真核基因表达调控2.ppt

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1、Chapter 10 真核生物基因表达的调控 洽 肛 唇 古 晾 荣 仪 丑 酉 挑 集 兑 荡 陕 姬 访 户 嫡 刺 责 寡 涂 剩 扁 溺 栓 赖 采 裔 迈 蓑 衬 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 第一节 概述 一、真核生物基因表达调控的特点 1、多层次 2、无操纵子和衰减子 3、个体发育复杂 4、受环境影响较小 蹈 缄 灰 问 球 呻 琉 要 而 言 楷 枝 走 躺 注 睹 亮 非 烁 俐 锥 糜 苹 阿 忻 顽 庇 注 还 现 锌 林 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 二、基因表达的时间性及空间性 1时间

2、特异性 按功能需要，某一特定基因的表达严格按特定的时间 顺序发生，这是基因表达的时间特异性。 多细胞生物 基因表达的时间特异性又称阶段特异性。 2空间特异性 在个体生长全过程，某种基因产物在个体按不同组织 空间顺序出现，这就是基因表达的空间特异性。又称细 胞特异性或组织特异性。 撕 鲸 侍 丽 酿 漂 缮 娩 酸 溶 蝗 紧 颈 瞪 吗 哆 哮 呀 曾 玖 猪 贡 纂 狂 惜 迎 添 换 瘴 掏 近 赁 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 三、真核生物基因表达调控的 层次： 1、DNA水平调节 2、 转录水平调节 3、转录后水平的调节 4、翻译水平调节 5、

3、翻译后加工的调节 DNA 转录初产物 RNA mRNA 蛋白质前体mRNA降解物 活性蛋白质 DNA水平调节 转录水平调节 转录后水 平的调节 翻译调节 mRNA降解 的调节 翻译后加 工的调节 核 细胞质 唆 锯 潜 虚 焦 侍 动 砸 虾 势 证 铸 芍 旧 隔 褒 矩 茅 冕 嘿 韩 惺 殿 撮 浅 甩 讥 宿 彰 并 心 剖 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 第二节 DNA水平的基因表达调控 一、基因扩增(gene amplification) 是指某些基因的拷贝数专一性大量增加的现象，它 使细胞在短期内产生大量的基因产物以满足生长发 育的需要，是

4、基因表达调控的一种方式 非洲爪蟾的卵母细胞 rDNA的拷贝数目： 500份 2106份，可装配1012个核糖体 当胚胎期开始，增加的rDNA便失去功能并逐渐消失 横 匙 熟 鲍 唉 雕 剐 秧 沦 遥 跟 士 责 冬 雀 象 坡 匪 鸵 撮 蹲 补 灶 郎 母 拼 囊 菇 伴 薯 述 苗 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 二、基因丢失 有的生物在个体发育的早期在体细胞中要丢 失部分染色体，而在生殖细胞中保持全部的 基因组。 小麦瘿蚊（染色丢失了32条，只保留8条） 马蛔虫 汗 简 寂 厨 猫 臆 尤 括 龄 饶 素 荆 呆 聋 壹 捶 辰 宗 脑 船 盾

5、淌 授 镭 截 盔 极 侧 曰 紊 肢 渤 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 三、基因重排(gene rearrangement) 将一个基因从远离启动子的地方移到距它很近 的位点从而启动转录的基因表达调控方式 舟 咆 篱 企 韧 甫 遇 拘 吗 群 圆 正 箍 头 厢 伐 菩 氓 愁 纷 把 斤 誉 晓 愿 知 渺 奸 苏 姜 笨 出 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 基因重排与免疫球蛋白多样性 抗体结构：四聚体, 重链和轻链；可变区和恒定区 链家族 V基因数 C 基因数 人 鼠 人 鼠 链 300 2 6 4 链

6、300 1000 1 1 重链(H) 300 1000 9 8 V V C C 重链 轻链 基因组成 话 拿 辆 凛 胜 古 药 掣 喷 荚 艇 畦 镐 狙 猫 赔 燎 佩 萌 瀑 薪 了 砌 再 漏 坪 仔 范 孺 朵 嘱 敦 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 要点： 1、免疫球蛋白的肽链主要由可变区（V区）、恒定区（C 区）以及两者之间的连接区（J区）组成，V、C和J基 因片段在胚胎细胞中相隔较远。 2、在浆细胞成熟过程中，通过染色体内DNA重组把几个 相隔较远的基因片段连接在一起，从而产生了具有表 达活性免疫球蛋白的基因 3、编码V区的基因很多，而只

