真核基因表达调控讲座专家讲座.pptx

Regulation of Gene Expression in Eukaryotes第二十一章第二十一章真核基因表示调控真核基因表达调控讲座第1页真核基因表达调控讲座第2页基本概念基本概念n n管家基因管家基因管家基因管家基因：执行：执行：执行：执行主要生物功效主要生物功效主要生物功效主要生物功效，在生物体几乎，在生物体几乎，在生物体几乎，在生物体几乎全全全全体细胞体细胞体细胞体细胞中中中中连续表示连续表示连续表示连续表示基因。如基因。如基因。如基因。如 rRNArRNA、通用转录因、通用转录因、通用转录因、通用转录因子、代谢酶系、细胞骨架蛋白等。子、代谢酶系、细胞骨架蛋白等。子、代谢酶系、细胞骨架蛋白等。子、代谢酶系、细胞骨架蛋白等。n n组成性表示组成性表示组成性表示组成性表示：基因表示不受外界原因影响，在各：基因表示不受外界原因影响，在各：基因表示不受外界原因影响，在各：基因表示不受外界原因影响，在各生长阶段、各种组织里连续表示或改变很小。生长阶段、各种组织里连续表示或改变很小。生长阶段、各种组织里连续表示或改变很小。生长阶段、各种组织里连续表示或改变很小。真核基因表达调控讲座第3页n n奢侈基因（奢侈基因（奢侈基因（奢侈基因（luxuryluxury genegene）：仅在）：仅在）：仅在）：仅在特定细胞特定细胞特定细胞特定细胞内内内内选选选选择表示择表示择表示择表示基因，决定分化细胞独特征状。基因，决定分化细胞独特征状。基因，决定分化细胞独特征状。基因，决定分化细胞独特征状。n n诱导诱导诱导诱导/阻遏表示阻遏表示阻遏表示阻遏表示：在特定环境信号刺激下，基因表：在特定环境信号刺激下，基因表：在特定环境信号刺激下，基因表：在特定环境信号刺激下，基因表示示示示开放或增强开放或增强开放或增强开放或增强 /关闭或下降关闭或下降关闭或下降关闭或下降现象。现象。现象。现象。真核基因表达调控讲座第4页转录水平转录水平转录水平转录水平调控调控调控调控RNARNA加工加工加工加工调控调控调控调控RNARNA运运运运输调控输调控输调控输调控RNARNA降解调控降解调控降解调控降解调控翻译水平翻译水平翻译水平翻译水平调控调控调控调控蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质活性调控活性调控活性调控活性调控真核基因表达调控讲座第5页第第 一一 节节真核基因表示调控特征真核基因表示调控特征Features of Eukaryotic Gene Regulation真核基因表达调控讲座第6页一、顺式作用元件是决定真核基因一、顺式作用元件是决定真核基因转录活性关键原因之一转录活性关键原因之一exon1exon1intron1intron1exon exon n+1n+1intron intron n n上游上游上游上游下游下游下游下游转录起始点转录起始点转录起始点转录起始点增强子增强子增强子增强子缄默子缄默子缄默子缄默子开启子开启子开启子开启子TATATATA盒盒盒盒GCGC盒盒盒盒CAATCAAT盒盒盒盒增强子增强子增强子增强子真核基因表达调控讲座第7页（一）（一）开启子是开启子是RNA聚合酶结合并开启聚合酶结合并开启 基因转录特异基因转录特异DNA序列序列 真真真真 核核核核 基基基基 因因因因 开开开开 启启启启 子子子子 指指指指 是是是是 RNARNA聚聚聚聚 合合合合 酶酶酶酶（RNA RNA polymerasepolymerase，RNA RNA PolPol）识识识识别别别别、结结结结合合合合基基基基因因因因转转转转录录录录调调调调控控控控区中开启基因转录一段特异区中开启基因转录一段特异区中开启基因转录一段特异区中开启基因转录一段特异DNADNA序列。序列。序列。序列。真核基因表达调控讲座第8页1.近起始点近起始点TATA盒盒/起始子起始子及及CpG岛岛 是真核生物开启子关键序列是真核生物开启子关键序列真核基因表达调控讲座第9页n n有有有有一一一一些些些些编编编编码码码码蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质基基基基因因因因转转转转录录录录可可可可有有有有多多多多个个个个起起起起始始始始点点点点，可产生含不一样可产生含不一样可产生含不一样可产生含不一样5 5 末端末端末端末端mRNAmRNA。