真核生物的表达调控省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

八八.基因表示与调控基因表示与调控(下下)真核基因表示调控普通规律真核基因表示调控普通规律第1页基本概念基本概念:n1.顺式作用元件顺式作用元件(cis-acting element)(1)影响本身基因表示活性DNA序列 (2)非编码序列 (3)包含开启子、增强子、缄默子第2页增强子增强子(缄默子缄默子)特点特点n无方向无方向,位置位置,距离限制距离限制;n含有组织、细胞特异性含有组织、细胞特异性,无基因特异性无基因特异性;n有时二者可相互转换有时二者可相互转换（与结合反式作用因子相关）（与结合反式作用因子相关）n不属于开启子不属于开启子,能调整基因转录；能调整基因转录；n增强子之间同源性较低，但存在一个共同关键增强子之间同源性较低，但存在一个共同关键保守序列保守序列 5 GTGAAG 3。第3页n2.反式作用因子反式作用因子(trans-acting factor)-转录因子转录因子(1)概念：为DNA结合蛋白，核内蛋白，可使邻近基因开放（正调控）或关闭（负调控）(2)通用或基本转录因子(general transcription factors)RNA聚合酶结合开启子所必需一组蛋白因子。nTFA、TFB、TFD、TFE等(3)特异转录因子(special transcription factors)个别基因转录所必需转录因子.nOCT-2：在淋巴细胞中特异性表示，识别Ig基因开启子和增强子。第4页(4)反式作用因子特点反式作用因子特点n三个功效结构域：三个功效结构域：(1)DNA识别结合域；识别结合域；(2)转录活性域转录活性域;(3)*结合其它因子或蛋白结合域结合其它因子或蛋白结合域.n能识别并结合顺式作用元件能识别并结合顺式作用元件n正调控与负调控正调控与负调控第5页顺式作用元件顺式作用元件 和和 反式作用因子相反式作用因子相互作用互作用,及与基因表示关系及与基因表示关系第6页第7页功功效效结结构构域域第8页第9页反式作用因子结构域模式nDNA结合域结合域n转录活化结构域转录活化结构域(1)酸性酸性-螺旋结构域螺旋结构域(2)富含谷氨酰胺结构域富含谷氨酰胺结构域(3)富含脯氨酸结构域富含脯氨酸结构域(1)锌指结构锌指结构(2)螺旋螺旋-转角转角-螺旋螺旋(HTH)(3)亮氨酸拉链亮氨酸拉链(4)螺旋螺旋-环环-螺旋螺旋(HLH)(5)碱性碱性螺旋螺旋第10页锌指结构(zinc finger motif)第11页C2H2 zinc fingerRRRHDNA binding第12页Zinc fingers第13页螺旋-转角-螺旋(helix-turn-helix)第14页亮氨酸拉链(leucine zipper)第15页螺旋-环-螺旋(helix-loop-helix,HLH)第16页第17页 真核生物基因真核生物基因多层次多层次表示调控表示调控一一.DNA水平调控水平调控*二二.转录水平调控转录水平调控-最主要最主要三三.转录后水平调控转录后水平调控*四四.翻译水平调控翻译水平调控五五.翻译后水平调控翻译后水平调控*第18页一一.DNA水平调控水平调控(1)染色质丢失染色质丢失(2)基因扩增基因扩增(3)基因重排基因重排(4)DNA甲基化甲基化(表示降低表示降低,X染色体失活中心染色体失活中心)(5)染色体结构染色体结构(常染色质常染色质 和和 异染色质异染色质)第19页1.染色质丢失：不可逆染色质丢失：不可逆n核全能性：细胞核内保留了个体发育所必需全部基因2.基因扩增基因扩增(gene amplification)：增加基因拷贝数n非洲爪蟾卵母细胞rRNA基因卵裂时，扩增倍，达1012个核糖体n药品：诱导抗药性基因扩增；肿瘤细胞：原癌基因拷贝数异常增加3.基因重排基因重排(gene rearrangement)：n如免疫球蛋白基因重排，多样性第20页第21页4.DNA甲基化甲基化(DNA methylation)：nmCpG，即“CpG岛(CpG-rich islands)”n甲基化(methylated)程度高，基因表示降低；去甲基化(undermethylated)：基因表示增加5.