藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控培訓(xùn)課件

藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控轉(zhuǎn)錄(transcription)生物體以DNA為模板合成RNA的過(guò)程。

轉(zhuǎn)錄RNADNA

2藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的區(qū)別3藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)原料:

NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:

DNA酶:

RNA聚合酶(RNApolymerase,RNA-pol)其他蛋白質(zhì)因子4藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第一節(jié)RNA的生物合成（轉(zhuǎn)錄）（一）轉(zhuǎn)錄模板（二）RNA聚合酶（三）酶與模板辨認(rèn)結(jié)合（四）原核生物轉(zhuǎn)錄過(guò)程（五）真核生物轉(zhuǎn)錄過(guò)程（六）真核生物轉(zhuǎn)錄后的修飾（七）RNA的復(fù)制5藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控（一）轉(zhuǎn)錄模板DNA分子上轉(zhuǎn)錄出RNA的區(qū)段，稱為結(jié)構(gòu)基因(structuralgene)。DNA雙鏈中按堿基配對(duì)規(guī)律能指引轉(zhuǎn)錄生成RNA的一股單鏈，稱為模板鏈(templatestrand)，也稱作有意義鏈或Watson鏈。相對(duì)的另一股單鏈?zhǔn)蔷幋a鏈(codingstrand)，也稱為反義鏈或Crick鏈。6藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控5′···GCAGTACATGTC···3′3′···cgtgatgtacag···5′5′···GCAGUACAUGUC···3′N······Ala·Val·His·Val······C編碼鏈模板鏈mRNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯7藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控5335模板鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向8藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄(asymmetrictranscription)

在DNA分子雙鏈上某一區(qū)段，一股鏈用作模板指引轉(zhuǎn)錄，另一股鏈不轉(zhuǎn)錄；模板鏈并非永遠(yuǎn)在同一條單鏈上。9藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控（二）RNA聚合酶1、原核生物的RNA聚合酶10藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控核心酶(coreenzyme)全酶(holoenzyme)11藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控RNA聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合12藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控2、真核生物的RNA聚合酶13藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控（三）模板上酶的辨認(rèn)、結(jié)合原核生物一個(gè)轉(zhuǎn)錄區(qū)段可視為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，稱為操縱子(operon)，包括若干個(gè)結(jié)構(gòu)基因及其上游(upstream)的調(diào)控序列。

5335結(jié)構(gòu)基因調(diào)控序列RNA-polRNA聚合酶結(jié)合模板DNA的部位，稱為啟動(dòng)子(promoter)。14藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控RNA聚合酶保護(hù)法15藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控開(kāi)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(dòng)子保守序列RNA-pol辨認(rèn)位點(diǎn)(recognitionsite)55RNA聚合酶保護(hù)區(qū)結(jié)構(gòu)基因3316藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控TATA盒CAAT盒GC盒

增強(qiáng)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(dòng)子保守序列17藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控1、轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始需解決兩個(gè)問(wèn)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。DNA雙鏈解開(kāi)，使其中的一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板。（四）原核生物的轉(zhuǎn)錄過(guò)程18藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控②DNA雙鏈解開(kāi)①RNA聚合酶全酶(2)與模板結(jié)合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-pppGpN-OH3轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物:5-pppG-OH+

NTP5-pppGpN

-OH3+ppi轉(zhuǎn)錄起始過(guò)程19藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控2、轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)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(zhǎng)。(NMP)n

+

NTP(NMP)n+1

+PPi20藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控目錄21藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控22藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控53DNA原核生物轉(zhuǎn)錄過(guò)程中的羽毛狀現(xiàn)象核糖體RNARNA聚合酶23藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控依賴Rho(ρ)因子的轉(zhuǎn)錄終止非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止3、轉(zhuǎn)錄終止指RNA聚合酶在DNA模板上停頓下來(lái)不再前進(jìn)，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA鏈從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物上脫落下來(lái)。分類24藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控ATP依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止25藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止DNA模板上靠近終止處，有些特殊的堿基序列，轉(zhuǎn)錄出RNA后，RNA產(chǎn)物形成特殊的結(jié)構(gòu)來(lái)終止轉(zhuǎn)錄。26藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`