n n它它它它们们们们不不不不含含含含TATATATA盒盒盒盒或或或或起起起起始始始始子子子子，多多多多在在在在起起起起始始始始位位位位点点点点上上上上游游游游约约约约100 100 bpbp内内内内含含含含有有有有2020 5050个个个个核核核核苷苷苷苷酸酸酸酸CGCG序序序序列列列列，被被被被称做称做称做称做CpGCpG岛（岛（岛（岛（CpG islandCpG island）。n n这这这这些些些些基基基基因因因因大大大大多多多多为为为为低低低低转转转转录录录录基基基基因因因因，编编编编码码码码中中中中间间间间代代代代谢谢谢谢酶酶酶酶管家基因。管家基因。管家基因。管家基因。真核基因表达调控讲座第10页 2.开启子中上游元件帮助真核基因调整开启子中上游元件帮助真核基因调整GCGC盒盒盒盒(GC box)(GGGCGG)(GC box)(GGGCGG)CAATCAAT盒盒盒盒(CAAT box)(GCCAAT)(CAAT box)(GCCAAT)n n开启子上游元件（开启子上游元件（开启子上游元件（开启子上游元件（promoter-proximal elements,promoter-proximal elements,或或或或upstream promoter elementsupstream promoter elements）是一些位于是一些位于是一些位于是一些位于TATATATA盒盒盒盒上游上游上游上游DNADNA序列，与调整蛋白结合，调整通用转录因序列，与调整蛋白结合，调整通用转录因序列，与调整蛋白结合，调整通用转录因序列，与调整蛋白结合，调整通用转录因子与子与子与子与TATATATA盒结合、盒结合、盒结合、盒结合、RNARNA聚合酶与开启子结合，以聚合酶与开启子结合，以聚合酶与开启子结合，以聚合酶与开启子结合，以及转录起始复合物形成，从而决定基因转录效率与及转录起始复合物形成，从而决定基因转录效率与及转录起始复合物形成，从而决定基因转录效率与及转录起始复合物形成，从而决定基因转录效率与专一性。专一性。专一性。专一性。n n常见序列是：常见序列是：常见序列是：常见序列是：真核基因表达调控讲座第11页(二）增强子决定基因时空特异性表示二）增强子决定基因时空特异性表示增强子（增强子（增强子（增强子（enhancerenhancer）是是是是能能能能够够够够结结结结合合合合特特特特异异异异基基基基因因因因调调调调整整整整蛋蛋蛋蛋白白白白，促促促促进进进进邻邻邻邻近近近近或或或或远远远远隔隔隔隔特特特特定定定定基基基基因因因因表表表表示示示示DNADNA序序序序列列列列；在在在在酵酵酵酵母母母母中中中中，被被被被称称称称为为为为上上上上游游游游活活活活化化化化序序序序列列列列（upstream upstream activator activator sequences,sequences,UASsUASs）。n增强子作用通常与其所处位置和方向无关。增强子作用通常与其所处位置和方向无关。增强子作用通常与其所处位置和方向无关。增强子作用通常与其所处位置和方向无关。真核基因表达调控讲座第12页真核基因表达调控讲座第13页n n增增增增强强强强子子子子距距距距转转转转录录录录起起起起始始始始位位位位点点点点距距距距离离离离改改改改变变变变很很很很大大大大，从从从从100 100 ntnt到到到到50,000nt50,000nt，甚甚甚甚至至至至更更更更大大大大。但但但但总总总总是是是是作作作作用用用用于于于于最最最最近近近近开开开开启启启启子。子。子。子。n增强子所处位置增强子所处位置增强子所处位置增强子所处位置n n在在在在所所所所调调调调控控控控基基基基因因因因上上上上游游游游或或或或下下下下游游游游，但但但但主主主主要要要要位位位位于于于于上上上上游游游游。下下下下游游游游内内内内含含含含子子子子当当当当中中中中，乃乃乃乃至至至至下下下下游游游游最最最最终终终终外外外外显显显显子子子子以以以以外外外外序序序序列列列列也也也也可含有增强子。可含有增强子。可含有增强子。可含有增强子。很多哺乳动物基因受一个以上增强子调控。很多哺乳动物基因受一个以上增强子调控。很多哺乳动物基因受一个以上增强子调控。很多哺乳动物基因受一个以上增强子调控。真核基因表达调控讲座第14页（三）缄默子阻遏基因转录（三）缄默子阻遏基因转录缄默子缄默子缄默子缄默子(silencer)(silencer)是指一些真核基因转录调控区是指一些真核基因转录调控区是指一些真核基因转录调控区是指一些真核基因转录调控区中抑制或阻遏基因转录一段（数百中抑制或阻遏基因转录一段（数百中抑制或阻遏基因转录一段（数百中抑制或阻遏基因转录一段（数百bpbp）DNADNA序列。