大學分子生物學經(jīng)典課件第六章 真核基因表達調(diào)控(2011).ppt

1、2020/8/3,1,第七章 真核基因表達調(diào)控,真核基因表達調(diào)控的特點是：能在特定的時間，特定的細胞中激活特定的基因，從而實現(xiàn)“預定”的、有序的、不可逆轉(zhuǎn)的分化過程，并使生物的組織和器官保持正常的功能。,原核生物基因表達調(diào)控的特點：原核生物是單細胞生物，環(huán)境因子往往是調(diào)控的誘導物，每個細胞對環(huán)境變化的反應都是直接和一致的。,2020/8/3,2,真核基因表達調(diào)控根據(jù)性質(zhì)分為兩種類型：,瞬時調(diào)控或稱可逆性調(diào)控： 相當于原核細胞對環(huán)境變化所做出的反應。 包括：某種底物或激素水平升降時，表現(xiàn)出細胞內(nèi)酶或某些蛋白質(zhì)合成的變化；細胞周期不同階段中酶活性或濃度的調(diào)節(jié)。,發(fā)育調(diào)控或稱不可逆調(diào)控： 是真核基因

2、調(diào)控的精髓部分，決定了真核細胞生長、分化、發(fā)育的全部進程。,2020/8/3,3,真核基因表達調(diào)控的主要步驟,2020/8/3,4,第一節(jié) 真核生物的基因結構與轉(zhuǎn)錄活性,真核細胞和原核細胞在基因轉(zhuǎn)錄、翻譯、DNA空間結構方面的主要差別：, mRNA與多肽鏈的數(shù)量關系; 基因組DNA存在的形式; 基因組DNA的結構; DNA片段的重排及拷貝數(shù)的增加; 轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)區(qū)的大小，距離轉(zhuǎn)錄起始位點的距離及作用的性質(zhì); 轉(zhuǎn)錄和翻譯過程在時間和空間上的差別; mRNA的加工。,2020/8/3,5,一、基因家族 (gene family),原核生物中，功能相關的基因組成操縱子，以多順反子mRNA進行轉(zhuǎn)錄，整個體

3、系在一個啟動子的控制之下。,真核生物中，DNA是以單順反子的形式存在。,單順反子(monocistronic mRNA) ：只編碼一個蛋白質(zhì)的mRNA稱為單順反子mRNA。,多順反子（polycistronic mRNA ) ：編碼多個蛋白質(zhì)的mRNA稱為多順反子mRNA 。,2020/8/3,6,1、簡單多基因家族,家族中的成員一般以串聯(lián)方式前后連接形成的多基因家族，稱為簡單多基因。,基因家族 (gene family)：真核細胞中，許多功能相關的基因成套組合，稱為基因家族。,基因簇（gene cluster)：同一基因家族中的成員緊密排列在一起，稱為一個基因簇。,2020/8/3,7,細菌

4、中rRNA基因家族各成員的分布與成熟過程分析,2020/8/3,8,脊椎動物中rRNA基因家族各成員的分布與成熟過程分析,2020/8/3,9,真核生物中rRNA基因家庭各成員的成熟過程分析,2020/8/3,10,2、復雜多基因家族,由幾個相關的多基因構成，基因家族間由間隔序列隔開，并作為獨立的轉(zhuǎn)錄單位。,2020/8/3,11,3、發(fā)育調(diào)控的復雜多基因家族,血紅蛋白是所有動物體內(nèi)輸送分子氧的主要載體，由兩條鏈和兩條鏈組成的四聚體加上一個血紅素輔基（結合鐵原子）后形成功能性血紅蛋白。,有功能的血紅蛋白基因的基本結構：三個外顯子被兩個內(nèi)含子隔開。,2020/8/3,12,2020/8/3,13

5、,2020/8/3,14,1、外顯子與內(nèi)含子,二、真核基因的斷裂結構,斷裂基因（interrupted gene）：真核生物基因除了與mRNA相對應的編碼序列外，還含有一些不編碼的序列插在編碼序列之間，這些非編碼序列在加工為成熟的mRNA時被去除。這樣的結構基因稱為斷裂基因。,2020/8/3,15,外顯子（exon）：基因中與mRNA一致的序列，即編碼序列，稱為外顯子。一個基因總是以外顯子為起點和終點。,內(nèi)含子（intron）：基因中編碼序列之間的介入序列，在原初轉(zhuǎn)錄物加工為mRNA時被去除，即非編碼序列，稱為內(nèi)含子。,2020/8/3,16,2020/8/3,17,2、外顯子與內(nèi)含子的連接

