第八章 基因的表達(dá)與調(diào)控(下)

第八章基因的表達(dá)與調(diào)控（下）真核基因表達(dá)調(diào)控的一般規(guī)律真核生物（除酵母、藻類(lèi)和原生動(dòng)物等單細(xì)胞類(lèi)之外）主要由多細(xì)胞組成，每個(gè)真核細(xì)胞所攜帶的基因數(shù)量及總基因組中蘊(yùn)藏的遺傳信息量都大大高于原核生物。人類(lèi)細(xì)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(wàn)倍左右！

真核基因表達(dá)調(diào)控的最顯著特征是能在特定時(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(guò)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。真核生物基因調(diào)控，根據(jù)其性質(zhì)可分為兩大類(lèi)：

第一類(lèi)是瞬時(shí)調(diào)控或稱(chēng)可逆性調(diào)控，它相當(dāng)于原核細(xì)胞對(duì)環(huán)境條件變化所做出的反應(yīng)，包括某種底物或激素水平升降及細(xì)胞周期不同階段中酶活性和濃度的調(diào)節(jié)。

第二類(lèi)是發(fā)育調(diào)控或稱(chēng)不可逆調(diào)控，是真核基因調(diào)控的精髓部分，它決定了真核細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、發(fā)育的全部進(jìn)程。

轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控；

轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控；

翻譯水平調(diào)控；

蛋白質(zhì)加工水平的調(diào)控等。DNA轉(zhuǎn)錄初產(chǎn)物RNAmRNA蛋白質(zhì)前體mRNA降解物活性蛋白質(zhì)DNA水平調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)節(jié)翻譯調(diào)節(jié)mRNA降解的調(diào)節(jié)翻譯后加工的調(diào)節(jié)核細(xì)胞質(zhì)研究基因調(diào)控主要應(yīng)回答的3個(gè)問(wèn)題：①什么是誘發(fā)基因轉(zhuǎn)錄的信號(hào)？

②基因調(diào)控主要是在哪一步（模板DNA的轉(zhuǎn)錄、mRNA的成熟或蛋白質(zhì)合成）實(shí)現(xiàn)的？

③不同水平基因調(diào)控的分子機(jī)制是什么？

第一節(jié)真核生物的基因結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)錄活性試說(shuō)明真核細(xì)胞與原核細(xì)胞在基因轉(zhuǎn)錄，翻譯及DNA的空間結(jié)構(gòu)方面存在的主要差異，表現(xiàn)在哪些方面？武漢大學(xué)2003年分子生物學(xué)碩士入學(xué)試題①在真核細(xì)胞中，一條成熟的mRNA鏈只能翻譯出一條多肽鏈，不存在原核生物中常見(jiàn)的多基因操縱子形式。

②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。

③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。

④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)。⑤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(guò)改變整個(gè)所控制基因5‘上游區(qū)DNA構(gòu)型來(lái)影響它與RNA聚合酶的結(jié)合能力。在原核生物中，轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)區(qū)都很小，大都位于啟動(dòng)子上游不遠(yuǎn)處，調(diào)控蛋白結(jié)合到調(diào)節(jié)位點(diǎn)上可直接促進(jìn)或抑RNA聚合酶與它的結(jié)合。

⑥真核生物的RNA在細(xì)胞核中合成，只有經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)穿過(guò)核膜，到達(dá)細(xì)胞質(zhì)后，才能被翻譯成蛋白質(zhì)，原核生物中不存在這樣嚴(yán)格的空間間隔。

