分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控

分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第1頁(yè)

基因表示調(diào)控可在幾個(gè)不一樣水平上進(jìn)行。在高度復(fù)雜生物、細(xì)胞及其代謝過(guò)程中，基因表示是高度有序。如在高等生物中，特定細(xì)胞已分化成高度特化細(xì)胞，人類(lèi)眼睛細(xì)胞只能合成眼色特有蛋白，其決不可能合成肝細(xì)胞中特有解毒酶，各種特定細(xì)胞能阻遏不一樣類(lèi)別基因表示。

分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第2頁(yè)

基因表示調(diào)控對(duì)生物是極端主要。1．真核生物：各種不一樣類(lèi)型細(xì)胞能阻遏不一樣類(lèi)型基因表示。2．細(xì)菌含有阻遏基因表示能力。在進(jìn)化中，細(xì)胞具備了一套機(jī)制，它能抑制那些并非必須酶基因和激活那些在某一時(shí)間內(nèi)顯著必須酶基因。到達(dá)這一目標(biāo)二個(gè)條件：（1）必須具備關(guān)閉或打開(kāi)每種特定基因方法；（2）對(duì)應(yīng)該激活一個(gè)特定基因或一組基因特定環(huán)境具備正確識(shí)別能力。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第3頁(yè)第一節(jié)基礎(chǔ)調(diào)控路線

乳糖操縱子調(diào)控分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第4頁(yè)一、原核生物操縱子學(xué)說(shuō)——乳糖操縱子

□乳糖代謝中酶和基因（1）透性酶permease：能使乳糖進(jìn)入細(xì)胞（Y）（2）β半乳糖苷酶β－galactosidase：水解乳糖為葡萄糖和半乳糖（Z）（3）轉(zhuǎn)乙?；竧ransacetylase（A）

三種酶基因轉(zhuǎn)錄成一條mRNA，稱多順?lè)醋觤RNA（polycistronic）。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第5頁(yè)RepressorgenePromoterOperatorΒ-galactosidasegenePermeasegeneTransacetylasegeneRegulatoryregionStructuregeneIPOlacZ

lacY

lacALacoperon1961年法國(guó)科學(xué)家Jacob和Monod發(fā)覺(jué)大腸桿菌在含有乳糖培養(yǎng)基中會(huì)合成大量β-半乳糖苷酶，使乳糖水解，在沒(méi)有乳糖環(huán)境中不產(chǎn)生β-半乳糖苷酶。從而提出了乳糖操縱子學(xué)說(shuō)來(lái)解釋?duì)?半乳糖苷酶基因表示調(diào)控問(wèn)題分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第6頁(yè)ThestructuralgenesofthelocoperonaretranscribedintoasinglepolycistronicmRNA,whichistraslatedsimulatedsimultaneouslybyseveralribosmesintothethreeenzmesencodedbytheoperon.分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第7頁(yè)□乳糖操縱子

Thecomponentsofthewild-type

lacoperonandtheresponseintheabsenceandthepresenceoflactose,分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第8頁(yè)