序列。序列。序列。缄默序列促进局部缄默序列促进局部缄默序列促进局部缄默序列促进局部DNADNA染色质形成致密结构，从而染色质形成致密结构，从而染色质形成致密结构，从而染色质形成致密结构，从而阻止转录激活因子结合阻止转录激活因子结合阻止转录激活因子结合阻止转录激活因子结合DNADNA，是基因转录负性调整，是基因转录负性调整，是基因转录负性调整，是基因转录负性调整原因。原因。原因。原因。真核基因表达调控讲座第15页二、反式作用因子二、反式作用因子 是真核基因转录调整蛋白是真核基因转录调整蛋白n n在在在在真真真真核核核核细细细细胞胞胞胞核核核核中中中中，有有有有许许许许多多多多蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质能能能能够够够够帮帮帮帮助助助助RNARNA聚聚聚聚合合合合 酶酶酶酶 转转转转 录录录录 RNARNA。这这这这 类类类类 蛋蛋蛋蛋 白白白白 质质质质 统统统统 称称称称 转转转转 录录录录 因因因因 子子子子（transcription transcription factorsfactors，TFTF），转转转转录录录录调调调调整整整整蛋蛋蛋蛋白白白白（transcription transcription regulatory regulatory proteinsproteins）或或或或反反反反式式式式作作作作用用用用因子因子因子因子（trans-acting factorstrans-acting factors）。真核基因表达调控讲座第16页（一）（一）Pol转录需要通用转录因子和特异转录需要通用转录因子和特异 转录因子转录因子*通用转录因子通用转录因子通用转录因子通用转录因子(general transcription factors)(general transcription factors)是是是是RNARNA聚聚聚聚合合合合酶酶酶酶结结结结合合合合开开开开启启启启子子子子所所所所必必必必需需需需一一一一组组组组蛋蛋蛋蛋白白白白 因因因因 子子子子，决决决决 定定定定 三三三三 种种种种 RNARNA(m(mRNARNA、tRNAtRNA及及及及rRNA)rRNA)转录类别。转录类别。转录类别。转录类别。真核基因表达调控讲座第17页*特异转录因子特异转录因子特异转录因子特异转录因子(special transcription factors)(special transcription factors)为为为为个个个个别别别别基基基基因因因因转转转转录录录录所所所所必必必必需需需需，决决决决定定定定该该该该基基基基因因因因时时时时间、空间特异性表示。间、空间特异性表示。间、空间特异性表示。间、空间特异性表示。转录激活因子转录激活因子转录激活因子转录激活因子转录抑制因子转录抑制因子转录抑制因子转录抑制因子真核基因表达调控讲座第18页 转录调整因子结构转录调整因子结构DNADNA结合域结合域结合域结合域转录激活域转录激活域转录激活域转录激活域TFTF蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质-蛋白质结合域蛋白质结合域蛋白质结合域蛋白质结合域（二聚化结构域）（二聚化结构域）（二聚化结构域）（二聚化结构域）谷氨酰胺富含域谷氨酰胺富含域谷氨酰胺富含域谷氨酰胺富含域酸性激活域酸性激活域酸性激活域酸性激活域脯氨酸富含域脯氨酸富含域脯氨酸富含域脯氨酸富含域真核基因表达调控讲座第19页真核基因表达调控讲座第20页（二）转录因子含有不一样（二）转录因子含有不一样DNA结合域结合域n n螺旋螺旋螺旋螺旋-转角转角转角转角-螺旋螺旋螺旋螺旋是转录因子中常见是转录因子中常见是转录因子中常见是转录因子中常见DNADNA结合域结合域结合域结合域 n n同源异型域结构同源异型域结构同源异型域结构同源异型域结构与与与与HTHHTH结构域类似结构域类似结构域类似结构域类似 n n锌指结构锌指结构锌指结构锌指结构是一类含锌离子转录因子是一类含锌离子转录因子是一类含锌离子转录因子是一类含锌离子转录因子DNADNA结合域结合域结合域结合域 n n亮氨酸拉链亮氨酸拉链亮氨酸拉链亮氨酸拉链结构域既可介导结合结构域既可介导结合结构域既可介导结合结构域既可介导结合DNADNA又可介导蛋白又可介导蛋白又可介导蛋白又可介导蛋白质二聚体化质二聚体化质二聚体化质二聚体化 n n碱性螺旋碱性螺旋碱性螺旋碱性螺旋-环环环环-螺旋螺旋螺旋螺旋结构域也可同时介导结合结构域也可同时介导结合结构域也可同时介导结合结构域也可同时介导结合DNADNA和和和和蛋白质二聚体化蛋白质二聚体化蛋白质二聚体化蛋白质二聚体化 真核基因表达调控讲座第21页1.1.