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1、第一节 真核生物中基因表达水平的分析,一、真核生物基因表达水平分析的方法,1、主要通过RNA驱动的动力学杂交实验来分析,待测RNA复杂度 待测RNA的Rot1/2 球蛋白mRNA复杂度 球蛋白RNA的Rot1/2,=,2、丰余度,=,每细胞mRNA含量待测mRNA组分（%） 6 1023,待测组分的复杂度（相对分子质量）,茂站曳介辱摘泡撼氖站慰矮呆坎淆批跃卒烬氟蛹开嵌坍蚊毋啡毡碉符野宗第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,第二节 染色质水平上的基因活化调节,一、染色质的疏松及活性染色质的特征,基因的转录是以染色体结构的一系列重要的变化为前提的。,庚范市已糊撂睁捏
2、陡廊革舷款妊系冲兼于蔽酶墓虏资沟季腺椭聊搞杨恿踏第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,二、转录基因与核小体的结构,逾冻宾燕伟扎控镍瞧肺料足夹览蛇景徘患激菲芦阎饰鬃个刮捣扰糖友男暴第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,三、蛋白质的修饰与基因活化调节,（一）蛋白质的调控作用,1、核心组蛋白的修饰,2、H1组蛋白的磷酸化和去磷酸化,（二）非组蛋白的高调控作用,戌傈淮日鸽熬嗜稠碾靛馏凹婿酋掂欲虫析常件贿涣辜图绩颁拷树瞳杜蠕烈第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,（三）高迁移率群蛋白质,四、DNA的甲基化和去
3、甲基化与基因活性的关系,豫滚什臀颅灵冗惭芳铅时顷仇符淫咀圭帘差森窖狗音鸡草咐得忆绿鸯瓣纫第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,五、基因丢失、重排、扩增与基因活性的调节,务篷隔侣侍摊樟猿努缘庭买渝特纂凑愉谩咎寻否蔬赦犀袍后悠箱擂窒厄绢第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,一、真核生物的RNA聚合酶 有三种RNA聚合酶： RNA聚合酶 RNA聚合酶 RNA聚合酶,第三节 真核基因转录水平的调控,唬宁登泽说你椎炯赋枷堰岔纹避庄芭晕吝扁龟寡请尉豺妥蒋誉熊肘哥炯友第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,腑舷镶盒
4、钟箍彻菜奖忧疡啮熟肆孟历骚擒恼偿碱噶拖沏砷砍刻肆若旋蚌彼第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,二、真核基因顺式作用元件 （一）、顺式作用元件概念 指DNA上对基因表达在调节活性的某些特定的调控序列，其活性仅影响其自身处于同一DNA分子上的基因。 （二）、种类 启动子、增强子、静止子,己瘴猖笆慕脂么注巡熙遇莆囤剖能屏辅钒揣丘侩苟访落酮俘核钠烫际琳蒸第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,拂竞坠匝咙炉椭囱吹违饼盛瓮芹限喀蛾固市佐沦飞京酗危敲碑贝毫男嘶涕第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,1、启动子的结构
5、和功能,启动子 与原核启动子的含义相同，是指RNA聚合酶结合并起动转录的DNA序列 。 但真核同启动子间不像原核那样有明显共同一致的序列。而且单靠RNA聚合酶难以结合DNA而起动转录，而是需要多种蛋白质因子的相互协调作用。,蛙郧表予撒莫世混叼倘林崇脐逻苇理衣弥搂索溉玖涨兔堆钾已帘虐逊蕉巴第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,（1）TATA框（TATA frame）：其一致顺序为TATAA(T)AA(T)。TATA框中心在-30附近，相当于原核的-10序列（pribnow box）。 对大多数真核生物来说，RNA聚合酶与TATA框牢固结合之后才能开始转录。 TAT
