乳糖操縱子調(diào)控機(jī)理課件

乳糖操縱子的調(diào)控機(jī)理乳糖操縱子的調(diào)控機(jī)理乳糖操縱子的調(diào)控機(jī)理基因表達(dá)主要包括（基因）轉(zhuǎn)錄和（蛋白質(zhì)）翻譯使信息分子DNA轉(zhuǎn)變成有功能蛋白質(zhì)的過程，這一過程在體內(nèi)受到精密的調(diào)控，以保證功能的有序性。這一調(diào)控稱為基因表達(dá)的調(diào)控，簡稱基因調(diào)控?；虮磉_(dá)過程分為基因活化、轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后加工、翻譯、翻譯后加工等階段。在上述各環(huán)節(jié)都存在基因表達(dá)調(diào)控的控制點(diǎn)?；虮磉_(dá)調(diào)控2020/11/32

基因表達(dá)主要包括（基因）轉(zhuǎn)錄和（蛋白質(zhì)）翻譯使信息分子DNA轉(zhuǎn)變成有功能蛋白質(zhì)的過程，這一過程在體內(nèi)受到精密的調(diào)控，以保證功能的有序性。這一調(diào)控稱為基因表達(dá)的調(diào)控，簡稱基因調(diào)控?；虮磉_(dá)過程分為基因活化、轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后加工、翻譯、翻譯后加工等階段。在上述各環(huán)節(jié)都存在基因表達(dá)調(diào)控的控制點(diǎn)?；虮磉_(dá)調(diào)控2020/11/32

2020/11/33

基因表達(dá)及其調(diào)控的特點(diǎn)組成性基因表達(dá)（constitutivegeneexpression）管家基因的表達(dá)方式，較少受環(huán)境影響，在個(gè)體各生長階段的幾乎全部組織中持續(xù)表達(dá)或變化很小。管家基因（housekeepinggene）在一個(gè)生物個(gè)體的幾乎所有細(xì)胞中持續(xù)表達(dá)的基因。2020/11/34

誘導(dǎo)表達(dá)（inductionexpression）有一些基因表達(dá)極易受環(huán)境影響，在特定環(huán)境信號(hào)刺激下，基因的表達(dá)開放或增強(qiáng)。阻遏表達(dá)（repressionexpression）在特定環(huán)境信號(hào)刺激下，基因的表達(dá)關(guān)閉或減弱。協(xié)調(diào)表達(dá):在生物體內(nèi),各種代謝途徑有條不紊地進(jìn)行,這是在一定機(jī)制控制下,功能相關(guān)的一組基因,協(xié)調(diào)一致,共同表達(dá)。2020/11/35

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(gè)體發(fā)育與分化基因表達(dá)調(diào)控的環(huán)節(jié)：基因活化、轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后加工、翻譯、翻譯后加工2020/11/36

第一節(jié)原核生物基因表達(dá)調(diào)控一、轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控是原核生物的主要調(diào)控環(huán)節(jié)

原核生物基因多以操縱子形式存在。操縱子由調(diào)控區(qū)和信息區(qū)組成。上游調(diào)控區(qū)包括啟動(dòng)子與操縱元件二部分。啟動(dòng)子是同RNA聚合酶結(jié)合并啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的特異性DNA序列，操縱元件是特異的阻遏物結(jié)合區(qū)。2020/11/37

影響原核生物轉(zhuǎn)錄的因素

1、啟動(dòng)子

2、σ因子的種類與濃度

3、阻遏蛋白

4、正調(diào)控蛋白

5、倒位蛋白通過DNA重組倒位而調(diào)節(jié)基因表達(dá)

6、衰減子

7、RNA聚合酶抑制物2020/11/38

1、啟動(dòng)子促進(jìn)DNA轉(zhuǎn)錄的DNA順序，是DNA分子上可與RNApol結(jié)合并使之轉(zhuǎn)錄的部位。又稱啟動(dòng)基因，但啟動(dòng)子本身不被轉(zhuǎn)錄。