6、區(qū) 特點: 1）內(nèi)含子兩端序列不能互補； 2）連接區(qū)序列高度保守（GT-AG法則）；,2020/8/3,18,2020/8/3,19,3、外顯子與內(nèi)含子的可變性,組成性剪接：在高等真核生物中，內(nèi)含子通常是有序或組成性地從mRNA前體中被剪接，這種剪接方式稱為組成性剪接。 選擇性剪接：又叫變位剪接，指在剪接過程中可以有選擇性地越過某些外顯子或某個剪接位點進行變位剪接，產(chǎn)生出不同mRNA的過程，這種剪接方式稱為變位剪接。,2020/8/3,20,小鼠淀粉酶基因的表達具有組織特異性。,2020/8/3,21,相同密碼子、不同起始位點產(chǎn)生長度不同的蛋白質(zhì),同一段DNA序列生成了兩條或兩條以上的mRNA

7、鏈。,2020/8/3,22,不同起始位點、不同讀碼順序產(chǎn)生不同蛋白質(zhì),2020/8/3,23,不同外顯子的使用產(chǎn)生不同蛋白質(zhì),2020/8/3,24,三、真核生物DNA水平上的基因表達調(diào)控,在個體發(fā)育過程中，用來合成RNA的DNA模板也會發(fā)生規(guī)律性變化，從而控制基因表達和生物的發(fā)育。它包括了基因丟失、擴增、重排和移位等方式，可以消除或變換某些基因并改變他們的活性。調(diào)控方式與轉(zhuǎn)錄及翻譯水平的調(diào)控是不同的，因為它使基因組發(fā)生了改變。,2020/8/3,25,1、“開放型”活性染色質(zhì)結構對轉(zhuǎn)錄的影響,HMG（high mobility group) 蛋白，高速泳動族蛋白，是染色體上一類低分子量非組

8、蛋白。,2020/8/3,26,染色質(zhì)轉(zhuǎn)錄的動力學模型,蛋白因子能夠利用ATP水解所提供的能量，將核心組蛋白八聚體從DNA鏈中置換。,2020/8/3,27,DNase hypersensitive sites in the maize Adh1 promoter.,2020/8/3,28,2、基因擴增,是指基因的拷貝數(shù)專一性大量增加，使細胞在短時間內(nèi)產(chǎn)生大量的基因產(chǎn)物以滿足生長發(fā)育的需要。,例如：非洲爪蟾卵母細胞中的 rRNA基因 ( rDNA ),rDNA以簡單多基因家族形式形成中度重復序列,2020/8/3,29,3、基因重排與變換,基因重排：將一個基因從遠離啟動子的地方移到距離很近的位

9、點從而啟動轉(zhuǎn)錄，這種方式稱為基因重排。,例如：小鼠免疫球蛋白,免疫球蛋白由兩條重鏈（可變區(qū)V、連接區(qū)J、恒定區(qū)C）和兩條輕鏈（V、C）組成；,V: variable C: constant,2020/8/3,30,2020/8/3,31,2020/8/3,32,四、DNA甲基化與基因活性的調(diào)節(jié),DNA甲基化能關閉某些基因的活性，去甲基化則誘導了基因的重新活化與表達。,1、DNA甲基化,CpG通常成串出現(xiàn)在DNA上，這段序列往往被稱為CpG島。,2020/8/3,33,甲基化酶,日常型甲基化酶：在甲基化母鏈指導下使處于半甲基化的DNA雙鏈分子上與甲基胞嘧啶相對應的胞嘧啶甲基化。,從頭合成型甲基轉(zhuǎn)

