分子生物学课件6geneexpression.ppt

第一节 真核基因的表达调控 一、真核生物的表达调控 —— 复杂性 同一物种（个体），在不同发育时期，基因表达的种类和数量不同； 同一基因，在不同组织、器官，基因表达的种类和数量不同。 ——主要调控方式仍然是转录水平的调控。 DNA的结构； 蛋白因子； RNA分子； 翻译后蛋白质的修饰 DNA的结构对基因表达的调控 DNA是遗传信息的载体，具有高度的稳定性，但DNA在生物体内并不是一个僵硬的分子，而会根据需要，在某些因素的影响下发生构象的改变。 一、 DNA的立体结构对表达的调控 超螺旋：体外实验表明，只有把DNA卷成超螺 旋，才能进行复制和转录。 “超螺旋开放假说”——DNA的超螺旋度对基因表达至关重要，在任何细胞中，凡需表达的基因，其超螺旋度恰好符合该DNA解链的要求，利于RNA聚合酶与之结合并进行转录。 ——超螺旋度决定基因是否表达 DNA的构象 Z-DNA——增强子 2.基因的扩增、重组及修饰对表达的影响 基因扩增——重复性 个体发育的某一阶段或在细胞分化过程中，作为细胞急需积累某种或某些蛋白的一种手段。 基因重组 在一级结构水平上改变基因的排列，使基因表达增强或减弱。 转位因子引起的基因重组 ① 转位因子中带有启动子序列或终止信号，使邻近基因转录； ② 转位后，受体表现新的性状，如抗性基因的传播； ③ 转位因子是一个具有表达潜能的沉默基因； ④ 改变基因的阅读框架或改变基因的连续性。 碱基修饰（甲基化） GC顺序的甲基化能抑制基因表达； 成年珠蛋白基因在网织红细胞中低甲基化，在其他细胞中高甲基化；胚胎型珠蛋白基因在胎肝中低甲基化，在其他组织中高甲基化。 C5m利于Z-DNA的稳定。 3. 调控序列（顺式调控元件） 启动子、增强子等 螺旋-转角-螺旋 螺旋-环-螺旋 锌指结构 锌指结构 蛋白因子与基因表达调控 1. 蛋白激酶和核内蛋白磷酸化 磷酸化——去磷酸化，使酶活性改变； 2. 特异性DNA结合蛋白 转录因子 ( TFⅢ A、B )； 3. snRNP 核内小分子核糖核蛋白； 4. 激素 形成激素—受体复合物，与DNA特定位点结合，影响基因表达。 RNA在基因表达调控中的作用 RNA参与蛋白质生物合成（tRNA 、 rRNA、mRNA），是连接DNA和蛋白质的桥梁，是信息的传递者。研究表明，RNA是一个种类繁多，功能广泛的复杂大分子体系，与其它大分子（DNA、蛋白质、多糖）共同完成生物的各种功能。如参与mRNA的成熟、促进蛋白的分泌运输等。 对转录的影响 snRNA——提高转录的模板活性； 与DNA结合，影响转录和DNA复制（端粒酶） mRNA的不同剪接方式——不同蛋白质 翻译后蛋白质修饰在基因表达中的作用 蛋白以前体形式存在，经蛋白酶水解成为有活性的肽； 翻译后进行某些氨基酸的修饰：羟基化、乙酰化、磷酸化、糖基化等——扩大生物对环境的适应性。 第二节 原核基因转录调节 一、原核基因转录调节特点 (一) σ因子决定RNA聚合酶识别特异性 (二) 操纵子模型的普遍性 操纵子—一个转录单位 (三) 阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性 二、乳糖操纵子调节机制 （一）乳糖操纵子的结构 诱导型操纵子 P-- RNA酶结合的DNA序列 -10区TATAAT和-35区TTGACA, 强启动子 O-- 结合阻遏物,是RNA酶能否通过的开关 （二）、阻遏蛋白的负性调节 无乳糖 lac操纵子处于阻遏状态 有乳糖 lac操纵子即可被诱导 诱导剂 半乳糖 IPTG （三）CAP的正性调节 CAP—分解代谢基因激活蛋白 同二聚体 DNA结合区 cAMP结合位点 CAP二聚体结构 CAP、RNA聚合酶、Repressor与模板DNA结合简图 乳糖操纵子的调控方式 （四）协调调节 负性调节与正性调节协调合作 阻遏蛋白封闭转录时，CAP不发挥作用 如没有CAP加强转录，即使阻遏蛋白从P上解聚仍无转录活性 ☆葡萄糖/乳糖共同存在时，细菌优先利用葡萄糖 葡萄糖可降低cAMP浓度，阻碍其与CAP结合从而抑制转录 结论：lac操纵子强的诱导作用既需要乳糖又需缺乏葡萄糖 三、