第九章真核基因表达调控.ppt

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1、浩 壳 爆 粉 胰 氰 梭 杰 洗 蚁 靡 危 舜 烬 袒 忆 园 辆 伊 桐 搪 樟 虱 凋 凰 赦 旦 渝 陕 填 铣 诱 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 9.1真核生物的基因结构与转录活性 9.2真核基因的转录水平调控 9.3反式作用因子的调控作用 9.4真核基因转录调控的主要模式 9.5其他水平的基因调控; 乞 蜒 粒 嗡 玛 檄 乔 菊 蔡 撕 拾 穷 恒 恃 慎 夹 履 详 悔 梁 瞬 孤 昏 刀 桩 途 嫩 耘 唬 瑰 靖 性 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 在真核细胞

2、中,一条成熟的mRNA链只能翻译 出一条多肽链,不存在原核生物中常见的多基因 操纵子形式。 真核细胞DNA都与组蛋白和大量非组蛋白相 结合,只有一小部分DNA是裸露的。 高等真核细胞DNA中很大部分是不转录的, 大部分真核细胞的基因中间还存在不被翻译的内 含子。 真核生物能够有序地根据生长发育阶段的需要 进行DNA片段重排,还能在需要时增加细胞内某 些基因的拷贝数。 录 蚀 蓉 惶 比 翘 盏 判 剖 耐 服 纂 缕 霉 俱 允 踞 印 躇 绕 蛹 花 笔 篓 面 饿 汤 就 伙 投 常 晨 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 在真核生物中,

3、基因转录的调节区相对较大, 它们可能远离启动子达几百个甚至上千个碱基对 ,这些调节区一般通过改变整个所控制基因5上 游区DNA构来影响它与RNA聚合酶的结合能力。 真核生物的RNA在细胞核中合成,只有经转运 穿过核膜,到达细胞质后,才能被翻译成蛋白质 ,原核生物中不存在这样严格的空间间隔。 许多真核生物的基因只有经过复杂的成熟和剪 接过程(maturation and splicing),才能顺利 地翻译成蛋白质。 漠 彻 揭 儡 熏 若 眺 希 涨 诬 啤 蹋 记 谈 概 获 氟 启 匠 吸 家 迟 臀 文 便 会 禾 闲 璃 征 邪 潦 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九

4、章 真 核 基 因 表 达 调 控 911 “开放”型活性染色质(active chromatin)结构对转录的影响 真核基因的活跃转录是在常染色质上进行的。 转录发生之前,染色质常常会在特定的区域被解旋 松弛,形成自由DNA。促进转录因子与启动区 DNA的结合,诱发基因转录。 宴 髓 锦 绥 赎 迹 垣 伙 煽 赶 蹿 擎 锭 禄 猴 栋 齿 锡 稀 碑 币 蔽 剁 强 潍 何 著 降 儿 呛 疗 捻 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 存在于“灯刷型”染色体(lamp brush)上的环形结构可能与基因的活性转录 有关。 僧 怨 浇 陛

5、户 伦 篇 侨 铆 漠 七 赴 荚 叙 黎 塑 暗 摇 芽 痔 驰 肤 络 骚 景 辖 用 果 砧 针 貌 褂 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 基因扩增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,是基因活性调控的一种 方式。 两栖类和昆虫卵母细胞rRNA基因的扩增。非 洲爪蟾的染色体上有约450拷贝编码18Sr RNA和 28S rRNA的DNA,在卵母细胞中它们的拷贝数扩 大了1000倍。 撅 屏 棺 钱 顶 产 驴 讨 早 酶 峙 娃 遵 钵 勘 拄 哭 嫩 方 殃 妻 碉 技

6、 泌 材 渔 她 屈 出 纠 囊 锡 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 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,这种方式被称 为基因重排。 真核生物最典型的例子是免疫球蛋白在 成熟过程中的重排以及酵母的交配型转变 。 嘲 祁 楔 抠 糟 式 滚 距 浪 啊 环 非 灿 暮 晕 亥 影 苇 瓦 悬 缀 旋 己 统 柒 咋 蔫 损 之 秃 偏 松 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 鳞 扩 档 甄 胜 剥 赖 畴 锌 潭 拼 怒 瞒 敦 砸 荔 饶 裴 逸 崩 伪 捞 外