螺旋螺旋螺旋螺旋-转角转角转角转角-螺旋螺旋螺旋螺旋是常见是常见是常见是常见DNADNA结合模体结合模体结合模体结合模体真核基因表达调控讲座第22页同源异形结构域同源异形结构域同源异形结构域同源异形结构域真核基因表达调控讲座第23页2.2.锌指锌指锌指锌指结构是一类含锌蛋白质结合模体结构是一类含锌蛋白质结合模体结构是一类含锌蛋白质结合模体结构是一类含锌蛋白质结合模体真核基因表达调控讲座第24页真核基因表达调控讲座第25页3.3.亮氨酸拉链亮氨酸拉链亮氨酸拉链亮氨酸拉链同时调整同时调整同时调整同时调整DNADNA结合与蛋白质二聚化结合与蛋白质二聚化结合与蛋白质二聚化结合与蛋白质二聚化真核基因表达调控讲座第26页4.4.4.4.碱性螺旋碱性螺旋碱性螺旋碱性螺旋-环环环环-螺旋结构螺旋结构螺旋结构螺旋结构也可调整也可调整也可调整也可调整DNADNADNADNA结合及蛋结合及蛋结合及蛋结合及蛋白质二聚体化白质二聚体化白质二聚体化白质二聚体化 真核基因表达调控讲座第27页（三）转录因子含有不一样转录激活域（三）转录因子含有不一样转录激活域n n富含谷氨酰胺转录激活域富含谷氨酰胺转录激活域 n n富含脯氨酸转录激活域富含脯氨酸转录激活域 n n酸性氨基酸转录激活域酸性氨基酸转录激活域 真核基因表达调控讲座第28页三、正性调整占主导真核基因表示三、正性调整占主导真核基因表示调控机制愈加复杂调控机制愈加复杂*不不不不一一一一样样样样DNADNA元元元元件件件件组组组组合合合合可可可可产产产产生生生生各各各各种种种种类类类类型型型型转转转转录录录录调调调调整整整整方方方方式；式；式；式；*各种转录因子又可结合相同或不一样各种转录因子又可结合相同或不一样各种转录因子又可结合相同或不一样各种转录因子又可结合相同或不一样DNADNA元件；元件；元件；元件；*转转转转录录录录因因因因子子子子与与与与DNADNA元元元元件件件件结结结结合合合合后后后后，对对对对转转转转录录录录激激激激活活活活过过过过程程程程所所所所产生效果各异，有正性调整或负性调整之分。产生效果各异，有正性调整或负性调整之分。产生效果各异，有正性调整或负性调整之分。产生效果各异，有正性调整或负性调整之分。真核基因表达调控讲座第29页第第 二二 节节真核基因表示染色质真核基因表示染色质水平调控水平调控Chromosomal Regulation ofEukaryotic Gene Expression真核基因表达调控讲座第30页 基因活化蛋白质改变局部染色质结构基因活化蛋白质改变局部染色质结构n n异染色质（异染色质（异染色质（异染色质（heterochromatinheterochromatin）是转录非活性。是转录非活性。是转录非活性。是转录非活性。n n常常常常染染染染色色色色质质质质（euchromatineuchromatin）中中中中转转转转录录录录活活活活性性性性区区区区域域域域对对对对核核核核酸酸酸酸酶酶酶酶敏敏敏敏感感感感，尤尤尤尤其其其其是是是是转转转转录录录录基基基基因因因因5-5-侧侧侧侧翼翼翼翼区区区区1000 1000 ntnt以以以以内内内内是是是是高高高高敏敏敏敏感感感感位位位位点点点点(hypersensitive(hypersensitive sites)sites)。这这这这些些些些区区区区域域域域核核核核小小小小体体体体相相相相对对对对缺缺缺缺乏也使得乏也使得乏也使得乏也使得转录因子转录因子转录因子转录因子易于与之结合。易于与之结合。易于与之结合。易于与之结合。转转转转录录录录活活活活化化化化染染染染色色色色质质质质与与与与非非非非活活活活化化化化染染染染色色色色质质质质在在在在结结结结构构构构上有很大不一样。上有很大不一样。上有很大不一样。上有很大不一样。真核基因表达调控讲座第31页n n染色质重塑（染色质重塑（染色质重塑（染色质重塑（chromatin remodelingchromatin remodeling）基基基基因因因因活活活活化化化化蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质能能能能够够够够经经经经过过过过改改改改变变变变基基基基因因因因开开开开启启启启子子子子和和和和调调调调整整整整序序序序列列列列区区区区域域域域染染染染色色色色质质质质结结结结构构构构来来来来促促促促进进进进转转转转录录录录开开开开始始始始。