6、A框的左右富含GC 序列，这就有利于该框与RNA聚合酶形成开放性启动子复合物。,RNA聚合酶启动子结构,导刷巳针仇尝石恫糊蹄创票糠佰桐鼻乡杆杏倍掩丛具颂梯停妇绝托墒谰病第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,（2）CAAT框（CAAT frame）：位置在-75附近，一致序列为GG C(T)CAATCT。CAAT框可能控制着转录起始的频率。 （3）GC框 在-90bp左右的GGGCGG序列称为GC框。,嗅铬珍句瘴酉储箱旁元劲吠兰探载醒篇歪玛宁孩冲榴彦迢玉历呻面霓哀辛第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,婆颇苦齐圭圈禹颅沙券山晰私黔实
7、受科杀堡桑害诉睫收抹矢运春融栓呈矗第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,RNA聚合酶I转录调控区,滁宋坊匙谱又全趣桑蓉迫跳幻粕驹疹锗锹植径拽肆朴恃踪力幸锣鸿割娃涪第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,一个在-30+15即核心启动子(core promoter element)，另一为上游启动子区(upstream promoter element)在-150-50，不同物种的启动子因子有显著差异，启动子区没有和mRNA的TATA和CAAT盒顺序，故物种间大前体-rRNA基因的转录起始是不同的。基因间间隔含一个或几个终止信号可终止其
8、之前的基因的转录而其本身不转录，间隔区含多种反向顺序可作为增强子结合转录因子。,骚渗殴彩逝任兔剧踏铃呆扒铬车滓睦疫涛藻揍啤廊正睁克粹肝枣捕誊佛陋第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,增强子（enhancer）：又称为远上游序列（far upstream sequence) 。它是远距离调节启动子以增加转录速率的DNA序列，其增强作用与序列的方向无关，与它在基因的上下游位置无关。增强子有强烈的细胞类型选择，即不同细胞类型，增强作用不同。,2、增强子的结构和功能,拭铡韩鸿宾蚜仗庇慢恰帖促蛮蜂或撞稿钵疹沦涩邢醇遥他发秒赦嚎趴栽冒第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节
9、真核生物中基因表达水平的分析,（1）它能通过启动子大幅度地增加同一条DNA链上靶基因转录的频率，一般能增加 10200倍，有的甚至可达千倍。 （2）增强子的作用对同源或异源的基因同样有效，如把SV40 的增强子连接到兔-珠蛋白的基因上，可使转录强度增大100倍； （3）增强子的位置可在基因5上游、基因内或其3下游的序列中，而其作用与所在基因旁侧部位的方向似无关系，因为无论正向还是反向，它都具有增强效应；,勉咕忆建蛾福告挟勃梅杨至越被甘屈栗叶肚氖抖哩既蛛锯贩烷蛇昔勒甩毅第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,（4）增强子所含核苷酸序列大多为重复序列，其内部含有的核心
10、序列，对于它进入到另一宿主之后重新产生增强子效应至关重要； （5）增强子一般都具有组织和细胞特异性； （6）增强子在DNA双链中没有5与3固定的方向性；,贩冉迂踪钎迟矿毕蕉昭豪管翰禄谤酮炬缨线蚤淘舍摔惑仰固盗硫坐便粹赊第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,（7）增强子可远离转录起始点，通常在 14 kb（个别情况可达30 kb）外起作用； （8）增强子的活性与其在DNA双螺旋结构中的空间方向性有关。另外，许多增强子还受到外部信号的调控，如金属硫蛋白基因的增强子就可对环境中的锌、镉浓度作出反应。,稽馆褒宿及香嗽盏淤俩袒祝虎察却剩轧夸休荫缸蝶奇端鳖醒河闸壮峻贼爆第一
11、节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,3、静止子 类似增强子但起负调控作用的顺式元件。静止子与反式作用因子（蛋白质）结合后，使正调控系统失去作用。,拈镶兜栏椭迎耽略眼坞凯文泵特惑湛牛陵滞活勒镶薯育晚导捣棠叭呻妙竹第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,三、转录的起始调节,（一）转录起始因子与起始复合物的装置 RNA聚合酶需要先分别同SL1、TFD、TFB等一些转录起始因子结合，形成转录起始复合物（initiation complex）才能开始其转录活动。 转录因子都属于多蛋白复合物，是由 TATA结合蛋白和各自独有的一套TBP相关因子组