如E.coli啟動(dòng)子全長約40∽60bp，3個(gè)功能部位，2個(gè)重要功能：（1）起始部位：轉(zhuǎn)錄合成的第一個(gè)互補(bǔ)堿基對(duì)，用+1表示，左為上游，右為下游，用負(fù)、正表示，沒有O的位置。（2）結(jié)合部位：

RNApol與啟動(dòng)子結(jié)合位置，位于-10bp，同源性強(qiáng)，又稱TATAbox或pribnow盒。（3）識(shí)別部位：位于-35bp，RNApol識(shí)別啟動(dòng)子部位，保守性極強(qiáng)。2020/11/39

（1）決定轉(zhuǎn)錄方向及那一條DNA鏈作模板。（以信息鏈的互補(bǔ)鏈作模板，轉(zhuǎn)錄mRNA與信息鏈一致）（2）決定轉(zhuǎn)錄效率。E.coli啟動(dòng)子，在-35、－10的兩個(gè)區(qū)序列稱為一致性序列。通過比較大量的E.coli啟動(dòng)子，表明這兩個(gè)序列中各堿基的出現(xiàn)頻率為-35區(qū)：TGACA；-10區(qū)：TATAAT。如果某一個(gè)啟動(dòng)子與上述序列越接近，基因的轉(zhuǎn)錄效率越強(qiáng)。反之就弱。啟動(dòng)子功能：：2020/11/310原核生物轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的一致性序列2020/11/311

2、σ因子的種類與濃度不同的因子σ可以競爭性的結(jié)合RNA聚合酶,環(huán)境變化可產(chǎn)生特定的σ因子，從而打開一套特定的基因。通過對(duì)大腸桿菌基因組序列分析后，發(fā)現(xiàn)存在6種σ因子，并根據(jù)其相對(duì)分子質(zhì)量的大小或編碼基因進(jìn)行命名。σ因子σ70σ54σ38σ32σ28σ24編碼基因rpoDrpoNrpoHrpoSrpoFrpoE主要功能參與碳代謝過程基因的調(diào)控參與多數(shù)氮源利用基因的調(diào)控參與分裂間期特異基因表達(dá)調(diào)控?zé)狍w克基因的表達(dá)調(diào)控鞭毛趨化相關(guān)基因的表達(dá)調(diào)控過渡熱休克基因的表達(dá)調(diào)控2020/11/312

3、阻遏蛋白阻遏蛋白是一類在轉(zhuǎn)錄水平對(duì)基因表達(dá)產(chǎn)生負(fù)調(diào)控作用的蛋白質(zhì)。根據(jù)其作用特征可分為負(fù)控誘導(dǎo)和負(fù)控阻遏二大類。在負(fù)控誘導(dǎo)系統(tǒng)中，阻遏蛋白不與效應(yīng)物（誘導(dǎo)物）結(jié)合時(shí)，結(jié)構(gòu)基因不轉(zhuǎn)錄；在負(fù)控阻遏系統(tǒng)中，阻遏蛋白與效應(yīng)物結(jié)合時(shí)，結(jié)構(gòu)基因不轉(zhuǎn)錄。阻遏蛋白作用部位是操縱區(qū)。2020/11/313

4、正調(diào)控蛋白正調(diào)控蛋白結(jié)合于特異DNA序列后，具有促進(jìn)基因的轉(zhuǎn)錄，這種基因表達(dá)調(diào)控的方式稱為正調(diào)控。根據(jù)正調(diào)控蛋白的作用性質(zhì)分為正控誘導(dǎo)系統(tǒng)和正控阻遏系統(tǒng)。在正控誘導(dǎo)系統(tǒng)中，效應(yīng)物分子（誘導(dǎo)物）的存在使正調(diào)控蛋白處于活性狀態(tài)；在正控阻遏系統(tǒng)中，效應(yīng)物分子的存在使激活蛋白處于非活性狀態(tài)。2020/11/314