这这这这种种种种改改改改变变变变局局局局部部部部染染染染色色色色质质质质结结结结构构构构过过过过程程程程被被被被称称称称为为为为染色质重塑染色质重塑染色质重塑染色质重塑 。n最主要两种方式：最主要两种方式：最主要两种方式：最主要两种方式：组蛋白共价修饰组蛋白共价修饰组蛋白共价修饰组蛋白共价修饰 核小体重塑（核小体重塑（核小体重塑（核小体重塑（nucleosome remodelingnucleosome remodeling）真核基因表达调控讲座第32页染染染染色色色色质质质质重重重重塑塑塑塑真核基因表达调控讲座第33页n n组蛋白乙酰化组蛋白乙酰化组蛋白乙酰化组蛋白乙酰化 位位位位点点点点：组组组组蛋蛋蛋蛋白白白白乙乙乙乙酰酰酰酰化化化化转转转转移移移移酶酶酶酶（histone histone acetyl acetyl transferases,transferases,HATsHATs），也也也也 称称称称 组组组组 蛋蛋蛋蛋 白白白白 乙乙乙乙 酰酰酰酰 化化化化 酶酶酶酶（histone histone acetylaseacetylase）主主主主要要要要作作作作用用用用于于于于核核核核小小小小体体体体关关关关键键键键组组组组蛋蛋蛋蛋白白白白所所所所富富富富含含含含赖赖赖赖氨氨氨氨酸酸酸酸残残残残基基基基，降降降降低低低低整整整整个个个个核核核核小小小小体体体体对对对对DNADNA亲亲亲亲和性。和性。和性。和性。时间：时间：时间：时间：基因活化蛋白质结合在转录调整区域后。基因活化蛋白质结合在转录调整区域后。基因活化蛋白质结合在转录调整区域后。基因活化蛋白质结合在转录调整区域后。真核基因表达调控讲座第34页作作作作用用用用：使使使使染染染染色色色色质质质质进进进进入入入入转转转转录录录录活活活活性性性性状状状状态态态态乙乙乙乙；还还还还可可可可能能能能促促促促进进进进或或或或预预预预防防防防与与与与其其其其它它它它转转转转录录录录或或或或调调调调整整整整相相相相关关关关蛋蛋蛋蛋白白白白相相相相互互互互作作作作用。用。用。用。逆逆逆逆转转转转：组组组组蛋蛋蛋蛋白白白白脱脱脱脱乙乙乙乙酰酰酰酰化化化化酶酶酶酶(histone(histone deacetylase)deacetylase)降降降降低低低低核核核核小小小小体体体体乙乙乙乙酰酰酰酰化化化化，使使使使染染染染色色色色质质质质恢恢恢恢复复复复转转转转录录录录非非非非活活活活性性性性状状状状态。态。态。态。真核基因表达调控讲座第35页第第 三三 节节真核基因表示转录水平调控真核基因表示转录水平调控Transcriptional Regulation of Eukaryotic Gene Expression真核基因表达调控讲座第36页基因转录激活调整基本要素基因转录激活调整基本要素:n基因结构、性质基因结构、性质基因结构、性质基因结构、性质n细胞内所存在转录调整蛋白细胞内所存在转录调整蛋白细胞内所存在转录调整蛋白细胞内所存在转录调整蛋白n生物个体或细胞所处内、外环境生物个体或细胞所处内、外环境生物个体或细胞所处内、外环境生物个体或细胞所处内、外环境真核基因表达调控讲座第37页 真核细胞基因开关分子机制比原核复杂真核细胞基因开关分子机制比原核复杂n基本共同点：基本共同点：基本共同点：基本共同点：转录起始转录起始转录起始转录起始调整是关键点调整是关键点调整是关键点调整是关键点n根本不一样点：根本不一样点：根本不一样点：根本不一样点：原核生物：原核生物：原核生物：原核生物：开启子在缺乏转录因子情况下开启子在缺乏转录因子情况下开启子在缺乏转录因子情况下开启子在缺乏转录因子情况下就含有天然活性就含有天然活性就含有天然活性就含有天然活性 真核生物：真核生物：真核生物：真核生物：开启子在缺乏调整蛋白情况下开启子在缺乏调整蛋白情况下开启子在缺乏调整蛋白情况下开启子在缺乏调整蛋白情况下往往没有活性往往没有活性往往没有活性往往没有活性 真核基因表达调控讲座第38页 一、转录起始调控发生在转录起始复一、转录起始调控发生在转录起始复合物组装过程合物组装过程转录活化蛋白转录活化蛋白转录活化蛋白转录活化蛋白与与与与增强子增强子增强子增强子结合；结合；结合；结合；通用转录因子通用转录因子通用转录因子通用转录因子在在在在开启子开启子开启子开启子处组装；处组装；处组装；处组装；辅辅辅辅 