真核基因表达调控.ppt

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1、第三节真核基因表达调控背景情况（overview）：关键问题：细胞分化和个体发育中基因组选择性表达的时空性；分子事件？机制？如何协调？环境因子的作用？……基因组的全能性细胞的多潜能性(totipotency)(pluripotency)真核细胞基因组全能性的实验证据真核细胞基因组的复杂性：e.g.,humangenome:约30亿bpDNA；包含约3万个基因；95％的非编码DNA序列（功能？）；一生合成总蛋白质的种类约10万种，但在一个典型的分化细胞中合成约5000种蛋白质；如何调控？人类基因组计划（HGP）功能基因组学：基因及其产物（蛋白质）的功能。不同组织

2、器官中表达不同的蛋白质组（2D-gel）根据其性质可分为两大类：一是瞬时调控或称为可逆性调控，它相当于原核细胞对环境条件变化所做出的反应。瞬时调控包括某种底物或激素水平升降时，及细胞周期不同阶段中酶活性和浓度的调节。二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。根据基因调控在同一事件中发生的先后次序又可分为：DNA水平调控－－转录水平调控－－转录后水平调控－－翻译水平调控－－蛋白质加工水平的调控真核生物基因表达调控的种类：从DNA到蛋白质的可能的调控步骤真核基因表达的多级控制主要调控水平：*－转录水平调控（t

3、ranscriptionalcontrol）*－转录后水平调控（post-transcriptionalcontrol）RNA加工水平调控（RNAprocessingcontrol）翻译水平调控（translationalcontrol）－蛋白质的翻译后修饰（post-translationalmodification）一、转录水平的调控基本概念：事件：DNA/protein,protein/protein相互作用；顺式作用元件（cis-actingelement）：与转录调控蛋白特异结合的DNA序列；反式作用因子（trans-actingfactor）：与特

4、定DNA序列结合的调控蛋白因子；“模体”结构（motif）：蛋白质中的小结构域，由一小段保守的氨基酸构成，用以识别特定的DNA序列或其他蛋白质；e.g.,helix-turn-helix,zinc-finger,ß-sheet,leucin-zip,etc.共有序列（consensussequence）：DNA中一小段保守序列（有时也指蛋白质中的氨基酸序列），能够被特定的蛋白结构域所识别，在转录起始调控中起重要作用；e.g.,TATA-box,CAAT-box,GC-box,etc.通用转录因子（generaltranscriptionfactor）：与核心启

5、动子元件相结合（如TATA-box），启动转录；特异转录因子（specifictranscriptionfactor）：与基因的特异调控元件相结合，起调节作用（促进或阻抑）；（一）、转录的激活（transcriptionalactivation）1，转录的起始涉及一系列的DNA/protein,protein/protein相互作用；转录起始复合体（pre-initiationcomplex）的形成，etc.RNApolymeraseII(sidecutway)AaronKlug,2001,Science,292:1844-46真核基因的结构转录的起始2，激活

6、因子（activator）和辅激活因子（co-activator）特异性的转录因子，能在DNA序列上形成复合体，激活转录；e.g.,肾上腺（糖）皮质激素的作用：glucocorticoid/GRE辅激活因子在特定的DNA元件上形成复合体，激活转录转录因子（通用转录因子和特异转录因子）的功能结构域：-DNA结合结构域（DNA-bindingdomain）：与基因的调控区域的特定DNA序列识别并结合-激活结构域（activationdomain）：招募其他激活因子和蛋白质，共同启动或激活转录真核基因转录的调控（genecontrolregions）3，基因远端的调

7、控元件—增强子（enhancer）特点：距离基因的起始点较远位置不定：上游、下游、内含子内部方向性：正反方向均有作用作用机制：间隔DNA可以形成环状通过与enhancer结合的特异因子起作用染色质构型的改变（重塑）基因远端的增强子促进转录复合体的装配（二）、转录的阻抑（transcriptionalrepression）1，顺式作用元件／反式作用因子阻抑物（repressor）：负调控的特异性转录因子沉默子（silencer）：负调控的DNA元件作用机制：阻抑转录起始复合体的组装（与通用转录因子作用）与转录激活因子竞争结合DNA与转录激活因子相互作用，影响其活

8、性改变染色质构型（招募重塑复合体、组蛋