10、移酶：催化未甲基化的CpG成為 mCpG, 它不需要母鏈指導，但速度很慢。,2020/8/3,34,DNA甲基化,DNA構象變化,導致,影響,蛋白質(zhì)與DNA的作用,抑制,轉(zhuǎn)錄因子與啟動區(qū)DNA 的結合,2、DNA甲基化抑制基因轉(zhuǎn)錄的機理,2020/8/3,35,2020/8/3,36,3、甲基化與X染色體失活,雌性胚生哺乳類動物細胞中含有的兩條X染色體之一在發(fā)育早期隨機失活。并不是卵原細胞、卵母細胞。,人們將與X染色體失活有關的核心區(qū)命名為X染色體失活中心（X-chromosome inactivation center , Xic)。在X染色體失活中心發(fā)現(xiàn)一個基因Xist ( Xi - sp

11、ecific transcript )。該基因在失活的染色體上表達，而在具有活性的染色體上不表達。,失活染色體上大多數(shù)基因都處于關閉狀態(tài)，DNA序列都呈高度甲基化。,2020/8/3,37,X 染色體失活的機理：,2020/8/3,38,2020/8/3,39,真核基因和原核相比表達調(diào)控的一些特點,1、在原核中正、負調(diào)控同等重要，真核中主要是正調(diào)控。 2、真核基因的調(diào)控序列多，必須有多個激活物同時特異地結合上去才能啟動基因的轉(zhuǎn)錄。 3、在真核中染色質(zhì)的結構對基因的表達有明顯的調(diào)控作用。 4、真核基因的表達有多種轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控機制，其中許多機制是原核所沒有的。 5、真核生物具有調(diào)控組織特異性表達的

12、機制。,2020/8/3,40,真核基因調(diào)控主要在轉(zhuǎn)錄水平上進行，受大量特定的順式作用元件（cis-acting element）和反式作用因子（trans-acting factor，又稱跨域作用因子）的調(diào)控，真核生物的轉(zhuǎn)錄調(diào)控大多數(shù)是通過順式作用元件和反式作用因子復雜的相互作用來實現(xiàn)的。,第二節(jié) 真核基因轉(zhuǎn)錄機器的主要組成,2020/8/3,41,基因（gene） 產(chǎn)生一條多肽鏈或功能RNA所必需的全部核苷酸序列。,一、真核基因的轉(zhuǎn)錄,2020/8/3,42,真核基因的一般構造示意圖,2020/8/3,43,順式作用元件（cis-acting elements）,一般位于結構基因的附近，由

13、若干DNA序列元件組成，主要包括啟動子和增強子，只能對同一條DNA鏈上的基因表達起調(diào)控作用，這種作用在遺傳學實驗上稱為順式作用（cis-action），這些DNA序列叫順式作用元件，一般不編碼蛋白質(zhì)。,2020/8/3,44,順式作用元件一般位于基因附近，與之相連；一般通過與反式作用因子結合發(fā)揮功能。,2020/8/3,45,真核基因的啟動子由核心啟動子和上游啟動子兩個部分組成，是在基因轉(zhuǎn)錄起始位點(+1)及其5上游大約100-200 bp以內(nèi)的一組具有獨立功能的DNA序列，每個元件長度約7-20 bp，是決定RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄起始點和轉(zhuǎn)錄頻率的關鍵元件。,1、真核基因的啟動子,2020/8

14、/3,46, 核心啟動子（core promoter)：是指保證RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括轉(zhuǎn)錄起始點及轉(zhuǎn)錄起始位點上游 25 - 30bp 處TATA盒。功能：確定轉(zhuǎn)錄起始位點并產(chǎn)生基礎水平的轉(zhuǎn)錄。, 上游啟動子元件（upstream promoter element)：包括通常位于-70bp附近的CAAT盒和GC盒等，通過 TFII D復合物調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄起始的頻率，提高轉(zhuǎn)錄的效率。,2020/8/3,47,2、轉(zhuǎn)錄模板 包括從轉(zhuǎn)錄起始位點到RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄終止處的全部DNA序列。 3、RNA聚合酶II 由至少1020個亞基組成，有些亞基也在I、中共用。其中2

15、.4105最大亞基的羧基末端含有由7個氨基酸殘基（Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser）組成的多磷酸化位點重復序列，稱為羧基末端結構域（CTD）。,2020/8/3,48,4、RNA聚合酶II基礎轉(zhuǎn)錄所需的蛋白質(zhì)因子（以“TFII”表示） RNA聚合酶II需與20種以上的蛋白質(zhì)因子結合形成轉(zhuǎn)錄起始復合物。 RNA聚合酶II起始的基因轉(zhuǎn)錄的終止位點的3端都存在一個poly(A) 位點，該位點上游1530 bp處的保守序列AATAAA對于初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的切割及加poly(A)是必需的。,2020/8/3,49,poly(A)及AATAAA序列對于基因的轉(zhuǎn)錄和成熟意義重大，但RNA聚

