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第二十一章 转录调控 高等真核生物各种细胞表型的差异，很大程度上取决于那些由 RNA 聚合酶Ⅱ转录的 编码蛋白质的基因表达上的不同。原则上，这些基因的表达可以在任一阶段上被调控。“调 控水平(Level of control)”的概念说明基因表达一旦开始，就不再是一个自主的过程。可通 过基因特异性途径，在几个连续步骤中的任何一步进行调控。至少可分为5 个潜在的调控 层面，如下所示： 基因结构的激活 ↓ 转录起始 ↓ 转录物加工 ↓ 向胞质转运 ↓ mRNA 的翻译 已发现基因具有两种结构状态，从而证实了第一层面确实存在。只有在基因被表达的 细胞中，基因是以“活化”状态(Active state)存在。转录反应中的结构变化表明基因是“可 转录的”。因此，“活化”结构的产生可能是基因表达所必须的第一步。 活性基因的转录在起始阶段受 RNA 聚合酶和启动子间相互作用的调控。对大多数基 因来说，这是一个主要的控制层面，可能是最普遍的调控水平。 在真核细胞的转录过程中，迄今还没有证据证明后面几个调控阶段的存在。例 ，通 过抗终止(Antitermination)机制。 初始转录物通过 5 端加帽(Capping) 进行修饰，而且还通常在 3 末端多腺苷化 (Polyadenylation)。内含子必须从割裂基因的转录产物中去除。成熟RNA 必须从核内运输 到胞质中。通过在核 RNA 水平上进行序列选择完成基因表达调控，可以发生在任何一个 阶段，但证据最充分的是剪接(Splicing) 中的变化。由些基因是通过可变剪接(Alternative splicing)方式表达的，可变剪接调控控制着蛋白质产物的类型(见第22 章) 。 最后，胞质中 mRNA 的翻译也可被特异性调控。在成体体细胞中，此机制还缺乏证 据，但它可发生在胚胎期。调控机制可以假设为通过特异性蛋白质因子阻断某些 mRNA 1 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version 翻译的起始。 现在已经知道，基因表达的调控可以发生在多个阶段，而且 RNA 产物不会与蛋白质 产物严格一致，大部分调控发生在转录起始过程。组织特异性基因表达的调控是真核生物 分化控制的核心。如第 29 章的例子，调控胚胎发育的蛋白质即为转录因子。一个转录调 控因子可以协同调控大量的靶基因。我们努力寻找以下两个关于转录调控模式问题的答 案：转录因子 何识别其靶基因？转录因子本身的活性受内源或外源信号的调控吗？ 21.1 应答元件证实基因受协同调控 受协同调控的基因应具备的原则是它们共享由同一调控转录因子识别的启动子(或增 强子) 元件。能够引起基因对这样种因子产生反应的元件称为“应答元件(Response element)”。例 热激应答元件(Heat shock response element，HSE) 、糖皮质激素应答元件 (Glucocorticoid response element，GRE)、血清应答元件(Serum response element，SRE)等。 应答元件的共同特征是其上游具有启动子或增强子。它们包含短的共有序列，不