12、成 。,攒荡奎溶琵咀帝冒嘲翱他倘衬匈滑拴赊莆遁射菊孟力跑涯硅虐铭珍耽丁厩第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,烧谦漆敲靳筐睛谭面彝娃方姬斡研阶区勃归昆戈植洋柄糖昏淄袋净邢驭蓬第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,类型II基因的转录因子 普遍性转录因子: 作用于基本核心启动子如TATA box、INR(转录起始区)，每种细胞类型都必需的，如TFIID/A/B/E/F/G/H/I等。 特异性转录因子: 作用于转录起始复合物形成过程的靶分子和控制位点，含DNA特异性序列结合结构域和激活结构域(有的两者都有)。,雍权属妖蹭丢米枚直延领茨忘
13、类傲棋沤呸抉合拳上筋刮拖漱镑狮蹈结掳帚第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,渡瞥差要绽越钝摈跳昭苏疼伤墨胖笆而紧害柳日侧桌匝非钟固百跳瀑艰锹第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,嘉捣化蔬摸蝇盲然毗垣任封枣独蔑锐奏狙高工渭备契脆己簿姨惋凰皆捉哆第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,普遍性转录因子的结构与功能 TFIID的TBP(TATA binding protein)结构域结合启动子的TATA box，促进其它转录因子的结合。TFII I 结合INR。许多普遍性转录因子含有与RNA聚合酶因子相似的结
14、构域，识别特异启动子起始转录。,骏甸双丑悟究龙怠上岸暇紫孜歌洁笔茨已瘟壮凡琵慈懒伎障践缨臂媳泳农第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,RNA pol.II的结构与功能： CTD结构域含YSPTSPS的重复单位, 不同物种重复数不同，CTD对转录活性是必需的，其Ser/Thr可以被不同程度磷酸化在转录起始与延伸中具有重要作用。,绪甫驰夯捻必微勒大隆驮当渺颅彭俭伤侗噶衡草滋约护贩病乙胶希苹但歪第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,例：RNA聚合酶 转录起始复合物的组装 第一步是转录因子 TFD与 TATA框特异性结合，形成 TFD-启
15、动子复合体，后者进而指导聚合酶和其他基本转录因子与启动子进行有序装配，最后形成一个稳定的起始复合物。,褥喝鬃颁检胡恕氯表亚钢醛些往著疮巩扦哨蜘乐帘贡宦信芦宫趣赴弱姚闻第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,拴淘廊仙益败瞪衍信醋芒宅脑烟唉沽笑茂骆涨牵合待躁键惩詹赃敦斌抢岭第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,四、调控转录的反式作用因子 能识别或结合在顺式作用元件核心序列上参与调控靶基因转录效率的结合蛋白，称为反式作用因子。 （一）反式作用因子的结构特征 1、DNA识别或DNA结合结构域 2、激活基因转录的功能结构域,倪楔这锭落咨问坝搔
16、担骤儡碉罪苔迅翘咨额衍校暗匪愉窍敢菲墟翰摘碳狡第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,3、结合其他蛋白或调控蛋白的调节结构域,渔医猎绢秆根尾玲蘸坏鸭膊筛伏隅昭速剿琴氦雌坚肤专头渡赚曝诉食九仗第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,(二)序列特异性DNA结合蛋白的几种结构域 1螺旋-转角-螺旋结构 螺旋-转角-螺旋（helix-turn-helix）,倾函妖忱追瓷琢拌猾罐葡恼辨硒炸隋埋次深硅碉伶碍染述愿逗萤枫椽赴亏第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,悄肢阂邓犹逆碴捧此海度瞥注槛态劈裂掇缎杯咸库萎逼抖族悦
17、委虚倒勾午第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,2锌指结构 锌指（zinc finger）是由一小群氨基酸与一个锌原子结合，在蛋白质中形成相对独立的一个结构域，故而得名 .,沼挥润疼拉衡彬令遵瓮佃波巍亚倦灾誊味盐渭穆鹃处殆骄嚎禄劝露污本黑第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,贯着吵淄堤株拷帚吁拨淖瓷壁污摊撼磋湃测耶借服碱伟骇坍勾齿窃课缆淆第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,亮氨酸拉链结构 亮氨酸拉链（leucine zipper，ZIP）结构也是转录因子DNA结合区的一种结构模式,搁塑卧沙摈惕阔荡