5、倒位蛋白通過DNA重組倒位而調(diào)節(jié)基因表達(dá)倒位蛋白是一種位點(diǎn)特異性的重組酶。2020/11/315

6、衰減子

衰減子又稱為弱化子，位于一些操縱子中第一個(gè)結(jié)構(gòu)基因之前，是一段能減弱轉(zhuǎn)錄作用的序列。如色氨酸操縱子序列內(nèi)含有一段衰減子序列.7、RNA聚合酶抑制物細(xì)菌在缺乏氨基酸的環(huán)境中，RNA聚合酶活性降低，RNA（rRNA,tRNA）合成減少或停止，這種現(xiàn)象稱為嚴(yán)謹(jǐn)反應(yīng)。機(jī)制：當(dāng)氨基酸缺乏時(shí)，游離核糖體與空載的tRNA增加，在ATP存在下，產(chǎn)生pppGpp和ppGpp，后者與RNA聚合酶結(jié)合形成復(fù)合物，進(jìn)而使RNA聚合酶構(gòu)象變化，活性降低。2020/11/316

二、轉(zhuǎn)錄的調(diào)控機(jī)制在大腸桿菌的許多操縱子中，基因的轉(zhuǎn)錄不是由單一因子調(diào)控的，而是通過負(fù)調(diào)控因子和正調(diào)控因子進(jìn)行復(fù)合調(diào)控的。比較典型的是一些糖代謝有關(guān)的操縱子。乳糖操縱子調(diào)控的機(jī)制阿拉伯糖操縱子的調(diào)控機(jī)制色氨酸操縱子的調(diào)控機(jī)制2020/11/317

操縱子模型的提出

—莫洛(Monod)和雅各布(Jacob)

獲1965年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)2020/11/318

（1）人們?cè)缭谏蟼€(gè)世紀(jì)初就發(fā)現(xiàn)了酵母中酶的誘導(dǎo)現(xiàn)象。即分解底物的酶只有底物存在時(shí)才出現(xiàn)。酶受底物的誘導(dǎo)，這種可誘導(dǎo)現(xiàn)象在細(xì)菌中普遍存在。在培養(yǎng)基中加入適合底物-乳糖或半乳糖后2~3分鐘，β一半乳糖苷酶可迅速達(dá)到5000個(gè)酶分子，增加了1000倍，占細(xì)菌蛋白總量的5~10%。(β一半乳糖苷酶水解乳糖→半乳糖+葡萄糖2個(gè)單糖)。

若撤消底物，該酶合成迅速停止，就象當(dāng)初迅速合成一樣。從60年代乳糖操縱子模型提出→1966年分離得到該操縱子的阻遏蛋白→1975年乳糖操縱子的堿基序列已全部測(cè)定清楚了。1.乳糖操縱子的調(diào)控機(jī)理（可誘導(dǎo)的操縱子）2020/11/319

（2）乳糖操縱子（Lactoseoperon，Lacoperon）結(jié)構(gòu)示意圖

CAPCAMPIPOZYA結(jié)構(gòu)基因區(qū)（信息區(qū)）RNApol調(diào)控區(qū)調(diào)控區(qū)I-調(diào)節(jié)基因P-啟動(dòng)子O-操縱基因（OP有一定的重疊）CAP結(jié)合位點(diǎn)結(jié)構(gòu)基因Z-β半乳糖苷酶基因（β-galactosidase）Y-半乳糖苷透酶（乳糖透酶）（β-galotosideporinerase）A-硫代半乳糖轉(zhuǎn)乙?；福╰ransacetylase）2020/11/320（3）調(diào)控機(jī)理

乳糖操縱子的轉(zhuǎn)錄起始受到CAP和阻遏蛋白的雙重調(diào)控，即正、負(fù)調(diào)控。

①CAP（正控）:通過結(jié)合到啟動(dòng)子上游CAP結(jié)合位點(diǎn)，促進(jìn)RNApol與P的結(jié)合，才能有效的轉(zhuǎn)錄，原因是：

Lacp是弱啟動(dòng)子，與一致序列的差異極大，CAP位點(diǎn)結(jié)合cAMP-CAP復(fù)合物后，改變了RNApol空間結(jié)構(gòu),增強(qiáng)了RNApol與P的結(jié)合的牢固性。所以CAP是Lacoperon的正控因子。

