化，從而影響了蛋白質與DNA的相互作用，抑制了轉錄因子與啟動區(qū)DNA的結合效率。研究表明，當組蛋白H1與含CCGG序列的甲基化或非甲基化DNA分別形成復合體時，DNA的構型存在著很大的差別，甲基化達到一定程度時會發(fā)生從常規(guī)的B-DNA向Z-DNA的過渡。由于Z-DNA結構收縮，螺旋加深，使許多蛋白質因子賴以結合的元件縮入大溝而不利于基因轉錄的起始。有實驗用序列相同但甲基化水平不同的DNA為材料，比較其作為RNA聚合酶轉錄模板的活性，發(fā)現(xiàn)甲基的引入不利于模板與RNA聚合酶的結合，降低了其體外轉錄活性。本文檔共72頁；當前第29頁；編輯于星期三\9點41分

5-甲基胞嘧啶在DNA上并不是隨機分布的，基因的5'端和3'端往往富含甲基化位點，而啟動區(qū)DNA分子上的甲基化密度與基因轉錄受抑制的程度密切相關。對于弱啟動子來說，稀少的甲基化就能使其完全失去轉錄活性。當這一類啟動子被增強時（帶有增強子），即使不去甲基化也可以恢復其轉錄活性。若進一步提高甲基化密度，即使增強后的啟動子仍無轉錄活性。因為甲基化對轉錄的抑制強度與MeCPl（methylCpG-bindingproteinl）結合DNA的能力成正相關，甲基化CpG的密度和啟動子強度之間的平衡決定了該啟動子是否具有轉錄活性。本文檔共72頁；當前第30頁；編輯于星期三\9點41分．DNA甲基化與X染色體失活

X染色體失活是發(fā)育過程中獨特的調節(jié)機制。

雌性胎生哺乳類動物細胞中兩條X染色體之一在發(fā)育早期隨機失活，以確保與只有一條X染色體的雄性個體內X染色體基因的劑量相同。一旦發(fā)生X染色體失活，這個信息便能夠穩(wěn)定地傳遞給子代細胞，使該細胞有絲分裂所產生的后代都保持同一條X染色體失活。本文檔共72頁；當前第31頁；編輯于星期三\9點41分X染色體失活中心(X-chromosomeinactivationcenter,Xic):Xist基因(Xi-specifictranscript)XistX染色體其他位點甲基化，不轉錄活性去甲基化，活性去甲基化，轉錄失活甲基化，失活本文檔共72頁；當前第32頁；編輯于星期三\9點41分7.2真核基因轉錄水平的調控

真核基因調控主要也是在轉錄水平上進行的，受大量特定的順式作用元件（cis-actingelement，又稱順式作用元件）和反式作用因子（trans－actingfactor，又稱跨域作用因子）的調控，真核生物的轉錄調控大多數(shù)是通過順式作用元件和反式作用因子復雜的相互作用來實現(xiàn)的。

真核細胞的三種RNA聚合酶（Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ）中，只有RNA聚合酶Ⅱ能轉錄生成mRNA，以下主要討論RNA聚合酶Ⅱ的轉錄調控。

I型：45S-rRNAII型：hnRNAIII型：小分子RNA（5S-rRNA，tRNA，snRNA）本文檔共72頁；當前第33頁；編輯于星期三\9點41分1.順式作用元件(cis-actingelements)

真核基因的順式調控元件是基因周圍能與特異轉錄因子結合而影響轉錄的DNA序列。其中主要是起正調控作用的順式作用元件，包括啟動子(promoter)、增強子(enhancer)等；。本文檔共72頁；當前第34頁；編輯于星期三\9點41分真核基因表達以正調控為主