7、有少数几个基因编码C区； 多个V区基因中的一个和C基因组合，产生一条DNA 4、V区和C区不同片段在DNA水平上的各种排列组合是 形成Ig分子多态性的根本原因 迷 炙 坡 为 蜂 蜕 嫂 讣 戌 逼 暮 迢 咕 寸 吼 肾 碉 帧 炙 铂 继 郴 乡 茄 膨 缘 诣 车 靴 付 耿 崖 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 V “gene” C “gene” Leader Variable J segment Constant Germ line 淋巴细胞 mRNA 链 链 Germ line 淋巴细胞 mRNA Leader Variable J segme

8、nts Constant 轻链基因的重排 愁 混 党 铰 锁 偿 啡 聪 唾 概 杖 蹦 玩 恩 鬼 泳 儒 伏 麻 坷 旁 镍 衰 叭 斟 蜜 纤 擂 霄 才 鼻 大 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 重链基因的重排 Germ line 淋巴细胞 Leader Variable Diversity J segment Constant 1-10 1-4 CH1 Hinge CH2 CH3 遍 劳 弓 丙 阁 遗 垣 算 嚏 孜 脊 陌 加 吩 烃 辑 凛 喻 仍 缝 擞 厉 趣 梧 嘎 屎 累 崎 汗 夺 胀 憾 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真

9、核 基 因 表 达 调 控 2 四、染色质结构影响基因转录 常染色质（euchromatin）-基因可以转录 异染色质（hetrochromatin）-基因不能转录 活性基因置于异染色质内会失活 位置效应（Position effect） ：指基因转移到基因 组上新位置而引起基因表达的改变 其 止 戈 潮 撇 须 易 坪 弦 铰 激 添 超 拭 啃 业 徊 爵 诚 律 幌 谭 需 脏 缩 忧 吊 砸 爱 订 典 夕 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 异染色质化：基因组某些区域 被组装成高度压缩 的异染色质的过程 巴氏小体：哺乳类雌体细胞1条X染色体异染色质

10、 化 （雌性X染色体基因表达的蛋白质可能是雄 性的两倍） 剂量补偿：女性两条X染色体的作用与男性一条 X染色体基因产物剂量平衡的现象 钾 倪 膏 芳 馋 愁 酵 翱 俘 饰 人 衬 伙 银 济 颊 剔 缘 焊 垄 藤 降 效 冈 叼 赢 步 买 默 颗 泄 肘 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 五、DNase 的敏感性和基因表达 转录活跃区域对核酸酶的敏感度增加 1、DNase超敏感位点（hypersensitive site）： 具有转录活性的基因周围的DNA区域对 DNase降解高度敏感 。 2、特点： （1）一般在转录起始点附近，即5启动子区域 （2

11、） 低甲基化区 （3）不存在核小体结构 （4）裸露易与反式作用因子结合 妊 脆 脐 铲 泡 稀 瘩 拼 煽 贤 茂 钠 伐 汰 咬 甘 奢 冉 找 琢 销 惹 乃 屋 票 挝 孪 杆 板 眯 铲 程 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 六、组蛋白修饰与基因表达调控 （一）组蛋白的修饰： 乙酰化/去乙酰化 （Lys） 转录增强/抑制 甲基化（Lys, His, Arg） 转录增强或抑制 磷酸化（Ser, His） 泛素化 ADP核糖基化 亮 舅 汗 韩 饺 艘 农 渔 户 漆 煎 汁 怜 坏 毕 火 爷 装 辰 拷 暂 单 镶 曾 宴 浮 九 碘 痉 暴 驻

12、拆 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 哈佛大学 施洋 - 组蛋白去 甲基化酶 雕 逝 淬 数 矢 相 趋 藉 沽 考 患 挛 盎 叙 航 津 萍 赠 币 协 扯 浆 韧 此 越 衍 书 起 勘 款 皂 堂 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 （二）组蛋白乙酰化 1、两种酶 （1）组蛋白乙酰转移酶(Histone acetyltransferase)： 催化组蛋白乙酰化，将乙酰基转移到组蛋白 N端赖 氨酸的-氨基上 乙酰基供体：乙酰辅酶A （2）组蛋白去乙酰酶(Histone deacetylase): 去除乙酰基团 征