②阻遏蛋白（負(fù)控）調(diào)節(jié)基因I（除Lacoperon用I外，其余均用R）產(chǎn)生的阻遏蛋白結(jié)合到操縱基因O上，由于啟動(dòng)子p與操縱基因有一定的重疊，妨礙RNApol與P的結(jié)合，就抑制了結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄，誘導(dǎo)物（或稱效應(yīng)物）可以去阻遏，實(shí)現(xiàn)對(duì)基因的轉(zhuǎn)錄，這是Lacoperon的負(fù)控機(jī)制。2020/11/321

CAP結(jié)合到CAP位點(diǎn)發(fā)揮正控作用，乳糖誘導(dǎo)去阻遏，這樣1個(gè)操縱子中的1組基因就有2道開關(guān)，只有2道開關(guān)同時(shí)打開時(shí)，基因才能轉(zhuǎn)錄。2個(gè)CAP分子和RNApol在Lacp一致序列上排列CAPCAP-35RNApol-10IPOZYADNAmRNA阻遏蛋白效應(yīng)物（半乳糖）ZYA基因產(chǎn)物（酶）CAP2020/11/322

細(xì)菌優(yōu)先利用葡萄糖（G）-葡萄糖效應(yīng)如果細(xì)菌生長環(huán)境中，乳糖、葡萄糖同時(shí)存在，盡管有誘導(dǎo)物乳糖存在，但細(xì)菌優(yōu)先利用葡萄糖，不予理睬乳糖，在G耗盡之前，Lacoperon也不會(huì)表達(dá)。也就是說G阻礙了Lacoperon的表達(dá)。這種G效應(yīng)在半乳糖、阿拉伯糖操縱子中也存在。

G效應(yīng)的原因是：①G降解代謝產(chǎn)物可以抑制腺苷環(huán)化酶、激活磷酸二酯酶，結(jié)果使胞內(nèi)cAMP下降；CAP的正調(diào)控需要結(jié)合cAMP形成復(fù)合物才能結(jié)合到CAP結(jié)合位點(diǎn)；②當(dāng)G耗盡，cAMP開始集累↑，cAMP和CAP結(jié)合→使CAP變構(gòu)才能結(jié)合到CAP結(jié)合位點(diǎn)上，促進(jìn)RNApol與P結(jié)合。

2020/11/323

結(jié)合乳糖、葡萄糖存在與否及與操縱子正、負(fù)控因素、基因開放與關(guān)閉情況如下：葡萄糖（G）乳糖基因開放基因關(guān)閉機(jī)理簡述（學(xué)生填充）

×√√CAP正控、乳糖去阻遏、基因開放、轉(zhuǎn)錄進(jìn)行

××√不能誘導(dǎo)去阻遏，CAP即使結(jié)合，基因未開放√×√細(xì)菌優(yōu)先用G，無CAP結(jié)合，無誘導(dǎo)去阻遏√√√cAMP-CAP復(fù)合物無，CAP位點(diǎn)空，乳糖去阻遏，基因未開放①②③④2020/11/3242.色氨酸操縱子（trpoperon）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)E.coli的色氨酸操縱子有五個(gè)結(jié)構(gòu)基因E、D、C、B、A基因編碼三種酶，用于合成色氨酸，上游調(diào)控區(qū)由啟動(dòng)子（P）和操縱基因（O）組成調(diào)節(jié)基因R：編碼阻遏蛋白2020/11/325

2020/11/326

無色氨酸—操縱子基因開始轉(zhuǎn)錄，此后轉(zhuǎn)錄速率受轉(zhuǎn)錄衰減機(jī)制(attenuation)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)基因與O之間有一個(gè)L基因，在L基因內(nèi)存在一個(gè)衰減子。衰減子：有4段特殊的序列，可形成不依賴ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)。前導(dǎo)肽編碼區(qū)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中含兩個(gè)相鄰的色氨酸密碼子，這兩個(gè)密碼子以及原核生物中轉(zhuǎn)錄與翻譯偶聯(lián)是產(chǎn)生衰減作用的基礎(chǔ)。1234終止密碼前導(dǎo)肽編碼區(qū)UUUUU四個(gè)片段之間形成發(fā)夾能力:1/2>2/3>3/4，四個(gè)片段形成何種發(fā)夾結(jié)構(gòu)，是由L基因轉(zhuǎn)錄物的翻譯過程控制的。2020/11/327