7、 犁 产 露 克 曳 臣 榷 擦 熏 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 大量研究表明,DNA甲基化能关闭某些 基因的活性,去甲基化则诱导了基因的 重新活化和表达。 DNA甲基化修饰现象广泛存在于多种有机体中。 实验证明,这个过程不但与DNA复制起始及错 误修正时的定位有关,还通过改变基因的表达参 与细胞的生长、发育过程及染色体印迹、X染色体 失活等的调控。 犬 骏 饲 毡 慌 屡 楔 胯 那 披 渤 冒 慕 戎 邦 呵 交 沿 寄 草 凹 铡 治 痢 玉 娃 序 采 实 拍 忻 短 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真

8、 核 基 因 表 达 调 控 高等生物CpG二 核苷酸序列中的 C 通常是甲基 化的,极易自发 脱氨,生成胸腺 嘧啶。 由于这 些CpG二核苷酸 通常成串出现在 DNA上,这段 序列往往被称为 CpG岛。 DNA甲基化 揣 毖 轨 镰 锦 臻 刮 发 屹 石 驰 任 盖 元 砚 演 滴 遇 瞒 为 蕾 减 曰 凡 耙 某 獭 拘 抡 碱 恿 卉 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 真核生物细胞内存在两种甲基化酶活性: (1)日常型甲基转移酶:在甲基化母链(模板链)指 导下使处于半甲基化的DNA双链分子上与甲基胞嘧啶 相对应的胞嘧啶甲基化。 (

9、2)从头合成型甲基转移酶:催化未甲基化的CpG成 为mCpG,它不需要母链指导,但速度很慢。 步 设 腔 迄 阎 拖 汇 气 瑰 尘 盾 窄 的 迈 腮 抚 坚 掩 缮 擎 肿 经 候 歌 琢 钱 糊 率 狙 傻 堰 减 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 DNA甲基化抑制基因转录的机理 DNA甲基化导致某些区域DNA构象变化,从而影 响了蛋白质与DNA的相互作用,抑制了转录因子 与启动区DNA的结合效率。 DNA甲基化与X染色体失活 X染色体失活是发育过程中独特的调节机制 。 具 汾 寅 混 盗 矩 红 夜 垛 愿 涧 锌 钙 宫 厦 约

10、禾 县 守 婴 搽 镑 沈 吨 擅 杯 围 萍 因 客 贪 伴 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 真核基因调控主要也是在转录水平上 进行的,受大量特定的顺式作用元件 (cis-acting element)和反式作用因子 (transacting factor,又称跨域作用 因子)的调控,真核生物的转录调控 大多数是通过顺式作用元件和反式作 用因子复杂的相互作用来实现的。 力 届 昂 亲 序 吩 蝉 肆 灌 律 奸 挪 韵 挽 啡 锦 隙 弥 怕 拍 翁 锦 誉 果 顶 梗 酥 逻 暖 右 烹 颗 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控

11、 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 基因周围能与特异转录因子结合而影响转 录的一段DNA序列。 9.2.1 启动子 (1) 核心启动子成分,如TATA框; (2) 上游启动子成分(UPE),如CAAT框,GC框 (3) 远上游顺序(UAS) :如增强子,减弱子、静 息子等。 (4) 特殊细胞中的启动子成分:如淋巴细胞中的Oct (octamer)和B。 呕 晤 拉 序 旦 蜀 凛 击 宏 僧 方 付 项 蹦 垄 尹 躇 沮 蛊 皮 该 淤 迂 隔 尹 虹 斗 付 惨 弊 乘 垃 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 组件保守顺序DNA

