真核生物基因表达的调控1

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1、第9章真核生物基因表达的调控Chapter9ExpressionregulationinEukaryote8/6/20211原核生物真核生物基因组小基因组大,人类基因组全长3×109bp编码3万个基因,其余为重复序列等基因分布在同一染色体上，操纵子控制。DNA与组蛋白结合成核小体,核小体的状态及其超螺旋结构影响基因表达;以正调控为主，有多个调控序列，须有多个激活物同时作用调节基因转录转录和翻译同时进行,大部分为转录水平调控。转录和翻译在时间和空间上均不同，从DNA到蛋白质的各层次上都有调控，但多数为转录水平调控操

2、纵子调控单细胞多样化调控，更为复杂。多为多细胞，受环境影响小真核生物与原核生物的调控差异正负调控同等重要8/6/20212基因组结构低等生物高等真核生物8/6/20213核小体结构如图所示:8/6/202148/6/20215DNA水平基因丢失基因扩增基因重排甲基化修饰染色质的结构状态RNA水平转录水平调控RNA的转录后加工mRNA转运mRNA稳定性蛋白质水平翻译过程翻译后加工蛋白质的稳定性真核生物基因表达的调控：8/6/202161、基因丢失一、染色体水平的调控马蛔虫（Parascarisequoorum）（2

3、n=2）8/6/202178/6/20218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1000倍.一旦卵母细胞成熟，多余的rDNA就没有用了，将被逐渐降解。2、基因扩增（amplification）基因扩增是指某些基因的拷贝数专一性大量增加的现象，它使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。多线染色体（polytennechromosomes）DNA可以特异扩增上千倍，而在异染区附近只可复制几次。8/6/2021

4、9基因组序列的选择性扩增1.dhfr基因氨甲喋呤（methotrexate）二氢叶酸还原酶(DHFR)均染色区（homogeneouslystainingregion,HSR）双微体(double-minutechromosomes)8/6/202110均染色区（homogeneouslystainingregion,HSR）8/6/202111双微体(double-minutechromosomes)8/6/2021128/6/2021138/6/2021143、基因重排（rearrangement）将一个基因

5、从远离启动子的地方移到距它很近的位点从而启动转录，这种方式被称基因重排。通过基因重排调节基因活性的典型例子是免疫球蛋白结构基因的表达以及酵母的接合型转变.8/6/202115免疫球蛋白的重排抗体有100万种以上，一种淋巴细胞只产生一种抗体1.指令学说：上世纪40年代由Pauling提出2.克隆选择学说：1957年Burnet提出3.体细胞重组学说：上世纪60年代提出，1976年由利根川进（日本）证实。8/6/202116产生抗体B细胞体液免疫经法氏囊(BarsaofFabricius)细胞分裂骨髓经胸腺调节免疫应

6、答T细胞细胞免疫杀伤抗原8/6/202117免疫球蛋白的肽链主要由可变区（V区）、恒定区（C区）以及两者之间的连接区（J区）组成8/6/2021188/6/2021198/6/2021208/6/202121二、染色质水平的调控在细胞核内基因组DNA以核小体（nucleosome）为基本单位形成染色质（chromatin）。核小体在DNA上的组装是一个干扰DNA复制、基因表达和细胞周期进展的过程。8/6/2021221、染色质的状态阻遏状态：DNA被压缩在细胞核中，基因处于非活性状态，组蛋白为染色质活性的阻遏蛋白

7、；活性状态：具有活性潜能的基因失去H1，处于染色质的伸展状态；激活状态：顺式调控元件中结合了基础转录因子及激活因子等，活性染色质处于松弛状态。8/6/202123真核基因的活跃转录是在常染色质上进行的。转录发生之前，染色质常常会在特定的区域被解旋松弛，形成自由DNA。这种变化可能包括核小体结构的消除或改变，DNA本身局部结构的变化等，这些变化可导致结构基因暴露，促进转录因子与启动区DNA的结合，诱发基因转录。活性的染色质8/6/202124异染色质结构致密，处于阻遏状态组成型异染色质：在各种细胞中都处于凝聚状态，

8、如着丝粒、端粒等，不能转录，不含基因。兼性异染色质：在某种发育阶段或生理条件下由常染色质变成异染色质（异染色质化），如哺乳动物X染色体常染色质结构疏松，是进行活跃转录的部位。2、异染色质化：8/6/202125染色质的占先模型提出：如在启动子上已形成了核小体，那么转录因子和RNA聚合酶是不能和启动子结合的；如转录因子和RNA聚合酶在启动子上已建立了稳定的起始复合体，那么组