⑦許多真核生物的基因只有經(jīng)過(guò)復(fù)雜的成熟和剪接過(guò)程，才能順利地翻譯成蛋白質(zhì)原核生物真核生物操縱元調(diào)控多樣化調(diào)控，更為復(fù)雜基因組小，大腸桿菌：總長(zhǎng)4.6×106bp,編碼4288個(gè)基因,每個(gè)基因約1100bp基因組大，人類(lèi)基因組全長(zhǎng)3×109bp，編碼10萬(wàn)個(gè)基因，其余為重復(fù)序列基因分布在同一染色體上，操縱元控制DNA與組蛋白結(jié)合成染色質(zhì)，染色質(zhì)的變化調(diào)控基因表達(dá)；基因分布在不同的染色體上，存在不同染色體間基因的調(diào)控問(wèn)題適應(yīng)外界環(huán)境，操縱元調(diào)控表達(dá)基因差別表達(dá)是細(xì)胞分化和功能的核心轉(zhuǎn)錄和翻譯同時(shí)進(jìn)行，大部分為轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控轉(zhuǎn)錄和翻譯在時(shí)間和空間上均不同，從DNA到蛋白質(zhì)的各層次上都有調(diào)控，但多數(shù)為轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控原核與真核生物的調(diào)控差異A.基因家族（genefamily)真核生物的基因組中有很多來(lái)源相同、結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)的基因，將這些基因稱(chēng)為基因家族。如：編碼組蛋白、免疫球蛋白和血紅蛋白的基因都屬于基因家族同一家族中的成員有時(shí)緊密地排列在一起，成為一個(gè)基因簇(genecluster)

。a、簡(jiǎn)單多基因家族簡(jiǎn)單多基因家族中的基因一般以串聯(lián)方式前后相連。TheeukaryoticribosomalDNArepeatingunitb、復(fù)雜多基因家族

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(kāi)，并作為獨(dú)立的轉(zhuǎn)錄單位?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)存在不同形式的復(fù)雜多基因家族。

Organizationofhistonegenesintheanimalgenomec.發(fā)育調(diào)控的復(fù)雜多基因家族

珠蛋白基因家族人類(lèi)發(fā)育階段中血紅蛋白組成的變化：所有動(dòng)物血紅蛋白基因的基本結(jié)構(gòu)相同，但在個(gè)體發(fā)育不同時(shí)期卻出現(xiàn)不同形式的亞基。發(fā)育階段血紅蛋白組成胚胎期（8周前）ξ2ε2

ξ2γ2

α2ε2胎兒期α2γ2成年期

α2δ2

α2β2

B.真核基因的斷裂結(jié)構(gòu)基因的編碼序列在DNA分子上是不連續(xù)的，為非編碼序列所隔開(kāi)，其中編碼的序列稱(chēng)為外顯子，非編碼序列稱(chēng)內(nèi)含子。外顯子(Exon)：真核細(xì)胞基因DNA中的編碼序列，這些序列被轉(zhuǎn)錄成RNA并進(jìn)而翻譯為蛋白質(zhì)。內(nèi)含子(Intron)：真核細(xì)胞基因DNA中的間插序列，這些序列被轉(zhuǎn)錄成RNA，但隨即被剪除而不翻譯。指外顯子和內(nèi)含子的交界或稱(chēng)邊界序列，它有兩個(gè)重要特征：內(nèi)含子的兩端序列之間沒(méi)有廣泛的同源性連接區(qū)序列很短，高度保守，是RNA剪接的信號(hào)序列

5'GT——AG3'外顯子與內(nèi)含子的連接區(qū)組成型剪接：一個(gè)基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物通過(guò)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。外顯子與內(nèi)含子的可變調(diào)控C.真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控a、開(kāi)放型活性染色質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)轉(zhuǎn)錄的影響

按功能狀態(tài)的不同可將染色質(zhì)分為：

（1）活性染色質(zhì)（有轉(zhuǎn)錄活性）（2）非活性染色質(zhì)（沒(méi)有轉(zhuǎn)錄活性）染色質(zhì)是否處于活化狀態(tài)是決定轉(zhuǎn)錄功能的關(guān)鍵?；钚匀旧|(zhì)的核小體發(fā)生構(gòu)象改變，具有松散的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而便于轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子和順式用元件結(jié)合和RNA聚合酶在轉(zhuǎn)錄模板上滑動(dòng)。轉(zhuǎn)錄前染色質(zhì)在特定區(qū)域發(fā)生核小體結(jié)構(gòu)的消除或改變、DNA本身局部結(jié)構(gòu)變化、DNA從右旋到左旋轉(zhuǎn)變等，促使結(jié)構(gòu)基因暴露而誘發(fā)基因轉(zhuǎn)錄.