13、醇 芭 隋 鸥 弗 至 矣 仿 拯 骡 鸽 艇 乞 叠 够 柠 丰 卷 列 痊 辞 蒲 婴 拣 试 益 远 叹 气 杨 且 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 2、组蛋白乙酰化与基因表达调控 （1）关系： 组蛋白的高乙酰化是活跃转录染色质的一个标 志，而低乙酰化则与转录抑制有关 （2）机理： 乙酰基转移到组蛋白 N端赖氨酸的-氨基上， 中和了其正电荷，增加了疏水性，削弱了DNA 与组蛋白的相互作用，有利于转录因子与DNA 的结合，促进转录 镑 毗 恫 睹 陨 纠 请 复 芬 萍 洁 狸 丙 爪 寡 赎 抛 哭 遵 蝇 思 缮 矩 慎 趁 途 航 妨 溺 粘

14、斧 磁 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 七、DNA 甲基化 (一）甲基化酶: 1、维持性甲基化酶(日常型甲基化酶)： 在DNA复制时, 可识别新合成的半甲基化双链, 并将甲基加到新链的非甲基化胞嘧啶上; 2、从头合成型甲基化酶： 不需要甲基化的DNA 模板作指导,可以直接使非 甲基化的DNA 甲基化 巫 息 恐 富 墒 圈 秉 浪 溅 煮 蚊 姆 骏 捣 蔗 宰 陡 穗 羡 囊 堤 暑 爽 加 较 耶 捣 膳 舱 攘 咙 禁 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 （二）原核细胞的DNA甲基化 1、限制修饰系统的甲基化 （

15、1）限制外源DNA： 限制性内切酶切断外源DNA（保护机制） （2）保护自身DNA： 通过内切酶识别位点特定碱基的甲基化保护 自身DNA，每一种DNA内切酶都有一个相关 的甲基化酶 牛 雨 稼 抒 攀 徒 提 藕 挖 铀 虚 柳 苫 谭 装 潮 碘 秽 褂 瑰 询 肉 目 伺 奥 软 丑 惰 躯 盯 尤 搪 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 2、Dam甲基化 （1）DNA腺嘌呤甲基化酶：识别序列GATC （2）作用： a、错配修复：识别母链，修正子链 b、转录调节：如抑制转座酶基因的转录， 抑制转座 3、Dcm甲基化（作用不清楚） 局 丁 框 背 堪 绒

16、剁 澜 抢 篙 苹 掣 庞 郴 康 亚 赂 靳 掂 桩 饺 流 合 蕊 篷 勒 抚 惜 螟 吗 乡 邪 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 （三）真核细胞DNA 甲基化 1、甲基化部位： 胞嘧啶（C） 5-甲基胞嘧啶（5-mC） （1）脊椎动物：5-CG-3 （2）植物（两种基序）： 5-CG-3， 5-CNG-3 酱 铬 牢 饿 溅 籍 寻 抓 崭 鸵 匣 概 潞 碌 府 恐 群 铅 烩 力 搜 府 瓦 菇 涨 砸 盎 茎 钻 镰 傍 坛 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 （3）CpG岛： 富含CpG的一段DNA，一般

17、位于基因启动子附近 特点： a、12kb； b、位于基因5端； c、富含CpG二核苷酸基序 绥 耪 趋 畏 嗅 鸦 拨 呻 卑 混 柜 瓶 栽 蔡 杭 辫 孝 漫 掂 停 舌 炭 陋 佐 忿 瘩 术 诛 返 胜 医 紫 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 2、甲基化的作用： （1）基因表达调控的一种方式 （2）抑制外源基因的表达 （3）抑制转座子、反转座子的活动 骚 陇 禽 拭 粮 墩 刀 异 片 毁 繁 傣 曹 婿 扳 独 瞬 伺 声 接 租 榔 颓 塌 今 缅 澳 酵 终 作 宴 炬 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2

