基因的表达调控上真核基因表达调控一般规律

基因的表达调控上真核基因表达调控一般规律第1页，共119页，2023年，2月20日，星期四第八章：基因的表达调控（下）-

真核基因表达调控一般规律MolecularBiologyCourse第2页，共119页，2023年，2月20日，星期四PBL教学法？真核基因组的复杂性?真核基因表达调控的特点?真核基因表达调控的类型?第3页，共119页，2023年，2月20日，星期四PBL教学法？真核基因组的复杂性?大、非编码序列、重复序列、染色质、调控的层次和环节复杂、协调表达复杂即使现在国际人基因组研究计划（humangeneproject）测出了人基因组3×109bp的DNA序列。但是要搞清楚人全部基因的功能及其相互关系、特别是要明了基因表达调控的全部规律，还需要经历很长期艰巨的研究过程。第4页，共119页，2023年，2月20日，星期四真核生物和原核生物基因表达的对比1真核基因组的复杂性第5页，共119页，2023年，2月20日，星期四1真核基因组的复杂性真核基因组比原核基因组大得多大肠杆菌基因组约4×106bp，哺乳类基因组在109bp数量级，比细菌大千倍；大肠杆菌约有4000个基因，人则约有3～5万个基因。原核基因组的大部分序列都为基因编码；而哺乳类基因组中仅约10%的序列是编码蛋白质或rRNA、tRNA等的基因，其余约90%是非编码序列。原核基因组中除rRNA、tRNA基因有多个拷贝外，重复序列不多。哺乳动物基因组中则存在大量重复序列(repetitivesequences)。

第6页，共119页，2023年，2月20日，星期四1真核基因组的复杂性原核生物的基因为蛋白质编码的序列绝大多数是连续的，而真核生物为蛋白质编码的基因绝大多数是不连续的，增加了真核基因表达调控的环节。

真核生物主要的遗传物质与组蛋白等构成染色质，被包裹在核膜内，核外还有遗传成分（如线粒体DNA等），这就增加了基因表达调控的层次和复杂性。真核生物基因协调表达要比原核生物复杂得多。细菌多数基因按功能相关成串排列，组成操纵子的基因表达调控的单元，共同开启或关闭；真核生物结构基因的mRNA是单顺反子，且真核细胞的许多活性蛋白是由相同和不同的多肽链形成的亚基构成的，涉及到多个基因的协调表达。

第7页，共119页，2023年，2月20日，星期四1真核基因组的复杂性从上述可见真核基因组比原核基因组复杂得多，至今人类对真核基因组的认识还很有限，即使现在国际上制订的人基因组研究计划（humangeneproject）测出了人基因组3×109bp的DNA序列。但是要搞清楚人全部基因的功能及其相互关系、特别是要明了基因表达调控的全部规律，还需要经历很长期艰巨的研究过程。第8页，共119页，2023年，2月20日，星期四PBL教学法？真核基因表达调控的特点?