處于活躍狀態(tài)的基因的在染色質(zhì)上有一個(gè)或數(shù)個(gè)DNA酶I敏感位點(diǎn)（多位于5‘端啟動(dòng)區(qū)）比非活躍態(tài)基因易被DNA酶I所降解。DNA酶I敏感位點(diǎn)的產(chǎn)生是染色質(zhì)結(jié)構(gòu)規(guī)律變化的結(jié)果，該變化使DNA易與RNA聚合酶和其它轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子結(jié)合，從而啟動(dòng)基因表達(dá)，也易被DNA酶I所降解。b、基因擴(kuò)增基因擴(kuò)增是指某些基因的拷貝數(shù)專(zhuān)一性增大的現(xiàn)象，它使得細(xì)胞在短期內(nèi)產(chǎn)生大量的基因產(chǎn)物以滿(mǎn)足生長(zhǎng)發(fā)育的需要，是基因活性調(diào)控的一種方式。如非洲爪蟾體細(xì)胞中rDNA的基因擴(kuò)增是因發(fā)育需要而出現(xiàn)的基因擴(kuò)增現(xiàn)象?；騺G失在細(xì)胞分化過(guò)程中，可以通過(guò)丟失掉某些基因而去除這些基因的活性。某些原生動(dòng)物、線(xiàn)蟲(chóng)、昆蟲(chóng)和甲殼類(lèi)動(dòng)物在個(gè)體發(fā)育中，許多體細(xì)胞常常丟失掉整條或部分的染色體，只有將來(lái)分化產(chǎn)生生殖細(xì)胞的那些細(xì)胞一直保留著整套的染色體。目前，在高等真核生物（包括動(dòng)物、植物）中尚未發(fā)現(xiàn)類(lèi)似的基因丟失現(xiàn)象。c、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(chēng)為基因重排。通過(guò)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)基因的表達(dá)。1、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，V、C和J基因片段在胚胎細(xì)胞中相隔較遠(yuǎn)。2、在漿細(xì)胞成熟過(guò)程中，通過(guò)染色體內(nèi)DNA重組把幾個(gè)相隔較遠(yuǎn)的基因片段連接在一起，從而產(chǎn)生了具有表達(dá)活性免疫球蛋白的基因3、編碼V區(qū)的基因很多，而只有少數(shù)幾個(gè)基因編碼C區(qū)；多個(gè)V區(qū)基因中的一個(gè)和C基因組合，產(chǎn)生一條DNA4、V區(qū)和C區(qū)不同片段在DNA水平上的各種排列組合是形成Ig分子多態(tài)性的根本原因D、DNA的甲基化與基因活性的調(diào)控a.DNA的甲基化DNA甲基化是最早發(fā)現(xiàn)的修飾途徑之一，可能存在于所有高等生物中。DNA甲基化能關(guān)閉某些基因的活性，去甲基化則誘導(dǎo)了基因的重新活化和表達(dá)。DNA甲基化的主要形式：5-甲基胞嘧啶，N6-甲基腺嘌呤和7-甲基鳥(niǎo)嘌呤。在真核生物中，5-甲基胞嘧啶主要出現(xiàn)在CpG和CpXpG中。原核生物中CCA/TGG和GATC也常被甲基化。真核生物細(xì)胞內(nèi)存在兩種甲基化酶活性：日常型甲基轉(zhuǎn)移酶從頭合成型甲基轉(zhuǎn)移酶前者主要在甲基化母鏈（模板鏈）指導(dǎo)下使處于半甲基化的DNA雙鏈分子上與甲基胞嘧啶相對(duì)應(yīng)的胞嘧啶甲基化。后者催化未甲基化的CpG成為mCpG，速度很慢。日常型甲基轉(zhuǎn)移酶常常與DNA內(nèi)切酶活性相耦聯(lián)，有3種類(lèi)型。II類(lèi)酶活性包括內(nèi)切酶和甲基化酶兩種成分，而I類(lèi)和III類(lèi)都是雙功能酶，既能將半甲基化DNA甲基化，又能降解外源無(wú)甲基化DNA。由于甲基化胞嘧啶極易在進(jìn)化中丟失，所以，高等真核生物中CG序列遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其理論值。哺乳類(lèi)基因組中約存在4萬(wàn)個(gè)CG序列，大多位于轉(zhuǎn)錄單元的5'區(qū)。沒(méi)有甲基化的胞嘧啶發(fā)生脫氨基作用，就可能被氧化成為U，被DNA修復(fù)系統(tǒng)所識(shí)別和切除，恢復(fù)成C。已經(jīng)甲基化的胞嘧啶發(fā)生脫氨基作用,它就變?yōu)門(mén),無(wú)法被區(qū)分。因此,CpG序列極易丟失。b、DNA甲基化抑制基因轉(zhuǎn)錄的機(jī)理：

