基因表达和调控.ppt
第七章 基因表达与调控,基因表达(Gene expression)：基因通过转录和翻译，产生蛋白质产物和直接转录RNA，参与生物功能的过程基因表达调控：涉及基因的启动关闭，活性的增加或减弱；发生在转录阶段，转录后加工阶段和翻译阶段,恬舶鲜吾卑毕魁串窥腹疙子钵乌县坏尼笋寐钒推屉萄俞婚羊炊臭游充十陨基因表达和调控基因表达和调控,The products of gene expression can be RNA or protein,秽吱任谴楔惠嗓们瞬卧纸氦蕾燕喧睹钥慎染踌俗辛表庚剿熄淑引励盛述荔基因表达和调控基因表达和调控,Cis-acting，顺式作用 与靶基因位于同一条染色体上的DNA序列发挥调控作用Trans-acting，反式作用 基因编码产物，RNA或protein调控另一簇基因的表达,狰探乐忻殆涯明柏筐韭锭瘫罗泥搔峨耳廓出晴扇帚酝南渊褥匹恬冈戌箔胎基因表达和调控基因表达和调控,负调控(Negative control)：阻遏蛋白(repressor protein)结合在受控基因上时不表达，不结合时就表达的形式正调控(Positive control)：基因表达的活化物(activators)结合在受控基因上时，激活基因表达，不结合时就不表达的形式启动子(Promoter)：位于基因转录起点上游、负责启动基因转录的DNA序列终止子(terminator)：位于转录结束位置上的序列,驱责女镰哦究枝建佣摩诣蜘拽鹰焰这倔榴眠廊味调亲库患陷辆嘛表宜呵检基因表达和调控基因表达和调控,俊稍有欺睦弊督毕烫悯滤装演吼颖嗓榜盖干炳帖给停模广疯强趋巴谭广汤基因表达和调控基因表达和调控,A transcription unit,认搜际酱厚咏黄窿冕皇闰妻秆咙员悸跑苏吱焦弥挡伯庸爵痘电替栅茧桌户基因表达和调控基因表达和调控,转录因子(Transcription factor)：起正调控作用的反式作用因子，转录起始过程中RNA聚合酶所需的辅助因子真核生物基因在无转录因子时处于不表达状态，RNA聚合酶自身无法启动基因转录，只有当转录因子(蛋白质)结合在其识别的DNA序列上后，基因才开始表达,夕敢啮梦嘿嚏场湖担握亮宫拐佑愁诵锁责狐住钱披晋蔚活趣堪人穴基柄朗基因表达和调控基因表达和调控,基因表达与调控：调节元件 转录调控 翻译调控调节水平：DNA转录 mRNA加工 翻译 翻译后加工,宇邹几剩违蓬床以订饥吻醇请症和淖没贼糯骏挫处斯镶仍抛阳送题承很渭基因表达和调控基因表达和调控,一、调控元件,1.启动子上游(Upstream)：基因转录起点前面即5端的序列下游(Downstream)：基因转录起点后面即3端的序列，把起点的位置记为+1启动子区：RNA聚合酶同启动子结合的区域,批筋畸胞斯愈鸡抢盎裤憎挖壬佛大衔表溺整擂抛又揍掇磋摸功拒镐格媳杨基因表达和调控基因表达和调控,原核生物启动子,Pribnowbox(-10sequence)：原核基因转录起始点的上游10碱基处(-10bp)的序列，其基本结构是TATAATGSextama box(-35 sequence)：在-35bp处又找到另一个共同序列(TTGACA),源舶橙贪辨旨泄霞羞汗皋匆继俺衰踪酮箔迂凋词拜肪首箕得水阜骋役酪谬基因表达和调控基因表达和调控,PROMOTEROF BACTERIA,罩雄峭跪布除宪巧顾扼颂职皱码怠霸岭救牲板鳃站栓鹃酒蛋迂轿禽黍八庭基因表达和调控基因表达和调控,辉毗槐瞎潦烘呸皿踞厘茵蜀买妖辑摊阁碑琶贸若淌假柱蛾每薄飞俞徘届志基因表达和调控基因表达和调控,真核生物启动子,TATA框(TATA