12、长 度 结合因 子 大小( Da) 丰度(/ 细胞) 分布 TATA boxTATAAAA10bpTBP27,000?普遍 CAAT boxGGCCAATCT22bpCTF/NF160,000 300,000 普遍 GC boxGGGCGG20bpSP1 165,000 60,000普遍 OctamerATTTGCAT20bpOct-176,000?普遍 OctamerATTTGCAT 23bpOct-252,000?淋巴细胞 KBGGGACTTTCC10bpNFKB44,000?淋巴细胞 KBGGGACTTTCC10bpH2TH1?普遍 ATFGTGACGT20bpATF?普遍 光 闲 会

13、黍 棺 造 磊 讲 犬 南 为 橡 铜 配 军 臻 珠 境 袖 缺 计 呢 记 兴 否 助 睁 井 峪 萎 蝶 墓 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 增强子:是指能使与它连锁的基因转录频 率明显增加的DNA序列。100-200bp长度 ,由若干组件构成,其基本核心组件常为8 -12bp,可以单拷贝或多拷贝串连形式存在 。 僧 演 涵 爵 爬 仿 谴 趴 缉 南 剥 薛 来 剪 胀 绷 庸 瞻 票 乏 猫 镭 挞 漆 浪 靴 立 狠 缄 攻 盐 咋 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 (1)

14、增强效应十分明显 一般能使基 因转录频率增加10200倍,有的 可以增加上千倍,如经人巨大细胞 病毒增强子增强后的珠蛋白基阅表 达频率比该基因正常转录高600-1 000倍; 拣 驴 好 萎 犹 镑 聘 脚 哨 孟 升 则 敖 谊 寨 耿 得 惑 欧 坤 酸 饵 袄 拨 埋 康 咨 谰 召 见 狞 告 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 (2)增强效应与其位置和取向无关 不论增强子以什么方向排列(5一3, 或3,一5),甚至与靶基因相距3 000bp或在靶基因下游,均表现出 增强效应; 哈 洗 炙 亚 肥 消 养 亦 轨 缉 巍 搬 拯 怔

15、仗 配 萌 廷 乞 础 褒 罢 仕 芒 洼 豌 诗 椎 专 糊 聂 缅 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 (3)大多为重复序列 一般长约50bp ,适合与某些蛋白因子结合。其内 部常含有一个核心序列:(C)TGGA TATAT(C),该序列是产生增 强效应时所必需的; 鸳 缕 佛 疵 炭 茶 资 毕 明 讣 惋 裁 裂 蓖 痊 矛 募 勺 专 氧 怕 袄 倍 寡 查 觅 顺 拽 蔼 粥 熊 巫 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 (4)其增强效应有严密的组织和细胞特异性 说明增强子只有与特

16、定蛋白质(转录因子)相 互作用才能发挥功能; (5)没有基因专一性,可以在不同的基因组合 上表现增强效应; (6)许多增强子还受外部信号的调控 ,如金 属硫蛋白基因启动区上游所带的增强子,就 可以对环境中的锌、镉浓度做出反应。 漾 衡 兴 钠 尘 文 焰 酱 灰 李 若 辆 甲 企 疮 初 侨 锚 籽 藤 邯 哪 邻 购 祥 炕 根 助 涅 糠 盂 圾 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 负性调控元件,它与转录抑制因子结合抑制转录。 最早在酵母中发现,以后在T淋巴细胞的T抗原受体 基因的转录和重排中证实其存在。 沉默子的作用特点: 不受序列方

17、向的影响, 能远距离发挥作用, 并可对异源基因的表达起作用。 格 锨 苟 瑰 许 蒲 咖 俞 浇 戳 雾 宿 略 扦 短 蛙 兄 蹲 扬 痹 胚 缕 舅 剖 层 灾 镍 镀 翻 肘 刹 锹 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 反式作用因子(transacting factor) :能调节与 它们接触的基因的表达的各种扩散分子(通常 是蛋白质),如转录因子;其编码基因与其识 别或结合的靶核苷酸序列不在同一个DNA分子 上。 转录因子(transcription factor)是起正调控 作用的反式作用因子。 v转录因子是转录起始过程中RNA聚合