當(dāng)有色氨酸時(shí)無色氨酸時(shí)2020/11/328

色氨酸操縱子中的操縱基因和衰減子可以起雙重負(fù)調(diào)節(jié)作用。衰減子可能比操縱基因更靈敏，只要色氨酸一增多，即使不足以誘導(dǎo)阻遏蛋白結(jié)合操縱基因，就足可以使大量的mRNA提前終止。反之，當(dāng)色氨酸減少時(shí)，即使失去了誘導(dǎo)阻遏蛋白的阻遏作用，但只要還可以維持前導(dǎo)肽的合成，仍繼續(xù)阻止轉(zhuǎn)錄。這樣可以保證細(xì)菌對(duì)色氨酸的充分利用。防止堆積。2020/11/329

3.阿拉伯糖操縱子（araoperon）調(diào)節(jié)機(jī)制結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)基因B、A、D，分別編碼異構(gòu)酶（isomerase）、激酶（kinase）、表位酶（epimerase），催化阿拉伯糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸木酮糖調(diào)控區(qū)：調(diào)節(jié)基因?yàn)镃基因（編碼調(diào)控蛋白C蛋白）、啟動(dòng)子（P）、起始區(qū)（I）和操縱基因（O）構(gòu)成2020/11/330

2020/11/331二、翻譯水平的調(diào)控1、SD序列對(duì)翻譯的影響SD序列(Shine-Dalgarnosequence)：mRNA起始密碼前的一段富含嘌呤核苷酸的序列。(9-12bp)?SD序列的差異對(duì)翻譯的影響?SD序列位置對(duì)翻譯的影響2020/11/3322020/11/3332、mRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)隱蔽SD序列某些mRNA分子中，核糖體結(jié)合位點(diǎn)在一個(gè)二級(jí)結(jié)構(gòu)中（莖環(huán)）中，使核糖體無法結(jié)合，只有打破莖環(huán)結(jié)構(gòu)，核糖體才能結(jié)合。例如：帶有紅霉素抗性的細(xì)菌2020/11/334編碼區(qū)紅霉素甲基化酶核糖體23SmRNA上特定位點(diǎn)的一個(gè)腺嘌呤甲基化。紅霉素終止密碼子2020/11/335

細(xì)菌蛋白質(zhì)的合成速率的快速改變，不僅是轉(zhuǎn)錄與翻譯偶聯(lián)，更重要的與mRNA的降解速度快有關(guān)。影響mRNA的降解因素：①細(xì)菌的生理狀態(tài)、環(huán)境因素；②

mRNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)及次級(jí)結(jié)構(gòu)的影響；③與mRNA的序列和結(jié)構(gòu)有關(guān)3、mRNA的穩(wěn)定性是調(diào)控翻譯的方式之一2020/11/336

有些mRNA編碼的蛋白質(zhì)，本身也可以對(duì)相應(yīng)的mRNA的翻譯過程產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用，這是一種自身翻譯調(diào)控作用。①核糖體蛋白翻譯的自身調(diào)控②翻譯的RF2調(diào)節(jié)自身的翻譯4、翻譯產(chǎn)物對(duì)mRNA的翻譯進(jìn)行調(diào)控UGAC25315編碼RF2蛋白mRNA2020/11/337

5、小分子RNA抑制特定mRNA的翻譯?小分子RNA調(diào)整基因表達(dá)產(chǎn)物的類型：大腸桿菌滲透壓調(diào)節(jié)基因ompR的產(chǎn)物OmpR蛋白，在不同滲透壓時(shí)具有不同的構(gòu)象。OmpR低滲結(jié)合ompF基因的調(diào)控區(qū)，起正調(diào)控高滲結(jié)合ompC基因的調(diào)控區(qū)，起正調(diào)控當(dāng)細(xì)菌從低滲到高滲狀態(tài)時(shí)，不僅ompF基因抑制，其表達(dá)的mRNA的翻譯也抑制。2020/11/338

