真核基因表达调控课件.ppt

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1、1、DNA水平的调控：是真核生物发育调控的一种形式,它包括：基因丢失、甲基化、扩增、重排、等方式。基因丢失：目前认为这种调节方式主要是在较低等的真核生物中。如马蛔虫，只有在生殖细胞核中保持个体发育的全部基因，而体细胞核中却失去了一部分基因。在原生动物和昆虫中也有类似现象，体细胞不具有全能性。高等生物没有发现类似的现象，可进行体细胞核移植。一、转录前调控(2)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，是基因活性调控的一种方式。如：非洲爪蟾的卵母细胞中原有rRN

2、A基因约500个拷贝，在减数分裂I的粗线期，这个基因开始迅速复制，到双线期它的考贝数约为200万个，扩增近4000倍，以满足卵裂期间和胚胎期间合成大量蛋白质的需要。是基因调控的一种方式。(3)基因重排：一个基因可以通过远离其启动子的地方移到距它很近的位点，而被起动转录，这种方式称为基因重排。如：小鼠免疫球蛋白结构基因的表达：Ig分子的肽链主要是由V区、C区及两者之间的J区组成的，而且V基因、C基因、和J基因在小鼠胚胎细胞中是相隔较远的。当免疫球蛋白形成细胞（淋巴细胞）发育分化时，能通过染色体内重组，把3个远离的基因紧密的连接

3、在一起，从而产生免疫球蛋白Ig分子。（４）ＤＮＡ甲基化RobertsonKD，NatureReviewsGenetics,6(8）：597－610Aug2005DNA甲基化是一种重要的基因组表观遗传修饰，参与调控许多细胞过程，包括胚胎发育、转录、染色质结构、X染色体失活、基因组印迹以及染色体稳定性。同这些重要功能相符合的是，越来越多的人类疾病被发现同DNA甲基化的异常有关。对这些疾病的研究提供了对DNA甲基化以及其他表观遗传修饰在发育和正常细胞动态平衡中的作用的新认识。（1）染色质结构影响基因转录：细胞分裂时松开分散在核

4、内的染色质称为常染色质(euchromatin)，常染色质的基因可以转录。染色体中的某些区段到分裂期后，仍保持紧凑折叠的结构，在间期核中可以看到其浓集的斑块，称为异染色质(heterochromatin)，基因不能转录表达。原本在常染色质中表达的基因如移到异染色质内也会停止表达；哺乳类雌体细胞2条X染色体，到间期一条变成异染色质者，这条X染色体上的基因就全部失活，可见紧密的染色质结构阻止基因表达。2、真核基因的转录与染色质的结构变化相关（2）组蛋白的作用：早期体外实验观察到组蛋白与DNA结合阻止DNA上基因的转录，去除组蛋基

5、因又能够转录。组蛋白是碱性蛋白质，带正电荷，可与DNA链上带负电荷的磷酸基相结合，从而遮蔽了DNA分子，妨碍了转录，可能扮演了非特异性阻遏蛋白的作用；染色质中的非组蛋白成分具有组织细胞特异性，可能消除组蛋白的阻遏，起到特异性的去阻遏促转录作用。（3）转录活跃区域对核酸酶作用敏感度增加：　在核小体区DNA受组蛋白掩盖的结构有变化，出现了对DNaseⅠ高敏感点(hypersensitivesite)。这种高敏感点常出现在转录基因的5′侧区(5′flankingregion)、3′末端或在基因上，多在调控蛋白结合位点的附近，分析该

6、区域核小体的结构发生变化，可能有利于调控蛋白结合而促进转录。（4）DNA拓扑结构变化　天然双链DNA的构象大多是负性超螺旋。当基因活跃转录时，RNA聚合酶转录方向前方DNA的构象是正性超螺旋，其后面的DNA为负性超螺旋。正性超螺旋会拆散核小体，有利于RNA聚合酶向前移动转录；而负性超螺旋则有利于核小体的再形成。（5）DNA碱基修饰变化：真核DNA中的胞嘧啶约有5%被甲基化为5甲基胞嘧啶(5methylcytidine,m5C)，而活跃转录的DNA段落中胞嘧啶甲基化程度常较低。这种甲基化最常发生在某些基因5′侧区的CpG序列中

7、，实验表明这段序列甲基化可使其后的基因不能转录。甲基化可能阻碍转录因子与DNA特定部位的结合从而影响转录。1、顺式作用元件(cisactingelements)真核基因的顺式调控元件是基因周围能与特异转录因子结合而影响转录的DNA序列。其中主要是起正性调控作用的顺式作用元件，包括启动子(promoter)、增强子(enhancer)；近年又发现起负性调控作用的元件沉寂子(silencer)。二、转录调控真核启动子间不像原核那样有明显共同一致的序列，而且单靠RNA聚合酶难以结合DNA而起动转录，而是需要多种蛋白质因子的相互

8、协调作用。真核启动子一般包括转录起始点及其上游约100－200bp序列，包含有若干具有独立功能的DNA序列元件，每个元件约长7－30bp。最常见的哺乳类RNA聚合酶Ⅱ启动子中的元件序列见表9－1。(1)启动子表－1哺乳类RNA聚合酶Ⅱ启动子中常见的元件元件名称共同序列结合的蛋白因子名称