助助助助 激激激激 活活活活 子子子子(coactivator)(coactivator)和和和和/或或或或 中中中中 介介介介 子子子子（medicatormedicator）在在在在通通通通用用用用转转转转录录录录因因因因子子子子/RNA/RNA聚聚聚聚合合合合酶酶酶酶IIII复复复复合物与转录活化蛋白之间辅助和合物与转录活化蛋白之间辅助和合物与转录活化蛋白之间辅助和合物与转录活化蛋白之间辅助和中介作用中介作用中介作用中介作用。开启转录需要各种蛋白质因子协同作用。开启转录需要各种蛋白质因子协同作用。开启转录需要各种蛋白质因子协同作用。开启转录需要各种蛋白质因子协同作用。包含：包含：包含：包含：真核基因表达调控讲座第39页激活蛋白激活蛋白激活蛋白激活蛋白中介蛋白中介蛋白中介蛋白中介蛋白复合体复合体复合体复合体核小体核小体核小体核小体重塑因子重塑因子重塑因子重塑因子组蛋白组蛋白组蛋白组蛋白乙酰化酶乙酰化酶乙酰化酶乙酰化酶真核基因表达调控讲座第40页反式因子激活方式各种多样反式因子激活方式各种多样n n表示式调整：当需要时合成反式因子，不需要时表示式调整：当需要时合成反式因子，不需要时表示式调整：当需要时合成反式因子，不需要时表示式调整：当需要时合成反式因子，不需要时则将之降解；则将之降解；则将之降解；则将之降解；n n共价修饰调整蛋白活性：磷酸化去磷酸化；糖共价修饰调整蛋白活性：磷酸化去磷酸化；糖共价修饰调整蛋白活性：磷酸化去磷酸化；糖共价修饰调整蛋白活性：磷酸化去磷酸化；糖基化；基化；基化；基化；n n与配体结合引发功效改变；与配体结合引发功效改变；与配体结合引发功效改变；与配体结合引发功效改变；n n蛋白质蛋白质相互作用：二聚体形成。蛋白质蛋白质相互作用：二聚体形成。蛋白质蛋白质相互作用：二聚体形成。蛋白质蛋白质相互作用：二聚体形成。真核基因表达调控讲座第41页基基基基因因因因活活活活化化化化蛋蛋蛋蛋白白白白与与与与增增增增强强强强子子子子结结结结合合合合后后后后怎怎怎怎样样样样影影影影响响响响到到到到远远远远距离距离距离距离RNARNA聚合聚合聚合聚合酶酶酶酶结结结结合位点，有以下几个模式：合位点，有以下几个模式：合位点，有以下几个模式：合位点，有以下几个模式：经经经经过过过过扭扭扭扭曲曲曲曲作作作作用用用用使使使使DNADNA链链链链发发发发生生生生构构构构型型型型改改改改变变变变，更更更更适适适适合合合合于于于于通通通通用用用用转转转转录录录录因因因因子子子子与与与与RNARNA聚聚聚聚合合合合酶酶酶酶结结结结合合合合,并并并并经经经经过过过过直直直直接接接接接接接接触触触触或或或或经经经经过过过过辅辅辅辅活活活活化化化化子子子子/中中中中介介介介子子子子而而而而影影影影响响响响通通通通用用用用转录转录转录转录因子和因子和因子和因子和RNARNA聚合聚合聚合聚合酶酶酶酶组组组组装。装。装。装。扭曲（扭曲（扭曲（扭曲（twistingtwisting）真核基因表达调控讲座第42页沿沿沿沿DNADNA滑滑滑滑动动动动，直直直直到到到到接接接接触触触触另另另另一一一一个个个个特特特特异异异异DNADNA序列序列序列序列结结结结合合合合转录转录转录转录因子，因子，因子，因子，发挥发挥发挥发挥作用。作用。作用。作用。利利利利用用用用DNADNA分分分分子子子子柔柔柔柔曲曲曲曲性性性性弯弯弯弯曲曲曲曲成成成成环环环环，使使使使增增增增强强强强子子子子区区区区域域域域与与与与RNARNA聚聚聚聚合合合合酶酶酶酶结结结结合合合合位位位位点点点点靠靠靠靠近近近近，直直直直接接接接接接接接触触触触或或或或经过辅经过辅经过辅经过辅活化子活化子活化子活化子/中介子而中介子而中介子而中介子而发挥发挥发挥发挥作用。作用。作用。作用。滑滑滑滑动动动动（slidingsliding）成成成成环环环环（loopinglooping）真核基因表达调控讲座第43页真核基因表达调控讲座第44页反反反反式式式式因因因因子子子子与与与与顺顺顺顺式式式式元元元元件件件件作作作作用用用用，促促促促使使使使另另另另一一一一个个个个反反反反式因子与式因子与式因子与式因子与邻邻邻邻近近近近顺顺顺顺式元件作用。式元件作用。式元件作用。式元件作用。