1．操縱基因（Operator，簡(jiǎn)稱O），起到基因開(kāi)關(guān)作用。2．開(kāi)啟基因（Promoter，簡(jiǎn)稱P），是RNA聚合酶結(jié)合部位，能起動(dòng)ZYA基因表示，POZYA在DNA上幾個(gè)相鄰接基因共同組成一個(gè)功效單位稱操縱子(operon)。3．調(diào)整基因（I基因），能編碼產(chǎn)生一個(gè)阻遏蛋白，該蛋白能識(shí)別和結(jié)合到操縱基因上，并能阻止RNA聚合酶開(kāi)啟轉(zhuǎn)錄，使乳糖操縱子處于關(guān)閉狀態(tài)，普通情況下，阻遏蛋白總是結(jié)合在操縱基因O區(qū)。使操縱子關(guān)閉。怎樣開(kāi)啟操縱子表示？當(dāng)環(huán)境中存在乳糖及其類(lèi)似物時(shí)（稱為誘導(dǎo)物），它們能與阻遏物分子結(jié)合，改變阻遏蛋白構(gòu)型，使其不能再與操縱基因O區(qū)結(jié)合。這時(shí)，操縱基因便開(kāi)啟，結(jié)合到開(kāi)啟子上RNA聚合酶能順利開(kāi)啟ZYA基因表示，合成對(duì)應(yīng)三種酶。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第9頁(yè)二、其它基因I基因：編碼阻遏蛋白，能阻斷ZYA基因表示。O操縱基因operator：是DNA上與阻遏物結(jié)合特異性位置。阻遏物一旦結(jié)合到O基因上，就能阻制由RNA聚合酶催化轉(zhuǎn)錄起動(dòng)。開(kāi)啟基因promoter*操縱子operon：是幾個(gè)基因協(xié)同表示遺傳功效單位。由開(kāi)啟基因，操縱基因和轉(zhuǎn)錄成一條mRNA分子幾個(gè)相鄰接基因組成功效單位。POZYA。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第10頁(yè)三、乳糖操縱子阻遏物含有兩種識(shí)別功效1．能識(shí)別操縱子上特定操縱基因序列；2．能識(shí)別乳糖或乳糖類(lèi)似物，當(dāng)阻遏物與乳糖或類(lèi)似物結(jié)合時(shí)，阻遏物分子構(gòu)型將發(fā)生改變，從而使阻遏物失去了對(duì)操縱基因親和作用。阻遏物將從DNA上脫落下來(lái)。

對(duì)Lac系統(tǒng)阻遏作用解除稱為誘導(dǎo)，能使阻遏物失活并造成Lac基因表示乳糖類(lèi)似物稱為誘導(dǎo)物。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第11頁(yè)β半乳糖苷酶(β－galactosidase)水解乳糖為葡萄糖和半乳糖Thecatabolicconversionofthedisaccharidelactoseintoitsmonosaccharideunits,galactoseandglucose分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第12頁(yè)造成Lac基因表示乳糖類(lèi)似物誘導(dǎo)物異丙基硫代半乳糖苷（IPTG)

Thegratuitousinducerisopropylthiogalactoside

分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第13頁(yè)第二節(jié)乳糖系統(tǒng)發(fā)覺(jué)——負(fù)調(diào)控

50年代Jacob和Monod對(duì)E.coli乳糖代謝中酶進(jìn)行詳細(xì)遺傳分析，這是基因表示調(diào)控研究第一個(gè)重大突破。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第14頁(yè)一、共同調(diào)控基因

在染色上Z、Y、A三個(gè)基因是緊密連接。這一組連續(xù)基因產(chǎn)生mRNA是一個(gè)多順?lè)醋觤RNA分子。多順?lè)醋觤RNA轉(zhuǎn)錄和它轉(zhuǎn)譯是以同一方向進(jìn)行。

極性突變（polarmutation）：不但能影響突變位點(diǎn)上那個(gè)基因，而且會(huì)降底或消除下游更遠(yuǎn)一些基因表示。如Lac多順?lè)醋又衂基因無(wú)義突變會(huì)降底Y、A基因表示。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第15頁(yè)二、I基因

控制Lac酶可誘導(dǎo)性區(qū)域。

I+細(xì)胞只能在有一個(gè)誘導(dǎo)物存在時(shí)才能正常合成Lac酶；

I－細(xì)胞不論誘導(dǎo)物存在是否都能合成Lac酶，這種突變體稱為組成型突變體（constitutivemutant）。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第16頁(yè)I－細(xì)胞不論誘導(dǎo)物存在是否都能合成Lac酶，這種突變體稱為組成型突變體（constitutivemutant）分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第17頁(yè)三、阻遏物1．E.coliF’因子帶有Lac區(qū)。能夠作互補(bǔ)試驗(yàn)：反式時(shí)，I+對(duì)I—為顯性。試驗(yàn)結(jié)果：?jiǎn)伪扼w和雜合性二倍體中β半乳糖苷酶和透性酶合成菌株基因型β半乳糖苷酶透性酶非誘導(dǎo)誘導(dǎo)

非誘導(dǎo)誘導(dǎo)123456I+Z+Y+I—Z+Y+I+Z—Y+/FI—Z+Y+I—Z—Y+/FI+Z+Y—I—Z—Y+/FI—Z+Y+

△（IZY）/FI—Z+Y+

–+–+++++–+–+

–+–+++++

++++分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第18頁(yè)

