分子生物学--真核生物基因表达调控

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1、真核生物基因的表达调控主要内容概述染色体水平上的调控染色质水平上的调控DNA水平上的调控真核细胞Ⅱ类基因的调控区真核细胞Ⅱ类基因的转录调控因子一、概述DNAhnRNAmRNA蛋白质前体活性蛋白质mRNA降解物核细胞质①染色体、染色质、水平上的调控②转录调控③转录后加工调控④转运调控⑤翻译调控⑥mRNA降解的调控⑦翻译后加工的调控（一）真核生物基因表达多层次性（二）真核生物基因表达调控的种类涉及基因的迅速打开和关闭，刺激信号主要是激素和生长因子短期调控或可逆性调控：长期调控或不可逆性调控：基因永久性或半永久性地开启和关闭，不可逆地改变细胞生化特征，最终导致细胞分化二、染

2、色体水平上的调控（一）基因丢失Definition:在细胞分化过程中，通过丢失掉某些基因而去除这些基因的活性。（二）基因扩增Definition:（amplificationofgene）指基因组中特定基因的拷贝数专一性大量增加的现象。典型例子是免疫球蛋白基因的表达（三）染色体重排(chromosomerearrangement)轻链k基因的重排三、染色质水平上的调控（一）染色质的结构DNA组蛋白核小体染色质组蛋白是富含精氨酸和赖氨酸的碱性蛋白，有H1、H2A、H2B、H3和H4共5种。染色质折叠的放射环模型核小体颗粒的晶体结构H1的直接功能是阻止核小体的移动，阻碍DN

3、A序列进一步暴露。除去H1会活化部分转录活性，是染色质活化的重要事件由组蛋白和DNA组成的染色质结构限制了转录因子对DNA的接近与结合，实际上起着阻遏转录的作用。基因转录需要染色质发生一系列重要的变化，如染色质去凝集，核小体变成开放式的疏松结构，使转录因子等更容易接近并结合核小体DNA。有两种方式可以显著改变DNA的易接近性：组蛋白的乙酰化和核小体重塑。（二）染色质的3种状态阻遏状态活性状态激活状态（三）异染色质化常染色质（euchromatin）异染色质（heterochromatin）组成型异染色质兼性异染色质着丝粒、端粒、核仁形成区补充：lyon假说Definit

4、ion:巴氏小体（Barrbody）：正常雌性哺乳动物的核中有一个高度凝聚的染色质团，它是一个失活的X染色体。Definition:指在XY性别决定机制的生物中，使性连锁基因在两种性别中有相等或近乎相等的有效剂量的遗传效应。剂量补偿效应(dosagecompensationeffect)正常雌性哺乳动物的体细胞中，两条X染色体中只有一条在遗传上有活性的，另一条无活性。失活是随机的。Mary.F.Lyon(1925-)lyon假说失活发生在胚胎发育的早期杂合体雌性在伴性基因的作用上是嵌合体。Example:玳瑁猫（四）组蛋白的修饰（Histonemodification）

5、每种核心组蛋白包括一个～80个氨基酸残基构成的保守的区域称为组蛋白折叠域（histonefolddomain）和一个突出于核小体核心之外、由20个氨基酸残基组成的N端尾。N端尾的相互作用对核小体的聚集和染色质折叠非常重要，也是组蛋白的主要修饰部位。核心组蛋白的修饰乙酰化(acetylation)甲基化(methylation)磷酸化(phosphorylation)乙酰化是最早发现与转录有关的组蛋白修饰方式组蛋白修饰与基因活性的关系在含有活性基因的染色体结构域中，组蛋白乙酰化程度增加，组蛋白甲基化程度减少1.核心组蛋白的修饰Acetylationoccursintwod

6、ifferentcircumstancesduringDNAreplication;whengenesareactivatedduringDNAreplicationDNA复制时，同时要合成新的组蛋白。在组蛋白组装成核小体之前被乙酰化，组装完成后又去乙酰化whengenesareactivated组蛋白乙酰化，使基因控制区与核小体偶联变得松弛，使染色质变成活性状态。组蛋白乙酰化酶(Histoneacetyltransferase，HATs)组蛋白去乙酰化酶(Histonedeacetylase，HDACs)许多组蛋白乙酰化酶是以往鉴定过的激活蛋白或辅激活蛋白（coact

7、ivator）。CBP/p300可乙酰化H4的N端尾，PCAF可乙酰化H3的N端尾去乙酰化与基因活性的阻遏有关在酵母中，SIN3和Rpd3与Ume6形成复合物，能阻遏该启动子转录。Rpd3有组蛋白去乙酰化酶活性2.H1组蛋白磷酸化H1组蛋白对核小体起装配作用，确定核小体方向性，并将基本的串珠进一步组装到30nm的纤维中。H1组蛋白磷酸化后与DNA亲和力下降，造成染色质疏松，可提高染色质的活性有丝分裂中H1的磷酸化导致其对DNA的亲和力下降，可能与具有转录活性的染色质伸展状态相似。组蛋白修饰与基因活性的关系1、组蛋白H1与染色质结合不紧密；