反式因子反式因子反式因子反式因子协协协协同效同效同效同效应应应应真核基因表达调控讲座第45页（一）（一）mRNA 5端加帽和端加帽和3端加尾修饰端加尾修饰利于利于mRNA稳定性和转运稳定性和转运除组蛋白外，全部真核细胞除组蛋白外，全部真核细胞除组蛋白外，全部真核细胞除组蛋白外，全部真核细胞mRNAmRNA都有都有都有都有5 5 端端端端“帽帽帽帽”和和和和3 3 端端端端Poly(A)Poly(A)尾结构尾结构尾结构尾结构 。5 5 端端端端“帽帽帽帽”和和和和3 3 端端端端Poly(A)Poly(A)尾都有其特尾都有其特尾都有其特尾都有其特有作用。有作用。有作用。有作用。二、转录后调控包括修饰、剪接、二、转录后调控包括修饰、剪接、编辑、定向转运多个步骤编辑、定向转运多个步骤真核基因表达调控讲座第46页5 加帽作用在于：加帽作用在于：有利于保护有利于保护有利于保护有利于保护mRNAmRNA免于被核糖核酸酶降解；免于被核糖核酸酶降解；免于被核糖核酸酶降解；免于被核糖核酸酶降解；5 5 帽帽帽帽结结结结合合合合蛋蛋蛋蛋白白白白复复复复合合合合体体体体参参参参加加加加mRNAmRNA和和和和核核核核糖糖糖糖体体体体结合来起始翻译结合来起始翻译结合来起始翻译结合来起始翻译 。促进促进促进促进mRNAmRNA从细胞核运输到细胞浆；从细胞核运输到细胞浆；从细胞核运输到细胞浆；从细胞核运输到细胞浆；帮帮帮帮助助助助mRNAmRNA剪剪剪剪接接接接。在在在在剪剪剪剪接接接接第第第第一一一一个个个个外外外外显显显显子子子子时时时时，剪剪剪剪接体形成需要帽结合蛋白参加；接体形成需要帽结合蛋白参加；接体形成需要帽结合蛋白参加；接体形成需要帽结合蛋白参加；真核基因表达调控讲座第47页poly(A)poly(A)尾尾尾尾可可可可结结结结合合合合一一一一个个个个或或或或各各各各种种种种特特特特殊殊殊殊蛋蛋蛋蛋白白白白，防防防防止止止止mRNAmRNA被被被被酶酶酶酶降降降降解解解解，并并并并在在在在翻翻翻翻译译译译过过过过程程程程中中中中含含含含有有有有主主主主要要要要作作作作用用用用。许许许许多多多多原原原原核核核核mRNAmRNA也也也也含含含含有有有有Poly(A)Poly(A)尾尾尾尾，不不不不过过过过此此此此尾尾尾尾功功功功效效效效是是是是促促促促进进进进mRNAmRNA降降降降解解解解，而而而而不不不不是是是是保保保保护护护护mRNAmRNA免于被降解。免于被降解。免于被降解。免于被降解。poly(A)尾作用：尾作用：真核基因表达调控讲座第48页（二）可变性剪接可使初始转录本产生不（二）可变性剪接可使初始转录本产生不一样成熟一样成熟mRNA许许许许多多多多初初初初始始始始转转转转录录录录本本本本能能能能够够够够经经经经过过过过一一一一个个个个以以以以上上上上选选选选择择择择性性性性剪剪剪剪接接接接（alternative alternative RNA RNA splicingsplicing）方方方方式式式式，去去去去除除除除不不不不一一一一样样样样内内内内含含含含子子子子而而而而被被被被加加加加工工工工形形形形成成成成不不不不一一一一样样样样mRNAsmRNAs，因因因因而而而而形形形形成不一样多肽。成不一样多肽。成不一样多肽。成不一样多肽。真核基因表达调控讲座第49页人视黄醛还原酶人视黄醛还原酶人视黄醛还原酶人视黄醛还原酶mRNAmRNA选择性剪接选择性剪接选择性剪接选择性剪接mRNAmRNAPre-mRNAPre-mRNA同种异型同种异型同种异型同种异型mRNAmRNA真核基因表达调控讲座第50页经过选择性剪接决定果蝇性别经过选择性剪接决定果蝇性别经过选择性剪接决定果蝇性别经过选择性剪接决定果蝇性别真核基因表达调控讲座第51页（三）编辑加工可增加（三）编辑加工可增加mRNA分子信息内涵分子信息内涵一些一些一些一些mRNAsmRNAs在翻译前被编辑在翻译前被编辑在翻译前被编辑在翻译前被编辑(editing)(editing)。真核基因表达调控讲座第52页 （四）成熟（四）成熟mRNA核外输出也会核外输出也会影响基因表示影响基因表示现现现现象象象象：预预预预计计计计有有有有1/51/5核核核核内内内内成成成成熟熟熟熟mRNAsmRNAs能能能能进进进进入入入入细细细细胞胞胞胞浆浆浆浆。留留留留 在在在在 核核核核 内内内内 mRNAsmRNAs约约约约 在在在在 1 1小小小小 时时时时 内内内内 降降降降 解解解解。