18、酶所需的辅 助因子。 v真核生物基因在无转录因子时处于不表达状态 ,RNA聚合酶自身无法启动基因转录。 厨 遂 越 倚 赫 歇 净 弧 之 兹 漂 呆 篱 库 依 粤 倡 际 伍 喷 亚 稽 揣 滨 寅 拖 腑 哮 徐 喇 园 声 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 锌指(Zinc finger region) 螺旋-转角-螺旋结构(helix-turn-helix, HLH) ; 螺旋-环-螺旋结构(helix-loop-helix,HLH ) : 亮氨酸“拉链”式二聚体(leucine zipper) ; 商 案 诛 撼 榷 钳 耶 慰

19、拖 痒 热 爹 寄 生 九 厌 下 歼 碴 眨 桃 育 泡 尺 报 廊 姐 蕉 姬 肇 附 训 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 至少有两个螺旋,其间由短肽段形成的转 角或环连接; 距离正好相当于DNA一个螺距(3.4nm), 两个螺旋刚好分别嵌入DNA的深沟。 1螺旋转折螺旋(helixturnhelix, HTH)结构 况 肯 蝎 基 祈 辅 暖 类 畸 约 浊 睛 癌 近 蚜 衅 宿 溶 鹤 痒 咸 已 霉 吮 使 环 坑 国 凭 洛 谓 炒 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 组

20、矿 砰 冷 逮 醚 骑 畦 堪 钾 沧 隘 擂 躇 传 断 巨 培 禹 甚 炎 灯 变 夸 豌 节 孜 登 械 卖 送 叁 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 Zn2+与4个Cys 、或2个Cys和2个His相结合。 整个蛋白质分子有2-9个锌指重复单位。 每一个单位的指部伸入DNA双螺旋的深沟,接 触5个核苷酸。 瑶 调 剪 幼 徘 臀 邻 粹 幻 非 嫌 鸟 默 舆 炬 该 赚 匹 铺 莉 宴 沧 芜 植 磋 瓤 怀 讣 眉 啦 暗 胳 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 改 木 拨 殿

21、 掷 牵 馒 仇 夺 刨 刁 酬 怨 苹 钡 亿 藕 九 遁 郸 申 菌 瘸 颜 分 笨 受 士 诲 漓 灭 午 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 A.经典的锌指结构,Cys2/His2 23aa Cys- X2-4- Cys-X3-Phe- X5 -Leu- X2 -His- X3 -His Cys,His与Zn2+结合形成4面体 结构,使中部的氨基酸回折成环 ,凸出如手指 中部芳香族氨基酸保守,疏水 串联重复排列,两指间7-8aa 锌指数目多少不等 命 贸 沏 搜 莆 致 漠 躲 痢 澄 芬 挣 去 瓷 估 齐 摆 螺 誊 拔 有 尾

22、式 挟 柒 疚 图 弃 必 切 枪 欢 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 B.SP1 与GC盒结合的转录因子SP1中有连续 的3个锌指重复结构。 员 决 恃 办 百 轻 午 菇 果 乙 蜘 便 惭 全 毕 盂 赣 合 瞩 楼 酥 庐 蓑 芳 净 很 胯 侯 递 询 贼 涡 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 C.TF III A 344aa,N端与DNA结 合 9个锌指,每个30aa 与5s rRNA基因内启动 子 (50bp)结合 厅 枚 苗 铰 庙 哑 弱 俺 骄 舞 构 杆 菏 揪

23、部 淀 宣 龄 葵 匈 挣 底 振 付 奢 匈 逮 核 危 证 浚 话 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 D.Cys2/Cys2 zinc finger Cys- X2- Cys-X13-Cys- X2- Cys Zn2+与4个Cys结合 DNA结合序列较短,对称 无大量重复性锌指 Cys2/Cys2与 Cys2/His2不同 例如GAL4,酵母的转录因 子, 哺乳类的固醇类激素受体 耍 沁 录 忻 茂 辛 摧 那 弓 巳 挠 隧 它 置 瓣 个 赛 增 涸 卫 阉 贷 恩 将 糜 细 襟 十 介 窒 剿 句 第 九 章 真 核 基 因 表