？复杂性第9页，共119页，2023年，2月20日，星期四2真核基因表达调控的特点真核基因表达调控的环节更多真核基因的转录与染色质的结构变化相关真核生物基因组的非编码序列的存在与基因表达调控密切相关真核基因表达以正调控为主第10页，共119页，2023年，2月20日，星期四真核生物RNA聚合酶对启动子的亲和力很低，基本上不能独靠其自身来起始转录，而是需要依赖多种激活蛋白的协同作用。虽然在真核基因调控中也发现有负性调控元件，但其存在并不普遍；真核基因转录表达的调控蛋白也有起阻遏和激活作用或兼有两种作用者，但总的是以激活蛋白的作用为主。即多数真核基因在没有调控蛋白作用时是不转录的，需要表达时就要有激活的蛋白质来促进转录。换言之：真核基因表达以正（性）调控为主导。2真核基因表达调控的特点2.4真核基因表达以正（性）调控为主第11页，共119页，2023年，2月20日，星期四2.1真核基因表达调控的环节更多如前所述：基因表达是基因经过转录、翻译、产生有生物活性的蛋白质的整个过程。同原核生物一样，转录依然是真核生物基因表达调控的主要环节。但真核基因转录发生在细胞核（线粒体基因的转录在线粒体内），翻译则多在胞浆，两个过程是分开的，因此其调控增加了更多的环节和复杂性，转录后的调控占有了更多的分量。真核基因表达过程中还会涉及基因重排、基因扩增、基因消减等。2真核基因表达调控的特点第12页，共119页，2023年，2月20日，星期四2.2真核基因的转录与染色质的结构变化相关真核生物基因组DNA绝大多数都在细胞核内与组蛋白等构成染色质；染色质的结构、染色质中DNA与组蛋白的结合状态都影响其转录。2真核基因表达调控的特点第13页，共119页，2023年，2月20日，星期四真核生物基因组至少包括两类遗传信息：第一类是三联体密码所编码的蛋白质的基因信息，其遗传信息的传递包括基因转录和蛋白质合成过程，例如现在已经知道由于存在真核生物基因的不连续性，转录后的剪接、特别是可变剪接、RNA编辑等，可导致DNA序列与蛋白质氨基酸序列的不完全对应关系；而第二类遗传信息则指非编码蛋白质序列能调节基因选择性表达的遗传信息。已经知道，蛋白质基因只占整个真核生物基因组序列的较少部分，因此基因组中大部分DNA是用来编码第二类遗传信息的。2真核基因表达调控的特点2.3真核生物基因组的非编码序列的存在与基因表达调控密切相关第14页，共119页，2023年，2月20日，星期四目前所知的真核生物基因表达调控的特点？1、RNA聚合酶不同；2、多层次，不存在超基因式操纵子结构；3、个体发育复杂：基因表达的时间性和空间性；时间性：个体发育的不同阶段，基因表达的种类和数量是不同的；空间性：在不同组织和器官中，基因表达的种类和数量是不同的；4、活性染色体结构变化：对核酸酶敏感、DNA拓扑结构变化、DNA碱基修饰变化、组蛋白变化；5、正性调节占主导；6、转录与翻译间隔进行，转录和翻译分开进行；7、转录后修饰、加工，初级转录产物要经过转录后加工修饰。第15页，共119页，2023年，2月20日，星期四PBL教学法？真核基因表达调控的类型?根据表达调控性质分类按表达调控发生的先后次序分类第16页，共119页，2023年，2月20日，星期四3真核基因表达调控的类型3.1根据表达调控性质为两大类:第一类：瞬时调控或称可逆性调控，包括某种底物或激素水平的升降，酶活性和浓度的调节。第二类：发育调控或称不可逆调控，它决定了真核细胞生长、分化、发育的全部进程。第17页，共119页，2023年，2月20日，星期四3.2按调控发生的先后次序可分为：转录前调控转录水平调控转录后调控翻译水平调控翻译后调控第18页，共119页，2023年，2月20日，星期四PBL教学法？影响原核生物表达调控的环节?各环节是如何发挥调控作用的？1真核基因转录前的调控2真核基因转录水平的调控3真核基因转录后水平的调控4翻译水平的调控5翻译后水平的调控第19页，共119页，2023年，2月20日，星期四4.1真核基因转录前的调控4.2真核基因转录水平的调控4.3真核基因转录后水平的调控4.4翻译水平的调控4.5翻译后水平的调控4各环节是如何发挥调控作用的？

（重、难点）第20页，共119页，2023年，2月20日，星期四4.1真核基因转录前的调控在基因表达之前，真核基因组要进行一系列的调整，即通过改变染色质结构和DNA序列从而影响基因表达，使该表达的基因进入工作状态，而不该表达的基因则被很好地安置，以免干扰了整个机体的代谢，这就是转录前的调节。转录前的调控染色质结构改变DNA序列改变第21页，共119页，2023年，2月20日，星期四染色质结构是决定RNA聚合酶能否有效行使转录功能的关键。4.1.1染色质结构的改变4.1真核基因转录前的调控染色质结构染色质纤维折叠压缩程度DNA的拓扑结构组蛋白的结构状态第22页，共119页，2023年，2月20日，星期四

常染色质：细胞分裂间期，染色体的大部分松开分散在核内。松散染色质中的基因可以转录。异染色质：在细胞分裂期，染色体纤维折叠压缩程度较高。其基因转录受抑制。原本在常染色质中表达的基因如移到异染色质内，转录也会受抑制。4.1染色质结构的改变1)染色质纤维折叠压缩程度对基因表达调控的影响第23页，共119页，2023年，2月20日，星期四果蝇多线染色体3H尿嘧啶标记物的放射自显影检测图松开分散的染色质结构，基因转录聚缩的染色质结构，基因转录受抑制第24页，共119页，2023年，2月20日，星期四