DNA甲基化能引起染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、DNA構(gòu)象、DNA穩(wěn)定性，從而影響到DNA與蛋白質(zhì)相互作用方式的改變，抑制了轉(zhuǎn)錄因子與啟動(dòng)區(qū)DNA的結(jié)合效率。主要是不利于模板DNA與RNA聚合酶的結(jié)合。如：引起B(yǎng)－DNA向Z－DNA過(guò)渡啟動(dòng)區(qū)DNA上的DNA甲基化密度與基因轉(zhuǎn)錄受抑制程度相關(guān)，其影響與MeCP1結(jié)合DNA的能力成正相關(guān)。甲基化CpG的密度和啟動(dòng)子強(qiáng)度間的平衡決定該啟動(dòng)子是否有轉(zhuǎn)錄活性。DNA甲基化轉(zhuǎn)錄抑制作用機(jī)理（1）識(shí)別位點(diǎn)中胞嘧啶被甲基化，轉(zhuǎn)錄因子不能與其結(jié)合（2）特異性識(shí)別甲基化DNA的蛋白（如MeCP1）競(jìng)爭(zhēng)性地抑制了轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合（3）DNA甲基化導(dǎo)致染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和DNA構(gòu)象的改變c、DNA甲基化與X染色體的失活

X染色體DNA序列高度甲基化，基因被關(guān)閉（1）與X染色體的失活有關(guān)的序列：

X染色體失活中心（Xic）

Xist（Xi-specifictranscript）基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物：RNA—不編碼蛋白質(zhì)（2）X染色體的失活的機(jī)制：

XistRNA分子與Xic相互作用的結(jié)果（3）Xist基因的調(diào)控：

DNA甲基化與去甲基化XistX染色體其他位點(diǎn)甲基化、不轉(zhuǎn)錄活性去甲基化、活性去甲基化、轉(zhuǎn)錄失活甲基化、失活

雌性哺乳動(dòng)物細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中，X染色體隨機(jī)失活。Xist基因的表達(dá)是決定X染色體失活的關(guān)鍵因素。而表達(dá)與否與甲基化修飾密切相關(guān)。第二節(jié)真核基因轉(zhuǎn)錄機(jī)器的主要組成“基因”的分子生物學(xué)定義：產(chǎn)生一條多肽鏈或功能RNA所必需的全部核苷酸序列。A、真核基因的轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)子增強(qiáng)子反式作用因子啟動(dòng)子是一段特定的直接與RNA聚合酶及其轉(zhuǎn)錄因子相結(jié)合、決定基因轉(zhuǎn)錄起始與否的DNA序列。不同的啟動(dòng)子對(duì)RNA聚合酶的親和力不同，所結(jié)合的反式作用因子（trans-actingfactors）也不同，因此，基因轉(zhuǎn)錄活性也很不相同。啟動(dòng)子：核心啟動(dòng)子(corepromoter)TATA盒，-25—-30bp上游啟動(dòng)子元件(upstreampromotorelements,UPE)：CAAT盒，-70bp；GC盒等，通過(guò)TFII復(fù)合物來(lái)提高轉(zhuǎn)錄效率。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。遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)（1~30kb），增強(qiáng)啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄活性DNA序列。1、增強(qiáng)效應(yīng)十分明顯。2、增強(qiáng)效應(yīng)與其位置和取向無(wú)關(guān)。3、大多為重復(fù)序列，一般長(zhǎng)約50bp。4、增強(qiáng)效應(yīng)有嚴(yán)密的組織和細(xì)胞特異性。5、沒(méi)有基因?qū)Ｒ恍浴?、許多增強(qiáng)子還受外部信號(hào)的調(diào)控。增強(qiáng)子的性質(zhì)一種觀點(diǎn)認(rèn)為，增強(qiáng)子為轉(zhuǎn)錄因子提供進(jìn)入啟動(dòng)子區(qū)的位點(diǎn)。第二種認(rèn)為，增強(qiáng)子能改變?nèi)旧|(zhì)的構(gòu)象。因?yàn)樵鰪?qiáng)子區(qū)域容易發(fā)生從B-DNA到Z-DNA的構(gòu)象變化。增強(qiáng)子的功能是可以累加的。增強(qiáng)子的作用原理