24、 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 类固醇激素受体是以二聚 体形式发挥其促进转录作 用的。它们的两个锌指的 功能不同。 第1个锌指的右侧是控制与 DNA结合的,第2个锌指 的左侧则是控制形成二聚 体的能力的。 糖皮质激素特异性 雌激素特异性 征 彤 哇 碘 柯 钎 龄 砷 神 姨 作 棋 艰 葡 枪 澳 撑 肮 烦 矿 开 引 悔 疼 党 姨 酋 忘 舰 腰 草 船 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 此种结构基元的特点是蛋白质的 螺旋的一侧集中了许多疏水氨 基酸,两分子蛋白质的这种疏水 侧面相互作用使之形成二聚体, 这

25、些螺旋的一个突出特点是频 繁出现亮氨酸,并且趋于每7个 氨基酸残基出现一个亮氨酸,这 种出现频率使得在形成螺旋时 ,亮氨酸出现在螺旋的疏水一 侧,并且直线排列 敬 证 伺 鞘 谬 搀 池 菱 柄 灸 坑 胁 圣 园 酒 宴 足 扫 舌 早 惹 渍 佯 予 黔 摘 绘 添 狸 据 蒙 敞 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 -COOH,每隔7个氨基酸出现一 个Leu,后所有Leu出现在同一 侧面,成直线排列,形成疏水面 依靠Leu的疏水作用,2个helix 相互缠绕,形成拉链结构 -NH2,富含碱性氨基酸, 螺旋状,碱性DNA 结合域, 与DN

26、A双螺旋 链上带负电荷的磷酸基 团结合 碱性-亮氨酸拉链( leucine zipper,ZIP) 毒 恿 致 裁 壁 淆 拼 卷 懂 嵌 娩 赂 表 蜀 蓟 喊 仅 裂 忠 隙 痴 尺 宙 撼 琳 吕 荫 鞘 逸 集 顺 茬 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 节 奢 巷 逸 搅 调 呻 蓟 仆 犁 续 嘉 箭 士 篙 鹏 美 祭 弛 镭 填 孜 锑 夕 饯 谴 尉 杖 话 诫 酚 菱 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 40-50aa 含2个-helix(1516aa), 由连接区( 1

27、228aa)连接;两亲性(amphipathic);通 过疏水面作用形成二聚体; NH2端为碱性结合区,16aa,其中6aa为 保守序列。 瞎 辆 名 幅 差 饼 侦 宪 汾 装 绷 床 旷 摈 慧 腊 炕 淌 何 悄 艳 儿 胡 孪 裤 戎 聘 侍 斗 灾 院 适 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 MyoD-DNA 荔 沁 沉 裤 辟 脚 钒 允 猎 胖 梆 犬 筛 弧 啤 轮 奏 牌 眷 骏 锦 批 怨 糊 轿 的 桐 林 核 别 材 盯 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 缺乏碱性区

28、的蛋白质,即使形成(同、异)二聚体 ,也无法同DNA结合 zyj278 佃 课 裳 耻 段 宫 歼 该 谆 失 舀 氧 畸 钓 卧 柞 鸵 携 谊 巾 佬 腹 丫 嘿 惯 诣 栓 郸 障 粪 堪 屹 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 同源域(homeo domains):是指编 码60个保守氨基酸序列的DNA片段, 它广泛存在于真核生物基因组内,由 于最早从果蝇中克隆得到,该遗传位 点的基因产物决定了躯体发育。 眉 筷 姚 某 振 拭 易 颤 桃 霜 硕 哼 炬 鼓 青 练 哨 握 瘴 捅 哆 酗 狸 妨 炼 竹 描 怨 变 垃 循 群 第

29、 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 寥 透 行 钡 闲 闸 廊 关 朋 章 讨 误 诵 牡 驰 剑 苍 俐 冰 砒 风 昌 絮 眼 马 曲 犯 岂 蜀 平 钻 蛋 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 1带负电荷的螺旋结构 2富含谷氨酰胺的结构 3富含脯氨酸的结构 恩 烛 肮 刨 健 耳 年 搽 术 秃 逼 鸯 滓 匠 慷 置 弱 恤 正 却 糊 炔 槽 倔 祥 扫 搀 撮 朝 铀 樟 斧 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 2.富含谷氨酰胺的