mRNAmRNA经经经经过过过过核核核核膜膜膜膜过过过过程程程程是是是是一一一一个个个个主主主主动动动动运运运运输输输输过过过过程程程程，经经经经 常常常常 需需需需 要要要要 借借借借 助助助助 于于于于 核核核核 输输输输 出出出出 受受受受 体体体体(nuclear(nuclear export receptors)export receptors)才可穿过才可穿过才可穿过才可穿过9nm9nm核孔通道。核孔通道。核孔通道。核孔通道。真核基因表达调控讲座第53页（五）一些（五）一些mRNA定位于细胞质特殊区域定位于细胞质特殊区域现象：现象：现象：现象：一些一些一些一些mRNAmRNA分子携带有信息，能够在翻分子携带有信息，能够在翻分子携带有信息，能够在翻分子携带有信息，能够在翻译开始前自我导向定位于细胞内特定位译开始前自我导向定位于细胞内特定位译开始前自我导向定位于细胞内特定位译开始前自我导向定位于细胞内特定位置。置。置。置。作用：作用：作用：作用：在细胞特定部位集中产生所需要大量蛋在细胞特定部位集中产生所需要大量蛋在细胞特定部位集中产生所需要大量蛋在细胞特定部位集中产生所需要大量蛋白质。白质。白质。白质。真核基因表达调控讲座第54页mRNAmRNA分子分子分子分子3 3种不一样定位过程种不一样定位过程种不一样定位过程种不一样定位过程真核基因表达调控讲座第55页（六）经过改变（六）经过改变mRNA分子稳定性分子稳定性 调控基因表示调控基因表示 意意意意义义义义：降降降降解解解解路路路路径径径径确确确确保保保保mRNAmRNA不不不不在在在在细细细细胞胞胞胞中中中中累累累累积积积积并并并并防止合成过多蛋白质。防止合成过多蛋白质。防止合成过多蛋白质。防止合成过多蛋白质。不一样真核基因不一样真核基因不一样真核基因不一样真核基因mRNAmRNA降解速率大不相同。降解速率大不相同。降解速率大不相同。降解速率大不相同。暂暂暂暂时时时时需需需需要要要要基基基基因因因因产产产产物物物物：半半半半衰衰衰衰期期期期可可可可能能能能仅仅仅仅为为为为几几几几分分分分钟钟钟钟、甚甚甚甚至几秒钟。至几秒钟。至几秒钟。至几秒钟。经经经经常常常常需需需需要要要要基基基基因因因因产产产产物物物物：其其其其mRNA mRNA 可可可可在在在在多多多多代代代代细细细细胞胞胞胞中中中中稳定存在。稳定存在。稳定存在。稳定存在。真核基因表达调控讲座第56页真核细胞真核细胞真核细胞真核细胞mRNAmRNA降解有两种路径，是由每降解有两种路径，是由每降解有两种路径，是由每降解有两种路径，是由每种种种种mRNAmRNA分子序列所决定。分子序列所决定。分子序列所决定。分子序列所决定。nPoly(A)Poly(A)逐步短缩：最常见路径逐步短缩：最常见路径逐步短缩：最常见路径逐步短缩：最常见路径nmRNAmRNA分分分分子子子子一一一一旦旦旦旦进进进进入入入入细细细细胞胞胞胞浆浆浆浆中中中中，核核核核酸酸酸酸外外外外切切切切酶酶酶酶会会会会使使使使Poly(A)Poly(A)末末末末端端端端逐逐逐逐步步步步短短短短缩缩缩缩，当当当当剩剩剩剩下下下下约约约约3030个个个个A A时时时时，5 5 端发生脱帽，端发生脱帽，端发生脱帽，端发生脱帽，mRNAmRNA分子被快速降解。分子被快速降解。分子被快速降解。分子被快速降解。n一一一一些些些些mRNAmRNA分分分分子子子子3 3 UTRUTR特特特特殊殊殊殊序序序序列列列列有有有有利利利利于于于于特特特特殊殊殊殊蛋蛋蛋蛋白白白白质结合，增加或降低质结合，增加或降低质结合，增加或降低质结合，增加或降低Poly(A)Poly(A)短缩速度。短缩速度。短缩速度。短缩速度。真核基因表达调控讲座第57页n可可可可将将将将Poly(A)Poly(A)直直直直接接接接从从从从mRNAmRNA分分分分子子子子上上上上切切切切除除除除。这这这这种种种种切切切切除除除除也也也也有有有有赖赖赖赖于于于于mRNAmRNA分分分分子子子子3 3 UTRUTR特特特特殊殊殊殊序序序序列能够被内切酶识别。列能够被内切酶识别。列能够被内切酶识别。列能够被内切酶识别。n另一个路径始于特殊内切酶作用另一个路径始于特殊内切酶作用另一个路径始于特殊内切酶作用另一个路径始于特殊内切酶作用 转转转转铁铁铁铁蛋蛋蛋蛋白白白白受受受受体体体体(transferrin(transferrin receptor,receptor,TfR)TfR)mRNAmRNA分分分分子子子子 3 3 UTRUTR柄柄柄柄环环环环（stem-loopstem-loop）结结结结构构构构铁反应元件铁反应元件铁反应元件铁反应元件(iron-resp