真核基因的活跃转录是在常染色质上进行的。活性染色质：具有转录活性的染色质。非活性染色质：指不具有转录活性的染色质。4.1染色质结构的改变1)染色质纤维折叠压缩程度对基因表达调控的影响第25页，共119页，2023年，2月20日，星期四活性染色质的重要特点活性染色质上具有一个或数个DNaseI超敏感位点活性染色质上具有核基质结合区（matrixattachmentregion，MAR）第26页，共119页，2023年，2月20日，星期四DNaseI超敏感位点常出现在转录基因的5′端启动区。该区域核小体结构会发生变化，有利于调控蛋白结合而促进转录。第27页，共119页，2023年，2月20日，星期四活性染色质上核基质结合区MAR：一般位于DNA放射环或活性转录基因的两端。在外源基因两端接上MAR，可增加基因表达水平倍以10上。说明MAR在基因表达调控中有作用，是一种新的基因调控元件。第28页，共119页，2023年，2月20日，星期四4.1.1染色质结构的改变4.1真核基因转录前的调控染色质纤维折叠压缩程度DNA的拓扑结构组蛋白的结构状态第29页，共119页，2023年，2月20日，星期四

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。RNA-pol正超螺旋负超螺旋转录方向4.1.1染色质结构的改变2)DNA的拓扑结构对基因表达调控的影响第30页，共119页，2023年，2月20日，星期四4.1.1染色质结构的改变4.1真核基因转录前的调控染色质纤维折叠压缩程度DNA的拓扑结构组蛋白的结构状态第31页，共119页，2023年，2月20日，星期四

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，去除组蛋基因又能够转录。组蛋白带正电荷，与DNA结合，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。4.1染色质结构的改变3)组蛋白的结构状态对基因表达调控的影响第32页，共119页，2023年，2月20日，星期四4.1.1染色质结构的改变4.1真核基因转录前的调控染色质纤维折叠压缩程度：DNA的拓扑结构：组蛋白的结构状态：松开分散的染色质结构，基因可以转录；聚缩的染色质结构，基因转录受抑制；DNaseI超敏感位点、核基质结合区MAR促进转录。RNA聚合酶转录方向前方DNA的构象是正性超螺旋促进转录。非特异性阻遏蛋白的作用，阻遏转录。第33页，共119页，2023年，2月20日，星期四1真核基因转录前的调控2真核基因转录水平的调控3真核基因转录后水平的调控4翻译水平的调控5翻译后水平的调控本章主要内容染色质结构改变DNA序列改变第34页，共119页，2023年，2月20日，星期四4.1真核基因转录前的调控

基因丢失

基因扩增

基因重排

基因封闭

基因修饰4.1.2DNA序列改变第35页，共119页，2023年，2月20日，星期四在胚胎发生时，已决定了一些细胞将要发育为种细胞，为了保持物种在遗传上的稳定性，而保留完整的基因组，不会被削减掉。但对于发育成体细胞的来说，它们只需保存生活必须的基因，其它无关基因可以削减去除。通过染色体丢失，丢失某些基因而除去这些基因的活性的现象称为基因丢失。4.1.2.1基因丢失（geneelimination）4.1.2DNA序列改变第36页，共119页，2023年，2月20日，星期四马蛔虫受精卵细胞4.1.2.1基因丢失（geneelimination）第37页，共119页，2023年，2月20日，星期四4.1真核基因转录前的调控

基因丢失

基因扩增

基因重排

基因封闭

基因修饰4.1.2DNA序列改变第38页，共119页，2023年，2月20日，星期四◆指细胞内特定基因拷贝数专一性大量增加的现象。它是细胞在短期内为满足某种需要而产生足够的基因产物的一种调控方式。两栖动物如蟾蜍的卵母细胞是正常体细胞的100万倍，需要合成大量蛋白质，所以需要大量核糖体。核糖体含有rRNA分子，在卵母细胞发育中，rRNA基因数目临时增加了4000倍。卵母细胞的前体含有约600个编码18SrRNA和28SrRNA的DNA。在基因扩增后，rRNA基因拷贝数高达2×106，形成1012个核糖体。4.1.2.2基因扩增（geneamplification）4.1.2DNA序列改变第39页，共119页，2023年，2月20日，星期四基因扩增前，600个rDNA基因以串联方式排列(a)。在发生扩增的3周时间里，形成大量小环及复制滚环，以增加基因拷贝数目(b)。目前对这种基因扩增的机制并不清楚。4.1.2.2基因扩增（geneamplification）第40页，共119页，2023年，2月20日，星期四基因扩增发生在异常的细胞中。如，人类癌细胞中的许多致癌基因大量扩增后高效表达，导致细胞生长失控。有些基因在进化过程中就已经扩增了许多倍。如，植物中普遍存在多倍性，即基因组拷贝数的增加。基因组拷贝数增加使可供遗传重组的物质增多，这可能构成了加速基因进化、基因组重组和最终物种形成的一种方式。4.1.2.2基因扩增（geneamplification）第41页，共119页，2023年，2月20日，星期四利用流式细胞仪对从拟南芥不同发育阶段的组织中分离到的间期细胞核进行分析，发现多倍体的DNA含量与组织的成熟程度成正比。1.分析细胞表面标志，2.分析细胞内抗原物质，3.分析细胞受体，4.分析细胞的DNA、RNA含量，5.分析免疫细胞的功能

