真核生物基因表达的调控

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1、真核生物基因表达的调控09中西七年制2班内容摘要：真核生物细胞结构比原核生物复杂，转录和翻译在时空上都被分隔开，分别在细胞核和细胞质中先后进行，并且基因组和染色体结构复杂，蕴藏大量的调控信息，因此真核生物基因表达的调控要比原核生物要复杂的多。真核生物可以从多个层次调控基因表达。一、真核生物基因表达调控的种类（一）根据其性质可分为两大类：一是瞬时调控或称为可逆性调控，它相当于原核细胞对环境条件变化所做出的反应。瞬时调控包括某种底物或激素水平升降时，及细胞周期不同阶段中酶活性和浓度的调节。二是发育调控或称不可逆调控，是真核基因调控的精髓部分，它

2、决定了真核细胞生长、分化、发育的全部进程。（二）根据基因调控在同一事件中发生的先后次序又可分为：DNA水平调控－－转录水平调控－－转录后水平调控－－翻译水平调控——翻译后水平调控二、真核生物基因表达的调控的多层次性真核生物基因表达可以随细胞内外环境条件的改变以及生长发育的不同阶段而在不同表达水平加以精确地调控。主要体现在以下几个水平上：（一）DNA水平：主要包括：染色质丢失、基因扩增、基因重排、染色体DNA的修饰和异染色质化等，这些变化都是永久性的，会随着细胞分裂传递给子代细胞，使这类细胞具有特定的表型，成为某种特定的分化细胞。1：基因的丢

3、失、扩增与重排1)基因丢失：只存在于一些低等生物体细胞中。在细胞分化时，当需要消除某些基因活性时才发生。采用基因丢失的方式调控是不可逆的。体现了真核细胞全能性。例如小麦瘿蚊的染色体丢失，瘿蚊卵跟果蝇相似（始核分裂胞质不分裂），其卵的后端含有特殊的细胞质，极细胞质核→保持了全部40条染色体→生殖细胞→其他细胞质区域核→丢失32条、留8条→体细胞；2)基因扩增：是指某些基因的拷贝数专一性增大的现象，它使得细胞在短期内产生大量的基因产物以满足生长发育的需要，是基因活性调控的一种方式。如非洲爪蟾的基因扩增，是两栖类和昆虫卵母细胞rRNA基因的扩增。

4、非洲爪蟾的染色体上有约450拷贝编码18SrRNA和28SrRNA的DNA，在卵母细胞中它们的拷贝数扩大了4000倍。再如果蝇的多线染色体：每条染色体中含有许多相同的DNA分子。在果蝇卵巢成熟之前，卵巢颗粒中的卵壳蛋白基因被大量扩增。果蝇卵原细胞经过4次分裂产生16个细胞，其中1个是卵母细胞，其余15个是营养细胞，它们为卵细胞的形成提供大量的生物大分子。3)基因重排：是指将一个基因从远离启动子的地方移到距它很近的位点从而启动转录，如免疫球蛋白中L链中的λ链基因的重排，λ链基因由Vλ、Jλ、Cλ3个基因簇组成，每个V区基因上也有一个L基因。V

5、λ基因簇只有2个基因，Jλ和Cλ基因簇都有4个基因。λ链基因重排和k链有所不同，Jλ和Cλ基因严格按照Lλ1Jλ1Jλ1Cλ1、Lλ1Jλ1Jλ3Cλ3以及Lλ2Jλ2Jλ2Cλ2的组合进行连接，这种非随机的连接使λ链的组合数大大低于k链。2：DNA的甲基化和去甲基化DNA甲基化导致某些区域DNA构象变化，从而影响了蛋白质与DNA的相互作用，抑制了转录因子与启动区DNA的结合效率。在一些不表达的基因中，启动区的甲基化程度很高，而处于活化状态的基因则甲基化程度较低。现以卵黄原蛋白Ⅱ基因为例来说明这个问题。卵黄蛋白并非在卵母细胞或受精卵中合成的

6、，而是在成熟的雌性动物肝中先合成卵黄蛋白原，然后分泌到血液中，再运送到卵巢。发育中的卵（卵母细胞）选择性地将卵巢中的卵黄蛋白原加以吸取，再切割，装配成卵黄蛋白。雄性动物也有卵黄蛋白原基因，但不能表达。这是因为缺乏雌激素之故。其分子机制仍和甲基化有关。鸡的卵黄蛋白原基因的5′调节区有4个CpG位点，C，D位点是雌二酮受体蛋白复合物的结合部位。在雌激素处理后，在-612（C）的HpaⅡ位点处于低甲基化。在红细胞DNA的上面一股链上4个位点全部甲基化，下股链只有50%甲基化，但经雌二酮处理后数小时内甲基化的形式发生急剧变化，上股链中4个位点全部去

7、甲基化，与卵黄蛋白原mRNA相吻合，而另一股键上4个位点滞后24小时才去甲基化，这就是在肝细胞中卵黄蛋白原基因中的5′端调节区有部分半甲基化位点，而雌激素的处理只引起其中一条链迅速地去甲基化，另一条链暂时仍保持本甲基化状态，所以此基因在雄体中处于甲基化状态，没有活性。3：染色质结构与基因表达调控真核细胞中基因转录的模板是染色质，染色质呈疏松或紧密结构，即是否处于活化状态是决定RNA聚合酶能否有效行使转录功能的关键。活性染色质是具有转录活性的染色质，非活性染色质是指没有转录活性的染色质；活性染色质结构变化：a)对核酸敏感b)DNA拓扑结构变化

8、c)DNA碱基修饰变化d)组蛋白变化：组蛋白的变体会以不同方式影响染色质的性质；另一方面组蛋白的修饰，这些修饰会应影响染色质的结构和功能，调控基因活性。具体是，一调控因子和组蛋白