染色质染色质(chromatin)或染色体或染色体(chromosome)结构对基因表示调控：结构对基因表示调控：第22页DNA甲基化与甲基化与X染色体失活染色体失活n雌性胎生哺乳动物细胞中两条X染色体之一在发育早期随机失活nX染色体失活中心(X-chromosome inactivation center,Xic):Xist基因(Xi-specific transcript)XistX染色体其它位点甲基化，不转录活性去甲基化，活性去甲基化，转录失活甲基化，失活第23页常染色质常染色质:结构涣散，结构涣散，基因表示基因表示异染色质异染色质:结构紧密，结构紧密，基因不表示基因不表示有基因表示活性染色有基因表示活性染色质质DNA对对 DNase更敏更敏感，即感，即Dnase敏感性敏感性可作为该基因转录活可作为该基因转录活性标志。性标志。第24页二二.转录水平调控转录水平调控-最主要最主要n转录起始转录起始-反式作用因子活性调整反式作用因子活性调整n顺式作用元件顺式作用元件 和和 反式作用因子相互作用反式作用因子相互作用;n以正调控为主以正调控为主转录起始转录起始第25页第26页转录起始调控转录起始调控n反式作用因子活性调整反式作用因子活性调整n反式作用因子与顺式作用元件反式作用因子与顺式作用元件,经过成环、经过成环、扭曲、滑动等方式调控。等方式调控。n反式作用因子间存在组合式调控反式作用因子间存在组合式调控（使有限反式作用因子能够调控不一样基因表示使有限反式作用因子能够调控不一样基因表示）.(1)合成合成后即有活性：需要时合成，可快速降解降解(2)共价修饰共价修饰：磷酸化-去磷酸化，糖基化(3)配体结合配体结合：如激素与受体结合(4)蛋白质与蛋白质相互作用蛋白质与蛋白质相互作用：二聚体第27页第28页反式作用因子与顺式作用元件结合反式作用因子与顺式作用元件结合第29页组合式调控作用组合式调控作用第30页信号转导对转录因子活性影响信号转导对转录因子活性影响第31页第32页cAMP response elementCRE binding protein第33页三三.转录后水平调控转录后水平调控1.mRNA选择性剪接选择性剪接 (1)内含子和外显子选择内含子和外显子选择 (2)转录终止信号选择转录终止信号选择.mRNA 运输控制运输控制3.转录后基因缄默（转录后基因缄默（RNA干涉）干涉）Posttranscriptional gene silencing(PTGS)=RNA interference(RNAi)第34页第35页1.mRNA选择性剪接选择性剪接 (1)内含子和外选子选择内含子和外选子选择第36页1.mRNA选择性剪接选择性剪接 (2)转录终止信号选择转录终止信号选择第37页RNAi（RNARNA干扰）干扰）1.线虫、昆虫、哺乳动物、植物和真菌 2.2.机制：机制：dsRNA诱导产生细胞内同源基因表示阻断诱导产生细胞内同源基因表示阻断3.3.生物学功效：生物学功效：细胞内免疫，阻止外源病毒和核酸入侵，阻断逆转作子作用。4.4.应用应用:反相遗传工具，研究基因功效 基因治疗第38页四四.翻译水平调控翻译水平调控1.翻译起始调控翻译起始调控2.mRNA稳定性调整稳定性调整3.小分子小分子RNA对翻译水平影响对翻译水平影响第39页1.翻译起始调控翻译起始调控(1)未受精卵,隐蔽mRNA(masked mRNA)；受精：招募因子(recruitment factor)，激活隐蔽激活隐蔽mRNA(2)阻遏蛋白调控阻遏蛋白调控：铁结合调整蛋白(3)翻译起始因子调控翻译起始因子调控：eIF-2磷酸化对活性调整(4)5AUG对翻译调控作用对翻译调控作用：降低正常AUG开启翻译作用，使翻译维持在较低水平(5)mRNA5 端非编码区长度对翻译影响端非编码区长度对翻译影响第40页33铁结合调整蛋白铁结合调整蛋白第41页翻译起始因子翻译起始因子(eIF2)调控调控第42页2.mRNA稳定性调整稳定性调整n3端非编码区结构影响其稳定性：重复端非编码区结构影响其稳定性：重复AUUUA序列，引发序列，引发mRNA 不稳定不稳定;n蛋白因子结合可改变蛋白因子结合可改变mRNA半衰期半衰期.3.小分子小分子RNA对翻译水平影响对翻译水平影响(反义反义RNA)第43页五五.翻译后水平调控翻译后水平调控n新生肽链水解新生肽链水解,酶解酶解.n(1)前体加工n(2)半衰期:肽链肽链N端第一个氨基酸严重影响蛋白半衰期端第一个氨基酸严重影响蛋白半衰期n肽链中氨基酸可逆共价修饰：肽链中氨基酸可逆共价修饰：磷酸化磷酸化*、甲基化、酰基化、甲基化、酰基化n经过信号肽分拣、运输、定位经过信号肽分拣、运输、定位n其它其它:酶活性别构调整等酶活性别构调整等第44页