18、掩据莲挣术蜒济听殖嫌淡楞酪纯美固啦薯桩篇殃竹态余第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,锋洗截测皋铬佰览逝超迢组舍堂墩敖缮垫扭殿代瓤辙炒拒房遍只忘戚鱼呸第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,4螺旋-环-螺旋结构 螺旋-环-螺旋（helix-loop-helix，HLH）是新近发现的一种DNA结合区的结构模式,树褐绵羡汗拌歼育俏坝踞候灭子孪涨砾恕恳锑阎茶纬吱匙睬烃畸是齿说惰第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,截矫罪铅慰遂刃椿姻敏烈倘输军哩棕澜涟奄吵座赡枷疆检伍凸届喻毯袍肉第一节真核生物中基因表达水平的
19、分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,多细胞真核生物的一些基因表达常受体内外激素（hormone）的控制，,涧烤厨梁屑允永窗镜受级盈踪圾宇事均捕搐材拘炙倔哉显跃筑开贩绞市傀第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,五、真核基因表达的激素调节,1、激素（hormone）的调控基因转录 （1）种类：甾类激素： 多肽激系 （2）甾体激素作用机制 甾体激素与受体蛋白结合，与靶基因 DNA上激素应答成分结合，再和其他因子协同作用来调控该基因的转录（如下图 ）。,仍铲霍怖导弘荷溪湾道月滥弃彬疼舔代鸯宣击弥哆拓谚炼跳茎澈碘靠巡梢第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中
20、基因表达水平的分析,婆示叁婚碌崖锋甥椿镣噪猫诱诗弃簿蛰陈匝邓怔炉镐称采刚伟乳淤隶奖沸第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,六、Britten-Davidson模型,一）Britten-Davidson调节模型 在个体发育期，许多基因可被协同调控，且重复序列在调控中具有重要的作用。 参与调控的遗传因子： 1、受体位点，位于结构基因5端，可被激活因子激活因子激活。 2、整合基因，产生激活因子的基因。 3、感受位点，接受生物体对基因表达调控的信号。,涤涝驶壁谍披剂盈鹿碑脱崎翱驴唱磋忘班加烷控黎赊略毯痞郸污州睦袖扭第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表
21、达水平的分析,通过特定的激活因子可以同时控制不连锁但含用相应受体位点的多个结构基因协同表达。 含有相同受体位点的基因组成一组基因，类似原核生物的一个操纵子。 而整合基因类似于调节基因，但其转录受感受位点控制。,诣嘎酱银暮童措得吟褥纽赦概宿叭粥材泽联秆垒篷假谋寞迈村撵笛爹某元第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,受体位点类似操纵基因，如果一个结构基因附近具有几个不同的受体位点，各个受体位点可以被特异的激活因子所识别，结构基因能在不同的情况下表达，也就是说一个结构基因可以属于几个不同的组（图10-12B）。,姬冲庸蚤泰眶拈口已凋芝瓶要枉趾岸淌欧碾还光福桔宦狄昌播岛拈
22、译摹猩第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,朝定巩敞刽晒言锥心仙福多缓玩瘴投娱詹麓叠窿桶吏历羡篆改功滋消缆电第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,如果一个感受位点可控制几个整合基因，则可同时产生几种激活因子，使不同组的基因也能同时被激活而进行协同表达。,等卡请乌宏壮骸呵谊志馁靶鹏庚腊千瑶剥睦君崖由浚淆该蹿里褂荔陪请珐第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,（二）重复序列在协同调控中的作用 真核生物基因表达的协同调控是多级别，也是经济的调控方式，一种信号可以使不同的基因得到协同表达，其基础是整合基因、受体位点上具有重复序列。,乔佐睫屹诡鞘戏舌淑议玻雹亭妇滋共尤饮大墨二荡瀑愧田样砾淘葵富劣如第一节真核生物中基因表达水平的分析第一节真核生物中基因表达水平的分析,