真核RNA聚合酶對啟動子的親和力很低，基本上不能獨靠其自身來起始轉錄，而是需要依賴多種激活蛋白的協(xié)同作用。真核基因調控中雖然也發(fā)現(xiàn)有負性調控元件，但其存在并不普遍；真核基因轉錄表達的調控蛋白也有起阻遏和激活作用或兼有兩種作用者，但總的是以激活蛋白的作用為主。即多數(shù)真核基因在沒有調控蛋白作用時是不轉錄的，需要表達時就要有激活的蛋白質來促進轉錄。換言之：真核基因表達以正調控為主導。本文檔共72頁；當前第35頁；編輯于星期三\9點41分（一）順式作用元件真核生物DNA序列和被轉錄的結構基因距離較近包括：啟動子（啟動子上游近側序列）增強子和轉錄調控有關

(可影響自身編碼基因表達活性)真核基因轉錄激活調節(jié)本文檔共72頁；當前第36頁；編輯于星期三\9點41分1.啟動子和啟動子上游近側序列是RNA聚合酶結合位點周圍的DNA序列位于轉錄起始點的上游按其對RNA聚合酶的影響分為兩類:位于較上游的元件，強烈影響轉錄起始

CAATbox，GCbox離轉錄點較近，起轉錄起始調控作用

TATAbox真核基因啟動子是RNA聚合酶結合位點周圍的一組轉錄控制組件，至少包括一個轉錄起始點以及一個以上的功能組件本文檔共72頁；當前第37頁；編輯于星期三\9點41分本文檔共72頁；當前第38頁；編輯于星期三\9點41分2.增強子一類能增強真核生物啟動子功能的順式作用元件（DNA序列）增強子、啟動子交錯覆蓋/連續(xù)沒有增強子啟動子不表現(xiàn)活性沒有啟動子增強子無法發(fā)揮作用增強子作用不受序列方向的制約有組織特異性

本文檔共72頁；當前第39頁；編輯于星期三\9點41分3.反應元件真核細胞處于某一特定環(huán)境時有反應的基因具有相同的順式作用元件這一類順式作用元件--反應元件（DNA序列）

特點：（１）具較短的保守序列

（２）與轉錄起始點的距離不固定

（３）可位于啟動子或增強子內舉例：激素反應元件（HRE）本文檔共72頁；當前第40頁；編輯于星期三\9點41分

真核細胞DNA上位于基因上游能被轉錄因子識別和結合，能對特定環(huán)境因素作出應答反應的DNA序列．能專一結合特異性蛋白因子,從而調控基因特異表達.應答元件(responseelement)

包括:熱激應答元件（HSE）糖皮質激素應答元件(GRE)金屬應答元件(MRE)血清應答元件(SRE)本文檔共72頁；當前第41頁；編輯于星期三\9點41分當糖皮質激素作用時,真核細胞中有反應的基因具有此類順式作用元件各種應答元件的作用原理是相同的，即特定的蛋白因子識別應答元件并與其結合，從而調控基因的表達。本文檔共72頁；當前第42頁；編輯于星期三\9點41分

熱激應答是多個基因受單一轉錄因子調控，溫度升高，在關閉一些基因轉錄的同時，打開熱激基因(heatshockgene)的轉錄。無論是細菌還是高等真核生物，熱激基因散布在不同染色體上或同一染色體的不同部位，即生物處在最適溫度范圍以上時，受到熱的誘導，就會使許多熱激基因轉錄，合成一系列熱激蛋白。熱激蛋白是一種分子陪伴(moleculerchaperon)，可以使因溫度升高而構型發(fā)生改變的蛋白質恢復成維持原有的三維構象，不致喪失功能而使機體得以存活。