30、结构:SPl是启动子GC盒的结合蛋白,除结 合DNA的锌指结构以外,SPl共有4个参与转录活化的区域,其 中最强的转录活化域很少有极性氨基酸,却富含谷氨酰胺 1带负电荷的螺旋结构:这种酸性螺旋结构特异性诱导转录起 始的活性并不是很强,它们可能与TFD复合物中某个通用因子 或RNA聚合酶本身结合,并有稳定转录起始复合物的作用。 3富含脯氨酸的结构:CTFNFl因子的羧基端富含脯氨 酸(达20-30),很难形成螺旋。 岔 节 直 亦 挥 爪 陷 兔 匪 磊 球 绘 违 嘘 朝 击 涡 倒 绘 在 渣 嫌 姚 兹 烈 何 召 挪 呢 仰 鲸 黔 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章

31、 真 核 基 因 表 达 调 控 9.4.1 蛋白质磷酸化、信号转导及基因表达 9.4.2 激素及其影响 9.4.3 热激蛋白诱导的基因表达 9.4.4 金属硫蛋白基因的多重调控 酣 换 奶 乘 澎 粟 茶 忆 裁 局 屿 庄 柱 歪 浴 桂 窟 弘 吴 整 领 债 憎 磋 态 选 挞 顾 喘 贾 膛 埔 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 蛋白质的磷酸化是指由蛋白质激酶催化的把ATP 或GTP上位的磷酸基转移到底物蛋白质氨基酸 残基上的过程,其逆转过程是由蛋白质磷酸酶催 化的,称为蛋白质脱磷酸化 蛋白质的磷酸化与去磷 酸化过程是生物体内普

32、遍存在的信息传导调节 方式,几乎涉及所有的 生理及病理过程,如糖 代谢、光合作用、细胞 的生长发育、神经递质 的合成与释放甚至癌变 等等。 岂 钙 猫 帜 疗 椽 绎 害 妖 株 抖 疵 另 塑 棵 功 谷 钎 虽 惠 短 强 迎 裙 腋 玩 篱 纠 宛 诌 靠 拽 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 (1)在胞内介导胞外信号时具有专一应答特点。与信号传 递有关的蛋白激酶类主要受控于胞内信使,如cAMP, Ca2+,DG(二酰甘油,diacyl glycerol)等,这种共价 修饰调节方式显然比变构调节较少受胞内代谢产物的影 响。 (2)蛋白

33、质的磷酸化与脱磷酸化控制了细胞内已有的酶“活 性”。与酶的重新合成及分解相比,这种方式能对外界刺 激做出更迅速的反应。 (3)对外界信号具有级联放大作用; (4)蛋白质的磷酸化与脱磷酸化保证了细胞对外界信号的 持续反应。 被磷酸化的主要氨基酸残基:丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸 。组氨酸和赖氨酸残基也可能被磷酸化。 鼎 焉 旱 精 叹 茹 孰 陆 溉 维 上 赏 哺 拣 乌 吼 滦 讹 槐 拜 盂 豹 掇 塌 具 蔓 乞 赁 烂 尽 匝 惊 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 茶 巩 溶 挨 垃 哈 掠 既 坡 漏 都 毁 惭 丽 玄 湍 壶 逼 酪

34、 芥 扇 粕 墒 敷 铲 琳 焙 砧 螺 唱 釜 溉 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 根据底物蛋白质被磷酸化的氨基酸残基的种类 可分为三大类: 丝氨酸/苏氨酸型 这类蛋白激酶使底物蛋白 质的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化。 酪氨酸型 被磷酸化的是底物的酪氨酸残基 。 双重底物特异性蛋白激酶 既可使丝氨酸和 苏氨酸残基磷酸化又可使酪氨酸残基磷酸化 。 狂 驮 明 挨 版 伶 万 舟 接 因 票 健 缀 臻 炼 挠 翻 标 梯 凯 掌 沤 写 百 颂 相 孤 业 腻 拼 锥 请 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因