16、合酶II卻不在該位點終止轉(zhuǎn)錄，而是在其下游0.52 kb序列。,2020/8/3,50,真核基因的結構,2020/8/3,51,真核啟動子不總是單獨執(zhí)行功能，在一些情況下，啟動子活性被另一組元件增強子大幅提高。 增強子（enhancer）：真核生物中提高啟動子效率的順式作用元件，可以不同的方向，在相對于啟動子的任何位置發(fā)揮作用。 最顯著的特點：可在很遠的距離起作用。,二、增強子及其對轉(zhuǎn)錄的影響,2020/8/3,52,增強子的特性： 增效效應十分明顯 。 一般能使基因轉(zhuǎn)錄頻率增加10200倍，甚至增加上千倍。 增強效應與其位置和取向無關。 大多為重復序列 。 一般長約50 bp，適合與某些蛋白

17、因子結合。其內(nèi)部常含有一個核心序列：（G）TGGA/TA/TA/T（G），是產(chǎn)生增強效應所必需的。 其增強效應有嚴密的組織和細胞特異性。 說明增強子只有與特定蛋白質(zhì)相互作用才能發(fā)揮功能。 沒有基因?qū)Ｒ恍裕梢栽诓煌幕蚪M合上表現(xiàn)增強效應。 許多增強子受外部信號的調(diào)控。,2020/8/3,53,真核生物基因調(diào)控元件示意圖,2020/8/3,54,增強子的作用原理： （1）影響模板附近的DNA雙螺旋結構，導致DNA雙螺旋彎折或在反式因子的參與下，以蛋白質(zhì)之間的相互作用為媒介形成增強子與啟動子之間“成環(huán)”連接，活化基因轉(zhuǎn)錄； （2）將模板固定在細胞核內(nèi)特定位置，如連接在核基質(zhì)上，有利于DNA拓撲異

18、構酶改變DNA雙螺旋結構的張力，促進RNA聚合酶II在DNA鏈上的結合和滑動； （3）增強子區(qū)可以作為反式作用因子或RNA聚合酶II進入染色質(zhì)結構的“入口”。,2020/8/3,55,增強子的作用方式,增強子通過結合蛋白與基礎轉(zhuǎn)錄裝置的作用來發(fā)揮功能。只有增強子靠近啟動子時，才可以發(fā)揮作用。,2020/8/3,56,第三節(jié) 反式作用因子,反式作用因子（trans-acting factor）: 指能直接或間接地識別或結合在各類順式作用元件核心序列上，參與調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄效率的蛋白質(zhì)，也叫轉(zhuǎn)錄因子。,2020/8/3,57,根據(jù)轉(zhuǎn)錄復合物中各個蛋白質(zhì)在轉(zhuǎn)錄中 作用不同可分為三類： RNA聚合酶亞基

19、，不具有基因特異性； 轉(zhuǎn)錄起始或終止的輔助因子，不具有基因特異性； 與特異調(diào)控序列結合的轉(zhuǎn)錄因子。,2020/8/3,58,目前研究最多的轉(zhuǎn)錄因子有： TATA區(qū)：TFD； CAAT區(qū)：CTF； GGGCGG區(qū)：SP1； 識別熱激蛋白啟動區(qū)：HSF,2020/8/3,59,真核生物中轉(zhuǎn)錄因子活性調(diào)節(jié)的主要方式,2020/8/3,60,堿基與氨基酸之間的作用一般沒有固定的搭配模式。,蛋白與DNA結合的結構域比較小，且結構有一定特征，稱為結構基元（structural motif）；結構基元在與DNA 結合中起著主要作用。,2020/8/3,61,一、反式作用因子中的 DNA 識別或結合域,1、螺