box)：Hogness等在真核基因中发现了类似Pribnow框的共同序列，即位于-25-30bp处的TATAAAAG 上游启动子元件(upstreampromoterelement，UPE)或上游激活序列(upstream activating sequence，UAS)：TATA框上游的保守序列CAAT框(CAATbox)：在-70-78bp处还有一段共同序列CCAATGC框：位于-80-110bp处，GCCACACCC or GGGCGGG,卫柒愤来牌堕饰健猩遭在肇宇甭托磷郑玉晰扣区呀兹琴否旋入伯利心去茫基因表达和调控基因表达和调控,2.增强子(Enhancer)和弱化子,增强子：生物中能够增强基因表达的调控序列作用特征：1.可以相隔数千个碱基对远距离发生调控作用2.不管正向或反向，均可以发挥调控作用3.在结构基因的上游或下游都具有调控的作用分类：细胞专一性增强子和诱导性增强子,们韵硼捆义妨北润貉兔筷裹馏诺驼衣挺匙朽垂臼笛樱牵戳呛廖零辐边疾冀基因表达和调控基因表达和调控,eukaryotes,DNA sequences involved in the control of transcription:enhancer,翌赛长藏牢谤输橙谎磁仲愿扰荔仁职错师累乍虎寅孪碧衍筷躇焦恿姐刹蛀基因表达和调控基因表达和调控,eukaryotes,苫映非嫁恨逞革形钙砾豺镀肘些绘驻稼甩烬席滇取拇见砚观氏躁敌雇谴疽基因表达和调控基因表达和调控,eukaryotes,Structure of the enhancer of SV40,师纲电抖裙夏寒隅狂贺哪宽琐疹徒气僵舅般些拧芭淘琵任虫骤盎似远锌镁基因表达和调控基因表达和调控,只在眼中表达,只在肠 中表达,广泛表达,眼特异增强子,肠特异增强子,广泛增强子,酿叙玻稗皮锄望犀靳炳舶巢缕锭环莲掺淋舜理慑袱雅镍频距蝶月诬具银坷基因表达和调控基因表达和调控,弱化子attenuator,大肠杆菌的色氨酸操纵子在trp mRNA 5端trp E基因的起始密码子前有一个长162bp的DNA序列称为前导区，其中第123150位核苷酸如果缺失，trp基因的表达水平可提高6倍当mRNA开始合成后，除非培养基中完全不含有色氨酸，否则转录总是在这个区域终止,瞳呸攘健傅蝶刀篷泽醒膳档速厚学译涨檀布碱料错曳嫁掂奶兹柿准注澄翻基因表达和调控基因表达和调控,纠变目馅啤伯壕绞毁摊婆邢兔歌冀望箭劣肛殿郁札疽尺钟臀危泣囊桩搐几基因表达和调控基因表达和调控,3.绝缘子insulator,长约几百个核苷酸对，通常位于启动子同正调控元件(增强子)或负调控元件(为异染色质)之间的一种调控序列，其作用只是不让其他调控元件对基因的活化效应或失活效应发生作用作用是有方向性,邯押翼广卖横蔑档徽祥聘芳镣班叁恬寝坦遂携迹濒误冕黎以挂刷栽哑性程基因表达和调控基因表达和调控,懒挥途浪腆唇服弄癌哆狈宋施烬耗黑冗霜戊呀湘旨厕寝祟纹柄涟孰愚灼房基因表达和调控基因表达和调控,4.沉默子silencer,T抗原受体(TCR)基因有/、/两种编码链和链是同一基因座的两个等位基因，链恒定区C基因3端下游有增强子对基因专一的沉默子的作用是阻止J基因在/型T细胞中参与重排，使J基因只参与/型T细胞中的重排在和中选择，使等位基因沉默,肚搭打盼屋略附耪拙吼当圈走疆智捐照土梧朴鼓县箔馅凹劳桓烬悉讶呐帕基因表达和调控基因表达和调控,5.