基因表达调控基本概念与原理.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,基因表达调控基本概念与原理,第一节,基本概念与原理,一、基因表达的概念,基因组(genome)：,一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息或,整套基因。,基因表达(gene expression)：,在一定调节机制控制下，基因经过转录及,翻译，产生具有特异生物学功能的蛋白质,分子的过程。,二、基因表达的特性,(一)时间特异性,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。,多细胞生物基因表达表现为与分化、,发育阶段一致的时间性，因此又称阶段,特异性。,(二)空间特异性,在个体生长全过程，某种基因产物,在个体按不同组织空间顺序出现。,这种空间分布差异，实际上是由细,胞在器官的分布决定的，因此又称为细,胞或组织特异性。,的开启或关闭，称为顺式作用蛋白。,是指可影响自身基因表达活性的特异DNA,操纵子(operon)：通常由2个以上的编码序,增强RNA聚合酶活性。,为阻遏(repression)。,分子的生物学功能有关。,(一)适应环境、维持生长和增殖,三、基因表达的方式,三、基因表达的方式,蛋白质蛋白质相互作用,在一定调节机制控制下，基因经过转录及,启动序列影响其与RNA聚合酶的亲,分子的过程。,一些特异调节蛋白在适当环境信号,在个体生长全过程，某种基因产物,三、基因表达的方式,(一)组成性表达,某些基因在一个生物个体的几乎所有,细胞中持续表达，通常被称为管家基因(house-keeping gene)。,由于这类基因表达变化很小，所,以又称为组成性表达。,(二)诱导和阻遏表达,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时被抑制，,这种基因是可阻遏基因。,可阻遏基因表达产物降低的过程称,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(coordinate expression)。,这种调节称为协调调节(coordinate regulation)。,四、基因表达调控的生物学意义,(一)适应环境、维持生长和增殖,生物体赖以生存的外环境是在不断变化的，,为了生存，所有活细胞都必须对外环境变化,作出适当反应，调节代谢，以适应环境变化。,生物体适应环境、调节代谢的能力与蛋白质,分子的生物学功能有关。而蛋白质的水平又,受基因表达的调控。,(二)维持个体发育与分化,多细胞生物调节基因的表达除为适应环,境外，还有维持组织器官分化、个体发育的,功能。,当某种基因缺陷或表达异常时，则会出,现相应组织或器官的发育异常。,五、基因表达调控的基本原理,(一)基因表达的多级调控,基因激活,转录起始,转录后加工及转运,翻译,翻译后加工,(二)基因转录激活调节基本要素,1.特异DNA序列,1)原核生物的操纵子,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，组成一个转录单位。,1)启动序列（启动子）：,是RNA聚合,酶结合并启动转录的特异DNA序列。,2)操纵序列（operator）：,是阻遏蛋白的结合位点,当操纵序列结合有阻遏蛋白时，会阻碍RNA聚合酶与启动序列的结合，或使RNA聚,合酶不能沿DNA向前移动，阻碍转录。,3)其他调节序列：,有的特异DNA序列可结合激活蛋白，增强,RNA聚合酶活性，使转录激活。,(2)真核生物的顺式作用元件,（cis-acting element）,是指可影响自身基因表达活性的特异DNA,序列。通常是非编码序列。包括启动子、增,强子及沉默子等。,一、基因表达的概念,列与启动序列、操纵序列以及其他调节序列,蛋白质蛋白质相互作用,的开启或关闭，称为顺式作用蛋白。,(二)诱导和阻遏表达,启动序列影响其与RNA聚合酶的亲,多细胞生物调节基因的表达除为适应环,境外，还有维持组织器官分化、个体发育的,均需协调一致、共同表达，即为协调表,转录后加工及转运,合自身基因的调节序列，调节自身基因,(2)真核生物的顺式作用元件,五、基因表达调控的基本原理,刺激下在细胞内表达，随后通过DNA,的一组基因，无论其为何种表达方式，,2.调节蛋白,(1)原核生物基因调节蛋白:均为DNA结合蛋白,特异因子：决定RNA聚合酶对启动序列的特异,性识别和结合能力。,阻遏蛋白：可结合操纵序列，阻遏基因转录。,激活蛋白：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。,(2)真核生物基因调节蛋白,转录因子（TF）,绝大多数真核转录调节因子由某一基因表,达后，通过与特异的顺式作用元件相互作用，,影响另一基因的转录，称为反式作用因子（trans-acting factor）。,有些真核调节蛋白可特异识别、结,合自身基因的调节序列，调节自身基因,的开启或关闭，称为顺式作用蛋白,。,的一组基因，无论其为何种表达方式，,为阻遏(repression)。,列与启动序列、操纵序列以及其他调节序列,多细胞生物基因表达表现为与分化、,境外，还有维持组织器官分化、个体发育的,现相应组织或器官的发育异常。,的开启或关闭，称为顺式作用蛋白。,可阻遏基因表达产物降低的过程称,促进RNA聚合酶与启动序列的结合，,性识别和结合能力。,分子的生物学功能有关。,(1)原核生物的操纵子,的开启或关闭，称为顺式作用蛋白。,3)其他调节序列：,(一)组成性表达,3.DNA蛋白质、,蛋白质蛋白质相互作用,DNA蛋白质相互作用,特异识别,非共价结合,DNA结合位点常呈对称结构,蛋白质蛋白质相互作用,形成二聚体或多聚体，间接结合DNA,4.RNA聚合酶,（1）启动子与RNA聚合酶活性,启动序列/启动子是由转录起始点、RNA聚合酶结合位点及控制转录的调节,组件组成。,启动序列影响其与RNA聚合酶的亲,和力，而亲和力大小则直接影响转录,起动的频率。,（2）调节蛋白与RNA聚合酶活性,一些特异调节蛋白在适当环境信号,刺激下在细胞内表达，随后通过DNA,蛋白质、蛋白质蛋白质相互作用影响,RNA 聚合酶活性，从而改变基础转录频,率。,