遗传学第十四章基因表达的调控

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1、第十四章基因表达的调控一、原核生物基因表达的调控（一）大肠杆菌乳糖操纵子的调控机制1、大肠杆菌对乳糖的利用和酶诱导诱导作用（induction)可诱导系统（induciblesystem)与乳糖分解利用相关的酶：β-半乳糖苷酶(Z)；半乳糖透性酶(Y)；硫代半乳糖苷转乙酰基酶(A).（二）大肠杆菌乳糖操纵子的负调控1961，法国F.Jacob和J.Monod提出乳糖操纵子学说（operonhypothesis).野生型乳糖操纵子（I+O+Z+Y+A+）的负调控作用◆细胞中没有乳糖时，阻遏物连到操纵基因上，阻断转录，没有酶产生。◆细胞中有乳糖时，乳糖与阻遏物连接，诱导转录，产生相应的酶。（三）建

2、立乳糖操纵子模型的相关实验分析1、相关突变体（1）结构基因本身改变的突变体Z+:能合成β-半乳糖苷酶Z-:不能合成β-半乳糖苷酶（2）组成型突变体没有诱导物存在，也能进行酶合成的突变型。多发生在I基因和O基因上。lacI-：该组成型突变使阻遏物发生改变，不能连到操纵基因区，结构基因总是处于开放状态。lacOc：该组成型突变使操纵基因的DNA序列发生改变，不能与正常的阻遏物分子连接，结构基因处于转录状态。（3）超阻遏物突变体突变株丧失合成结构基因产物的能力。lacIs：该突变的效应与lacI-相反，产生的阻遏物分子不能与乳糖相互作用，而是连在操纵基因序列上，使结构基因转录关闭。2、部分二倍体分析

3、将带调节基因的Fˊ导入E.coliF-细胞，构建不同组合的部分二倍体，比较在乳糖存在或没有乳糖时，野生型和突变型基因的活性。3、调节基因I的功能及其产物分析（1）调节基因I的功能P328表14-1（2）lac阻遏物的晶体结构分析◇阻遏物单体。◇阻遏物二聚体，连到两个21bp的操纵基因DNA片段。阻遏物单体阻遏物二聚体，连到两个21bp的操纵基因DNA片段4、操纵基因（O）的确定操纵基因序列的突变将导致阻遏物不能识别和结合到该部位上。从而造成乳糖利用物质继续合成。如何识别突变体Oc和I-。部分二倍体实验。5、启动子RNA聚合酶识别和结合部位：-10区：序列特征5’-TATGTT-3’-35区：序

4、列特征5’-TTTACA-3’（四）乳糖操纵子的正调控大肠杆菌的葡萄糖效应二、色氨酸操纵子中基因表达时的衰减作用（一）色氨酸操纵子的结构编码色氨酸合成相关的五个基因trpE,trpD,TrpC,TrpB,trpA；在这五个结构基因上游有启动区和操纵基因（trpO）；在第一个结构基因trpE和trpO之间，有一长达160bp的核苷酸序列，称为前导序列（L），其中含一段衰减子（A）区段。二、真核生物基因表达调控（一）真核生物基因转录水平调节1、真核基因转录调节中的两种主要成分（1）顺式调节元件启动子；近启动子；增强子和沉默子。（2）转录调节蛋白（反式作用因子）转录因子；激活因子；铺激活因子；阻遏物

5、。2、染色质修饰与基因表达DNA甲基化与基因组印迹。如小鼠基因组中IGF-Ⅱ基因。（二）转录后水平的调控1、选择性剪接如小鼠前速激肽mRNA（preprotachykininmRNA，PPTmRNA）的不同剪接PPT基因中的两个外显子P和K，P神经肽主要存在于神经组织中；K神经肽主要发现于肠和甲状腺中。当剪接除去所有内含子和K外显子时，产生α-PPTmRNA，翻译产生P神经肽。当剪接只除去内含子时,产生β-PPTmRNA，翻译产生P和K神经肽。小鼠前速激肽mRNA（preprotachykininmRNA，PPTmRNA）的不同剪接2、反式剪接3、RNA编辑（三）翻译水平的调控卵母细胞中隐蔽m

6、RNA的调控。P366（四）翻译后调节蛋白质剪接（五）基因表达中的RNA调节RNAi,miRNA