概念：為DNA結(jié)合蛋白，核內(nèi)蛋白，可使鄰近基因開(kāi)放（正調(diào)控）或關(guān)閉（負(fù)調(diào)控）通用或基本轉(zhuǎn)錄因子(generaltranscriptionfactors)：RNA聚合酶結(jié)合啟動(dòng)子所必需的一組蛋白因子。TFⅡA、TFⅡB、TFⅡD、TFⅡE等

特異轉(zhuǎn)錄因子(specialtranscriptionfactors)：個(gè)別基因轉(zhuǎn)錄所必需的轉(zhuǎn)錄因子.OCT-2：在淋巴細(xì)胞中特異性表達(dá)，識(shí)別Ig基因的啟動(dòng)子和增強(qiáng)子。反式作用因子(trans-actingfactor)從功能上分析其結(jié)構(gòu)可包含有不同區(qū)域：①DNA結(jié)合域(DNAbindingdomain)：多由60－100個(gè)氨基酸殘基組織的幾個(gè)亞區(qū)組成；②轉(zhuǎn)錄激活域(Transactivationdomain)：常由30－100氨基酸殘基組成，這結(jié)構(gòu)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(lèi)，以酸性結(jié)構(gòu)域最多見(jiàn)；

③連接區(qū):即連接上兩個(gè)結(jié)構(gòu)域的部分。不與DNA直接結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子沒(méi)有DNA結(jié)合域，但能通過(guò)轉(zhuǎn)錄激活域直接或間接作用于轉(zhuǎn)錄復(fù)合體而影響轉(zhuǎn)錄效率。螺旋-轉(zhuǎn)折-螺旋（Helix-turn-helix，H-T-H）鋅指結(jié)構(gòu)（zincfinger）堿性-亮氨酸拉鏈（basic-leucinezipper）堿性-螺旋-環(huán)-螺旋（basic–helix/loop/helix，bHLH）DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域是最早發(fā)現(xiàn)于原核生物中的一個(gè)關(guān)鍵因子，該結(jié)構(gòu)域長(zhǎng)約20個(gè)aa，主要是兩個(gè)α-螺旋區(qū)和將其隔開(kāi)的β轉(zhuǎn)角。其中的一個(gè)被稱(chēng)為識(shí)別螺旋區(qū)，因?yàn)樗３в袛?shù)個(gè)直接與DNA序列相識(shí)別的氨基酸。這類(lèi)結(jié)構(gòu)至少有兩個(gè)α螺旋，其間由短肽段形成的轉(zhuǎn)角或環(huán)連接，兩個(gè)這樣的motif結(jié)構(gòu)以二聚體形式相連，距離正好相當(dāng)于DNA一個(gè)螺距(3.4nm)，兩個(gè)α螺旋剛好分別嵌入DNA的深溝。螺旋-轉(zhuǎn)折-螺旋（Helix-turn-helix，H-T-H）HTH結(jié)構(gòu)及其與DNA的結(jié)合N-端多余臂部分與小溝結(jié)合螺旋1和2靠在外側(cè)螺旋3位于DNA的大溝中鋅指結(jié)構(gòu)（zincfinger）“鋅指”:

據(jù)其結(jié)構(gòu)命名,其中一小段保守氨基酸與Zn2+結(jié)合,形成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域。有兩類(lèi)DNA結(jié)合蛋白含有這種結(jié)構(gòu)：①典型的“鋅指”蛋白質(zhì);②類(lèi)固醇受體