第42页，共119页，2023年，2月20日，星期四4.1真核基因转录前的调控

基因丢失

基因扩增

基因重排

基因封闭

基因修饰4.1.2DNA序列改变第43页，共119页，2023年，2月20日，星期四基因重排是基因表达调节控制的重要方式之一。基因重排会导致基因的活化。比如，许多原致癌基因在它们处于原先的染色体时，是不活化的。一旦发生基因重排，这些基因由一个染色体转座到另一个染色体时，就被激活，而最终导致细胞的癌变。

如c－myc基因在人第八号染色体上时，是无活性的；但当它转座到第14号染色体时就活化了，产生c－myc蛋白，使人患上Burkit淋巴癌。4.1.2.3基因重排4.1.2DNA序列改变第44页，共119页，2023年，2月20日，星期四基因重排也是细胞分化的机制之一。哺乳动物在受到外源蛋白侵染时，淋巴细胞会发生分化，变成浆细胞，每一个浆细胞只能产生一种或几种抗体（免疫球蛋白），无数的浆细胞就能产生无数种类的抗体。4.1.2.3基因重排4.1.2DNA序列改变第45页，共119页，2023年，2月20日，星期四第46页，共119页，2023年，2月20日，星期四人类第14号染色体上抗体重链基因片段(A)和抗体重链基因的构建(B)抗体基因重排中各个片段之间的随机组合，可从约300个抗体基因中产生108个抗体分子第47页，共119页，2023年，2月20日，星期四第48页，共119页，2023年，2月20日，星期四4.1真核基因转录前的调控

基因丢失

基因扩增

基因重排

基因封闭

基因修饰4.1.2DNA序列改变第49页，共119页，2023年，2月20日，星期四染色体就是储存基因与调节基因表达的细胞器。真核生物的DNA→染色体。研究表明，致密状态染色体中的基因是不表达的。因此生物可以通过形成致密状染色体以封闭基因。当然，生物体也一定有一些机制使染色体上面的基因可表达。目前认为起调节作用的是非组蛋白，其可使染色质由致密状态变为松驰状态而开放基因的表达.4.1.2.4基因封闭4.1.2DNA序列改变第50页，共119页，2023年，2月20日，星期四4.1真核基因转录前的调控

基因丢失

基因扩增

基因重排

基因封闭

基因修饰4.1.2DNA序列改变第51页，共119页，2023年，2月20日，星期四DNA甲基化4.1.2.5基因修饰4.1.2DNA序列改变DNA甲基化甲基化抑制基因转录的机制影响甲基化抑制基因转录的因素

DNA甲基化与X染色体失活第52页，共119页，2023年，2月20日，星期四DNA甲基化是最早发现的修饰途径之一，可能存在于所有高等生物中。DNA甲基化能关闭某些基因的活性，去甲基化则诱导了基因的重新活化和表达。DNA甲基化能引起染色体结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变，从而控制基因表达。4.1.2.5基因修饰-DNA甲基化4.1.2DNA序列改变第53页，共119页，2023年，2月20日，星期四DNA甲基化的主要形式(了解)：

5-甲基胞嘧啶，N6-甲基腺嘌呤和7-甲基鸟嘌呤。在真核生物中，5-甲基胞嘧啶主要出现在CpG和CpXpG中，原核生物中CCA/TGG和GATC也常被甲基化。CpG岛第54页，共119页，2023年，2月20日，星期四DNA的甲基化主要是DNA上胞嘧啶第五碳的甲基化（即5-mCP294）。生物体内有两类甲基化的酶：一类为在甲基化的母链指导下使对应部位发生甲基化的甲基转移酶；另一类不需要母链指导的甲基转移酶。4.1.2.5基因修饰-DNA甲基化4.1.2DNA序列改变第55页，共119页，2023年，2月20日，星期四