2．Iocob發(fā)覺(jué)另一個(gè)突變體IS

能抑制乳糖或其類(lèi)似物對(duì)Lac酶誘導(dǎo)作用。這是因?yàn)镮S突變改變了阻遏物上特異性結(jié)合位點(diǎn)，從而破壞了與誘導(dǎo)物結(jié)合，即使有IPTG誘導(dǎo)物存在。IS產(chǎn)生阻遏物分子仍能抑制Lac酶合成。

IS反式時(shí)對(duì)I+和I—都為顯性。

分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第19頁(yè)IS突變改變了阻遏物上特異性結(jié)合位點(diǎn)，破壞了與誘導(dǎo)物結(jié)合，即使有IPTG誘導(dǎo)物存在。IS產(chǎn)生阻遏物分子仍能抑制Lac酶合成。TheresponseofthelacoperoninthepresenceoflactoseinacellbearingtheIsmutation.15-7分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第20頁(yè)野生型和I不一樣等位基因菌株中Lac酶合成分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第21頁(yè)

四、操縱基因和操縱子

1．阻遏物怎樣阻斷Lac酶合成？

Jacob推測(cè)有一操縱基因，靠近它所調(diào)控一串基因。*在操縱基因中發(fā)生突變時(shí)，即使有活性阻遏物存在，Lac酶照常合成，這種突變稱為操縱基因組成型突變OC(constitutive）。

2．Lac操縱子表示是在Lac阻遏物負(fù)調(diào)控下進(jìn)行。在沒(méi)有誘導(dǎo)物時(shí)，Lac阻遏物通常抑制Lac酶產(chǎn)生。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第22頁(yè)*在操縱基因中發(fā)生突變時(shí)，即使有活性阻遏物存在，Lac酶照常合成。這種突變稱為操縱基因組成型突變OC（constitutive）。15-6b分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第23頁(yè)單倍體和雜合二倍體操縱基因突變體Lac酶合成情況分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第24頁(yè)

五、阻遏物和操縱基因判定

1．Lac阻遏物是含有兩種識(shí)別位點(diǎn)蛋白，一個(gè)位點(diǎn)識(shí)別誘導(dǎo)物分子，另一位點(diǎn)識(shí)別Lac操縱基因DNA序列。阻遏物與誘導(dǎo)物結(jié)合，改變了阻遏蛋白構(gòu)型，從而改變了對(duì)操縱基因親協(xié)力。

2.Gilbert用DNA酶處理已結(jié)合有阻遏物DNA分子，結(jié)果得到了沒(méi)有被DNase降解DNA短片段——操縱基因區(qū)。操縱基因發(fā)生單個(gè)堿基改變就會(huì)使阻遏物無(wú)法識(shí)別。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第25頁(yè)5,TGGAATTGTGAGCGGATAACAATT3,3,ACCTTAACACTCGCCTATTGTTAA5,*ATGTTACTTACAATGALac操縱基因序列和8個(gè)OC突變體Ocmutations分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第26頁(yè)六、Lac系統(tǒng)中各種突變綜合分析

1．Z、Y基因突變?yōu)長(zhǎng)ac—表型，在二倍體試驗(yàn)中Z—、Y—為隱性，只要有一個(gè)Z+和Y+就能滿足Lac+表型要求。

2．使阻遏物失去功效I基因突變?yōu)镮—，不論是否有誘導(dǎo)物，I—菌株都能正常合成Lac酶，所以稱為組成型突變。在二倍體試驗(yàn)中，I—為隱性，因?yàn)橹恍枰幸粋€(gè)I+基因就能滿足二個(gè)操縱基因結(jié)合阻遏物要求，如無(wú)誘導(dǎo)物，lac表示受阻。問(wèn)：假如有誘導(dǎo)物，結(jié)果怎樣？分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第27頁(yè)無(wú)活性阻遏物I+P+O+Z+Y+P+O+Z+Y+I_R在二倍體試驗(yàn)中，I—為隱性，因?yàn)橹恍枰幸粋€(gè)I+基因就能滿足二個(gè)操縱基因結(jié)合阻遏物要求，如無(wú)誘導(dǎo)物，lac表示受阻?；钚宰瓒粑锓肿舆z傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第28頁(yè)3．另一個(gè)不一樣I基因突變型是一個(gè)誘導(dǎo)無(wú)效突變型，稱超阻遏突變型IS。

