基因的表达与调控——真核基因表达调控模式.ppt

(2)锌指结构基序(zinc finger，ZF) 一种常出现在DNA结合蛋白中的结构基元。是由一个含有大约30个氨基酸的环和一个与环上的4个Cys或2个Cys和2个His配位的Zn构成，形成的结构像手指状 Cys2 / Cys2锌指 Cys2 / His2锌指 见于甾体激素受体 见于SP1，TF ⅢA等 转录因子SP1 （GC盒） 、连续的3个锌指重复结构 (3)螺旋一突环一螺旋结构基序(helix-loop-helix,HLH) 螺旋-突环-螺旋型DNA结合蛋白是近年来发现的一种新型DNA结合蛋白。由40-50个AA残基形成两个两性的α螺旋，中间由长约9-20个氨基酸残基间隔的可变连接区(突环)，通过兼性的螺旋疏水面相互作用形成二聚体 螺旋-环-螺旋 (4)亮氨酸拉链结构基序(1eucine zipper，ZIP) 二聚体 亮氨酸之间相互作用形成二聚体，形成“拉链” 肽链氨基端20-30个富含碱性氨基酸结构域与DNA结合 这类蛋白质的DNA结合结构域实际是以碱性区和亮氨酸拉链结构域整体作为基础的 4 翻译水平的调节因素及其调节 翻译水平的调控是真核基因表达多级调节的一个重要环节 调节过程通常涉及mRNA和多种蛋白因子之间的相互作用，mRNA5′端和3′端所含有的非翻译区(untranslated region，UTR)是影响翻译过程的主要调节位点 （1） 5′UTR结构与翻译起始的调节 翻译起始的调节是在蛋白质合成水平控制基因表达的主要环节，5′UTR的结构与其调节过程密切相关 5′UTR通常不到100nt，但它的加帽修饰、特殊的二级结构形成和先导序列长度都对翻译过程产生重要影响 几乎所有真核生物和病毒mRNA的5′端都具有以5′—5′磷酸二酯键相连的帽子结构，甲基转移酶的作用可使帽子结构发生程度不同的甲基化修饰，由此能区分出不同的帽子类型 mRNA的翻译活性依赖于5′端的帽子结构 （2）蛋白质磷酸化对翻译效率的影响 翻译的每个阶段都有许多蛋白因子参与，其活性常与这些因子自身的磷酸化修饰密切相关。 elF-4F等因子的磷酸化可提高蛋白质的生物合成速度 elF-2a等因子的磷酸化却又阻止翻译的起始过程 （3）3′UTR结构与mRNA稳定性调控 1. 多聚腺苷酸尾的调节作用 2. 3′UTR序列及结构对mRNA稳定性的调节 1、多聚腺苷酸尾的调节作用 真核mRNA的稳定性相差悬殊，编码Fos等调节蛋白的mRNA半衰期只有10-30min，而鸡输卵管中卵清蛋白mRNA的半衰期可达24h 多聚腺苷酸尾最主要的功能是控制mRNA的稳定性。PABP与poly(A)的结合可以防止核酸酶的攻击，有些种类的mRNA分子，去除多聚腺苷酸尾将导致其降解 当mRNA被转运至细胞质后，在外切酶的作用下，多聚腺苷酸尾会不断缩短，当剩余的长度小于30个腺苷酸残基而不足以与PABP结合时，mRNA开始迅速降解，由此细胞可通过控制削减的速度调节mRNA的寿命 2、3′UTR序列及结构对mRNA稳定性的调节 不同种类mRNA的poly(A)长度明显不同，但即使具有相同长度的poly(A)尾巴，也并非有相同的半衰期。许多时候，在多聚腺苷酸尾变短的同时，3′ UTR核苷酸序列及结合蛋白也能起到调节降解速度的作用 （4） mRNA的细胞质定位 原位杂交结果显示，在卵母细胞质中多数 mRNA的分布是不均衡的 已有实验证实，控制mRNA在细胞质中定位的信息可能位于3′UTR。如果将一个报道基因与果蝇体节发育相关mRNA的3′UTR（指基因相关位点）相连，则当该基因在卵子发生期被转录时，所生成的mRNA便被定位在与3′UTR相对应的位点上 （5） 蛋白质的修饰、折叠与分选 翻译的完成并非基因表达的终结，合成后的蛋白质还需经过加工、修饰和折叠才能具有活性，并通过蛋白质分选过程被运至其功能部位。因此，蛋白的加工过程成为基因表达调节的一个重要组成部分 ①除去肽链合成的起始氨基酸或随后几个氨基酸残基 ②分泌蛋白或膜蛋白N-末端信号肽的切除 ③二硫键的形成及氨基酸的共价修饰，包括蛋白N-端氨基酸的豆蔻酰化、蛋白质的乙酰化、磷酸化、硫酸化和泛素化 ④蛋白质的糖基化 ⑤蛋白质的分选(sorting)和运输 ⑥多聚蛋白质的选择性裂解等 5 蛋白质的修饰、折叠与分选 真核基因表达的基本步骤（程序) 1）转录水平的调控: 控制一个基因转录的时间和频率。DNA RNA的有效转录, 包括激活和抑止, 即与基因上顺式元件