2020/11/339Tn10轉(zhuǎn)位酶基因表達(dá)在細(xì)菌中處于極低水平。這是因了一種小分子RNA阻遏物在翻譯水平上嚴(yán)格限制著Tn10轉(zhuǎn)位酶基因的表達(dá)。?小分子RNA控制特定基因的低水平表達(dá)2020/11/340

小分子RNA在翻譯水平上對(duì)Tn10轉(zhuǎn)位酶基因表達(dá)調(diào)控2020/11/341真核生物基因表達(dá)的調(diào)控DNA水平的調(diào)控轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控翻譯水平的調(diào)控翻譯后水平的調(diào)控2020/11/342DNA水平的調(diào)控1、染色質(zhì)的丟失：低等生物的細(xì)胞發(fā)育過程中及動(dòng)物紅細(xì)胞成熟過程中，發(fā)現(xiàn)有染色質(zhì)的丟失。2、基因擴(kuò)增：增加基因的拷貝數(shù)是調(diào)控基因表達(dá)活性的一種有效方式。藥物：誘導(dǎo)抗藥性基因的擴(kuò)增；腫瘤細(xì)胞：原癌基因拷貝數(shù)異常增加3、基因重排：基因片段改變?cè)暯禹樞?，重排為完整的轉(zhuǎn)錄單位如免疫球蛋白基因在B淋巴細(xì)胞分化和漿細(xì)胞生成過程中重排，奠定了其多樣性的基礎(chǔ)。2020/11/343

4、DNA甲基化：在真核生物基因表達(dá)中，基因甲基化程度高，基因表達(dá)降低；去甲基化：基因表達(dá)增加。5、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控：真核生物的染色體或染色質(zhì)由DNA與組蛋白、非組蛋白及少量RNA及其它物質(zhì)結(jié)合而成。具有核小體結(jié)構(gòu)。非組蛋白（高遷移組分）與組蛋白競爭結(jié)合DNA，解除組蛋白對(duì)基因表達(dá)的抑制。2020/11/344

轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控是真核生物基因調(diào)控中最重要調(diào)控主要通過順式作用元件、反式作用因子、RNA聚合酶的相互作用來完成的。同時(shí)轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控主要通過上述三者作用影響轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的形成。2020/11/345(一)轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的形成真核生物的RNA聚合酶識(shí)別的不是單純的DNA序列，而是由一個(gè)通用轉(zhuǎn)錄因子（transcriptionfactor,TF）與DNA形成的蛋白質(zhì)-DNA復(fù)合物.形成過程:1、TFIID結(jié)合TATA盒2、RNA聚合酶Ⅱ結(jié)合TFⅡD，形成閉合的復(fù)合物3、其它TF與RNA聚合酶形成開放的復(fù)合物在轉(zhuǎn)錄調(diào)控過程中，反式作用因子的主要作用：是促進(jìn)或抑制TFIID結(jié)合TATA盒或RNA聚合酶結(jié)合TFⅡD，形成閉合的復(fù)合物以及轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的形成。2020/11/346

（二）、反式作用因子

真核細(xì)胞內(nèi)含有大量的能識(shí)別、結(jié)合特異性序列的DNA結(jié)合蛋白，其主要功能是使基因開放或關(guān)閉，稱為反式作用因子，通常是一類細(xì)胞核內(nèi)蛋白質(zhì)因子。反式作用因子特點(diǎn)：1、常含有三個(gè)功能結(jié)構(gòu)域：DNA識(shí)別結(jié)合域；轉(zhuǎn)錄活性域；結(jié)合其他蛋白的結(jié)合域2、能識(shí)別并結(jié)合順式作用元件。3、對(duì)基因的表達(dá)具有正調(diào)控與負(fù)調(diào)控作用。2020/11/347