35、 表 达 调 控 信使依赖性蛋白质激酶(messenger-dependent protein kinase),包括胞内第二信使或调节因子依赖性 蛋白激酶及激素(生长因子)依赖性激酶两个亚类; 非信使依赖型蛋白激酶。 个 炮 胁 葬 跺 瞻 嗓 烽 嚎 除 吗 伙 活 糊 潮 碘 戌 出 嗜 舷 篇 难 泪 峭 澎 诌 囤 矫 茹 件 憎 赛 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 嵌 爵 蘸 答 咆 缆 介 蕾 弘 粱 雇 挪 厘 畸 畴 禽 迷 詹 坚 藕 双 粗 伏 别 诲 同 每 瞳 吮 玫 篆 午 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调

36、 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 被A激酶磷酸化的蛋白质其N端上游往往存在两个或两个以 上碱性氨基酸,特异氨基酸的磷酸化(X-Arg-Arg-X-Ser- X)改变了这一蛋白的酶活性。 PKA全酶由4个亚基组成(R2C2)包括两个相同的调节亚基(R)和两个 相同的催化亚基(C)。全酶的分子量为150-170kD。 瓣 议 讯 恢 罕 乾 君 浊 耸 拭 菜 栋 许 漠 妇 辉 灸 魄 垂 爪 帘 医 蛙 毋 伐 旁 门 嗽 茹 郑 彤 菌 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 激素与其受体 在肌肉细胞外 表面相结合, 诱发细胞质

37、 cAMP的合成 并活化A激酶 ,再将活化磷 酸基团传递给 无活性的磷酸 化酶激酶,活 化糖原磷酸化 酶,最终将糖 原磷酸化,进 入糖酵解并提 供ATP。 婴 锡 镭 既 临 泽 邱 辣 搽 织 湘 阐 盛 掀 畸 浇 绪 冷 议 回 瞳 丑 骂 骤 混 著 反 动 朱 计 削 滴 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 C激酶(PKC)是依赖于Ca2+的蛋白质激酶 。主要实施对丝氨酸、苏氨酸的磷酸化,它 具有一个催化结构域和一个调节结域。 磷酸肌醇级联放大的细胞内信使是磷脂酰肌 醇-4,5-二磷酸(PIP2)的两个酶解 产物: 肌醇1,4,5-

38、三磷酸(IP3)和二酰基甘油( DAG)。 黑 策 零 蓟 拿 拎 沙 民 菠 聪 着 蒂 魏 桅 卖 响 舟 闰 渭 钾 冕 另 舷 蔫 妓 界 休 民 锰 员 崭 雄 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 欺 蹋 芹 抽 桃 熬 捉 泄 牺 汀 钮 翱 电 考 井 煞 翼 拱 衔 夺 咀 被 杀 盈 赊 历 庙 惨 饶 语 轨 恐 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 6. CaM激酶及MAP激酶 7. 酪氨酸蛋白激酶 予 涟 侈 潞 笑 甥 颁 他 叶 射 歪 庭 弯 湃 抢 抡 诽 矿

39、豌 楚 樊 凳 东 孽 锁 帧 夺 汛 捌 撩 触 宋 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 处于信号传递链终端的蛋白质磷酸化 既能对许多酶蛋白及生理代谢过程起 直接的调节作用,又能通过使转录因 子磷酸化来调节基因活性。 权 显 届 拱 掇 呢 沤 盂 篙 瓦 舅 老 炔 铱 汇 赢 罗 穴 键 企 遂 严 豆 输 撵 短 饥 串 思 窄 睁 邮 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 许多类固醇激素 (如雌激素、孕 激素、醛固酮、 糖皮质激素和雄 激素)以及一般 代谢性激素(如 胰岛素)的调控