甲基化导致某些区域DNA构象变化，从而影响了蛋白质与DNA的相互作用，抑制了转录因子与启动区DNA的结合效率。4.1.2.5基因修饰-甲基化抑制基因转录的机制第56页，共119页，2023年，2月20日，星期四启动子的强弱对弱启动子来说，少量甲基化就能使其完全失去转录活性。当这类启动子被增强时，即使不去甲基化也可以恢复其转录活性。甲基化CpG的密度和启动子强度之间的平衡甲基化密度较高时，即使增强后的启动子仍无转录活性。因为甲基化对转录的抑制强度与MeCP1（methylCpG-bindingprotein1）结合DNA的能力成正相关，甲基化CpG的密度和启动子强度之间的平衡决定了该启动子是否具有转录活性。4.1.2.5基因修饰-影响甲基化抑制基因转录的因素第57页，共119页，2023年，2月20日，星期四第58页，共119页，2023年，2月20日，星期四第59页，共119页，2023年，2月20日，星期四第60页，共119页，2023年，2月20日，星期四DNA甲基化对基因转录的抑制直接参与了发育调控。随着个体发育，当需要某些基因保持"沉默"时，它们将迅速被甲基化，若需要恢复转录活性，则去甲基化。DNA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、染色质结构以及染色体稳定性。发现越来越多的人类疾病同DNA甲基化的异常有关。对这些疾病的研究将提供对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认识。

表观遗传学，指基于非基因序列改变所致基因表达水平变化，如DNA甲基化和染色质构象变化等第61页，共119页，2023年，2月20日，星期四

雌性哺乳动物有两条X染色体，而雄性只有一条。如果雌性的两条X染色体都有活性，那么雌性个体中由X染色体上的基因编码的蛋白的合成速率可能是雄性个体的两倍。为了避免这种不利事件的发生，雌性个体的一条X染色体处于失活状态。在胚胎发育的早期雌性哺乳动物其中一条X染色体发生失活。在雌性哺乳动物的间期细胞核中可见的被称为巴氏小体（Barrbody）的结构就是失活的、完全由异染色质构成的X染色体。4.1.2.5基因修饰-DNA甲基化与X染色体失活第62页，共119页，2023年，2月20日，星期四

在X染色体上存在一个与X染色体失活有密切联系的核心部位称为X染色体失活中心（X-chromo-someinactivationcenter，Xic）。

Xi-specifictranscript(Xist)基因只在失活的X染色体上表达，其产物是一功能性RNA，没有ORF却含有大量的终止密码子。实验证明，XistRNA分子能可能与Xic位点相互作用，引起Xic位点DNA构象变化，最终导致X染色体失活。第63页，共119页，2023年，2月20日，星期四Xist基因即存在于失活X染色体上，也存在于有活性的X染色体。活性X染色体上Xist基因被甲基化,不能转录。Xist基因的表达是决定X染色体失活的关键元素。第64页，共119页，2023年，2月20日，星期四第65页，共119页，2023年，2月20日，星期四第66页，共119页，2023年，2月20日，星期四第67页，共119页，2023年，2月20日，星期四1真核基因转录前的调控2真核基因转录水平的调控3真核基因转录后水平的调控4翻译水平的调控5翻译后水平的调控本章主要内容染色质结构改变DNA序列改变第68页，共119页，2023年，2月20日，星期四1真核基因转录前的调控2真核基因转录水平的调控3真核基因转录后水平的调控4翻译水平的调控5翻译后水平的调控本章主要内容顺式作用元件反式作用因子第69页，共119页，2023年，2月20日，星期四定义：P303.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)；近年又发现负性调控作用元件沉默子(silencer)。2真核基因转录水平的调控真核细胞的三种RNA聚合酶（Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ）中，只有RNA聚合酶Ⅱ能转录生成mRNA，以下主要讨论RNA聚合酶Ⅱ的转录调控。2.1顺式作用元件(cisactingelements)第70页，共119页，2023年，2月20日，星期四定义：P85.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协调作用。最常见的哺乳类RNA聚合酶Ⅱ启动子中的元件序列见下表。2.1.1启动子第71页，共119页，2023年，2月20日，星期四表

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

分子量

DNA长度

TATATATAAATFIID30,000～10bpGCGGGCGGSP-1105,000～20bpCAATGGCCAATCTCTF/NF160,000～22bpkBGGGACTTTCCNFkB44,000～10bpATFGTGACGTATF?~20bpOctaneATTTGCATOct-176,000～10bp第72页，共119页，2023年，2月20日，星期四①核心启动子元件(corepromoterelement,CPE)

指RNA聚合酶起始转录所必需的最小的DNA序列，包括转录起始点及其上游－25处的TATA盒。

CPE单独起作用时只能确定转录起始位点和产生基础水平的转录。②上游启动子元件(upstreampromoterelement,UPE)或称上游激活序列（upstreamactivatingsequence,UAS)

包括通常位于－70bp附近的CAAT盒和GC盒、以及距转录起始点更远的上游元件。这些元件与相应的蛋白因子结合能提高或改变转录效率。启动子中的元件可以分为两种：第73页，共119页，2023年，2月20日，星期四定义：P305增强子通常占100－200bp长度，也和启动子一样由若干组件构成，基本核心组件常为8－12bp，可以单拷贝或多拷贝串连形式存在。增强子的特性：增强子可能的作用机制：