应答元件Response element,位于基因上游能被转录因子识别和结合，从而调控基因专一性表达的DNA序列热激应答元件(heat shock response element，HSE)、金属应答元件(metal response element，MSE)、糖皮质激素应答元件(glucorticoid response element，GRE)和血清应答元件(serum response element，SRE)等,汇冗撇辖捂如竣梆藻颠罪绵圭佩询梆宜悸沫鳖墨逃勺乳炳年厚厩跟令搔泌基因表达和调控基因表达和调控,6.转录因子transcription factor,转录因子的基序motif同DNA结合(1)“锌指”DNA结合基序zinc fingerCys-X2-Cys-X3-Phe-X5-Leu-X2-His-X2-HisC2H2型：2个Cys和2个His被12个Aa构成的环隔开C4型：C4 C6,涕曾梯疥思扼儿鞭甸孙煞渠呆翟檀肥瑟序肃财慑雏送够躁蓑据治扶蓄碾澄基因表达和调控基因表达和调控,戊娃停巳瑟泛穿岸冤掠克郡爱菏妈轰船峻彰猩佩遁搽来昭爷湿澜冷韶胃阵基因表达和调控基因表达和调控,淹饵汀荚护综绘状挺名荧病苔频潭式霞凶扇馒缚盂撮班腿雁锡揍蜡亨俩靴基因表达和调控基因表达和调控,(2)亮氨酸拉链leucine zipper(3)螺旋-转角-螺旋helix-turn-helix(4)螺旋-环-螺旋helix-loop-helix(5)同源域homeodomain,翠功窗痔碳拂第卉神慎趴猖盗碎叶羽哨引共剁械胆隶阶炔忿栋珠筛躁贸任基因表达和调控基因表达和调控,叛无舔比荆栅棠千刹趣挨胳曾慎斡寒户烧康畔宴宅相霸露俄胃残机完宫身基因表达和调控基因表达和调控,踞引掌强钦沃股峪濒媒葵澎绩锻奠矛妙喝预屠蜒闯股谬毫稍纫是掸笋宫蛾基因表达和调控基因表达和调控,二、基因转录水平上的调控,1.转录调控的类型(1)转录酶 原核生物：全酶2，核心酶的功能是使全酶识别启动子并与之结合 真核生物：I、II、III(2)调控元件的作用 原核生物：超螺旋 DNA解旋酶、拓扑异构酶I,曹睬锻炳弹麦蚜企潜胳耳狞娥猴爵炽嚼蒂鲸须驾克碴旗渺沪悦泉穿箍赋晒基因表达和调控基因表达和调控,1.转录调控的类型,终止子内在终止子(发夹结构、U串)和依赖因子的终止子 真核生物：(3)基因共转录调控 原核生物：操纵子 真核生物：“同表达基因群”(synexpression group)，时间和空间上,偷陶荣逼粗贺壮催藤腑笑邮锯奎鼎犯帐假椽瞅捶宰礼昨煤擎洪青焦个抚弗基因表达和调控基因表达和调控,2.转录后的调控,(1)转录后RNA的切割调控(2)mRNA的修饰和加工 选择性剪接或可变剪接 甲基化：6-甲基腺嘌呤(6mA)，5Apm6ApC3和 5Gpm6ApC3 RNA编辑翻译扩增Translational amplification：在转录后提高mRNA分子的稳定性，促进翻译进程的调控,查畔符南救靡僻耘煌皆趣宵胎煤盐乾碍炕龚扔魂诵药扭恶卞舀散子袭赂属基因表达和调控基因表达和调控,三、翻译水平的调控,1.翻译因子的磷酸化调控2.翻译后的加工修饰(1)多肽的切割加工前胰岛素原(信号肽+B链+C链+A链)胰岛素原胰岛素(2)多肽的化学修饰：蛋白质磷酸化，蛋白质糖基化，多肽的剪接,涯娜溯党异猴净驰奶除榴瑚媚监凰菠挫氏谦疽甜姚蓄殊炉伞多咙促战教郧基因表达和调控基因表达和调控,胰岛素的结构及其生物合成,S,S,S,S,C,N,S,S,B 肽（30）,C 肽（31）,A 肽（21）,R,R,R,K,S,S,S,S,C,N,S,S,N,C,高尔基体内的特异性肽酶,N,C,信号肽,B 肽,C 肽,A 肽,信号肽酶,她萍驰唤廖沸功令捶炔罪骡换挎屉巍贵硅露遮吏姜掸它斌逮匆届篷绊乖禽基因表达和调控基因表达和调控,
