基因表达调控课件

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1、1第十三章基因表达调控第一节基因表达调控基本概念　第二节基因表达调控的基本原理　第三节原核基因转录调节第四节真核基因转录调节2第一节基因表达调控基本概念与原理一、基因表达的概念基因（gene）：是为生物活性产物（RNA或蛋白质）编码的DNA功能片段，是遗传的基本单位。基因组(genome)：指一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息或整套基因。基因表达(geneexpression)：指基因转录、翻译，产生具有特异生物学功能的蛋白质分子的过程。3二、基因表达的特异性基因表达表现为严格的规律性：即时间、空间特异性。时间、空间特异性由特异基因的启动子（序列）和(或)增强

2、子与调节蛋白相互作用决定。4（一）时间特异性按功能需要，某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生，称之为基因表达的时间特异性（temporalspecificity）。多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶段特异性（stagespecificity）。5（二）空间特异性在个体发育、生长的全过程，一种基因产物在个体的不同组织或器官表达，即在个体的不同空间出现，称之为基因表达的空间特异性（spatialspecificity）。基因表达伴随时间或阶段顺序所表现出的这种空间分布差异，实际上是由细胞在器官的分布决定的，因此基因表达的空间特异性又称细胞特异性（cellspeci

3、ficity）或组织特异性(tissuespecificity)。6三、基因表达的方式按对内、外环境信号刺激的反应性，基因表达的方式分为：（一）基本表达管家基因:某些基因在一个生物体的几乎所有细胞中持续表达，这类基因称管家基因（housekeepinggene）。管家基因的表达方式称基本（或组成性）基因表达，这类基因表达只受启动序列或启动子与RNA聚合酶相互作用的影响，不受其它机制调节。7（二）诱导和阻遏在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活，基因表达产物增加，这种基因称为可诱导基因。可诱导基因在一定的环境中表达增强的过程诱导（induction）。如果基因对环境

4、信号应答时被抑制，这种基因称为可阻遏基因。可阻遏基因表达产物水平降低的过程称为阻遏(repression)。诱导和阻遏在生物界普遍存在，也是生物体适应环境的基本途径。8在一定机制控制下，功能上相关的一组基因，无论其为何种表达方式，均需协调一致、共同表达，即为协调表达（coodinateexpression）。四、基因表达调控的生物学意义（一）适应环境、维持生长和增殖；（二）维持个体发育与分化。9第二节　基因表达调控的基本原理一、基因表达调控的多层次和复杂性基因　激活转录起始基本控制点　转录后加工mRNA降解　蛋白质翻译　翻译后加工修饰　蛋白质降解等10二、基

5、因转录激活调节的基本要素（一）特异DNA序列１、原核生物特异DNA序列操纵子（operon）：是原核生物转录的基本单位，由２个以上的编码序列与启动序列、操纵序列以及其他调节序列在基因组中成簇串联组成。(图13-4）启动序列（promoter）是RNA聚合酶结合并起动转录的特异DNA序列。（图13-1）当操纵序列(operator)结合有阻遏蛋白时会阻碍RNA聚合酶与启动序列的结合，或使RNA聚合酶不能沿DNA向前移动，阻遏转录，介导负性调节。11２、真核生物特异DNA序列顺式作用元件：指可影响自身基因表达活性的DNA序列。(图13-2)在不同真核生物基因的顺式作用元件

6、中也发现一些共有序列，如TATA盒、CCAAT盒等。这些共有序列就是顺式作用元件的核心序列，它们是真核RNA聚合酶或特异转录因子的结合位点。顺式作用元件分为启动子、增强子和沉默子等。12（二）调节蛋白１、原核生物基因调节蛋白分为三类：特异因子、阻遏蛋白和激活蛋白，都是DNA结合蛋白。特异因子决定RNA聚合酶对一个或一套启动序列的特异性识别和结合能力。阻遏蛋白可识别、结合操纵序列，抑制基因转录，介导负性调节。激活蛋白可结合启动序列邻近的DNA序列，促进RNA聚合酶与启动序列的结合，增强RNA聚合酶活性。13２、真核生物基因调节蛋白真核基因调节蛋白又称转录调节因子或转录因

7、子(transcriptionfactors,TF)，其调节作用分为:反式调节（主要）和顺式调节(图13-3)绝大多数真核转录因子与特异的顺式作用元件相互作用反式激活另一基因的转录，故称为反式作用因子（trans-actingfactors）.143、DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质相互作用DNA-蛋白质相互作用指反式作用因子与顺式作用元件之间的特异识别及结合。通常是非共价结合，被调节蛋白识别的DNA结合位点通常呈对称、或不完全对称结构。绝大多数调节蛋白在结合前，需要通过蛋白质-蛋白质相互作用形成二聚体或多聚体。15（四）RNA聚合酶DNA元件与调节蛋