IS產(chǎn)生阻遏物上與誘導(dǎo)物結(jié)合位點(diǎn)發(fā)生了改變，使誘導(dǎo)物不能與阻遏物相結(jié)合。IS細(xì)胞表型為L(zhǎng)ac–，因?yàn)镮S產(chǎn)生阻遏物總是結(jié)合到操縱基因上，即使有誘導(dǎo)物存在也無(wú)法結(jié)合到這種阻遏物上。IS對(duì)I+，I—都為顯性。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第29頁(yè)

RSP+O+Z+Y+ISI+P+O+Z+Y+I誘導(dǎo)物不能與阻遏物相結(jié)合RI在一個(gè)二倍細(xì)胞中，RS阻遏物能結(jié)合到二者操縱基因上，即使有誘導(dǎo)物，IS/I+二倍體也為L(zhǎng)ac—。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第30頁(yè)4．操縱基因突變使阻遏物無(wú)法識(shí)別，為順式顯性：對(duì)同一染色體上直接與其相鄰接那些基因呈顯性。

如一個(gè)Oc和O+位于同一細(xì)胞中，那么阻遏物只能識(shí)別O+，并抑制與O+相鄰接ZY基因表示，但阻遏物不會(huì)識(shí)別Oc，即使無(wú)誘導(dǎo)物，與Oc相鄰接Z、Y基因也能表示。Oc含義說(shuō)明其總是激活狀態(tài)，總是Lac+表型，為組成型表示。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第31頁(yè)I+P+O+Z+Y+I+P+OCZ+Y+R阻遏物不能識(shí)別Oc

表達(dá)受阻

即使無(wú)誘導(dǎo)物也能表示操縱基因突變使阻遏物無(wú)法識(shí)別，為順式顯性，Oc和含義說(shuō)明其總是激活狀態(tài)，總是Lac＋表型，為組成型表示。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第32頁(yè)

5．開(kāi)啟基因突變(P—)使RNA聚合酶無(wú)法識(shí)別，從而阻斷轉(zhuǎn)錄起動(dòng)，P—為順式顯性(Cis－dominant)。

6．負(fù)調(diào)控：凡是某一細(xì)胞成份存在使某種細(xì)胞功效不能實(shí)現(xiàn)，而這一成份消失或失活使這一功效得以實(shí)現(xiàn)。

正調(diào)控：凡是某一細(xì)胞成份存在使某種細(xì)胞功效能夠?qū)崿F(xiàn)，而這一成份消失或失活使這一功效不能實(shí)現(xiàn)。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第33頁(yè)第三節(jié)Lac操縱子

分解物阻遏

_______正調(diào)控

分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第34頁(yè)1．細(xì)胞含有優(yōu)先吸收和利用葡萄糖特異性酶，假如同時(shí)存在乳糖和葡萄糖，只有葡萄糖利用完后才會(huì)有β－半乳糖苷酶誘導(dǎo)合成。2．葡萄糖一些分解物能抑制Lac操縱子激活，稱為分解物阻遏作用（cataboliterepression）。當(dāng)葡萄糖濃度很高時(shí)，細(xì)胞內(nèi)環(huán)AMP濃度較低；隨葡萄糖消耗，環(huán)AMP濃度增加；Lac操縱子激活需要高濃度cAMP。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第35頁(yè)3．不能將AMP轉(zhuǎn)化為環(huán)AMP突變體不能被乳糖誘導(dǎo)產(chǎn)生β－半乳糖苷酶。另一個(gè)突變體即使能產(chǎn)生cAMP，但不能激活Lac酶，因?yàn)樗€缺乏由crp基因產(chǎn)生CAP蛋白（Catabolicactivatorprotein）。Lac操縱子激活需要CAP和cAMP形成復(fù)合體：葡萄糖

