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基因表达的调控

(ControlofGeneExpression);概述(Introduction);基因表达的方式;基因表达调控的生物学意义

适应环境、维持生长和增殖

维持个体发育与分化;第一节原核生物基因表达的调控

(ControlofProkaryoticGeneExepression);一、转录水平的调控;1.启动子(promoter);转录时启动子的作用：

①启动子决定转录的方向

②启动子决定转录的模板链

③启动子决定转录效率;2.σ因子:

作用：σ亚基识别特异启动序列；

不同的σ因子决定特异基因的转录激活，决定tRNA、mRNA和rRNA基因的转录。

;;4.正调控蛋白：促进转录

CAP蛋白：分解代谢物基因活化蛋白

ntrC蛋白：氮代谢基因的激活蛋白

;在大肠杆菌细胞内缺少葡萄糖时，腺苷酸环化酶将ATP转变成cAMP，cAMPCAP结合形成cAMP-CAP。cAMP-CAP可以作用到启动子的某一个位点上，这样就促进RNA聚合酶与启动子之间的结合，从而加速基因的转录。但是，当有葡萄糖存在时，葡萄糖的代谢物会使cAMP分解，导致大肠杆菌细胞内的cAMP的浓度大大降低。;;ntrC蛋白;;6.RNA聚合酶抑制物：

严谨反应(stringentresponse)：缺乏氨基酸，产生pppGpp或ppGpp，形成ppGpp-RNApol复合物，RNA合成减少

7.衰减子（attenuator）：

操纵子前导区内类似于终止子结构的一段DNA序列，称为衰减子。其作用是减弱操纵子的转录。;（二）转录水平的调控机制;操纵子模型的提出

—莫洛(Monod)和雅各布(Jacob)

获1965年诺贝尔生理学和医学奖;葡萄糖效应：

1940年，Monod发现：细菌在含葡萄糖和乳糖的培养基上生长时，细菌先利用葡萄糖，葡萄糖用完后，才利用乳糖；在糖源转变期，细菌的生长会出现停顿。即产生“二次生长曲线”。;;乳糖操纵子(lacoperon)的调控方式;阻遏蛋白的负性调节;CAP的正性调节;协调调节(coordinateregulation)

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;IPTG(异丙基硫代半乳糖苷);蓝白筛选(α-互补)的原理;;2.阿拉伯糖操纵子(ThearaOperon);ara;3.色氨酸操纵子－阻遏型操纵子;L区编码了前导肽，当有高浓度Trp存在时，由于衰减子的作用，转录迅速减弱停止，生成140核苷酸的前导RNA；当Trp浓度较低时，衰减子不起作用，转录得以正常进行，生成长约7kb的mRNA。;;二、原核生物翻译水平的调控;（一）SD序列对翻译的影响

SD序列：mRNA起始密码前的一段富含嘌呤核苷酸的序列。5’-…AGGAPuPuUUUPuPuAUG…-3’

1.SD序列的顺序及位置影响着翻译

2.mRNA二级结构隐蔽SD序列的作用;mRNA二级结构隐蔽SD序列;(二)mRNA的稳定性对翻译的调控：

mRNA的降解速度受细菌的生理状态、环境因素及mRNA结构的影响。

;（三）翻译产物对翻译的影响

RF2调节自身的翻译

（四）小分子RNA的调控作用

调整基因表达产物的类型

低水平表达基因的控制

;micRNA;Tn10转位酶基因;小结

掌握:基因表达、管家基因、诱导表达、阻遏表达的概念，蓝白筛选的原理，影响原核生物转录的因素，乳糖操纵子调控的机制。

了解：阿拉伯糖操纵子、色氨酸操纵子的调控机制。

;第二节真核生物基因表达的调控;多层次调控;一、DNA水平的调控;;4.DNA甲基化：

甲基化程度高，基因表达降低；

去甲基化：基因表达增加

5.染色质结构对基因表达的调控：;常染色质:结构松散，基因易表达

异染色质:结构紧密，基因不易表达

有基因表达活性的染色质DNA对DNaseⅠ更敏感，即DnaseⅠ的敏感性可作为该基因的转录活性的标志。;二、转录水平的调控;（一）转录起始复合物的形成（调控的关键）

①TFⅡD结合TATA盒，TFⅡB等结合上

②RNApol识别并结合TFⅡD－DNA复合物

③其它转录因子与RNApol结合;;;真核生物顺式作用元件示意图;（二）反式作用因子(trans-actingfactor);2.反式作用因子特点：;3.反式作用因子结构域的模式;;②螺旋-回折-螺旋;③亮氨酸拉链(leucinezipper);;;螺旋-环-螺旋;⑵转录