基因表达的概念及特点.ppt

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1、基因表达的概念及特点概念：基因表达就是基因转录及翻译的过程。真核生物表达调控与原核生物的不同：（1）染色体结构不同；（2）原核生物具有正调控和负调控并重的特点，真核生物目前已知的主要是正调控；（3）原核生物的转录和翻译是相偶联的，真核生物的转录和翻译在时空上是分开的；（4）多细胞的真核生物，在其个体发育过程中它们的基因表达在时间和空间上具有特异性，即细胞特异性或组织特异性表达。真核生物基因表达调控的特点基因表达的时、空特异性时间特异性（temporalspecificity，阶段特异性stagespecificity）：按功能需要，某一特定基因的表

2、达严格按特定的时间顺序发生。多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶段特异性空间特异性（specialspecificity，细胞或组织特异性tissuespecificity）：在个体生长全过程，某种基因产物按不同组织空间顺序出现。多层次调控DNA①转录调控hnRNA②加工调控mRNA③转运调控mRNA④⑤mRNA降解调控蛋白质失活mRNA⑥蛋白质活性调控翻译调控活性蛋白质细胞核细胞质真核生物基因表达调控染色体水平的调控DNA水平的调控转录水平的调控转录后加工的调控翻译水平的调控翻译后水平的调控一染色体水平的调控染色质的结构：基本结构是核小体。在细胞

3、中的状态：（1）紧密压缩（2）被阻遏状态（3）有活性状态（4）被激活状态异染色质化组蛋白对基因活性的影响占先模型（pre-emptivemodel）:认为基因能否转录取决于特定位置上组蛋白和转录因子之间的不可逆竞争性结合。转录因子先结合在DNA的特定位点上，基因正常转录；反之，组蛋白先与DNA的特定位点结合，则形成核小体，转录停止。(2)动态模型（dynamicmodel）：认为转录因子与组蛋白处于动态竞争之中，基因转录前染色质必须经历结构上的改变，即染色质重塑。在染色质重塑过程中，某些转录因子可以在结合DNA的同时使核小体解体。组蛋白的乙酰化-去

4、乙酰化蛋白的乙酰化和去乙酰化是蛋白活性调节的一种重要的形式，通过乙酰化或去乙酰化，改变了染色质结构或是转录因子的活性，可以调节基因转录的活性。组蛋白的乙酰化和去乙酰化能打开或关闭某些基因，增强或抑制某些基因的表达。组蛋白的8个亚基上有32个潜在的乙酰化位点。（1）组蛋白乙酰化导致组蛋白表面正电荷减少，组蛋白与DNA结合能力下降，引起核小体解聚并阻止核小体装配，使得染色体处于松弛状态，从而使转录因子和RNA聚合酶顺利结合在DNA上，促进基因转录；（2）组蛋白乙酰化是许多转录调控蛋白相互作用的一种“识别信号”，如H4组蛋白的乙酰化作用参与了指示和吸引T

5、FIID到相应的启动子上，促进转录前起始复合物的装配；（3）细胞分裂期，组蛋白乙酰化参与细胞周期和细胞分裂的调控；（4）组蛋白去乙酰化引起或维持基因沉默。组蛋白乙酰化-去乙酰化的生物功能非组蛋白（NHP)非组蛋白大多数是磷蛋白，以磷酸化/去磷酸化修饰的方式调节细胞的代谢、生长、增殖和变异等，并能在核内接受外来信号，构成核内信息转导系统，形成一条调节基因表达的重要途径。核基质(nucleamatrix)◆特点：（1）限定DNA环状结构域的大小；（2）各种核基质蛋白之间相互作用，控制染色体组装的程度，调节DNA的复制与转录；（3）可能存在着基因的某种增

6、强元件；（4）可能有DNA复制的起始位点◆定义：核基质是由3-30nm的微纤丝构成的网络状骨架蛋白，主要成分包括DNA拓扑异构酶、核基质蛋白以及多种DNA结合蛋白，并含有少量RNA。染色质丢失基因扩增基因重排其他染色体水平上的基因表达调控方式染色质丢失典例：马蛔虫不带着丝粒的片段在子代中将丢失体细胞染色体断裂生殖细胞染色体不断裂染色质丢失：是细胞分化过程中，消除某个基因活性的方式之一,就是从细胞中除去这个基因。某些原生动物、昆虫及甲壳纲动物细胞分化过程中就会有部分染色体丢失。受精卵2基因扩增时期rDNA核仁数卵母细胞约500拷贝单个减数分裂前期I数

7、量猛增数百减数分裂双线期约200万拷贝很多典例：非洲爪蟾蜍基因扩增：是指某些基因的拷贝数特异性增加的现象，它使得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。基因重排典例：哺乳动物免疫球蛋白免疫球蛋白基因定位基因重排：基因组中不同位置的DNA可以通过剪接重组而连接在一起，产生具有新功能的基因。基因重排人Ig基因结构注：（1）L：先导序列基因片段V：可变区基因片段D：多样性区基因片段J：连接区基因片段C：恒定区基因片：假基因（2）内含子区域所标数字表示DNA长度（kb)（3）每个CH基因用一个方框表示，实际上包括几个外显子二DNA水平上的调控D

8、NA甲基化（DNAMethylation)哺乳动物基因中的5‘--CG--3’序列中C—5的甲基化称为CpG甲基化。5‘-