基因的表達與調(diào)控真核課件

基因的表達與調(diào)控真核課件匯報人：AA2024-01-27基因表達概述真核生物基因轉(zhuǎn)錄過程真核生物基因轉(zhuǎn)錄后加工修飾真核生物蛋白質(zhì)翻譯過程真核生物蛋白質(zhì)翻譯后加工修飾基因表達調(diào)控機制基因表達概述01基因表達定義基因表達是指基因攜帶的遺傳信息通過轉(zhuǎn)錄和翻譯等過程，合成具有生物活性的蛋白質(zhì)分子或其他產(chǎn)物，進而調(diào)控生物體的各種性狀和表型的過程?；虮磉_的意義基因表達是生物體發(fā)育、生長、繁殖和適應(yīng)環(huán)境的基礎(chǔ)，對于理解生物體的生命活動、疾病發(fā)生發(fā)展機制以及藥物研發(fā)等具有重要意義。基因表達定義與意義

真核生物基因表達特點轉(zhuǎn)錄與翻譯的時序性真核生物基因表達過程中，轉(zhuǎn)錄和翻譯是兩個相對獨立的過程，轉(zhuǎn)錄發(fā)生在細胞核內(nèi)，而翻譯則在細胞質(zhì)中進行，具有時序性。轉(zhuǎn)錄后加工真核生物mRNA在轉(zhuǎn)錄后需要經(jīng)過5'端加帽、3'端加尾以及剪接等加工過程，才能成為成熟的mRNA并轉(zhuǎn)運到細胞質(zhì)中。翻譯后修飾真核生物蛋白質(zhì)在翻譯后還需要經(jīng)過一系列的修飾過程，如磷酸化、糖基化、乙?；?，才能形成具有生物活性的蛋白質(zhì)?；虮磉_的主要產(chǎn)物是蛋白質(zhì)，包括酶、激素、抗體、受體等，它們在生物體內(nèi)發(fā)揮各種生物功能，如催化生化反應(yīng)、調(diào)節(jié)代謝過程、參與信號傳導(dǎo)等。蛋白質(zhì)除了蛋白質(zhì)編碼基因外，真核生物還存在大量的非編碼RNA，如microRNA、lncRNA等，它們通過調(diào)控基因表達或參與其他生物過程來影響生物體的表型。非編碼RNA基因表達還可以產(chǎn)生其他類型的產(chǎn)物，如多肽、小分子化合物等，它們在生物體內(nèi)也發(fā)揮著重要的生物學(xué)功能。其他產(chǎn)物基因表達產(chǎn)物及其功能真核生物基因轉(zhuǎn)錄過程02123真核生物基因轉(zhuǎn)錄起始需要轉(zhuǎn)錄因子與啟動子序列的特異性識別，形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物。轉(zhuǎn)錄因子與啟動子的識別轉(zhuǎn)錄因子通過與啟動子結(jié)合，招募RNA聚合酶等轉(zhuǎn)錄相關(guān)蛋白，促進轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的形成。轉(zhuǎn)錄因子的作用真核生物啟動子分為不同類型，如組成型啟動子和誘導(dǎo)型啟動子等，不同類型的啟動子具有不同的轉(zhuǎn)錄調(diào)控功能。啟動子的類型與功能轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物形成03RNA聚合酶的轉(zhuǎn)錄延伸RNA聚合酶在DNA模板上合成RNA鏈，同時招募其他轉(zhuǎn)錄相關(guān)蛋白，共同完成轉(zhuǎn)錄延伸過程。01RNA聚合酶的組成與結(jié)構(gòu)真核生物RNA聚合酶由多個亞基組成，具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和功能。02轉(zhuǎn)錄起始與RNA聚合酶的招募轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物形成后，RNA聚合酶被招募到啟動子上，開始轉(zhuǎn)錄過程。RNA聚合酶作用機制轉(zhuǎn)錄延伸的調(diào)控機制01真核生物基因轉(zhuǎn)錄延伸過程中受到多種因素的調(diào)控，如轉(zhuǎn)錄因子、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)等。轉(zhuǎn)錄終止的信號與機制02真核生物基因轉(zhuǎn)錄終止需要特定的終止信號和機制，如終止子序列和終止因子等。轉(zhuǎn)錄后加工與修飾03真核生物基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的初級RNA需要經(jīng)過加工和修飾才能成為成熟的mRNA，包括剪接、加帽、加尾等過程。轉(zhuǎn)錄延伸與終止過程真核生物基因轉(zhuǎn)錄后加工修飾035'端加帽在轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的5'端加上一個甲基鳥嘌呤核苷三磷酸（m7GpppN）的帽子結(jié)構(gòu)，可以保護mRNA免受5'-3'外切酶的降解，并有助于mRNA從細胞核向細胞質(zhì)的轉(zhuǎn)運。3'端加尾在轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的3'端加上一段多聚腺苷酸（polyA）尾巴，可以增加mRNA的穩(wěn)定性，并有助于mRNA從細胞核向細胞質(zhì)的轉(zhuǎn)運。