基因表达与基因表达调控

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1、基因表达与基因表达调控第五章7/15/20211第一节基因表达的过程和特点第二节环境对基因表达的影响第三节原核生物基因表达的调控第四节真核生物基因表达的调控第五节基因表达调控异常与疾病7/15/20212基因表达（geneexpression）是指基因所贮存的遗传信息通过转录（transcription）和翻译（translation）产生具有生物功能的多肽和蛋白质的过程7/15/20213第一节基因表达的过程和特点一、基因的转录—RNA的合成二、蛋白质的生物合成—翻译7/15/20214复制和转录的区别模板原料酶产物配对两股链均复制模板链转录dNTPNTPDNA聚合酶

2、RNA聚合酶子代双链DNAmRNA,tRNA,rRNAA-T,G-CA-U,C-A,G-C复制转录7/15/20215复制和转录的比较多核苷酸链的合成方向都是5’—3’在3’-OH末端与加入的核苷酸形成磷酸二酯键不同点类似点对于一个基因组来说，转录只发生在一部分基因，而且每个基因的转录都受到相对独立的控制转录是不对称的转录时不需要引物RNA链的合成是连续的7/15/20216●定义转录是以DNA为模板合成RNA的过程mRNA、tRNA、rRNA、小分子RNA●转录产物一、基因的转录7/15/202171.转录的体系●原核细胞全酶（holoenzyme）α2β

3、β'σ●真核细胞RNA聚合酶IRNA聚合酶IIRNA聚合酶III模板DNA原料ATP、CTP、GTP、UTPRNA聚合酶（一）基因转录的基本方式7/15/20218结构基因模板链，有意义链，Waston链编码链，反意义链，Crick链5’3’3’5’RNA合成中的DNA模板7/15/20219E.coliRNA聚合酶全酶(holoenzyme)的结构β’βαασ决定被转录的基因识别转录起始点结合DNA模板与转录全过程有关β’βαα核心酶7/15/202110RNA-polI核仁45S-rRNA不敏感RNA-polII核质hnRNA低浓度敏感RNA-polIII核质

4、5S-rRNA,tRNA,snRNA高浓度敏感MtRNA-pol线粒体线粒体RNAs不敏感真核生物的RNA聚合酶种类细胞内定位转录产物对抑制剂鹅膏蕈碱反应7/15/202111(二)转录的过程1.起始●原核细胞RNA聚合酶与启动子相互作用●真核细胞RNA聚合酶、反式作用因子与顺式元件相互作用——拼板理论7/15/202112DNA原核生物启动子5’3’3’5’TTGACATATAAT10bp15bpStartoftranscriptionPribnowboxRNApolymerase-35区-10区+17/15/202113DNA5’3’3’5’真核生物启动子Start

5、oftranscriptionTATA10bpTATAboxHognessboxCCAATGCGCCAATboxGCbox-70区-25区+1RNApolymerase7/15/2021142.延伸核心酶催化磷酸化的RNA聚合酶催化，核小体解聚●原核细胞●真核细胞7/15/2021153.终止●原核细胞●真核细胞结合富含C的RNA区段，发挥ATP酶及解螺旋酶活性转录终止的修饰点处切离并加尾依赖ρ因子不依赖ρ因子RNA3‘端形成茎环结构7/15/202116RNA-pol5’3´ρDNARNApolyCρ因子和RNA转录产物结合RNA聚合酶构象改变引起转录终止7/15/2

6、02117（三）转录后加工●原核细胞●真核细胞tRNA和rRNA需加工，mRNA不需加工tRNA、rRNA和mRNA均需加工1.原核细胞和真核细胞的差异7/15/2021182.真核生物mRNA的转录后加工●5'端加帽转录未终止时加入m7G5'ppp，与稳定mRNA及翻译起始有关5’pppG…5’pG…ppi5’GpppG…pppGpi甲基化酶mGpppG…磷酸酶CH37/15/202119核酸酶poly(A)3’-OH引入100-200bpA真核基因3’端AATAA切除3’尾10—25碱基●3'端加尾加尾信号处切离,并加poly(A)，与稳定mRNA及翻译效率有关

7、7/15/202120●剪接（splicing）由小分子细胞核内核蛋白颗粒（snRNP）去除核不均一RNA（hnRNA）中的内含子转录序列7/15/202121通过不同剪接方式选择性使用外显子，合成功能不同而结构只有微小差异的蛋白质选择性剪接7/15/202122●RNA编辑（RNAediting）RNA编辑是对mRNA前体的序列进行的改编，在mRNA前体分子的碱基序列中C被U取代，A被G取代，使成熟mRNA的序列与基因组DNA序列不同7/15/202123成熟mRNA＋蛋白质→细胞核→细胞质3.真核生物成熟mRNA的运输信使核糖核蛋白颗