学习课件真核基因表达调控.ppt

第12章 真核生物基因表达调控;一. 真核生物基因表达调控的特点;（2）单顺反子;2）有RNA聚合酶对mRNA转录的调节 真核生物有3种RNA聚合酶：RNA polⅠ、Ⅱ、Ⅲ。 每种RNA聚合酶有约10个亚基组成，其中TATA盒结合蛋白（TBP）为3种酶共有。 RNA polⅡ对催化mRNA的生成起主要作用。转录前RNA polⅡ必须与TBP、TFⅡD等各种通用转录因子形成转录前复合体（PIC），从而激活或抑制RNA的转录。 ;3）正性调节占主导 真核基因一般都处于阻遏状态，RNA聚合酶对启动子的亲和力很低。 通过利用各种转录因子正性激活RNA聚合酶是真核基因调控的主要机制。 采用正性调节机制更有效、经济、特异； 采用负性调节不经济 4）转录和翻译过程分开进行 转录与翻译过程分别存在于不同的亚细胞部位（胞核与胞浆），可分别进行调控。;5) 真核基因表达调控能在特定时间和特定的细胞中激活特定的基因，从而实现预定的、有序的、不可逆转的分化、发育过程，并使生物的组织和器官在一定的环境条件范围内保持正常功能。 ;;原核生物 ;在细胞分裂间期的细胞核中，染色质的形态不均匀。根据其形态及染色特点可分为常染色质和异染色质两种类型。 常染色质：折叠疏松、凝缩程度低，处于伸展状态，碱性染料染色时着色浅。 异染色质：折叠压缩程度高，处于凝集状态，经碱性染料染色着色深。 1）结构异染色质：各类细胞在整个细胞周期内都处于凝集状态，多位于着丝粒区、端粒区等含有大量高度重复序列的DNA处。 2）兼性异染色质：只在一定的发育阶段或生理条件下由常染色质凝聚而成。 真核基因的活跃转录是在常染色质上进行; 异染色质（核内深染部分）和常染色质（核内浅染部分） ;异染色质的紧密压缩堆积，可使调控蛋白和转录因子都不能靠近DNA，而使基因组中相当大的一部分基因处于休眠状态，其中有些基因可以从休眠变成激活，另一些则不能转变。 如哺乳类雌体细胞2条X染色体，到间期一条变成异染色质者，这条X染色体上的基因就全部失活。由此可见，紧密的染色质结构阻止基因表达。; 1）染色体结构复杂 由DNA、组蛋白、非组蛋???等大分子组成。 核小体是染色质的基本单位。; 染色质结构; 组蛋白是碱性蛋白质，带正电荷，可与DNA链上带负电荷的磷酸基相结合，从而遮蔽了DNA分子，妨碍了转录，可能扮演了非特异性阻遏蛋白的作用； 进行活跃基因转录的染色质区段常有富含赖氨酸的组蛋白（H1组蛋白）水平降低、H2A、H2B组蛋白二聚体不稳定性增加、组蛋白乙酰化（acetylation）和泛素化（obiquitination）、以及H3组蛋白巯基活化等现象，这些都是核小体不稳定或解体的因素； ;早期体外实验观察到组蛋白与DNA结合阻止DNA上基因的转录，去除组蛋白基因又能够转录。 转录活跃的区域也常缺乏核小体的结构 核小体的结构消除或改变，会使DNA结构由右旋变为左旋，导致结构基因暴露，促使转录因子与启动区结合，诱发转录。这些都表明核小体结构影响基因转录。 染色体重塑实验发现，组蛋白H1比核心组蛋白（H2A H2B H3 H4）阻遏转录作用强。 染色质中的非组蛋白成分具有组织细胞特异性，可能消除组蛋白的阻遏，起到特异性的去阻遏促转录作用。 ;（1）染色质重塑(chromatin remodeling);酵母交换型转换/蔗糖不发酵复合物(Yeast mating-type switching/sucrose non-fermenting, SWI/SNF复合体)首次在酵母中鉴定，并在酵母、果蝇和哺乳动物中具有保守性。SWI/SNF复合体是一个分子量为2×103 kDa，含有多个亚单位的DNA依赖性ATP酶，它能够利用ATP水解产生的能量动员核小体,使染色质重构,从而调节靶基因的转录。 SWI/SNF复合体与基因活化和细胞增殖的多个调控因子密切相关，这些调控因子包括糖皮质激素受体、雌激素受体和Rb、C-myc原癌基因和HpvE1蛋白能各自与SWI/SNF复合体相互作用并发挥功能，进一步支持了该复合体参与细胞生长调控。;;染色质修饰复合物类型：;重塑因子调节基因表达机制的假设: 1) 1 个转录因子独立地与核小体DNA 结合(DNA 可以是核小体或核小体之间的) , 然后, 这个转录因子再结合1 个重塑因子, 导致附近核小体结构发生稳定性的变化, 又导致其他转录因子的结合, 这是一个串联反应的过程; ;?2）重塑因子首先独立地与核小体结合,这些复合物都具有ATP酶活性，它们依靠水解ATP 所产生的能量来改变核小体的相对位置，但使其松动并发生滑动, 将DNA 序列暴露出来，使转录因子能够与之结合