5'端加帽和3'端加尾修飾真核生物基因中的內(nèi)含子需要在轉(zhuǎn)錄后進行剪接，即去除內(nèi)含子序列，將外顯子連接在一起。剪接過程由剪接體完成，剪接體是一種由多種蛋白質(zhì)和snRNA組成的復(fù)合物。內(nèi)含子剪接在剪接過程中，外顯子被連接在一起形成連續(xù)的mRNA序列。連接過程需要遵循一定的規(guī)則，即相鄰?fù)怙@子的邊界序列需要互補配對，以確保正確的連接。外顯子連接內(nèi)含子剪接和外顯子連接在真核生物中，存在一種RNA編輯現(xiàn)象，即轉(zhuǎn)錄后的RNA序列在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列修飾和改變，導(dǎo)致最終翻譯出的蛋白質(zhì)與基因編碼的序列不完全一致。RNA編輯現(xiàn)象包括堿基的插入、刪除和替換等。RNA編輯現(xiàn)象RNA編輯可以增加蛋白質(zhì)的多樣性和復(fù)雜性，使得一個基因可以產(chǎn)生多種不同的蛋白質(zhì)產(chǎn)物。此外，RNA編輯還可以修復(fù)基因中的突變或錯誤，確保蛋白質(zhì)的正常功能。同時，RNA編輯也參與了一些生物過程的調(diào)控，如基因表達、細胞分化和發(fā)育等。RNA編輯的意義RNA編輯現(xiàn)象及其意義真核生物蛋白質(zhì)翻譯過程04真核生物翻譯的起始復(fù)合物由40S和60S亞基、mRNA、Met-tRNAi及多種起始因子組成。起始因子在翻譯起始過程中發(fā)揮重要作用，如促進40S和60S亞基的結(jié)合、幫助mRNA與核糖體的結(jié)合及促進Met-tRNAi進入P位等。起始復(fù)合物形成及起始因子作用起始因子的作用起始復(fù)合物的組成真核生物中存在多種延長因子，如eEF1A、eEF1B、eEF2等，它們在翻譯延伸過程中發(fā)揮重要作用。延長因子的種類延長因子能夠促進氨酰-tRNA進入A位，幫助肽鍵的形成及推動肽酰-tRNA從A位移至P位，從而保證翻譯的順利進行。延長因子的作用延長因子在翻譯延伸中作用終止因子識別終止密碼子并釋放新生肽鏈終止因子的種類真核生物中存在多種終止因子，如eRF1和eRF3等，它們能夠識別終止密碼子并促進翻譯的終止。終止因子的作用終止因子能夠識別mRNA上的終止密碼子，并促進新生肽鏈的釋放。同時，它們還能夠促進核糖體的解離，為下一輪翻譯做好準(zhǔn)備。真核生物蛋白質(zhì)翻譯后加工修飾05磷酸化糖基化乙?；谆被釟埢鶄?cè)鏈修飾類型及功能01020304將磷酸基團添加到氨基酸殘基上，可改變蛋白質(zhì)構(gòu)象、活性和穩(wěn)定性。在氨基酸殘基上添加糖鏈，影響蛋白質(zhì)的折疊、穩(wěn)定性和相互作用。將乙?；砑拥桨被釟埢?，可改變蛋白質(zhì)的電荷和疏水性，影響其功能。在氨基酸殘基上添加甲基，可改變蛋白質(zhì)的構(gòu)象和相互作用。協(xié)助新生肽鏈正確折疊成具有生物活性的蛋白質(zhì)。分子伴侶信號序列蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運引導(dǎo)蛋白質(zhì)定位到特定的亞細胞結(jié)構(gòu)，如細胞核、線粒體等。通過特定的轉(zhuǎn)運機制，將蛋白質(zhì)從合成部位轉(zhuǎn)運到目標(biāo)部位。030201蛋白質(zhì)折疊與亞細胞定位信號識別泛素-蛋白酶體途徑溶酶體途徑Caspase途徑自噬途徑蛋白質(zhì)降解途徑和調(diào)控機制通過泛素標(biāo)記和蛋白酶體降解，實現(xiàn)蛋白質(zhì)的選擇性降解。在細胞凋亡過程中，通過Caspase蛋白酶家族降解蛋白質(zhì)。通過溶酶體內(nèi)的水解酶降解蛋白質(zhì)。通過自噬機制將細胞內(nèi)受損或多余的蛋白質(zhì)包裹并降解?；虮磉_調(diào)控機制06DNA甲基化是指在DNA分子中，通過添加甲基基團（-CH3）來修飾堿基的一種化學(xué)修飾過程。DNA甲基化定義DNA甲基化通常與基因表達的抑制相關(guān)。甲基化可以阻止轉(zhuǎn)錄因子與DNA結(jié)合，從而影響基因的轉(zhuǎn)錄和表達。對基因表達的影響異常的DNA甲基化與多種疾病相關(guān)，包括癌癥、神經(jīng)發(fā)育障礙和自身免疫性疾病等。甲基化與疾病DNA甲基化對基因表達影響組蛋白乙?；x組蛋白乙酰化是指組蛋白上的賴氨酸殘基被乙?；鶊F修飾的過程，該過程由組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶（HATs）和組蛋白去乙酰化酶（HDACs）共同調(diào)控。對基因表達的影響組蛋白乙酰化通常與基因表達的激活相關(guān)。乙酰化可以中和組蛋白的正電荷，減弱其與DNA的結(jié)合，從而使轉(zhuǎn)錄因子更容易接近DNA并啟動轉(zhuǎn)錄。乙?；c疾病異常的組蛋白乙酰化與多種疾病相關(guān)，包括癌癥、神經(jīng)退行性疾病和炎癥性疾病等。組蛋白乙?；诨虮磉_中作用非編碼RNA定義非編碼RNA（ncRNA）是指不編碼蛋白質(zhì)的RNA分子，包括長非編碼RNA（lncRNA）、微小RNA（miRNA）和PIWI互作RNA（piRNA）等。對基因表達的影響非編碼R