本文檔共72頁；當前第43頁；編輯于星期三\9點41分2、反式作用因子

（轉錄因子transcriptionfactor）一類在真核細胞核中發(fā)揮作用的蛋白質因子反式作用因子

識別/結合順式作用元件中的靶序列啟動轉錄例：轉錄因子TFⅡD識別結合

TATAbox

轉錄因子SP1識別結合

GCbox

轉錄因子CTF1識別結合

CCAATbox本文檔共72頁；當前第44頁；編輯于星期三\9點41分表RNA聚合酶Ⅱ的基本轉錄因子轉錄因子分子量(kD)功能TBP30與TATA盒結合TFⅡ-B33介導RNA聚合酶Ⅱ的結合TFⅡ-F30,74解旋酶TFⅡ-E34,37ATP酶TFⅡ-H62,89解旋酶TFⅡ-A12,19,35穩(wěn)定TFⅡ-D的結合TFⅡ-I120促進TFⅡ-D的結合本文檔共72頁；當前第45頁；編輯于星期三\9點41分2、反式作用因子1.轉錄調節(jié)因子分類（按功能特性）*基本轉錄因子(generaltranscriptionfactors)是RNA聚合酶結合啟動子所必需的一組蛋白因子，決定三種RNA(mRNA、tRNA及rRNA)轉錄的類別反式作用因子是能直接或間接地識別或結合在各類順式作用元件核心序列上，參與調控靶基因轉錄效率的蛋白質。本文檔共72頁；當前第46頁；編輯于星期三\9點41分*特異轉錄因子(specialtranscriptionfactors)為個別基因轉錄所必需，決定該基因的時間、空間特異性表達。轉錄激活因子轉錄抑制因子本文檔共72頁；當前第47頁；編輯于星期三\9點41分

作為蛋白質的轉錄因子從功能上分析其結構可包含有不同區(qū)域：①DNA結合域（DNAbindingdomain），多由60-100個氨基酸殘基組成的幾個亞區(qū)組成；②轉錄激活域（transcriptionalactivationdomain），常由30-100氨基酸殘基組成，這結構域有富含酸性氨基酸、富含谷氨酰胺、富含脯氨酸等不同種類；③連接區(qū)，即連接上兩個結構域的部分。反式作用因子的三個功能結構域：本文檔共72頁；當前第48頁；編輯于星期三\9點41分

與DNA結合的轉錄因子大多以二聚體形式起作用，與DNA結合的功能域結構常見有以幾種:

①螺旋-轉角-螺旋（helix-turn-helix，HTH）這類蛋白質結構中至少有兩個α螺旋，中間由短肽段形成的轉角，兩個這樣的結構以二聚體形式相連，兩個α螺旋剛好分別嵌入DNA的深溝。本文檔共72頁；當前第49頁；編輯于星期三\9點41分圖．HTH結構及其與DNA的結合本文檔共72頁；當前第50頁；編輯于星期三\9點41分②鋅指（zincfinger）其結構如下圖所示，每個重復的“指”狀結構約含23個氨基酸殘基，鋅以4個配價鍵與4個半胱氨酸、或2個半胱氨酸和2個組氨酸相結合。整個蛋白質分子可有2-9個這樣的鋅指重復單位。每一個單位可以其指部伸入DNA雙螺旋的深溝。例如與GC盒結合的轉錄因子SP1中就有連續(xù)的3個鋅指重復結構。本文檔共72頁；當前第51頁；編輯于星期三\9點41分圖

蛋白質的鋅指結構本文檔共72頁；當前第52頁；編輯于星期三\9點41分

③堿性-亮氨酸拉鏈（basicleucinezipper，bZIP）這結構的特點是蛋白質分子的肽鏈上每隔6個氨基酸就有一個亮氨酸殘基，結果就導致這些亮氨酸殘基都在α螺旋的同一個方向出現(xiàn)。兩個相同的結構的兩排亮氨酸殘基就能以疏水鍵結合成二聚體，這二聚體的另一端的肽段富含堿性氨基酸殘基，借其正電荷與DNA雙螺旋鏈上帶負電荷的磷酸基團結合。本文檔共72頁；當前第53頁；編輯于星期三\9點41分本文檔共72頁；當前第54頁；編輯于星期三\9點41分

4.螺旋一環(huán)一螺旋（HLH）(bHLH)：bHLH類蛋白只有形成同源或異源二聚體時，才具有足夠的DNA結合能力。該調控區(qū)長約50個aa殘基，同時具有DNA結合和形成蛋白質二聚體的功能，其主要特點是可形成兩個親脂性α-螺旋，兩個螺旋之間由環(huán)狀結構相連，其DNA結合功能是由一個較短的富堿性氨基酸區(qū)所決定的。本文檔共72頁；當前第55頁；編輯于星期三\9點41分