典型“鋅指蛋白”(typiczinicfingers)含一連串鋅指。單個(gè)鋅指共有序列為：

Cys-X2-4-Cys-X3-Phe-X5-Leu-X2-His-X3-His

稱(chēng)為Cys2/His2鋅指。是由一個(gè)含有大約30個(gè)氨基酸的環(huán)和一個(gè)與環(huán)上的4個(gè)Cys或2個(gè)Cys和2個(gè)His配位的Zn構(gòu)成，形成的結(jié)構(gòu)像手指狀。謹(jǐn)慎理解鋅指存在的意義：尤其是蛋白質(zhì)僅含有單個(gè)鋅指時(shí)。鋅指可能參與RNA的結(jié)合而不是DNA結(jié)合，或它與任何核酸結(jié)合活性均無(wú)關(guān)。堿性-亮氨酸拉鏈（basic-leucinezipper）

這種基序含4-8個(gè)亮氨酸，每隔6個(gè)氨基酸就有一個(gè)亮氨酸殘基間隔，這導(dǎo)致第7個(gè)亮氨酸殘基都在螺旋的同側(cè)。又因這類(lèi)蛋白質(zhì)都以二聚體形式與DNA結(jié)合，兩個(gè)蛋白質(zhì)α螺旋上的亮氨酸靠近而形成拉鏈樣結(jié)構(gòu)。二聚體亮氨酸之間相互作用形成二聚體，形成“拉鏈”。肽鏈氨基端20～30個(gè)富含堿性氨基酸結(jié)構(gòu)域與DNA結(jié)合。位于螺旋疏水區(qū)的亮氨酸相互作用堿性區(qū)與DNA相結(jié)合堿性區(qū)與DNA相結(jié)合堿性-螺旋-環(huán)-螺旋（basic–helix/loop/helix，bHLH）◆螺旋-環(huán)-螺旋蛋白質(zhì)有一個(gè)由40-50個(gè)氨基酸殘基組成的基序，含有兩個(gè)兩性α螺旋?！籀谅菪?5-16個(gè)氨基酸殘基組成，兩個(gè)α螺旋被環(huán)隔開(kāi)?！袈菪?fù)責(zé)二聚體的形成，bHLH蛋白含堿性序列，它在HLH基序附近，負(fù)責(zé)結(jié)合DNA。同源域蛋白（hd)同源域是編碼60個(gè)保守氨基酸序列的DNA片段，同源轉(zhuǎn)換基因與生物生長(zhǎng)、發(fā)育和分化有關(guān)。許多含有同源轉(zhuǎn)換區(qū)的基因具有轉(zhuǎn)錄調(diào)控功能，同源轉(zhuǎn)換區(qū)氨基酸序列可能參與了DNA結(jié)合區(qū)。最早來(lái)自控制軀體發(fā)育的基因，其中的DNA結(jié)合區(qū)與螺旋－轉(zhuǎn)角－螺旋相似，人們把該DNA序列稱(chēng)為同源域盒。主要與DNA大溝相結(jié)合。轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域(transcriptionalactivationdomain)酸性α-螺旋結(jié)構(gòu)域(acidicα–helixdomain)富含谷氨酰胺結(jié)構(gòu)域(glutamine-richdomain)富含脯氨酸結(jié)構(gòu)域(proline-richdomain)共同點(diǎn)：它們之間并不存在較為明顯的氨基酸序列的同源性，但卻都含有高比例的酸性氨基酸，產(chǎn)生出很強(qiáng)的凈負(fù)電荷。例如：糖皮質(zhì)激素受體蛋白質(zhì)17/82；GCN4為17/60。酸性α-螺旋結(jié)構(gòu)域(acidicα–helixdomain)富含谷氨酰胺結(jié)構(gòu)域(glutamine-richdomain)例：在組成型表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子SP1的兩個(gè)最強(qiáng)的激活域中，谷氨酰胺幾乎占了25%，而帶負(fù)電菏的氨基酸比例則非常低。富含脯氨酸結(jié)構(gòu)域(proline-richdomain)