ATPcAMPCAP－cAMPcrp基因CAP復(fù)合體突變

對(duì)Lac操縱子激活是必需

Lac操縱子分解物阻遏調(diào)控分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第36頁(yè)當(dāng)CAP－cAMP形成復(fù)合體時(shí)，Lac操縱子可由乳糖誘導(dǎo)表示，假如葡萄糖存在抑制cAMP,Lac操縱子就不能正常表示。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第37頁(yè)當(dāng)CAP－cAMP形成復(fù)合體時(shí)，Lac操縱子可由乳糖誘導(dǎo)表示，假如葡萄糖存在抑制了cAMP或因?yàn)閏rp基因突變阻斷了CAP形成，Lac操縱子就不能正常表示。結(jié)論：Lac操縱子表示需要CAP－cAMP復(fù)合體，是一個(gè)正調(diào)控（凡是某一細(xì)胞成份存在使某種細(xì)胞功效能夠?qū)崿F(xiàn)，而這一成份消失或失活使這一功效不能實(shí)現(xiàn)）。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第38頁(yè)

第四節(jié)真核生物基因表示調(diào)控

1960年Jacob和Monod發(fā)覺(jué)E.coli操縱子是大家認(rèn)識(shí)基因表示調(diào)控第一步。在真核細(xì)胞中也有在乳糖操縱子中發(fā)覺(jué)一些調(diào)控因子，但真核細(xì)胞含有更為復(fù)雜基因調(diào)控系統(tǒng)。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第39頁(yè)在多細(xì)胞真核生物中，基因表示分化調(diào)整是細(xì)胞分化和行使功效關(guān)鍵，其中心問(wèn)題是：一個(gè)有機(jī)體是怎樣在一類(lèi)細(xì)胞中表示一組基因，而在另一類(lèi)細(xì)胞中又怎樣表示不一樣一組基因？在細(xì)胞水平上，這種調(diào)整作用不能單靠消除無(wú)用信息就能到達(dá)。相反，往往要包括到激活基因組特定部位，而且遏制其它基因表示。

分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第40頁(yè)激活和遏制特定部位基因需要有機(jī)體提供精細(xì)平衡作用，在錯(cuò)誤時(shí)間，錯(cuò)誤細(xì)胞類(lèi)型中表示一個(gè)基因，即使基因本身是正?；?，但表示量不正常都可造成另樣表型或死亡。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第41頁(yè)為何在真核生物中基因調(diào)控要比原核中來(lái)得復(fù)雜?1.真核細(xì)胞比原核細(xì)胞含有較多遺傳信息，它們DNA與組蛋白和其它蛋白組成染色質(zhì)。這些染色質(zhì)結(jié)構(gòu)打開(kāi)后（去凝結(jié)）會(huì)利于轉(zhuǎn)錄，凝結(jié)后又不利于轉(zhuǎn)錄，這在基因表示中是主要因子。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第42頁(yè)

2.在真核細(xì)胞中，轉(zhuǎn)錄在時(shí)間和空間上與轉(zhuǎn)譯是分開(kāi)；轉(zhuǎn)錄發(fā)生在核中，轉(zhuǎn)譯發(fā)生在胞質(zhì)中，所以，mRNA必須從核中運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)中才能進(jìn)行蛋白質(zhì)合成。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第43頁(yè)

3.在運(yùn)輸出細(xì)胞質(zhì)之前，真核基因轉(zhuǎn)錄本要進(jìn)行加工并切割。

4.真核生物mRNA半衰期要比原核長(zhǎng)，假如在原核中關(guān)閉轉(zhuǎn)錄，其mRNA會(huì)在幾分鐘內(nèi)衰退，轉(zhuǎn)譯就會(huì)停頓。真核不會(huì)。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第44頁(yè)

5.大多數(shù)真核生物是含有分化類(lèi)型多細(xì)胞有機(jī)體，這些不一樣類(lèi)型細(xì)胞即使它們都會(huì)有完整基因組，但會(huì)特異性地利用不一樣重合基因制造不一樣蛋白。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第45頁(yè)因?yàn)樯鲜鲈?，真核生物基因表示?huì)受到許多不一樣方式調(diào)控，如圖。包含（1）轉(zhuǎn)錄；（2）pre-mRNA加工和切割，即轉(zhuǎn)錄后調(diào)控；（3）運(yùn)輸至細(xì)胞質(zhì)；（4）轉(zhuǎn)譯（5）轉(zhuǎn)譯后修飾。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第46頁(yè)