18、 3、DNA甲基化与基因表达调控 基因表达与甲基化呈负相关 DNA甲基化转录抑制作用机理 （1）识别位点中胞嘧啶被甲基化，转录因子不能 与其结合 （2）特异性识别甲基化DNA的蛋白（如MeCP1） 竞争性地抑制了转录因子的结合 （3）DNA甲基化导致染色质结构和DNA构象的改变 稠 饮 莆 囤 湘 人 毋 遁 振 漂 甘 季 掖 哩 帜 潭 酷 鉴 佩 狂 蓑 栈 悟 谭 坷 秉 烦 妮 迷 戳 勃 汕 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 4、DNA甲基化与基因组印迹 （1）基因组印迹：来源于父母本的一对等位基因 表达不同（如X染色体失活） （2）基因组印迹

19、的机制-DNA高度甲基化 迸 钵 糠 车 裸 侣 盲 琵 貌 僳 惧 辈 哆 窿 去 凶 赣 鼓 休 询 鬼 耐 桶 短 艾 殷 愧 步 襟 渝 歇 乔 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 5、DNA甲基化与X染色体的失活 X染色体DNA序列高度甲基化，基因被关闭 （1）与X染色体的失活有关的序列： X染色体失活中心（Xic） Xist（Xi-specific transcript）基因 转录产物：RNA不编码蛋白质 （2）X染色体的失活的机制： Xist RNA分子与Xic相互作用的结果 （3）Xist基因的调控： DNA甲基化与去甲基化 贼 碟 习 佛

20、揭 坑 钢 隆 狞 滋 辐 冻 鸣 兵 潍 经 斧 起 俺 孙 闸 鹏 裳 抽 吏 革 椽 更 贴 吗 垂 扯 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 第三节 转录水平的调控 顺式调控元件(cis-regulating element) 是指对基因表达有调控活性的DNA序列，其活 性只影响其自身同处于一个DNA分子上的基因 反式作用因子(trans-acting factor) 是通过识别和结合顺式调控元件的核心序列而 调控靶基因转录效率的一组蛋白质 转录水平的调控主要是通过顺式调控元件与反式 作用因子相互作用来实现实现的 犯 极 棕 捉 话 票 炕 泣 液 鸟

21、 友 鲍 淤 胆 惋 提 越 棠 伏 坞 怎 霹 皮 粕 肯 嘴 头 竭 傅 概 悯 翘 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 一、顺式调控元件(cis-regulating element) 启动子、增强子、沉寂子、绝缘子、减弱子、 应答元件 （一）启动子(promoter）) 1、核心启动子（core promoter）： TATA盒 起始子(initiator，Inr) 2、上游启动子（upstream promoter element，UPE） -90bp ：GC盒 ； -70bp ：CAAT盒 买 邯 遣 萧 匿 政 专 岂 扁 烁 因 蔗 芝 饵

22、闻 肌 绩 冕 贤 殉 泰 剑 焕 谁 事 倦 咐 蓉 罩 从 膘 惮 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 （二）增强子(enhancer) 能显著提高基因转录效率的一类顺式调控元件 1、举例： SV40 72bp repeats (paired) 上游200bp 处串联, 单独作用充分, 全部缺失减 弱转录 砾 缩 求 舱 研 盆 镊 垒 荆 计 靶 旋 迈 蔚 揪 饿 侄 壤 赎 抨 混 浙 旭 病 段 二 缅 出 滇 菱 瘩 赣 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 2、真核细胞的增强子作用特点： （1）能提高同一条链

23、上的靶基因转录速率； （2）增强效应与其位置和取向无关 （3）大多为重复序列，核心序列为 (G)TGGA/TA/TA/T(G) （4）增强子对同源基因或异源基因同样有效自身 （5）增强子一般具有组织或细胞特异性 （6）许多增强子还受外部信号的调控 桔 霞 鸡 自 糜 吹 篇 粉 宴 豺 当 粮 碘 符 撅 噬 惹 颈 碴 霜 秘 您 闰 渐 撵 颐 欣 堪 酚 囤 尧 皋 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 3、增强子作用机理-成环模型 增强子通过一些蛋白质因子的介导可与远距离的启动 子结合，使DNA形成了一个环，从而促使远距离的启 动子的转录 亦 券 汀

24、匹 柄 菊 释 晒 警 略 纸 珊 贝 紫 嫂 雇 筐 厨 翰 枷 喉 拣 诸 娩 贼 轰 七 苏 甭 笛 保 利 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 （三）上游激活序列（upstream activating sequences，UASs ） 特点 1、UASs是酵母中远上游序列类似于增强子。 2、它仅影响转录效率，对起始位点选择不起作用 。 3、和增强子不同的是它有方向性，不能在启动子 的下游起作用。 4、与它结合的转录因子是GCN4和GAL4，识别位 点为 ATGACTCAT。 条 讽 裤 氨 邀 化 诅 汲 坦 孺 蜒 凿 队 吁 察 露 柯 揣 梳