20、旋-轉(zhuǎn)角-螺旋（helix-turn-helix，H-T-H）結構,這一類蛋白質(zhì)分子中有至少兩個螺旋，中間由短側鏈氨基酸殘基形成“轉(zhuǎn)折”，近羧基端的螺旋中氨基酸殘基的替換會影響該蛋白質(zhì)在DNA雙螺旋大溝中的結合。,2020/8/3,62,接觸部位,第三個-螺旋與大溝,N-端與小溝,磷酸骨架,沒有特異性,堿基,有特異性,2020/8/3,63,定義：保守氨基酸殘基與鋅離子結合，使中間的氨基酸殘基回折成一種手指狀結構，稱為鋅指。,一個-螺旋與一個反向平行片層的基部以鋅原子為中心，通過一對半胱氨酸和一對組氨酸之間形成配位鍵相連接。,2、鋅指（zinc finger)結構,2020/8/3,64,鋅指

21、與DNA 的結合：C 端形成-螺旋，插入大溝與 DNA 結合，N 端形成-折疊；,2020/8/3,65,糖皮質(zhì)激素受體特異性,雌激素受體特異性,類固醇激素受體是以二聚體形式發(fā)揮其促進轉(zhuǎn)錄作用的。它們的兩個鋅指的功能不同。第1個鋅指的右側是控制與DNA結合的，第2個鋅指的左側則是控制形成二聚體的能力的。,2020/8/3,66,3、堿性亮氨酸拉鏈（basic-Leucine zipper，bZIP),2020/8/3,67,堿性區(qū)域插入DNA大溝，與DNA結合。,2020/8/3,68,-螺旋的一側集中了許多疏水氨基酸，疏水側面相互作用形成二聚體。 -螺旋中亮氨酸頻繁出現(xiàn)，且趨于每7個氨基酸殘

22、基出現(xiàn)一個亮氨酸，使在形成-螺旋時，亮氨酸出現(xiàn)在-螺旋的疏水一側，并且直線排列。,堿性亮氨酸拉鏈 ：,2020/8/3,69,在拉鏈區(qū)的氨基端有約35個殘基的堿性區(qū)(富含賴氨酸和精氨酸)。此區(qū)的作用是與DNA結合，它也形成-螺旋。 亮氨酸拉鏈區(qū)的作用是將一對與DNA結合的區(qū)域拉在一起，以結合兩個相鄰的DNA序列。,2020/8/3,70,堿性亮氨酸拉鏈結構域轉(zhuǎn)錄激活因子序列比較,2020/8/3,71,bHLH蛋白是以二聚體與DNA結合并發(fā)揮作用的。,4、堿性螺旋環(huán) 螺旋（basic-helix-loop-helix, bHLH),2020/8/3,72,2020/8/3,73,堿性-螺旋-環(huán)

23、-螺旋結構（basic helix-loop-helix，bHLH）,含40-50個氨基酸殘基，其中含兩個既親水又親脂的-螺旋（helix）， -螺旋被不同長度的連接區(qū)（loop）分開。 bHLH蛋白借兩個螺旋對應面上疏水基團相互作用形成同樣亞基或不同亞基構成的 二聚體。,2020/8/3,74,bHLH區(qū)使各亞基的兩個堿性區(qū)正確定向。 與bHLH區(qū)相鄰的是強堿性的區(qū)域，它是與DNA結合必須的。,2020/8/3,75,5、同源域蛋白,同源域：是指編碼60個保守氨基酸序列的DNA片段，廣泛存在于真核生物基因組內(nèi)，同源轉(zhuǎn)換基因與生物有機體的生長、發(fā)育和分化密切相關。許多含有同源轉(zhuǎn)換區(qū)的基因具有轉(zhuǎn)

24、錄調(diào)控的功能，同源轉(zhuǎn)換區(qū)氨基酸序列很可能參與形成了DNA結合區(qū)。,2020/8/3,76,2020/8/3,77,2020/8/3,78,在真核生物中，反式作用因子的功能受蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)之間相互作用的調(diào)節(jié)變得精密、復雜，完整的轉(zhuǎn)錄調(diào)控功能通常以復合物的方式來完成，這就意味著并非每個轉(zhuǎn)錄因子都直接與DNA結合。是否具有轉(zhuǎn)錄活化域成為反式作用因子中唯一的結構基礎。通常依賴于DNA結合結構域以外的30100個氨基酸殘基。,二、反式作用因子中的轉(zhuǎn)錄活化結構域,2020/8/3,79,轉(zhuǎn)錄活化有下列幾個特征性結構： 1、帶負電荷的螺旋結構。糖皮質(zhì)激素受體AP1家族的Jun及GAI4有酸性的螺旋結構，能與