一.調(diào)控元件

真核基因內(nèi)部結(jié)構(gòu)包含幾個(gè)不一樣控制轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件,主要元件有：開(kāi)啟子和增強(qiáng)子（enhancer）。這些調(diào)控元件可鄰接，位于之中或遠(yuǎn)離該基因，它們能夠與許多類(lèi)蛋白相互作用從而起到調(diào)整這些元件活性作用，這些蛋白稱為轉(zhuǎn)錄因子。下面將用通用模型說(shuō)明這些元件和因子在真核基因表示調(diào)控中功效。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第47頁(yè)

1.開(kāi)啟子細(xì)菌開(kāi)啟子含有順式作用核苷酸序列，是RNA聚合酶結(jié)合識(shí)別位點(diǎn)。所以它含有開(kāi)啟轉(zhuǎn)錄所必要區(qū)域并緊挨它可調(diào)整基因。

真核開(kāi)啟子是由RNA聚合酶II（將基因轉(zhuǎn)錄為mRNA）識(shí)別，它常含有一些短經(jīng)典DNA序列，其位于基因5’上游100bp區(qū)間內(nèi)。開(kāi)啟子關(guān)鍵區(qū)有位于轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游25-30bpTATA框，在8bp共有序列中僅有T-A對(duì)，兩側(cè)有富含G-C區(qū)域。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第48頁(yè)采取突變研究已證實(shí)了TATA框含有極主要作用：TATA框突變會(huì)嚴(yán)重降低轉(zhuǎn)錄效率，兩側(cè)序列突變不會(huì)影響基因表示。這種降低轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象是因?yàn)樗チ伺c反式作用轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合能力，這些轉(zhuǎn)錄因子含有激活轉(zhuǎn)錄功效。

珠蛋白基因開(kāi)啟子點(diǎn)突變效應(yīng)(CAAT)分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第49頁(yè)

開(kāi)啟子關(guān)鍵區(qū)上游鄰近還有幾個(gè)對(duì)轉(zhuǎn)錄作用有主要意義元件，如CAAT框，它保守序列為CAAT或CCAAT，常位于-70至-80位。跟TATA框一樣，在CAAT框中突變也會(huì)嚴(yán)重減弱轉(zhuǎn)錄，而兩側(cè)序列影響很??；另外還有一個(gè)元件為GC框，它保守序列為GGGCGG，通常位于-110，，以多拷貝存在，它主要性也用突變得到證實(shí)。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第50頁(yè)

2.增強(qiáng)子除了開(kāi)啟子區(qū)以外，大多數(shù)真核基因轉(zhuǎn)錄受到另一個(gè)順式作用DNA序列即增強(qiáng)子影響。象開(kāi)啟子一樣，這些序列能與反式作用調(diào)控蛋白相互作用，它能顯著地增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄起始效率，

分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第51頁(yè)增強(qiáng)子與開(kāi)啟子在一些特征上含有區(qū)分：1.增強(qiáng)子位置無(wú)法固定，它能夠位于基因上游，下游或中間。

2.增強(qiáng)子經(jīng)常對(duì)相當(dāng)遠(yuǎn)距離靶基因行使作用，有時(shí)多達(dá)50kp。

3.增強(qiáng)子方向可反向，對(duì)它作用不會(huì)有大影響。

4.假如一個(gè)增強(qiáng)子在基因組移動(dòng)到另一位置，或者某一不相關(guān)基因插入到一增強(qiáng)子附近，那么該插入基因轉(zhuǎn)錄受到正向調(diào)控。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第52頁(yè)當(dāng)增強(qiáng)子遠(yuǎn)離開(kāi)啟子或轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)時(shí)，它們是怎樣調(diào)控轉(zhuǎn)錄作用？增強(qiáng)子能夠被轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，改變?nèi)旧|(zhì)構(gòu)型（經(jīng)過(guò)DNA彎曲或環(huán)化），這么就可能使遠(yuǎn)距離增強(qiáng)子和開(kāi)啟子變得鄰近，從而組成有活性轉(zhuǎn)錄復(fù)合體，在這么一個(gè)新構(gòu)型中，轉(zhuǎn)錄活性就會(huì)高于基礎(chǔ)水平，從而增加了RNA合成總體效率。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第53頁(yè)