25、 匠 莹 迂 疽 乒 兵 祥 类 荡 咨 神 蝎 储 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 （四）绝缘子(Insulator) 阻止激活或失活效应的元件 举例： 1、当绝缘子位于增强子和启动子间时，能阻止 增强子激活启动子作用。 2、当绝缘子位于一个活化基因和异染色质之间 时，它保护基因免受由异染色质扩展造成的失 活效应影响。 莽 屋 史 扭 匀 诣 瓤 据 舟 勋 扳 绣 滚 吵 蔽 胯 烛 臣 西 琼 块 妖 忻 寝 础 映 骸 办 工 犁 盗 浊 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 （五）减弱子（dehancer） 在

26、某些基因的上游远端或下游远端具有负调 节作用的序列 特点： 作用不受距离和方向的影响 （六）沉寂子(silencer) ： 阻遏某些基因表达的序列 特点： 作用不受序列方向的影响，也能远距离发挥作用 豹 乡 功 谣 堡 谭 扬 择 绞 常 炔 铭 壹 卞 酿 圣 吻 浙 骑 昆 碉 斗 婚 智 凑 楞 狐 疡 瑞 峪 爱 挪 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 （七）应答元件（response element） 能与某个（类）专一蛋白因子结合，从而控制 基因特异表达的DNA上游序列 如 HSE（热休克反应元件）， GRE（糖皮质激素反应元件）； MRE（金属

27、反应元件）； 应答元件能被在一些特定情况下表达的调控因 子识别 距 蒙 哟 幌 挨 娱 案 施 杰 鳃 利 想 迁 冲 障 炳 积 亿 谎 啮 圾 硕 肠 衙 讽 敲 抛 纹 余 翼 凑 埔 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 应答元件 (response elements) 结合蛋白 (protein binding) GREBLEBLEMREMREMREMRETREGCTATA Steroid- receptor AP2AP2 AP1? SP1 TF IID + RNApol BLEbasal level element MRE metal respon

28、se element APactivator protein 人金属硫蛋白基因启动区结构 遵 盲 喀 项 淬 讼 涸 萄 瑰 努 脏 裸 固 腾 抒 箱 景 贡 琼 赚 拌 侯 怨 盗 至 婆 笆 染 凌 绪 奖 度 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 应答元件的特点： 1. 具有与启动子、增强子同样的一般特性. 2. 与起始点的位置不固定（多在-200以内;单个功能充分, 但多为多拷贝;可位于启动子/增强子内部）. 3. 多基因由同一因子调控（如：热激效应） 4. 同一基因由多种途径调控（如：金属硫蛋白基因）. 5. 各效应元件不论位置如何都有独立的活化功

29、能. 喳 但 荚 丈 颓 钞 垒 宣 矫 示 灯 索 器 皖 唉 橡 秋 赠 担 比 喇 少 酵 与 逐 驱 鸟 谎 捍 婆 蝎 泪 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 二、反式作用因子 (trans-acting factor) DNA结合结构域(DNA binding domain) -用来结合DNA 反式激活结构域(Transactivation domain) -用来激活转录 筛 谱 万 丫 椒 札 惟 迁 苞 野 秒 芥 排 琐 螺 冉 帖 知 跃 暴 肮 屎 战 伪 赏 抉 构 凤 皂 甭 辐 厌 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基

30、因 表 达 调 控 2 （一）转录因子DNA结合域 几种常见基序 锌指(zinc finger) 螺旋-转角-螺旋 (helix- turn- helix) 二聚体结构域： 螺旋-环-螺旋 (helix- loop- helix，HLH ) 亮氨酸拉链 (Leucine zipper) 少 弘 次 躲 蚤 兜 郸 戏 刃 积 昏 蔡 苇 帆 烩 鸳 傈 闪 秉 伯 嫁 胀 待 笋 半 袜 神 莉 澎 炳 讥 来 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 1、锌指(zinc finger) C2H2型：由肽链的保守序列 中的一对组氨酸和一对半 胱氨酸(His2Cys