25、TFIID復合物中某個通用基因或RNA聚合酶II本身結合，并有穩(wěn)定轉(zhuǎn)錄起始復合物的作用。,2020/8/3,80,2、富含谷氨酰胺的結構。Oct1/2，Jun、AP2、血清應答因子（SRF）有相同的富含谷氨酰氨的結構域。,2020/8/3,81,3、富含脯氨酸的結構。CTFNF1因子的羧基端富含脯氨酸（達20%30%），很難形成螺旋。,2020/8/3,82,細胞應答分為3個階段： 外界信息的“感知”，即由細胞膜到細胞核內(nèi)的信息傳遞； 染色質(zhì)水平上的基因活性調(diào)控； 特定基因的表達，即從DNARNA蛋白質(zhì)的遺傳信息傳遞過程。,第三節(jié) 蛋白質(zhì)磷酸化對基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控,2020/8/3,83,蛋白質(zhì)的

26、磷酸化及去磷酸化,2020/8/3,84,2020/8/3,85,由細胞膜到細胞核內(nèi)的信息傳遞途徑: 細胞表面受體蛋白構象變化; 細胞表面受體發(fā)生寡聚化。,受體分子活化細胞功能的途徑： 受體本身或受體結合蛋白具有內(nèi)源酪氨酸激酶活性; 配體與受體結合，通過G蛋白，活化絲氨酸/蘇氨酸或酪氨酸激酶。,2020/8/3,86,一、受cAMP水平調(diào)控的A激酶 A激酶：指依賴于cAMP的蛋白激酶（PKA），其功能是將ATP分子上的末端磷酸基團加到某個特定蛋白質(zhì)的絲氨酸或蘇氨酸殘基上。,2020/8/3,87,cAMP,2020/8/3,88,許多轉(zhuǎn)錄因子的5端啟動子區(qū)有一個或數(shù)個cAMP應答元件，其基本序

27、列為：TGACGTCA。,膜上受體,結合,外源配基,引起,受體構象變化,結合,GTP結合蛋白,激活,腺苷酸環(huán)化酶,導致,cAMP濃度升高,活化,A激酶,釋放,催化亞基進入核內(nèi),活化,轉(zhuǎn)錄因子,作用過程：,2020/8/3,89,二、C激酶與PIP2，IP3和DAG,磷酸肌醇級聯(lián)放大的細胞內(nèi)信使是磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(phosphatidylinositol -4,5-diphosphate，PIP2)的兩個降解產(chǎn)物：肌醇-1,4,5-三磷酸（Inositol-1,4,5-triphosphate，IP3） 和二酰基甘油（diacylglycerol，DAG）。,2020/8/3,90,膜

28、上受體,結合,外源配基,活化,受體,活化,G蛋白,激活,磷酸酯酶-,磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(PIP2)降解,肌醇-1,4,5-三磷酸（IP3）,二?；视停―AG）,提高,Ca2+濃度,C激酶,激活,磷酸化,絲氨酸或蘇氨酸,圖 8-31,2020/8/3,91,三、CaM激酶及MAP,Ca2+的細胞學功能主要是通過鈣調(diào)蛋白（calmodulin，CaM）激酶來實現(xiàn) ，也是一類絲氨酸或蘇氨酸激酶，但僅應答于細胞內(nèi)Ca2+的水平。 MAP激酶(mitogen-activated protein kinase, MAP-kinase) 的活性受許多外源細胞生長、分化因子的誘導，也受到酪氨酸蛋白激

29、酶及G蛋白受體系統(tǒng)的調(diào)控。,2020/8/3,92,MAP激酶的結構特點是酪氨酸與絲氨酸殘基僅相隔一個氨基酸殘基。 MAP激酶上酪氨酸與絲氨酸殘基的同時磷酸化使之具有活性，引起一系列生理反應。,MAP的磷酸化與活化示意圖,2020/8/3,93,MAPK作用機制：被激活后轉(zhuǎn)移至細胞核內(nèi)，使一些轉(zhuǎn)錄因子發(fā)生磷酸化，改變細胞內(nèi)基因表達的狀態(tài)。另外，它也可以使一些其它的酶發(fā)生磷酸化使之活性發(fā)生改變。 MAPK家族成員的底物大部分是轉(zhuǎn)錄因子、蛋白激酶等。,2020/8/3,94,MAPK調(diào)控的生物學效應：參與多種細胞功能的調(diào)控，尤其是在細胞增殖、分化及凋亡過程中，是多種信號轉(zhuǎn)導途徑的共同作用部位。,2