RNA5TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT...3DNAUUUU...…UUUU...…5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`莖環(huán)(stem-loop)/發(fā)夾(hairpin)結(jié)構(gòu)27藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控莖環(huán)結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)錄終止的機(jī)理使RNA聚合酶變構(gòu)，轉(zhuǎn)錄停頓；使轉(zhuǎn)錄復(fù)合物趨于解離，RNA產(chǎn)物釋放。5′pppG5335RNA-pol28藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控（五）真核生物的轉(zhuǎn)錄起始1、轉(zhuǎn)錄起始真核生物的轉(zhuǎn)錄起始上游區(qū)段比原核生物多樣化，轉(zhuǎn)錄起始時(shí)，RNA-pol不直接結(jié)合模板，其起始過(guò)程比原核生物復(fù)雜。29藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)TATA盒CAAT盒GC盒增強(qiáng)子順式作用元件(cis-actingelement)①轉(zhuǎn)錄起始前的上游區(qū)段AATAAA切離加尾轉(zhuǎn)錄終止點(diǎn)修飾點(diǎn)外顯子翻譯起始點(diǎn)內(nèi)含子OCT-1OCT-1：ATTTGCAT八聚體30藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控②轉(zhuǎn)錄因子能直接、間接辨認(rèn)和結(jié)合轉(zhuǎn)錄上游區(qū)段DNA的蛋白質(zhì)，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)數(shù)百種，統(tǒng)稱為反式作用因子(trans-actingfactors)。反式作用因子中，直接或間接結(jié)合RNA聚合酶的，則稱為轉(zhuǎn)錄因子(transcriptionalfactors,TF)。31藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控參與RNA-polⅡ轉(zhuǎn)錄的TFⅡ

32藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控③

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。33藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控POL-ⅡTFⅡFⅡAⅡB由RNA-PolⅡ催化轉(zhuǎn)錄的PICPOL-ⅡTFⅡFⅡHⅡETBPTAFTFⅡD-ⅡA-ⅡB-DNA復(fù)合物TATAⅡAⅡBTBPTAFTATAⅡHⅡECTD-PPIC組裝完成，TFⅡH使CTD磷酸化34藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控④

模板理論(piecingtheory)一個(gè)真核生物基因的轉(zhuǎn)錄需要3至5個(gè)轉(zhuǎn)錄因子。轉(zhuǎn)錄因子之間互相結(jié)合，生成有活性，有專一性的復(fù)合物，再與RNA聚合酶搭配而有針對(duì)性地結(jié)合、轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的基因。35藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控2、轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)真核生物轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)過(guò)程與原核生物大致相似，但因有核膜相隔，沒(méi)有轉(zhuǎn)錄與翻譯同步的現(xiàn)象。RNA-pol前移處處都遇上核小體。轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)過(guò)程中可以觀察到核小體移位和解聚現(xiàn)象。36藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小體轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)中的核小體移位轉(zhuǎn)錄方向37藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控5------AAUAAA-5------AAUAAA--核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAAGTGTGTG轉(zhuǎn)錄終止的修飾點(diǎn)55333加尾AAAAAAA······3mRNA3、轉(zhuǎn)錄終止——和轉(zhuǎn)錄后修飾密切相關(guān)。38藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控幾種主要的修飾方式①

剪接(splicing)②

剪切(cleavage)③修飾(modification)④添加(addition)（六）真核生物的轉(zhuǎn)錄后修飾39藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控1、真核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工①加帽子5端形成帽子結(jié)構(gòu)(m7GpppGp—)40藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控帽子結(jié)構(gòu)41藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控5pppGp…5GpppGp…pppGppi鳥(niǎo)苷酸轉(zhuǎn)移酶5