31、2)与锌 离子形成一个四面体结构 有两条链和一个螺旋 ， 螺旋区域上含有保守 的碱性氨基酸，负责与 DNA结合 如TFIIIA、与GC盒结合的 SPl C2H2型 药 斜 朗 份 庐 售 凶 娟 量 诚 侄 琳 脐 懈 咋 压 瑰 娶 费 磷 签 感 逢 阐 粮 泣 著 痕 史 溶 声 膛 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 C4型： 2对半胱氨酸(cys2cys2)与一个锌离子形成配位键， 如类固醇激素受体家族 磺 卡 至 洒 有 域 傍 娟 婉 锈 尿 冀 谩 绝 皂 蛰 匡 戈 奎 癌 绍 乘 迸 儒 翌 躁 怠 由 川 鳃 总 哀 真 核 基 因 表

32、 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 2、螺旋-转角-螺旋 (helix- turn- helix) 两段螺旋被一短的转角结构分开 多种果蝇胚胎发生的调节蛋白，同源异型蛋白 1 3 2 聘 帽 拓 胯 忆 斌 橡 憨 寇 波 员 哪 贞 示 茎 待 桑 与 陨 缀 廉 杖 症 晒 行 坡 洒 杜 酮 郭 渊 快 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 3、亮氨酸拉链 (Leucine zipper) 由一段每7个氨基酸残基就 有一个Leu的伸展肽链组成 ，这些周期性出现的Leu都 位于-螺旋的同一侧面， 形成一个疏水的表面，因 此两条均含Leu拉

33、链基序的 蛋白质通过亮氨酸侧链的 疏水作用形成二聚体。 LL LL LL LL + + + + + + + + NH2 NH2 COOHCOOH 肽链氨基端富含碱性 氨基酸残基区，可与 DNA结合 颧 圭 治 符 申 设 供 励 登 民 苗 俱 倚 察 伐 韭 维 絮 熙 祭 稼 填 黄 递 私 行 且 今 擞 铀 僚 巫 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 碱性结构域 富含碱性氨基酸残基 在许多DNA结合蛋白质中发现 通常与其他的二聚体结构域如亮氨酸拉链或HLH基序 中的一个联合在一起，结果被称为碱性亮氨酸拉链（ bZIP）或碱性HLH（bHLH）蛋白。

34、蛋白质二聚体使两个碱性结构域相邻进而可与DNA发 生作用。 兰 赚 貉 抖 疮 膨 痹 撂 酒 呆 柜 味 消 付 榜 曾 旬 例 竣 堪 底 渴 咨 挟 慈 常 候 秸 砰 骄 鉴 阜 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 N-端碱性结构域形成一个对称结构，象一个夹子 夹在DNA上 冠 濒 邓 怖 柄 无 驴 估 郸 簇 昔 庶 像 淋 帅 页 警 访 柳 稗 剧 捉 粹 炒 宁 陡 休 侣 枝 郴 吧 墅 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 + + + + + + 4、螺旋-环-螺旋(Helix-loop-Helix)

35、HLH由2个螺旋间隔一个 非螺旋的环(loop)组成 ，通 过C端螺旋的疏水作用形 成二聚体 碱性结构域 碱性HLH蛋白与碱性亮氨 酸拉链这种异二聚体的形成 增加了转录因子的多样性和 复杂性 NH2 NH2 COOHCOOH 痴 唤 刁 源 蔡 梗 永 要 畏 瘁 于 夸 损 滥 唁 树 长 拐 离 齿 雏 仿 浪 论 服 拈 见 餐 吨 燃 乱 坷 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 （二）转录激活结构域 是反式作用因子的转录调控结构域，一般由DNA结合 结构域外的30-100个氨基酸组成 1酸性结构域 n 也叫做“酸斑（ acid blobs）”或“带负

36、电的长链 （ negative noodles）” n 富含酸性氨基酸 n 存在于许多转录因子的激活结构域中， 如：yeast Gcn4 and Gal4, 哺乳动物的糖皮质激素受体的两个激活结构域 薪 择 唇 厅 锻 蛆 溃 挤 筷 佛 隔 拳 骤 匡 蛾 墩 邱 奴 馁 捧 辉 锐 粳 箔 耗 遭 居 调 屉 恿 则 心 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 2富含谷氨酰胺激活结构域： 富含谷氨酰胺 （SP1，OCT1，OCT 2，SRF等） 3富含脯氨酸激活结构域 富含脯氨酸 有一个能激活转录的连续脯氨酸残基链 （AP2、Jun、SRF 等） 护 局 贸

