基因调控第七章真核基因表达调控的一般规律.ppt

真核基因表达调控的范围的扩大： 转录和翻译过程在时间和空间上彼此分开 转录和翻译后都有复杂的信息加工过程 基因表达的调控可以发生在各种不同的水平上 研究的问题： 什么是诱发基因转录的信号？ 基因调控主要是在哪一步实现的？ 不同水平基因调控的分子机制是什么？ 珠蛋白基因家族的演化模式 免疫球蛋白结构基因 和T－细胞受体基因的表达 在哺乳动物的进化过程中，两条?链基因又发生突变和重复，形成了胎儿中?和?型珠蛋白。胎儿血红蛋白对氧的亲和力比成人更大，因而有利于胎儿的快速发育。 真核基因的断裂结构 断裂基因的 结构形式提供进行重组的 潜在位点有利于真核基因的进化 真核基因平均８个内含子．前体分子一般比成熟mRNA大４～１０倍． 外显子和内含子 哺乳动物二氢叶酸还原酶基因，全长25-31kb,外显子总长2kb 外显子与内含子的连接区 外显子与内含子的连接区-外显子内含子交界处的序列 内含子5‘端剪接位点含共有序列GU 内含子3’端剪接位点含保守序列AG GU-AG规则在前体mRNA中内含子的最初及最末位置必须出现的恒定的双碱基 组成性剪接: 一个基因的转录产物通过剪接,只能产生一种成熟mRNA 如肌红蛋白重链基因虽有41个外显子，却能精确地剪接成一个成熟的m RNA 选择性剪接: 同一个基因的转录产物由于不同的剪接方式形成不同的m RNA 剪接概况： 切除内含子系列，两侧的外显子片段相连接。 利用不同的启动子 利用不同的poly(A)位点保留某些内含子 保留或去除某些外显子 选择性剪接： 选择性剪接是基因表达调控的另一种方法 同一基因可以表达成不同的蛋白. L S 小鼠淀粉酶基因表达的组织特异性变化 在肝脏和唾液腺中都合成淀粉酶，由同一基因编码。 两个组织中，淀粉酶mRNA的编码序列完全相同。仅5‘端起始部分长度不同 由S外显子起始的转录产物是L外显子起始的转录产物100倍 在个体发育过程中，用来合成RNA的DNA模板会发生规律性变化，从而控制基因表达和生物的发育。 高度重复基因的形成通常与个体分化阶段DNA的某些变化有关。 例：成熟的红细胞能产生大量的可翻译出成熟珠蛋白的mRNA，而其前体细胞不产生珠蛋白。 原因：基因本身或其拷贝数发生永久变化 真核生物DNA水平上的基因表达调控 DNA水平的调控是真核生物发育调控的一种形式 包括基因的丢失、扩增、重排和移位等方式，通过这些方式可以消除或变换某些基因，导致基因活性的永久或半永久性变化，使基因组发生了改变。 DNA 水平 基因的拷贝数 (rRNA) DNA 结构 zDNA 染色质水平的调控 活性和非活性结构(常染色体 / 异染色体) DNA 甲基化 组蛋白甲基化 组蛋白乙酰化 包含特定蛋白质 包含特定RNAs (X染色体的Xist基因) 包含小 RNA 分子 (siRNA) 　“开放”型活性染色质结构对转录的影响 真核基因的活跃转录是在常染色质上进行的。转录发生以前，染色质常常会在特定的区域被解旋松弛，形成自由的DNA 这种变化包括核小体结构的消除或改变，DNA本身局部结构的变化，从右旋型变成左旋型（zDNA）等， 这些变化可导致结构基因暴露，促进转录因子与启动区DNA的结合，诱变基因转录。 染色质 真核DNA组装成 染色质 DNA环绕组蛋白形成核小体. 常染色质 -松弛状态; 可活化转录 异染色质 – 高度致密; 不具转录活性. 异染色质可以是组成型也可以是兼性 真核生物基因在染色质水平上的调控 染色质的3种状态： 阻遏状态：DNA分子被紧紧地压缩在细胞核内，这样的结构不利于基因表达，基因处于非活性状态。组蛋白是染色质活性的阻遏蛋白 活性状态：染色质结构改变，使近因处于可以转录的状态。有活性潜在能力的基因失去H1组蛋白，处于染色质的伸展状态 激活状态：启动子上结合了基础转录因子，上游元件及增强子结合有激活因子，促使RNA聚合酶等在启动子区域形成转录复合物 　活性转录在常染色质中进行 染色质在特定的区域解旋形成自由DNA 核小体结构的消除或改变 DNA改变：从右旋型变为左旋型（Z-DNA）　 结构基因暴露， 促进转录因子与启动子DNA结合诱发基因转录 组蛋白修饰控制基因活性 处于活跃状态的基因比非活跃状态的DNA更容易被DNA 酶 I所降解 鸡成红细胞染色质中，?-血红蛋白基因比卵清蛋白基因更容易被DNA酶 I切割降解 鸡输卵管细胞染色质中，卵清蛋白基因比?-血红蛋白基因更容易被DNA酶 I切割降解 原因：活跃表达基因所在染色质上一般含有一个或数个DNA酶I超敏感位点 DNA酶 I等非特异性内切酶可用于检测核小体构象的变化 DNA酶 I 超敏感位点 当用极低浓度的DNA酶 I 处理染色质时切割