5、同源域蛋白（hd)：

同源域(homeodomains)基因是指編碼60個保守氨基酸序列的DNA片段，同源轉換基因與生物生長、發(fā)育和分化有關。許多含有同源轉換區(qū)的基因具有轉錄調控功能，同源轉換區(qū)氨基酸序列可能參與了DNA結合區(qū)。最早來自控制軀體發(fā)育的基因，其中的DNA結合區(qū)與螺旋－轉角－螺旋(HTH)相似，人們把該DNA序列稱為同源域盒。主要與DNA大溝相結合。本文檔共72頁；當前第56頁；編輯于星期三\9點41分最早在果蠅的homeoticloci（決定身體結構）中發(fā)現(xiàn).同形異位現(xiàn)象(homeosis):果蠅頭部長觸角部位長出腳來同形異位盒基因(homeobox):高度保守的一段核苷酸序列（180bp）,控制胚胎發(fā)育的基因從酵母到人類都存在homeobox,DNA序列高度保守本文檔共72頁；當前第57頁；編輯于星期三\9點41分轉錄活化結構域(transcriptionalactivationdomain)

反式作用因子的轉錄活化功能取決于DNA結合域以外的由30-100個AA組成的區(qū)域，此區(qū)即為轉錄活化結構域。

不同的轉錄活化域大體上有下列幾個特征性結構：

-帶負電荷的螺旋結構(acidicα–helixdomain)富含谷氨酰胺結構(glutamine-richdomain)富含脯氨酸結構(proline-richdomain)本文檔共72頁；當前第58頁；編輯于星期三\9點41分7.5

其他水平上的基因調控

7.5.1RNA的加工成熟

各種基因的轉錄產物都是RNA，無論是rRNA、tRNA還是mRNA，初級轉錄產物只有經過加工，才能成為有生物功能的活性分子。．rRNA和tRNA的加工成熟

rRNA加工有兩個內容，一個是分子內的切割，另一個是化學修飾。真核生物的rRNA基因轉錄時，先產生一個45S的前體rRNA，然后被核酸酶逐漸降解，形成成熟的18S、28S和5.8SrRNA。

本文檔共72頁；當前第59頁；編輯于星期三\9點41分

rRNA基因轉錄主要在細胞核仁內進行，初級轉錄產物45S前體rRNA很快就會被加工降解，生成不同相對分子質量的成熟rRNA。

rRNA的化學修飾主要是甲基化，原核生物rRNA主要是堿基甲基化，而真核生物rRNA則主要是核糖甲基化。

tRNA基因轉錄時也可能先生成前體tRNA，然后再進行加工成熟。一般認為，tRNA基因的初級轉錄產物在進入細胞質后，首先經過核苷的修飾，生成4.5S前體tRNA，再行剪接成為成熟tRNA（4S）。本文檔共72頁；當前第60頁；編輯于星期三\9點41分．mRNA的加工成熟編碼蛋白質的基因轉錄產生mRNA。這類基因產物在轉錄后要進行一系列的加工變化，才能成為成熟的有生物功能的mRNA。這些加工主要包括在mRNA的5’末端加“帽子”，在其3’末端加上多聚（A），進行RNA的剪接以及核苷酸的甲基化修飾等。

由于mRNA的這些結構與它作為蛋白質合成模板的功能有密切關系，所以是基因表達的重要調控環(huán)節(jié)。

與rRNA、tRNA相同，編碼蛋白質的基因轉錄時首先生成前體pre-mRNA（或稱核不均一RNA，hnRNA），然后再加工剪接為成熟mRNA。本文檔共72頁；當前第61頁；編輯于星期三\9點41分．真核生物基因轉錄后加工的多樣性真核生物的基因可以按其轉錄方式分為兩大類：即簡單轉錄單位和復雜轉錄單位。這兩種轉錄方式雖然最終都產生蛋白質，但