第十三章 基因表达调控ppt课件.ppt

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1、第十三章基因表达调控RegulationofGeneExpressionDepartmentofBiochemistryandMolecularBiology,CMU基因表达调控的生物学意义适应环境、维持生长和增殖维持个体发育与分化FrançoisJacobJacquesMonod(1920~)(1910~1976)荣获1965年诺贝尔生理或医学奖第一节基因表达调控的基本概念和原理BasicPrinciples&MechanismofGeneExpressionControl基因组&基因表达（geneexpression）*基因组：一个细胞或生物所携带的整套遗传信息或全

2、部基因。人类基因组含约2万~2.5万个基因。*基因表达：在一定调节机制控制下，基因经历基因激活、转录及翻译等过程，产生具有特异生物学功能的蛋白质分子，赋予细胞或个体一定的功能或形态表型。基因表达就是基因转录和翻译的过程。一、原核生物和真核生物享有共同的基因表达调控基本规律（一）基因表达具有时空特异性（二）诱导表达和阻遏表达是基因表达调控的普遍方式（三）DNA/蛋白质的相互作用是基因表达调控的分子基础1、时空特异性按功能需要，某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生，称之为基因表达的时间特异性(temporalspecificity)。多细胞生物基因表达表现为与生长、分

3、化和发育阶段一致的时间性，因此又称阶段特异性(stagespecificity)。在个体生长、发育全过程，一种基因产物在个体的不同组织或器官表达，即在个体的不同空间出现，称之为基因表达的空间特异性(spatialspecificity)。基因表达伴随时间顺序所表现出的这种分布差异，实际上是由细胞在器官的分布决定的，所以空间特异性又称细胞或组织特异性(cellortissuespecificity)。有些基因产物对生命全过程都是必需的或必不可少的。这类基因在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达，通常称为管家基因（housekeepinggene）。我们将这类基因表达称为基

4、本（或组成性）基因表达（constitutivegeneexpression）。2、诱导表达和阻遏表达在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活，基因表达产物增加，这种基因称为可诱导基因。可诱导基因在特定环境中表达增强的过程，称为诱导(induction)。如果基因对环境信号应答是被抑制，这种基因是可阻遏基因。可阻遏基因表达产物水平降低的过程称为阻遏(repression)。在一定机制控制下，功能上相关的一组基因，无论其为何种表达方式，均需协调一致、共同表达，即为协调表达(coordinateexpression)，这种调节称为协调调节(coordinateregulati

5、on)。3、顺式/反式的调节方式4、DNA/蛋白质的相互作用DNA双螺旋结构形成的大沟和小沟，特别是大沟，是调节蛋白与特定的DNA序列相互作用的结构基础。调节蛋白通常具有特殊的结构域或模序结构，通过DNA-蛋白质，蛋白质-蛋白质的相互作用，调节特异基因的表达。调节蛋白特异因子：决定RNA-pol对一个或一套启动序列的特异性识别和结合能力。阻遏蛋白：识别和结合特异的DNA序列—操纵序列，阻遏基因转录，介导负性调节。激活蛋白(activator)：可结合启动序列邻近的DNA序列，促进RNA聚合酶与启动序列的结合，增强RNA聚合酶活性。有些基因在没有激活蛋白存在时，RNA聚合

6、酶很少或完全不能结合启动序列。DNA-蛋白质相互作用指的是蛋白质因子与DNA元件之间的特异识别及结合。通常是非共价结合，被识别的DNA结合位点通常呈对称、或不完全对称结构。蛋白质-蛋白质相互作用绝大多数调节蛋白质结合DNA前，需通过蛋白质-蛋白质相互作用，形成二聚体(dimer)或多聚体(polymer)。还有一些调节蛋白不能直接结合DNA，而是通过蛋白质-蛋白质相互作用间接结合DNA，调节基因转录，常见于真核生物。二、转录起始是基因表达调控的基本控制点第二节原核生物的基因表达调控GeneExpressionControlinProkaryotes一、原核生物转录起始调

7、节特点σ因子决定RNA聚合酶识别特异性；操纵子模型的普遍性；阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性。σ因子识别转录启动子是转录起始的第一步因子基因功用-35顺序间隔距离-10顺序σ70rpoD正常状态TTGACA10-18bpTATAATσ32rpoH热休克CNCTTGAA13-15bpCCCCATNTσ54rpoN氮的利用CTGGNA6bpTTCGA操纵子操纵子(operon)：通常由2个以上的编码序列与启动序列、操纵序列以及其他调节序列在基因组中成簇串联，组成一个基因表达调控单位。操纵子的基本结构结构基因编码原核生物代谢所需要的某些酶。调控序列由