DNA結(jié)合域（DNA-bindingdomain）鋅指結(jié)構(gòu)（Zincfingermotif）同源結(jié)構(gòu)域（Homodomain）：螺旋-回折-螺旋亮氨酸拉鏈（Leucinezipper）螺旋－環(huán)－螺旋(Helix-loop-helixstructure)堿性α

螺旋（Alkalineα-helix）2020/11/348Zinc-fingers

鋅指最常見DNA結(jié)合域之一約有30個(gè)AA殘基其中4個(gè)AA殘基（2個(gè)Cys，2個(gè)His或4個(gè)Cys）配位鍵

Zn2+

鋅指與DNA雙螺旋大溝結(jié)合。存在于多種真核轉(zhuǎn)錄因子具多個(gè)鋅指結(jié)構(gòu)2020/11/349

鋅指結(jié)構(gòu)2020/11/350123456789蛋白質(zhì)圖15-10圖15-112020/11/351同源結(jié)構(gòu)域：螺旋-回折-螺旋2020/11/352

堿性-亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)NH2COOH堿性氨基酸區(qū)特點(diǎn)：是蛋白質(zhì)分子的肽鏈上每隔6個(gè)氨基酸就有一個(gè)亮氨酸殘基，結(jié)果就導(dǎo)致這些亮氨酸殘基都在α螺旋的同一個(gè)方向出現(xiàn)。兩個(gè)相同的結(jié)構(gòu)的兩排亮氨酸殘基就能以疏水性作用力結(jié)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(fù)電荷的磷酸基團(tuán)結(jié)合。若不形成二聚體則對(duì)DNA的親和結(jié)合力明顯降低亮氨酸拉鏈區(qū)2020/11/353圖15-132020/11/354

2020/11/355：

α-螺旋有兼性：疏水性基因一側(cè)以及由堿性氨基酸組成的親水性一側(cè)。形成二聚體：通過疏水性區(qū)域相互結(jié)合，而形成同二聚體或異二聚體。有利于與DNA結(jié)合：通過堿性氨基酸區(qū)結(jié)合DNA。helix-loop-helix

：螺旋-環(huán)-螺旋2020/11/356二聚體2020/11/357

轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域是反式作用因子的轉(zhuǎn)錄激活區(qū)，通常在反式作用因子的DNA結(jié)合域以外由80到100個(gè)氨基酸組成的區(qū)域。轉(zhuǎn)錄因子通常具有一個(gè)以上的轉(zhuǎn)錄活化區(qū)。轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)模型有以下幾種：1、酸性α-螺旋結(jié)構(gòu)域：帶較多負(fù)電荷，能形成親脂性α-

螺旋（糖皮質(zhì)激素受體）2、富含谷氨酰胺結(jié)構(gòu)域（轉(zhuǎn)錄因子SP1）3、富含脯氨酸結(jié)構(gòu)域：CTFNF-12020/11/358

（三）、轉(zhuǎn)錄起始是由多種激活的反式作用因子進(jìn)行復(fù)合調(diào)控1、反式作用因子激活方式：（1）、通過基因表達(dá)產(chǎn)生反式作用因子是激活方式之一。通常這種激活方式又稱為表達(dá)方式調(diào)節(jié)。這類因子一合成出來就有活性，它們只是在需要時(shí)才合成，并迅速通過蛋白水解酶迅速降解。（2）、共價(jià)修飾調(diào)節(jié)蛋白活性。這類因子通?？赏ㄟ^磷酸化-去磷酸化、糖基化修飾方式來調(diào)節(jié)其蛋白活性。2020/11/359

（3）、與配體結(jié)合引起功能變化：許多激素的受體也是反式作用因子，本身對(duì)基因轉(zhuǎn)錄無調(diào)節(jié)作用。當(dāng)激素進(jìn)入細(xì)胞后，受體與激素結(jié)合，才能結(jié)合于DNA，調(diào)節(jié)基因的表達(dá)。（4）、蛋白與蛋白相互作用：蛋白與蛋白之間的解離或形成復(fù)合體，是許多細(xì)胞內(nèi)反式作用因子活性調(diào)節(jié)的重要方式。如c-myc蛋白單一作用靶DNA，其效率低，但與其配體max蛋白形成異二聚體形式作用，效率大增。2020/11/360