影响模板附近的DNA双螺旋结构；将模板固定在细胞核特定位置，利于DNA拓扑异构酶改变DNA双螺旋结构；提供反式作用因子/RNA聚合酶进入染色质结构的入口。21.2增强子第74页，共119页，2023年，2月20日，星期四

最早在酵母中发现，以后在T淋巴细胞的T抗原受体基因的转录和重排中证实这种负调控顺式元件的存在。目前对这种在基因转录降低或关闭中起作用的序列研究还不多。其作用可不受序列方向的影响，也能远距离发挥作用，并可对异源基因的表达起作用。2.1.3沉默子（沉寂子）第75页，共119页，2023年，2月20日，星期四定义：P471RNA聚合酶是一种反式作用于转录的蛋白因子。反式作用因子？转录因子转录因子活性调节的主要方式（P307，图8-13）2.2反式作用因子(transactingfactors)第76页，共119页，2023年，2月20日，星期四转录因子的分类

基本转录因子：和RNA聚合酶一起结合于转录起始点和TATA盒。

激活剂：结合于启动子或增强子位点，增加转录效率。

辅激活剂：其自身不与DNA结合，连接激活剂与顺式作用元件，通过蛋白质-蛋白质相互作用影响转录。

改变染色质结构的调节因子.2.2反式作用因子(transactingfactors)第77页，共119页，2023年，2月20日，星期四激活剂-由两部分组成：2.2反式作用因子(transactingfactors)

DNA识别或结合域作用：将转录激活域带到启动子邻近区域比较典型的是通过结合域中相对较小的基序结合DNA.

转录激活域氨基酸序列第78页，共119页，2023年，2月20日，星期四螺旋-转折-螺旋(helixturnhelix,HTH)碱性螺旋-环-螺旋(basic-helix-loop-helix,b-HLH)

锌指结构（zincfinger）碱性--亮氨酸拉链（basic-leucinezipper，bZIP）DNA结合域常见基序结构（P309）：第79页，共119页，2023年，2月20日，星期四①螺旋-转角-螺旋(HTH)由串联的a螺旋构成，a螺旋之间形成转角，HTH常结合于大沟，常为阻遏蛋白。这类结构至少有两个α螺旋，其间由短肽段形成的转角或环连接，两个这样的motif结构以二聚体形式相连，距离正好相当于DNA一个螺距(3.4nm)，两个α螺旋刚好分别嵌入DNA的深沟。此基序的结构还存在于“同源域”中（P309，图8-15）DNA结合域常见基序结构：第80页，共119页，2023年，2月20日，星期四④碱性螺旋-环-螺旋(b-HLH)P313

DNA结合域常见基序结构：第81页，共119页，2023年，2月20日，星期四每个重复的“指”状结构包括由含约23个氨基酸残基组成的环，它伸出锌结合位点（由半胱氨酸和组氨酸组成）②锌指结构（zincfinger）第82页，共119页，2023年，2月20日，星期四一般认为，某个蛋白如果拥有一个或多个成簇的锌指区，那么它就很可能是转录因子。目前主要有两类锌指结构：经典锌指结构和类固醇激素受体。固醇激素受体锌指结构：P311，图8-17Cys2/Cys2锌指。②锌指结构（zincfinger）决定DNA结合序列形成与靶位点之间的空间第83页，共119页，2023年，2月20日，星期四经典锌指结构：Cys2/His2锌指。锌指通常被组织为单一序列的串联重复，偶尔有一组以上的锌指，可有2-9个这样的锌指重复单位，几乎占据整个蛋白质分子。②锌指结构（zincfinger）第84页，共119页，2023年，2月20日，星期四由一串富含亮氨酸的氨基酸组成，每隔6个氨基酸就有一个亮氨酸残基，结果就导致这些亮氨酸残基都在α螺旋的同一个方向出现。两个相同的结构的两排亮氨酸残基就能以疏水键结合成二聚体，这二聚体的另一端的肽段富含碱性氨基酸残基，借其正电荷与DNA双螺旋链上带负电荷的磷酸基团结合。若不形成二聚体则对DNA的亲和结合力明显降低。③碱性-亮氨酸拉链（basic-leucinezipper，bZIP）第85页，共119页，2023年，2月20日，星期四同源域：指编码60个氨基酸序列的DNA片段，广泛存在于真核生物基因内。果蝇：产物是一种DNA结合蛋白即转录因子，它激活分节基因的转录，决定胚胎的前后轴和背腹轴。分节基因的功能是把胚胎分为划分为体节，分为三类：间隙基因，成对基因和体节极性基因。④同源域（同源异型域）第86页，共119页，2023年，2月20日，星期四同源域可形成3个α螺旋：C端螺旋结合于DNA大沟，N端螺旋插入DNA小沟。含同源域的蛋白质可能是转录激活剂或抑制剂。④同源域（同源异型域）第87页，共119页，2023年，2月20日，星期四激活剂-由两部分组成：2.2反式作用因子(transactingfactors)

DNA识别或结合域作用：将转录激活域带到启动子邻近区域比较典型的是通过结合域中相对较小的基序结合DNA.