二.轉(zhuǎn)錄因子

已判定許多蛋白質(zhì)對(duì)轉(zhuǎn)錄起始是必需，但并不是RNA聚合酶分子一個(gè)別，這些蛋白質(zhì)稱為轉(zhuǎn)錄因子。它們能控制基因在何處，何時(shí)，以何種程度表示。這些蛋白是摸式調(diào)整物，常含有兩個(gè)功效域：1.DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域:能結(jié)合到DNA序列上，包含開(kāi)啟子和增強(qiáng)子調(diào)控區(qū)；2.反式激活結(jié)構(gòu)域（trans-activatingdomain）：其經(jīng)過(guò)蛋白與蛋白之間相互作用激活轉(zhuǎn)錄，分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第54頁(yè)

由蛋白質(zhì)因子參加轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用主要是正向調(diào)控。在討論這些因子怎樣調(diào)整基因表示之前，咱們先來(lái)了解它們是怎樣結(jié)合到核酸上。轉(zhuǎn)錄因子結(jié)構(gòu)模式：

真核生物因子DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域有各種形式，它們含有不一樣三維結(jié)構(gòu)。有三種主要結(jié)構(gòu)模式：

分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第55頁(yè)（1）螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋結(jié)構(gòu)（helix-turn-helix，HTH）最早發(fā)覺(jué)于原核生物激活蛋白和阻遏蛋白，X光衍射分析表明，在許多真核生物DNA結(jié)合蛋白有HTH結(jié)構(gòu)，這類(lèi)蛋白有兩個(gè)鄰近α螺旋，其間由多個(gè)氨基酸組成轉(zhuǎn)角分開(kāi)，這種結(jié)構(gòu)使其能與DNA結(jié)合。

分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第56頁(yè)轉(zhuǎn)錄因子中螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋結(jié)構(gòu)(a)以及與DNA相互作用(b)羧基端α螺旋為識(shí)別螺旋，其氨基酸殘基直接與靶DNA大溝殘基專(zhuān)一性結(jié)合，另一α螺旋中氨基酸和DNA中磷酸戊糖骨架發(fā)生非特異性結(jié)合。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第57頁(yè)（2）鋅指結(jié)構(gòu)（Zinefingers）鋅指結(jié)構(gòu)是真核生物轉(zhuǎn)錄因子主要結(jié)構(gòu)家族中一個(gè)，它們從許多方面參加基因調(diào)控。該結(jié)構(gòu)由一小群氨基酸與一個(gè)鋅原子結(jié)合，在蛋白質(zhì)中形成相對(duì)獨(dú)立一個(gè)結(jié)構(gòu)域。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第58頁(yè)

辛指結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)：含有一串重復(fù)間隔2個(gè)半胱氨酸（Cys）和2個(gè)組氨酸（His），這些間隔半胱胺酸和組氨酸殘基與鋅原子共價(jià)結(jié)合，所以把氨基酸折疊成環(huán)（形如指）。每個(gè)指大約由23個(gè)氨基酸，在半胱氨酸和組氨酸之間環(huán)由12-14個(gè)氨基酸，每個(gè)環(huán)之間由7-8個(gè)氨基酸連接。環(huán)中氨基酸能與特定DNA序列結(jié)合，在一個(gè)鋅指轉(zhuǎn)錄因子中常有2-13個(gè)指組成。分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第59頁(yè)半胱胺酸和組氨酸殘基與鋅原子共價(jià)結(jié)合鋅指結(jié)構(gòu)。鋅指能與DNA雙螺旋大溝結(jié)合而且圍繞著DNA，在大溝中，鋅指能與DNA一組堿基結(jié)合并形成氫鍵，分子遺傳學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控第60頁(yè)（3）亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)（leucinezipper）

為轉(zhuǎn)錄因子與DNA結(jié)合區(qū)一個(gè)結(jié)構(gòu)模式。