與CCAAT元件結(jié)合的組成型轉(zhuǎn)錄因子CTF/NF1，轉(zhuǎn)錄激活域位于轉(zhuǎn)錄因子的C-末端，其中酸性氨基酸及谷氨酰胺所占比例都很低，但含大量的脯氨酸，約占該區(qū)域的1/4。如原癌基因蛋白質(zhì)產(chǎn)物Jun和AP2以及Oct-2中，都鑒定出了富含脯氨酸的激活域。第三節(jié)蛋白質(zhì)磷酸化對(duì)基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控蛋白質(zhì)的磷酸化反應(yīng)是指通過(guò)酶促反應(yīng)把磷酸基團(tuán)從一個(gè)化合物轉(zhuǎn)移到另一個(gè)化合物上的過(guò)程,是生物體內(nèi)存在的一種普遍的調(diào)節(jié)方式，在細(xì)胞信號(hào)的傳遞過(guò)程中占有極其重要的地位。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在人體內(nèi)有多達(dá)2000個(gè)左右的蛋白質(zhì)激酶和1000個(gè)左右的蛋白質(zhì)磷酸酶基因。蛋白質(zhì)的磷酸化是指由蛋白質(zhì)激酶催化的把ATP或GTP上γ位的磷酸基轉(zhuǎn)移到底物蛋白質(zhì)氨基酸殘基上的過(guò)程，其逆轉(zhuǎn)過(guò)程是由蛋白質(zhì)磷酸酶催化的，稱(chēng)為蛋白質(zhì)脫磷酸化。被磷酸化的主要氨基酸殘基：絲氨酸、蘇氨酸和酪氨酸。組氨酸和賴(lài)氨酸殘基也可能被磷酸化。受體分子活化細(xì)胞功能的途徑：

1、受體/受體結(jié)合蛋白具有內(nèi)源蛋白激酶活性

2、配體＋受體G蛋白介導(dǎo)蛋白激酶（PK）分類(lèi)：根據(jù)底物蛋白質(zhì)被磷酸化的氨基酸殘基種類(lèi)分：（1）絲氨酸/蘇氨酸型（2）酪氨酸型（3）組氨酸型根據(jù)是否有調(diào)節(jié)物參與蛋白激酶活性分：（1）信使依賴(lài)型（2）非信使依賴(lài)型(1).在胞內(nèi)介導(dǎo)胞外信號(hào)時(shí)具有專(zhuān)一應(yīng)答特點(diǎn)。與信號(hào)傳遞有關(guān)的蛋白激酶類(lèi)主要受控于胞內(nèi)信使，如cAMP，Ca2+，DG（二酰甘油）等，這種共價(jià)修飾調(diào)節(jié)方式顯然比變構(gòu)調(diào)節(jié)較少受胞內(nèi)代謝產(chǎn)物的影響。(2).蛋白質(zhì)的磷酸化與脫磷酸化控制了細(xì)胞內(nèi)已有的酶"活性"。與酶的重新合成及分解相比，這種方式能對(duì)外界刺激做出更迅速的反應(yīng)。(3).對(duì)外界信號(hào)具有級(jí)聯(lián)放大作用；(4).蛋白質(zhì)的磷酸化與脫磷酸化保證了細(xì)胞對(duì)外界信號(hào)的持續(xù)反應(yīng)。受cAMP水平調(diào)控的A激酶C激酶與PIP2、IP3和DAGCaM激酶與MAP激酶酪氨酸激酶途徑蛋白質(zhì)磷酸化與細(xì)胞分裂調(diào)控第四節(jié)蛋白質(zhì)乙?；瘜?duì)基因表達(dá)的影響

細(xì)胞內(nèi)的染色質(zhì)在乙酰化酶（HAT）的催化下，由乙酰CoA提供乙酰基，而被乙酰化修飾。去乙酰化酶（HDAC）催化其脫乙?；?。核小體組蛋白八聚體中，存在32個(gè)潛在的乙酰化位點(diǎn)，主要分布在H3和H4，其次為H2A和H2B。組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶（HAT）HAT可分布在細(xì)胞核（A型）或胞漿（B型）。A型HAT復(fù)合物包括GNAT、MYST、p300/CBP、BasalTF、NuclearReceptorCo-factors五大家族。因此，有些HAT同時(shí)也是轉(zhuǎn)錄因子或轉(zhuǎn)錄共激活因子.組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶的分子結(jié)構(gòu)組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶超家族組蛋白去乙?；福℉DAC）