转录激活域第88页，共119页，2023年，2月20日，星期四依赖于DNA结合域以外的30-100个氨基酸残基，不同转录激活域大体有以下特征性结构：

带负电荷的螺旋结构富含谷氨酰胺结构富含脯氨酸

阻抑物结构域？列举出4种以上反式作用因子的转录激活结构域基序的保守特征？转录激活域第89页，共119页，2023年，2月20日，星期四1真核基因转录前的调控2真核基因转录水平的调控3真核基因转录后水平的调控4翻译水平的调控5翻译后水平的调控本章主要内容第90页，共119页，2023年，2月20日，星期四3真核基因转录后水平的调控3.1RNA加工成熟

3.2转录后加工的多样性

3.3mRNA有效性的调控第91页，共119页，2023年，2月20日，星期四无论是rRNA、tRNA、mRNA，转录后都必须经过加工，才能成为有功能的分子。

rRNA：

加工形式：分子内切割、化学修饰。

（P297）前体是45S，成熟的rRNA是18S、28S、5.8S；

还要经过化学修饰--核糖甲基化（真核生物）。3真核基因转录后水平的调控3.1RNA加工成熟第92页，共119页，2023年，2月20日，星期四tRNA：其初级转录产物进入细胞质后，首先经过核苷的修饰，生成4.5S前体tRNA，在剪接成为成熟的tRNA。（P297，图8-3）

mRNA：

5‘加帽子，3’加poly(A)，还要经过剪接以及核苷酸的甲基化等修饰。3真核基因转录后水平的调控3.1RNA加工成熟第93页，共119页，2023年，2月20日，星期四

真核生物的基因可以分为两大类：一类是简单的转录单位；另一类是复杂转录单位。转录后加工方式是不同的。（1）简单转录单位：编码产生一个多肽，转录后加工有3种形式。a、基因没有内含子，转录后无需加工，也没poly(A)，如组蛋白基因。b、没有内含子，无需剪切，但需要加poly(A)尾，如α-干扰素基因。c、有内含子，需要加工，及加poly(A)尾，但它们只产生一个有功能的mRNA。3.2转录后加工的多样性3真核基因转录后水平的调控第94页，共119页，2023年，2月20日，星期四初级转录产物可通过不同的方式加工成两个或两个以上的mRNA。a、利用多个转录起始点或剪接位点产生不同的蛋白质。b、有一个起始位点，但有多个加poly(A)位点，不同的剪接方式可得到不同的蛋白质。c、虽无剪接，但有多个转录起始位点或加poly(A)位点。（2）复杂转录单位3真核基因转录后水平的调控3.2转录后加工的多样性第95页，共119页，2023年，2月20日，星期四3真核基因转录后水平的调控3.1RNA加工成熟

3.2转录后加工的多样性

3.3mRNA有效性的调控mRNA的寿命第96页，共119页，2023年，2月20日，星期四1真核基因转录前的调控2真核基因转录水平的调控3真核基因转录后水平的调控4翻译水平的调控5翻译后水平的调控本章主要内容第97页，共119页，2023年，2月20日，星期四40S核糖体首先与mRNA5’端处结合，向3’端滑行，遇到AUG起始密码时，与60S结合形成80S起始复合物。即“扫描模式”。只有当AUG处于合适的前后序列（A/GNNAUGG）时才能如此。即，AUG前后序列决定了40S是否与60S结合，起始翻译蛋白质。4翻译水平的调控4.1蛋白质合成的起始第98页，共119页，2023年，2月20日，星期四帽子结合蛋白（capbindingprotein,CBP)：能专一识别帽子结构的蛋白，具有促进有帽子mRNA的蛋白质合成的活性。mRNA5’端先导序列：由帽子到起始密码之间的核苷酸序列是不编码蛋白质的，称为先导序列，3~742个核苷酸，太短影响起始的精确性，但其长度对翻译效率影响不大。4翻译水平的调控4.2mRNA帽子结构的识别第99页，共119页，2023年，2月20日，星期四1真核基因转录前的调控2真核基因转录水平的调控3真核基因转录后水平的调控4翻译水平的调控5翻译后水平的调控本章主要内容第100页，共119页，2023年，2月20日，星期四多肽链合成后通常需经过加工与折叠才能成为有活性的蛋白质，蛋白质的折叠构象主要决定于它的氨基酸序列，而其最后具有生物活性的构象则是在加工或共价修饰过程中形成的。翻译后的加工过程包括（P144）-蛋白质前体的加工5翻译后水平的调控第101页，共119页，2023年，2月20日，星期四特定基因表达：

