真核基因调控

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1、第七章基因表达与调控—真核基因表达调控的一般规律【教学目的】掌握真核生物的基因结构和转录活性总的原则，掌握真核基因的转录结构特点，掌握反式作用因子定义和结构特点，掌握真核基因转录调控的主要模式，了解其它水平上的基因调控。【主要内容】真核生物的基因结构和转录活性真核基因的转录反式作用因子真核基因转录调控的主要模式其它水平上的基因调控【教学重点】真核基因的转录结构特点，反式作用因子定义和结构特点，真核基因转录调控的主要模式。【教学难点】反式作用因子定义和结构特点，真核基因转录调控的主要模式。【授课内容】引言•真核生物（除酵母、藻类和原生动物等单细胞类之外）主要由多细胞组成

2、，每个真核细胞所携带的基因数量及总基因组中蕴藏的遗传信息量都大大高于原核生9物。人类细胞单倍体基因组就包含有3×10bp总DNA，约为大肠杆菌总DNA的1000倍，是噬菌体总DNA的10万倍左右！•真核基因表达调控的最显著特征是能在特定时间和特定的细胞中激活特定的基因，从而实现"预定"的、有序的、不可逆转的分化、发育过程，并使生物的组织和器官在一定的环境条件范围内保持正常功能。1.真核生物基因调控，根据其性质可分为两大类：•第一类是瞬时调控或称可逆性调控，它相当于原核细胞对环境条件变化所做出的反应，包括某种底物或激素水平升降及细胞周期不同阶段中酶活性和浓度的调节。•第

3、二类是发育调控或称不可逆调控，是真核基因调控的精髓部分，它决定了真核细胞生长、分化、发育的全部进程。2.根据基因调控在同一事件发生的先后顺序•转录水平调控（transcriptionalregulation）；•转录后水平调控（posttranscriptionalregulation）；•翻译水平调控（translationalregulation）；•蛋白质加工水平的调控（regulationofproteinmaturation）等。第一节真核生物基因结构与转录活性1一、真核基因组的一般构造特点①一条成熟的mRNA链只能翻译出一条多肽链。②真核细胞DNA都与组蛋

4、白和大量非组蛋白相结合，只有一小部分DNA是裸露的。③高等真核细胞DNA中很大部分是不转录的(9:1)，大部分真核细胞的基因中间还存在不被翻译的内含子。④真核生物能够有序地根据生长发育阶段的需要进行DNA片段重排，还能在需要时增加细胞内某些基因的拷贝数。⑤在真核生物中，基因转录的调节区相对较大，它们可能远离启动子达几百个甚至上千个碱基对，这些调节区一般通过改变整个所控制基因5‘上游区DNA构型来影响它与RNA聚合酶的结合能力。⑥真核生物的RNA在细胞核中合成，只有经转运穿过核膜，到达细胞质后，才能被翻译成蛋白质。⑦许多真核生物的基因只有经过复杂的成熟和剪接过程（mat

5、urationandsplicing），才能顺利地翻译成蛋白质。二基因家族•基因家族（genefamily)：真核细胞中许多相关的基因常按功能成套组合•基因簇（genecluster）:有些功能相同的基因，则紧密排列在一起。•也可以分散排列。1.简单的多基因家族2.复杂的多基因家族•一般由几个相关基因家族构成，基因家族间由间隔序列隔开，并作为独立的转录单位。•海胆组蛋白基因家族（图7-4）：编码不同组蛋白的基因处于一个约为6000bp的片段中，分别被间隔序列所隔开。这5个基因组成的串联单位在整个海胆基因组中可能重复多达1000次。3.发育调控的复杂多基因家族•血红蛋白

6、是所有动物体内输送分子氧的主要载体，由2α2β组成的四聚体加上一个血红素辅基（结合铁原子）后形成功能性血红蛋白。在生物个体发育的不同阶段出现几种不同形式的α和β亚基。•人α珠蛋白基因簇位于16号染色体短臂上，约占30kb左右，其中ζ为胚胎期基因（表7-1）。β珠蛋白基因簇位于11号染色体短臂上，约占50-60kb，其中ε为胚胎期基因，Gγ和Aγ为胎儿型基因，δ和β为成人期基因.三、真核基因的断裂结构•1.断裂基因（interruptedgene)–外显子（exon)–内含子(intron)•“intron”是指存在于原始转录物或基因组DNA中，但不存在于成熟mRNA、

7、rRNA或tRNA中的那部分核苷酸序列。大多数真核基因都是由蛋白质编码序列和非蛋白质编码序列两部分组成的。•基因中的内含子数量和大小都不同。胶原蛋白基因长约40kb，至少有40个内含子，2其中短的只有50bp，长的可达到2000bp。•图7-8是哺乳动物二氢叶酸还原酶基因，全长25-31kb左右，但其6个外显子总长只有2kb。少数基因，如组蛋白及α型、β型干扰素基因，根本不带内含子。2.外显子与内含子的连接区•高度保守•5’GT•3’AG•特异碱基序列3.外显子与内含子的可变调控•组成型的剪切：只能产生一种成熟mRNA,编码一种多肽。•选择型剪切：其