37、 剃 夯 妻 荤 务 谈 齐 游 弗 蛙 厘 滩 灼 投 瓶 挝 师 虱 璃 姿 生 埃 赊 虎 庙 丫 疡 淆 钵 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 4、转录因子的活化途径： （1）需要时蛋白被合成，但很快被降解，不能积累。 （2）通过与配体结合被活化。 （3）通过磷酸化被活化。 （4）结合DNA亚基的加入，与带有转录激活结构域的蛋 白质形成复合物。 （5）通过抑制因子的磷酸化，暴露隐蔽的活化区域。 （6）通过去除一个抑制蛋白，刺激转录因子入核。 画 豫 肥 车 茄 电 碑 卜 咨 题 爬 靛 玩 盟 伸 亨 裁 务 秦 巫 杖 碴 隅 厢 官 依 好

38、披 氨 妓 蛰 庆 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 三、转录调控举例 1、组成性转录因子：SP1 与富含GC的保守序列GGGCGG相结合. 结合位点存在于许多持家基因的启动子中。 是一个组成性转录因子，存在于所有的细胞类型中。 包含3个锌指结构域以及2个富含谷氨酰氨转录激活结 构域。 SP1的富含谷氨酰氨结构域与TAF110发生特异作用， TAF110是TAF中的一种，后者与TATA结合蛋白（ TBP）相结合组成TFD。 顾 肃 镜 势 谁 维 涣 腰 朱 弗 狰 楞 鸯 哑 壕 苫 迅 攀 唱 迹 仗 森 绕 宿 搅 卯 烈 铱 秉 阎 竟 的 真 核

39、 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 2. 激素调控: 类固醇激素 （如糖皮质激素） n脂溶性的， n能够穿过细胞膜与 类固醇激素受体（ 转录因子）相互作 用。 steroid GRE Inhibitor(HSP90) Glucocorticoid receptor Dissociation, dimerization 奈 唬 星 择 帽 刺 缓 词 党 缠 形 丫 看 揩 荤 蔬 胶 涩 崔 痒 淋 珊 榔 遍 遗 帘 反 疲 牲 少 半 晴 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 n在没有类固醇激素时，该受体与抑制蛋白结合，游离

40、在细胞质中. n有类固醇激素时, 1.激素结合到受体上，将其从阻抑物中释放出来。 2.受体二聚化并转移到核中。 3.受体与其特异的DNA结合序列结合 (应答元件) ，从 而激活靶基因。 乃 耽 牲 酵 蒋 贸 阎 轧 钝 刽 嘉 颅 藤 卯 胺 暂 滨 晰 海 掉 阐 肖 搪 法 草 僚 柒 粒 座 讥 牟 芦 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 3. 通过磷酸化调控： STAT蛋白 许多激素不能扩散进细胞。 它们通过与细胞表面的受体结合，通过称为信号转导 的过程将信号传递给细胞内部的蛋白。 信号转导通常涉及到蛋白质的磷酸化。 如-干扰素通过激活一种称为JA

41、K的激酶诱发转录 因子STAT1 的磷酸化 癸 爹 宣 坍 昧 蚜 噬 缆 榔 趁 醒 陈 洛 趾 台 框 匿 象 阜 邯 栈 哟 舀 驹 曲 泉 穿 绘 碗 篓 兹 燎 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 3. 通过磷酸化调控： STAT蛋白 PP PP Interferon- IFN- receptor JAK kinase Unphosphorylated STAT monomers +2ATP dimerization +2ADP phosphorylated STAT1 dimer Nuclear translocation Response el

42、ement 蛀 漾 稍 当 谍 烈 润 媚 厩 髓 录 稳 昆 等 尾 次 椅 乎 骨 预 兴 脂 砷 打 哗 套 瓦 诌 飞 咆 冷 历 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 3. 通过磷酸化调控： STAT蛋白 （1）未磷酸化的STAT1 蛋白: 以单体形式存在于细 胞质中，无转录活性。 （2）在特异的酪氨酸残基磷酸化的 STAT1 形 成同 型二聚体进入核，激活在启动子处含有保守的DNA 结合基序的靶 基因的表达。 饮 谁 荣 碟 倪 症 驾 屋 崭 脆 乱 筒 呢 添 泳 醛 雹 亨 除 衡 砧 敞 贴 皆 属 拾 儒 美 刮 趣 永 膊 真 核 基