反式作用因子激活后，通過識(shí)別并結(jié)合基因上游的啟動(dòng)子元件或增強(qiáng)子中的保守序列，從而發(fā)揮其對(duì)下游基因的調(diào)節(jié)作用。那么反式作用因子又是如何影響下游基因活性呢？目前提出反式作用因子有以下幾種作用模式：1、成環(huán)：當(dāng)反式作用因子與增強(qiáng)子結(jié)合后，利用DNA的柔曲性，彎曲成環(huán)，使增強(qiáng)子區(qū)域與RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)靠近，直接接觸而發(fā)揮作用。2、扭曲：反式作用因子通過與DNA結(jié)合后，通過DNA變形，扭曲而發(fā)生構(gòu)型改變，使通用轉(zhuǎn)錄因子與RNA聚合酶結(jié)合更適合。3、滑動(dòng)：4、連鎖反應(yīng)：2020/11/361組合式基因調(diào)控（conbinatorialgeneregulation）：指在反式作用因子在對(duì)基因表達(dá)調(diào)控時(shí)，并非由單一因子完成，而是由幾種反式作用因子組合而發(fā)揮特定作用。在組合式基因調(diào)控中每一種作用因子如果單獨(dú)作用，可能是正調(diào)控或負(fù)調(diào)控，但由多因子的作用效應(yīng)，并不是幾個(gè)因子的簡單加合的結(jié)果。反式作用因子的組合式調(diào)控作用2020/11/362

三、mRNA的加工和運(yùn)輸可形成轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控（一）、5`端加帽和3`端加多聚腺苷酸尾具有調(diào)控意義1、5`形成一個(gè)m7GpppNp-2、3`形成一個(gè)100∽200個(gè)腺苷酸，即poly（A）3、核糖體的組裝在細(xì)胞核內(nèi)，可能保護(hù)rRNA不被降解；4、tRNA在合成后，形成特定的空間構(gòu)象，也使其具有抵抗降解的機(jī)制。2020/11/363（二）、mRNA的選擇剪接亦可調(diào)控基因表達(dá)mRNA的選擇剪接是指真核細(xì)胞基因表達(dá)所轉(zhuǎn)錄出的前體mRNA的剪接過程中，參加拼接的外顯子可以不按其在基因組的線性分布次序拼接，內(nèi)含子也可以不被切除而保留，即一個(gè)外顯子或內(nèi)含子是否出現(xiàn)在成熟的mRNA中是可以選擇的。這種剪接稱mRNA選擇剪接。mRNA選擇剪接方式：外顯子選擇(optionalexon)

互斥外顯子內(nèi)部剪接位點(diǎn)內(nèi)含子選擇(optionalintron)2020/11/364

2020/11/365

Bax基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的選擇剪接123456選擇剪接產(chǎn)生α、β、γ三種蛋白123456共含192個(gè)密碼子1123456終止密碼子共218個(gè)密碼子13456共151個(gè)密碼子2020/11/366

（三）、mRNA運(yùn)輸控制調(diào)節(jié)進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)的mRNA量mRNA的運(yùn)輸是受控制的。成熟的mRNA并不是全部進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。大約只有20%的mRNA進(jìn)入胞漿，留在核內(nèi)的RNA大約在1小時(shí)內(nèi)降解。RNA通過核膜的運(yùn)輸是一個(gè)主動(dòng)運(yùn)輸過程，RNA運(yùn)輸出核孔的機(jī)制，目前不清。2020/11/367

四、翻譯水平的調(diào)節(jié)或控制（一）、蛋白翻譯起始可受特定因素的調(diào)控1、阻遏蛋白的調(diào)控：可以結(jié)合到mRNA的5`端5`端非編碼區(qū)鐵反應(yīng)元件鐵結(jié)合調(diào)節(jié)蛋白鐵編碼鐵蛋白的基因信息區(qū)2020/11/368

2、翻譯起始因子調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)合成速度eIF-2是蛋白質(zhì)合成過程