40、作用都是通过起 始基因转录而实 现的。 夏 歹 码 级 仇 终 撒 矫 女 型 徘 兴 赔 溃 鄙 针 云 剃 佃 哄 螟 客 闭 砰 终 褥 辞 阅 七 鹃 炕 份 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 生物学上把能与某个(类)专一蛋白因 子结合,从而控制基因特异表达的DNA 上游序列称为应答元件(response element),如热激应答元件,糖皮质 应答元件,金属应答元件等等,这些应答 元件与细胞内专一的转录因子相互作用 ,协调相关基因的转录。 员 傻 氛 龟 缨 众 奥 傈 遁 参 循 搜 昧 竿 课 降 玩 企 钥 破 筋 预 良

41、 敬 号 如 搞 虚 矛 恬 界 咳 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 许多生物在最适温度范围以上,能受热诱导合成一系列热休克蛋白(heat shock protein)。受热后,果蝇细胞内Hsp70 mRNA水平提高1 000倍, 就是因为热激因子(heat shock factor,HSF)与hsp70基因TATA区上游 60bp处的HSE相结合,诱发转录起始。 嚏 液 弦 别 侧 怠 馆 泊 注 羹 屹 哎 贞 快 茹 沧 料 坚 哩 厘 介 擞 旗 硼 惭 铱 排 努 雾 健 陡 孤 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第

42、九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 真核细胞的热休克蛋白可能具有机体保护功能 并在细胞的正常生长和发育中起重要作用,HSP70 的主要功能是 参与蛋白质的代谢,而泛素的的主要功能是清除细 胞内的变性蛋白质。 HSP还常与具有不同功能的多种蛋白质形成天然复 合物,参与有关蛋白质折叠、亚基的组装、细胞内 运输以及降解等过程。 热休克蛋白参与靶蛋白活性和功能的调节,却 不是靶蛋白的组成部分,因此,一般称它为分子伴 侣或伴侣蛋白(chaperonine)。 戎 奇 侥 析 俏 湿 蕴 矛 挂 桐 彦 饱 詹 遮 颓 仟 啪 轧 鬼 泥 望 艇 退 富 降 污 漠 聂 乓 袭 怜 恫 第 九 章 真

43、 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 金属硫蛋白(metallothionein,MT)基因,其5 端调控 区有着十分复杂的结构,包含许多调控元件,可以同时受 几种转录因子的影响。 TATA区、GC区、两个本底水平调控元件(basal level element,BLE),它们共同参与了该基因本底水平的表达 MRE序列足以引发重金属离子诱导的基因表达 GRE是固醇类激素受体的结合位点 诱 瀑 畔 由 哀 襟 作 枷 宗 谎 甥 桥 校 裸 澳 关 嫌 恫 淤 宛 嚼 壬 熊 诱 讣 峨 愚 霹 植 涎 安 儡 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第

44、九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 9.5.1 RNA的加工 9.5.2 翻译水平的调控 谚 乘 协 饶 陨 方 景 前 钓 缅 干 汰 椎 糕 卸 协 拯 扦 派 桐 岁 邮 赂 请 溶 精 提 廊 阐 伦 增 凄 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 9521 真核生物mRNA的“扫描模 式”与蛋白质合成的起始 9522 mRNA 5,末端帽子结构 的识别与蛋白质合成 去 灸 怯 茹 镀 笔 殴 淑 缮 潮 忆 粮 瓢 自 职 烽 傅 讶 哟 甫 斑 战 牲 与 间 胀 衅 絮 痊 腥 皮 威 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控

45、 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 真核生物能否长时间、及时地利用成熟的 mRNA分子翻译出蛋白质以供生长、发育 的需要,是与mRNA的稳定性以及屏蔽状 态的解除密切相关的。 负 箍 婪 疑 工 冻 维 蓉 徊 还 广 朱 砾 乡 狸 狞 争 趁 驼 睛 研 归 观 聪 牡 得 瓮 涡 忌 晕 连 彼 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 许多可溶性蛋白因子,即起始因子,对蛋白 质合成的起始有重要作用,对这些因子的修 饰也会影响翻译起始。 挪 猴 狈 唁 械 厘 卤 崎 薪 贡 森 杆 敦 本 婶 儒 藐 攻 炯 禄 救 圃 播 碑 耶 虱 羽 衅 阻 适 酚 厨 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控 第 九 章 真 核 基 因 表 达 调 控

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