HDAC可分為三大亞家族：ClassI——HDAC1，2，3，8；ClassII——HDAC4~7，9~11；ClassIII——SIRT1~7組蛋白去乙?；傅姆N類(lèi)在HAT的催化下，乙?；惶砑拥浇M蛋白H3-K9、H3-K14及H4-K8的ε-氨基上。組蛋白被乙?；揎椇?，其核小體八聚體顆粒與DNA的親和力降低，核小體解聚加速，DNA鏈松散，轉(zhuǎn)錄因子和RNA聚合酶更容易與之結(jié)合，促使基因轉(zhuǎn)錄。

反之，組蛋白被HDAC去乙?；?，則導(dǎo)致核小體聚集，異染色質(zhì)形成和基因沉默。組蛋白乙?；c去乙酰化對(duì)基因表達(dá)的影響染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)控制DNA的可接近性與組蛋白乙?；揎椣嚓P(guān)的乙酰化酶都屬于CREB結(jié)合蛋白的同源蛋白，具有與多種基因表達(dá)調(diào)節(jié)蛋白或轉(zhuǎn)錄因子、RNA聚合酶Ⅱ、核受體等的特異結(jié)合位點(diǎn)，不僅具有乙?；D(zhuǎn)移酶活性，也是一種轉(zhuǎn)錄共激活因子。組蛋白的乙?；揎棤顟B(tài)可通過(guò)DNA的復(fù)制而從親代傳遞給子代。p53乙?；瘜?duì)轉(zhuǎn)錄活性的影響人體抑癌基因。該基因編碼一種分子量為53kDa的蛋白質(zhì)，命名為P53。p53基因的失活對(duì)腫瘤形成起重要作用。但是事物必然有它的兩個(gè)方面，p53是一個(gè)重要的抗癌基因使癌細(xì)胞自殺，防止癌變；還具有幫助細(xì)胞基因修復(fù)缺陷的功能。這種功能對(duì)于受化療藥物作用而受傷的癌細(xì)胞，則起修復(fù)作用，而不是使癌細(xì)胞自殺。造成被修復(fù)的癌細(xì)胞在治療后成為新的腫瘤。p53人類(lèi)P53基因定位于17P13.1，鼠P53定位于11號(hào)染色體，并在14號(hào)染色體上發(fā)現(xiàn)無(wú)功能的假基因，進(jìn)化程度迥異的動(dòng)物中，P53有異常相似的基因結(jié)構(gòu)，約20Kb長(zhǎng)，都由11個(gè)外顯子和10個(gè)內(nèi)含子組成，第1個(gè)外顯子不編碼，外顯子2、4、5、7、8、分別編碼5個(gè)進(jìn)化上高度保守的結(jié)構(gòu)域，P53基因5個(gè)高度保守區(qū)即第13～19、117～142、171～192、236～258、270～286編碼區(qū).P53基因轉(zhuǎn)錄成2.5KbmRNA，編碼393個(gè)氨基酸蛋白，分子量為53KD.P53蛋白N一端為酸性區(qū)1～80位氨基酸殘基，C-端為堿性區(qū)319～393位氨基酸殘基，正常的P53蛋白在細(xì)胞中易水解.Rb基因是從視網(wǎng)膜纖維瘤中克隆到的另一個(gè)抑癌基因，其功能是阻止處于G0／G1期的細(xì)胞進(jìn)入S期，從而控制細(xì)胞增殖。正常Rb基因的表達(dá)幾乎可抑制所有培養(yǎng)細(xì)胞的分裂。E2F為轉(zhuǎn)錄因子系列，它們可以激活那些對(duì)細(xì)胞進(jìn)入S期必須的靶基因。成視網(wǎng)膜細(xì)胞瘤：人類(lèi)兒童疾病，涉及視網(wǎng)膜的腫瘤。當(dāng)RB基因的兩份拷貝均沒(méi)有活性時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤。第五節(jié)激素與熱激蛋白對(duì)基因表達(dá)的影響激素－受體復(fù)合物與染色質(zhì)特定區(qū)域結(jié)合，導(dǎo)致基因轉(zhuǎn)錄的起始或關(guān)閉。激素應(yīng)答基因多為順式作用元件，該序列有類(lèi)似增強(qiáng)子的作用。激素、受體、順式作用元件三者的結(jié)合才能發(fā)揮作用。三種假說(shuō)：

1、受體流動(dòng)假說(shuō)：