DNA-RNA-蛋白质（生物信息传递，包括转录、转录后、翻译、翻译后水平的调控）染色质水平的基因表达调控（转录前水平的调控）

细胞是生命活动的基本单位，细胞要不断“感知”体内外环境的变化，作出特定应答。P341细胞应答的三个阶段。体内外环境的变化—基因表达调控的联系其他调控：第102页，共119页，2023年，2月20日，星期四P341（重要作用）是生物体内存在的一种普遍的调节方式，在细胞信号传递过程中占有极其重要的地位。（P341图8-51）其他调控-蛋白质磷酸化与去磷酸化第103页，共119页，2023年，2月20日，星期四蛋白质磷酸化在细胞信号转导中的作用（了解）(1).在胞内介导胞外信号时具有专一应答特点。与信号传递有关的蛋白激酶类主要受控于胞内信使，如cAMP，Ca2+，DG（二酰甘油，diacylglycerol）等，这种共价修饰调节方式显然比变构调节较少受胞内代谢产物的影响。

(2).蛋白质的磷酸化与去磷酸化控制了细胞内已有的酶“活性”。与酶的重新合成及分解相比，这种方式能对外界刺激做出更迅速的反应。(3).对外界信号具有级联放大作用；(4).蛋白质的磷酸化与去磷酸化保证了细胞对外界信号的持续反应。第104页，共119页，2023年，2月20日，星期四（P341图8-25）蛋白质的磷酸化-指由蛋白质激酶催化的把ATP或GTP上γ位的磷酸基转移到底物蛋白质氨基酸残基上的过程;

蛋白质的去磷酸化-是由蛋白质磷酸酶催化的，称为蛋白质脱磷酸化。

其他调控-蛋白质磷酸化与去磷酸化

已经发现人体内有多达2000个左右的蛋白质激酶和1000个左右的蛋白质磷酸酶基因。第105页，共119页，2023年，2月20日，星期四第106页，共119页，2023年，2月20日，星期四PKA：依赖于cAMP的蛋白激酶（P342）被A激酶磷酸化的蛋白质其N端上游往往存在两个或两个以上碱性氨基酸，特异氨基酸的磷酸化（X-Arg-Arg-X-Ser-X）改变了这一蛋白的酶活性。这一酶活性代表了绝大多数细胞中cAMP所引起的全部反应。PKA全酶由4个亚基组成(R2C2）包括两个相同的调节亚基（R）和两个相同的催化亚基（C）。几种主要的蛋白激酶（proteinkinase）第107页，共119页，2023年，2月20日，星期四C激酶与PIP2、IP3和DAG（P343

）C激酶（PKC）：依赖于Ca2+的蛋白激酶磷酸肌醇级联放大的细胞内信使是磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸（PIP2）的两个酶解

产物：肌醇1，4，5-三磷酸（IP3）和二酰基甘油（DAG）。IP3引起细胞质Ca2+浓度升高，导致PKC从胞质转运到靠原生质膜内侧处，并被DAG和Ca2+

的双重影响所激活。

C激酶的活性也受磷脂酰丝氨酸的影响，原因是其大大提高了PKC对于Ca2+的亲和力，从而使得PKC能被生理水平的Ca2+离子所活化。C激酶主要实施对丝氨酸、苏氨酸的磷酸化，它具有一个催化结构域和一个调节结域。几种主要的蛋白激酶（proteinkinase）第108页，共119页，2023年，2月20日，星期四CaM激酶及MAP激酶（P344

）

Ca2+的细胞学功能主要通过钙调蛋白激酶（CaM-kinase）来实现，它们也是一类丝氨酸/苏氨酸激酶，但仅应答于细胞内

Ca2+水平。MAP激酶（mitogen-activatedproteinkinase,MAP-kinase，又称为extracellular-signal-regulatedkinase，ERKS）活性受许多外源细胞生长、分化因子的诱导，也受到酪氨酸蛋白激酶及G蛋白受体系统的调控。几种主要的蛋白激酶（proteinkinase）第109页，共119页，2023年，2月20日，星期四细胞通过p53及p21蛋白控制CDK