30、020/8/3,95,四、酪氨酸激酶途徑,酪氨酸激酶（Protein Tyrosine kinase，PTK）催化蛋白質(zhì)分子中的酪氨酸殘基磷酸化。,2020/8/3,96,跨膜受體家族作用機理：,2020/8/3,97,胞質(zhì)非受體家族作用機理,2020/8/3,98,五、蛋白質(zhì)磷酸化與細胞分裂調(diào)控,2020/8/3,99,第四節(jié) 蛋白質(zhì)乙?；瘜虮磉_的影響,一、組蛋白的乙?；叭ヒ阴；?1、組蛋白的基本組成 2、核心組蛋白的乙?；叭ヒ阴；?核心組蛋白的N端可發(fā)生乙?；叭ヒ阴；揎?。,2020/8/3,100,3、組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶,與轉(zhuǎn)錄有關,與核小體的組裝及染色體結構有關,4、組蛋白的

31、去乙?；?使核小體相互靠近，抑制基因轉(zhuǎn)錄。,2020/8/3,101,二、組蛋白乙酰化及去乙?；瘜虮磉_的影響,組蛋白乙?；?中和正電荷，使核小體結構松散,抑制核小體的濃縮,組蛋白乙?；岣呋虻霓D(zhuǎn)錄活性。,2020/8/3,102,三、 p53乙?；瘜D(zhuǎn)錄的影響 p53蛋白調(diào)節(jié)p21蛋白的表達，當p53蛋白乙?；笫古cDNA的結合區(qū)暴露，增強了與DNA的結合能力從而促進p21基因的轉(zhuǎn)錄。,2020/8/3,103,第五節(jié) 激素與熱激蛋白對基因表達的影響,一、激素對靶基因的影響 類固醇激素（如雌激素、孕激素、醛固酮、糖皮質(zhì)激素和雄激素）以及一般代謝性激素（如胰島素）的調(diào)控作用都是通過起始基因

32、轉(zhuǎn)錄而實現(xiàn)的。,2020/8/3,104,1、膜受體激素 激素作為第一信使，通過與細胞表面質(zhì)膜受體結合，通過跨膜傳遞途徑將信號傳遞到細胞內(nèi)。然后通過第二信使，將信號逐級放大，從而使激素的信號轉(zhuǎn)換為激活轉(zhuǎn)錄因子的信號，影響基因表達。,2020/8/3,105,激素透過細胞膜進入細胞,進入,結合,細胞質(zhì)受體,2、非膜受體激素,2020/8/3,106,二、熱激蛋白誘導的基因表達,大多數(shù)生物在最適溫度以上，能受熱誘導合成一系列熱休克蛋白，就是由于熱激因子（ heat shock factor,HSF ) 與 hsp70 基因TATA區(qū)上游60bp 處的熱激應答元件（ heat shock respo

33、nse element, HSE ) 相結合，誘發(fā)基因轉(zhuǎn)錄的起始。,2020/8/3,107,應答元件：能與某一個或某一類專一蛋白因子結合，從而控制基因特異表達的DNA上游序列。,2020/8/3,108,三、金屬硫蛋白基因表達的調(diào)控,金屬硫蛋白（metallothionein,MT ) 是細胞內(nèi)多余重金屬離子的螯合蛋白，在平時有本底水平的表達，還能受重金屬離子或糖皮質(zhì)的誘導而高效表達。,2020/8/3,109,第六節(jié) 其他水平上的基因調(diào)控,一、RNA的加工成熟 1、rRNA和tRNA的加工成熟 rRNA加工有兩個內(nèi)容，一個是分子內(nèi)的切割，另一個是化學修飾。 rRNA的化學修飾主要是甲基化，原核生物rRNA主要是堿基甲基化，而真核生物rRNA則主要是核糖甲基化。,2020/8/3,110,2、mRNA的加工成熟 編碼蛋白質(zhì)的基