m7GpppGp…甲基轉(zhuǎn)移酶SAM帽子結(jié)構(gòu)的生成5ppGp…磷酸酶Pi42藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控3端加上多聚腺苷酸尾巴(polyAtail)②加尾巴但多聚A尾形成并不是簡(jiǎn)單地加入A,而是先要在mRNA前體的3‘末端切除一些多余的附加核苷酸,然后再加入多聚A。在mRNA前體3’末端11-30核苷酸處有一段AAUAA保守序列,在U7-snRNP的協(xié)助下識(shí)別,由一種特異的核酸內(nèi)切酶催化切除多余的核苷酸。隨后,在多聚A聚合酶催化下,發(fā)生聚合反應(yīng)形成了3‘末端多聚A尾。43藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控44藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控③mRNA的剪接hnRNA和snRNA核內(nèi)的初級(jí)mRNA稱為雜化核RNA(hetero-nuclearRNA,hnRNA)snRNA(smallnuclearRNA)核內(nèi)的蛋白質(zhì)小分子核糖核酸蛋白體（并接體,splicesome）snRNA45藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控真核生物結(jié)構(gòu)基因，由若干個(gè)編碼區(qū)和非編碼區(qū)互相間隔開(kāi)但又連續(xù)鑲嵌而成，去除非編碼區(qū)再連接后，可翻譯出由連續(xù)氨基酸組成的完整蛋白質(zhì)，這些基因稱為斷裂基因。斷裂基因(splitegene)CABD編碼區(qū)A、B、C、D非編碼區(qū)46藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控外顯子(exon)和內(nèi)含子(intron)外顯子在斷裂基因及其初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物上出現(xiàn)，并表達(dá)為成熟RNA的核酸序列。內(nèi)含子隔斷基因的線性表達(dá)而在剪接過(guò)程中被除去的核酸序列。47藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控雞卵清蛋白基因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48藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控雞卵清蛋白成熟mRNA與DNA雜交電鏡圖DNAmRNA49藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控內(nèi)含子的分類根據(jù)基因的類型和剪接的方式，通常把內(nèi)含子分為4類。I：主要存在于線粒體、葉綠體及某些低等真核生物的rRNA基因；II：也發(fā)現(xiàn)于線粒體、葉綠體，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是mRNA；III：是常見(jiàn)的形成套索結(jié)構(gòu)后剪接，大多數(shù)mRNA基因有此類內(nèi)含子；IV：是tRNA基因及其初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中的內(nèi)含子，剪接過(guò)程需酶及ATP。50藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控mRNA的剪接方式——除去hnRNA中的內(nèi)含子，將外顯子連接。snRNP與hnRNA結(jié)合成為并接體①51藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控②③UACUACA-AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA-AGUGU6E1E2U1、U4、U552藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控pG-OH(ppG-OH,pppG-OH)U-OHGpUpGpA第一次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)第二次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)UpAGpU外顯子1內(nèi)含子外顯子2G-OHUpUpGpA剪接過(guò)程的二次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)

53藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控?RNA編輯作用說(shuō)明，基因的編碼序列經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄后加工，是可有多用途分化的，因此也稱為分化加工(differentialRNAprocessing)。④mRNA的編輯(mRNAediting)人類apoB基因mRNA（14500個(gè)核苷酸）肝臟apoB100（分子量為500000）腸道細(xì)胞apoB48（分子量為240000）mRNA編輯6666位C→U結(jié)果CAA→UAA54藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控2、tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工tRNA前體RNApolⅢTGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA55藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控RNAaseP、內(nèi)切酶56藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控tRNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶、連接酶ATPADP57藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控堿基修飾（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：AI如：AAm（1）甲基化（1）（1）（3）（2）（4）58藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控3、rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄45S-rRNA剪接18S-rRNA5.8S和28S-rRNArDNA內(nèi)含子內(nèi)含子28S5.8S18S59藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控（七）RNA的復(fù)制有些病毒如噬菌體f2、MS2、R17和Qβ等均具有RNA基因組。這些RNA病毒的染色體為單鏈RNA,在病毒蛋白質(zhì)的合成中具有mRNA的功能。病毒RNA進(jìn)入宿主細(xì)胞后,還可進(jìn)行復(fù)制,即在RNA指導(dǎo)的RNA聚合酶(RNA-directedRNApolymerase,RDRP)或稱RNA復(fù)制酶(RNAreplicase)催化下進(jìn)行RNA合成反應(yīng)。60藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控RNA復(fù)制酶分子量約為210000,由四個(gè)亞基組成。其中只有一個(gè)分子量為65000亞基,是病毒RNA復(fù)制酶基因的產(chǎn)物,其結(jié)構(gòu)中具有復(fù)制酶的活性部位。其它的三個(gè)亞基全是宿主細(xì)胞中正常合成的蛋白質(zhì)。61藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控RNA復(fù)制酶還需要有宿主細(xì)胞中的三種蛋白質(zhì)因子協(xié)助其發(fā)揮作用。它們是延長(zhǎng)因子TU(分子量30000)和Ts(分子量45000),以及S1(分子量70000)。這些因子可以幫助RNA復(fù)制酶定位并結(jié)合于病毒的RNA3’末端,引發(fā)RNA的復(fù)制。62藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控RNA復(fù)制酶催化的合成反應(yīng)是以RNA為模板,由5'→3'方向進(jìn)行RNA鏈的合成。反應(yīng)機(jī)理與其他核酸模板指導(dǎo)的核酸合成反應(yīng)相似。RNA復(fù)制酶缺乏校對(duì)功能的內(nèi)切酶活性,因此RNA復(fù)制的錯(cuò)誤率較高,這與DNA指導(dǎo)的RNA聚合反應(yīng)情況是相類似的。RNA復(fù)制酶只是特異地對(duì)病毒的RNA起作用,而宿主細(xì)胞RNA一般并不進(jìn)行復(fù)制。這就可以解釋在宿主細(xì)胞中雖含有數(shù)種類型的RNA,但病毒RNA是優(yōu)先進(jìn)行復(fù)制的。63藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控1、基因表達(dá)的概念本世紀(jì)50年代末，生物科學(xué)家們揭示了生物遺傳信息從DNA傳遞到蛋白質(zhì)的規(guī)律──中心法則。那么，究竟是什么機(jī)制控制著遺傳信息的傳遞規(guī)律呢？一個(gè)基因究竟應(yīng)該在什么時(shí)候、什么組織器官開(kāi)啟或關(guān)閉的？1961年，F(xiàn)rancisJacob和JacquesMonod通過(guò)E.coli基因表達(dá)調(diào)控研究提出了著名的操縱子（元）學(xué)說(shuō)，開(kāi)創(chuàng)了基因表達(dá)調(diào)控研究的新領(lǐng)域。基因表達(dá)調(diào)控是分子生物學(xué)及分子遺傳學(xué)發(fā)展的新領(lǐng)域，涉及很多基本概念和原理，這是認(rèn)識(shí)原核、真核基因表達(dá)調(diào)控的基礎(chǔ)。第二節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)64藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控基因表達(dá)就是基因轉(zhuǎn)錄及翻譯的過(guò)程。在一定調(diào)節(jié)機(jī)制控制下，大多數(shù)基因經(jīng)歷基因激活、轉(zhuǎn)錄及翻譯等過(guò)程，產(chǎn)生具有特異生物學(xué)功能的蛋白質(zhì)分子，賦予細(xì)胞或個(gè)體一定的功能或形態(tài)表型。但并非所有基因表達(dá)過(guò)程都產(chǎn)生蛋白質(zhì)。rRNA、tRNA編碼基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生RNA的過(guò)程也屬于基因表達(dá)。無(wú)論是病毒、細(xì)菌，還是多細(xì)胞生物，乃至高等哺乳類動(dòng)物及人，基因表達(dá)表現(xiàn)為嚴(yán)格的規(guī)律性，即時(shí)間、空間特異性。

65藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控時(shí)間特異性噬菌體、病毒或細(xì)菌侵入宿主后，呈現(xiàn)一定的感染階段。隨感染階段發(fā)展、生長(zhǎng)環(huán)境變化，有些基因開(kāi)啟，有些基因關(guān)閉。按功能需要，某一特定基因的表達(dá)嚴(yán)格按一定的時(shí)間順序發(fā)生，這就是基因表達(dá)的時(shí)間特異性（temporalspecificity）?？臻g特異性在多細(xì)胞生物個(gè)體某一發(fā)育、生長(zhǎng)階段，同一基因產(chǎn)物在不同的組織器官表達(dá)多少是不一樣的；即使在同一生長(zhǎng)階段，不同的基因表達(dá)產(chǎn)物在不同的組織、器官分布也不完全相同。在個(gè)體生長(zhǎng)、發(fā)育全過(guò)程，一種基因產(chǎn)物在個(gè)體的不同組織或器官表達(dá)，即在個(gè)體的不同空間出現(xiàn)，這就是基因表達(dá)的空間特異性（spatialspecificity）66藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控基因表達(dá)的多級(jí)調(diào)控。目前已有證據(jù)表明，基因結(jié)構(gòu)活化、轉(zhuǎn)錄起始、轉(zhuǎn)錄后加工及轉(zhuǎn)運(yùn)、翻譯及翻譯后加工等均為基因表達(dá)調(diào)控的控制點(diǎn)?？梢?jiàn)，基因表達(dá)調(diào)控是在多級(jí)水平上進(jìn)行的復(fù)雜事件。其中，轉(zhuǎn)錄起始是基因表達(dá)的基本控制點(diǎn)。

67藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控2、原核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié)－操縱子學(xué)說(shuō)原核生物大多數(shù)基因表達(dá)調(diào)控是通過(guò)操縱子機(jī)制實(shí)現(xiàn)的。操縱子（元）（operon）通常由2個(gè)以上的編碼序列與啟動(dòng)序列（promoter）、操縱序列（operator）以及其它調(diào)節(jié)序列在基因組中成簇串聯(lián)組成。啟動(dòng)序列是RNA聚合酶結(jié)合并起動(dòng)轉(zhuǎn)錄的特異DNA序列。各種原核基因啟動(dòng)序列特定區(qū)域內(nèi)，通常在轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游-10及-35區(qū)域存在一些相似序列，稱為共有序列（consensussequence）。

68藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控E.coli及一些細(xì)菌啟動(dòng)序列的共有序列在-10區(qū)域是TATAAT，又稱Pribnow盒（Pribnowbox），在-35區(qū)域?yàn)門TGACA（圖）。這些共有序列中的任一堿基突變或變異都會(huì)影響RNA聚合酶與啟動(dòng)序列的結(jié)合及轉(zhuǎn)錄起始。特異DNA序列原核生物—操縱子（operon）

啟動(dòng)序列操縱序列編碼序列調(diào)控區(qū)69藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控70藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控共有序列決定啟動(dòng)序列的轉(zhuǎn)錄活性大小。操縱序列與啟動(dòng)序列毗鄰或接近，其DNA序列常與啟動(dòng)序列交錯(cuò)、重迭，它是原核阻遏蛋白的結(jié)合位點(diǎn)。當(dāng)操縱序列結(jié)合有阻遏蛋白時(shí)會(huì)阻礙RNA聚合酶與啟動(dòng)序列的結(jié)合，或使RNA聚合酶不能沿DNA向前移動(dòng)，阻遏轉(zhuǎn)錄，介導(dǎo)負(fù)性調(diào)節(jié)。原核操縱子調(diào)節(jié)序列中還有一種特異DNA序列可結(jié)合激活蛋白，此時(shí)RNA聚合酶活性增強(qiáng)，使轉(zhuǎn)錄激活，介導(dǎo)正性調(diào)節(jié)。71藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控72藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控73藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控74藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控75藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控76藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控3、真核細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)參與真核生物基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)的DNA序列比原核更為復(fù)雜。絕大多數(shù)真核基因調(diào)控機(jī)制幾乎普遍涉及編碼基因兩側(cè)的DNA序列──順式作用元件，及其與順式作用元件特異結(jié)合的反式作用因子。順式作用元件：通過(guò)啟動(dòng)子、增強(qiáng)子等DNA元件來(lái)控制基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)方式稱為順式調(diào)節(jié)，這一類存在于DNA上的特定序列，稱為順式作用元件(cis-actingelement)。如TATA盒、CCAAT盒等。這些共有序列就是順式作用元件的核心序列，它們是真核RNA聚合酶或特異轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點(diǎn)。

77藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控78藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控順式作用元件通常是非編碼序列。順式作用元件并非都位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游（5’端）。根據(jù)順式作用元件在基因中的位置、轉(zhuǎn)錄激活作用的性質(zhì)及發(fā)揮作用的方式，可將真核基因的這些功能元件分為啟動(dòng)子、增強(qiáng)子及沉默子等

反式作用因子：與順式作用元件進(jìn)行特異性結(jié)合的蛋白質(zhì)因子被稱為反式作用因子(trans-actingfactor)。因?yàn)榉词阶饔靡蜃优c順式作用元件的結(jié)合是基因轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控方式，因而反式作用因子也稱為轉(zhuǎn)錄因子(transcriptionfactor)

79藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控80藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控增強(qiáng)子DNA環(huán)增強(qiáng)子DNA環(huán)81藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子的幾個(gè)家族：①螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋(Helix-turn-helix)蛋白：兩個(gè)α-螺旋由短肽轉(zhuǎn)折形成1200轉(zhuǎn)角，其中一個(gè)α-螺旋稱為“識(shí)別螺旋”可以與DNA的大溝相結(jié)合。②亮氨酸拉鏈(Leucinezipper)③鋅指結(jié)構(gòu)（ZincFinger)上述蛋白質(zhì)因子都是DNA結(jié)合蛋白，通過(guò)和DNA的特異結(jié)合，對(duì)轉(zhuǎn)錄起到調(diào)控作用。83藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控鋅指（zincfinger）：一個(gè)α-螺旋和兩個(gè)反平行β-折疊組成。N-端二個(gè)Cys、C-端二個(gè)His之間形成的洞穴容納Zn2+。84藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控Zn2+可穩(wěn)定α-螺旋，使α-螺旋能鑲嵌于DNA的大溝中。DNA、RNA結(jié)合模序。85藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控86藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控87藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控LZ結(jié)構(gòu)與DNA結(jié)合。88藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控一、逆轉(zhuǎn)錄的概念以RNA為模板，以dNTP為原料，在逆轉(zhuǎn)錄酶作用下，合成DNA的過(guò)程稱為逆轉(zhuǎn)錄（ReverseTranscription）RNADNA

逆轉(zhuǎn)錄酶第三節(jié)反轉(zhuǎn)錄89藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控逆轉(zhuǎn)錄酶(reversetranscriptase)RDDP模板：RNA原料：dNTP引物：tRNA產(chǎn)物：cDNA