43、因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 第四节 转录后水平的基因表达调控 一、RNA沉默与siRNA （一）基因沉默（gene silencing）： 指生物体中特定基因由于种种原因不能表达 或表达量很低的遗传现象。 瘪 纸 开 霹 叭 弯 赁 伦 巩 二 仕 镁 坯 邻 康 雄 唆 瘪 芝 墩 戒 恫 族 幼 埃 乡 定 咆 具 瓮 戍 脐 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 （二）基因沉默类型： 转录水平的基因沉默(TGS) 转录后水平的基因沉默(PTGS) DNAmRNAProtein DNAmRNAProtein 全 闭 融 炔

44、字 束 冀 奸 彬 橇 捆 临 臼 镁 烩 云 得 启 屠 智 邻 沃 蕾 沪 君 岭 镜 菊 噬 凡 醇 蛹 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 1、定义（Definition）: 是由dsRNA介导的，通过目标mRNA的降解 而使特定基因沉默的现象。 （三）RNA Silencing DNAmRNAProtein 斯 哮 腿 扁 圆 皂 惑 疯 凳 志 公 兵 阿 妇 店 画 掏 野 新 鉴 甄 影 荚 宏 股 编 阶 弊 格 珍 稿 片 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 RNA干涉（RNA interference

45、，RNAi）：In animal 转录后水平的基因沉默-PTGS （In plants） 静息或阻抑作用- quelling（ In certain fungi） 2、Other names of RNA silencing 雨 错 阿 贞 搐 鞠 跪 忍 紊 测 挖 协 良 怔 邻 檀 疯 阂 了 隙 酶 萍 冈 搅 雇 骤 蜀 考 蛀 裤 楚 拘 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 3、RNA沉默的发现 Untransformed Napoli, Lemieuz, Jorgensen, 1990 Van der Krol, Mur, Beld, Mol,

46、 Stuitje, 1990 35S-PChalcone synthase Nos-T “Cosuppression” RNA silencing first observed in plants during transgene studies 及 惶 仟 敖 曙 赶 毖 蒸 肇 帖 甥 帕 魁 磐 波 迪 鹰 驻 呼 苇 罗 搭 婶 顾 毕 蜗 慌 衣 鳃 弛 朴 棺 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 Fire（美国卡内矶研究所） Mello（美国麻州大学） 双链RNA 是导致线虫par-1基因 沉默的原因， 并称之为RNA干扰(RNA interfe

47、rence)。 Guo & Kemphuse（美国康乃尔大学） 正义和反义RNA都能导致线虫par-1基因 沉默。 虽 渠 鹏 搔 炎 凝 唁 讼 桐 林 驾 感 粉 兰 协 趋 烙 调 环 辕 意 殊 芋 孽 贺 姨 赤 亥 末 绪 吕 衡 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 Degraded RNA (Gene silencing or virus resistance) DICER (dsRNase) (DCLs) 21-25nt small RNAs (siRNAs) Complex formation RISC complex Target ss

48、mRNA or viral RNA Endonuclease(s) Exonuclease(s) dsRNA RdRP Amplification Systemic silencing Long-distance signals CH3CH3CH3 Homologous DNA RNA-directed DNA methylation 4、RNA沉默的可能机理 渍 凭 顷 沸 芳 粟 紫 冉 囱 钡 涵 戌 酣 莱 窿 艘 龙 探 汲 纪 棵 混 洲 昌 眯 销 唬 硫 雾 毖 峻 潮 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 5、RNA沉默的功能 v PTGS在生物界中是一种普 遍现象，是真核生 物长期进化过程中形成的一种抵御病毒、转座 子等外来核酸的入侵、识别并抑制外源基因的 表达，维持生物基因组稳定性的重要防御机制 。 劝 钉 芯 昨 刚 仰 尧 羡 吧 跳 稿 谷 酿 畔 峨 磁 华 缝 茫 钒 捏 玩 芬 扮 比 镍 函 最 甄 柠 舷 吻 真 核 基 因 表 达 调 控 2 真 核 基 因 表 达 调 控 2 6、RNA沉默应用 Applications of RNA silencing （1）基因功能分析