遗传学第十四章基因表达的调控.ppt

第十四章 基因表达的调控,一、原核生物基因表达的调控（一）大肠杆菌乳糖操纵子的调控机制1、大肠杆菌对乳糖的利用和酶诱导诱导作用（induction)可诱导系统（inducible system)与乳糖分解利用相关的酶：-半乳糖苷酶(Z)；半乳糖透性酶(Y)；硫代半乳糖苷转乙酰基酶(A).,（二）大肠杆菌乳糖操纵子的负调控 1961，法国F.Jacob和J.Monod提出乳糖操纵子学说（operon hypothesis).,野生型乳糖操纵子（I+O+Z+Y+A+）的负调控作用 细胞中没有乳糖时，阻遏物连到操纵基因上，阻断转录，没有酶产生。细胞中有乳糖时，乳糖与阻遏物连接，诱导转录，产生相应的酶。,（三）建立乳糖操纵子模型的相关实验分析1、相关突变体（1）结构基因本身改变的突变体Z+:能合成-半乳糖苷酶Z-:不能合成-半乳糖苷酶（2）组成型突变体 没有诱导物存在，也能进行酶合成的突变型。多发生在I基因和O基因上。,lacI-：该组成型突变使阻遏物发生改变，不能连到操纵基因区，结构基因总是处于开放状态。lacOc：该组成型突变使操纵基因的DNA序列发生改变，不能与正常的阻遏物分子连接，结构基因处于转录状态。（3）超阻遏物突变体 突变株丧失合成结构基因产物的能力。lacIs：该突变的效应与lacI-相反，产生的阻遏物分子不能与乳糖相互作用，而是连在操纵基因序列上，使结构基因转录关闭。,2、部分二倍体分析 将带调节基因的F导入E.coli F-细胞，构建不同组合的部分二倍体，比较在乳糖存在或没有乳糖时，野生型和突变型基因的活性。,3、调节基因I的功能及其产物分析（1）调节基因I的功能 P328 表14-1（2）lac阻遏物的晶体结构分析阻遏物单体。阻遏物二聚体，连到两个21bp的操纵基因DNA片段。,阻遏物单体,阻遏物二聚体，连到两个21bp的操纵基因DNA片段,4、操纵基因（O）的确定 操纵基因序列的突变将导致阻遏物不能识别和结合到该部位上。从而造成乳糖利用物质继续合成。如何识别突变体Oc和I-。部分二倍体实验。5、启动子 RNA聚合酶识别和结合部位：-10区：序列特征 5-TATGTT-3-35区：序列特征 5-TTTACA-3,（四）乳糖操纵子的正调控 大肠杆菌的葡萄糖效应,二、色氨酸操纵子中基因表达时的衰减作用（一）色氨酸操纵子的结构 编码色氨酸合成相关的五个基因trpE,trpD,TrpC,TrpB,trpA；在这五个结构基因上游有启动区和操纵基因（trpO）；在第一个结构基因trpE和trpO之间，有一长达160bp的核苷酸序列，称为前导序列（L），其中含一段衰减子（A）区段。,二、真核生物基因表达调控（一）真核生物基因转录水平调节1、真核基因转录调节中的两种主要成分（1）顺式调节元件 启动子；近启动子；增强子和沉默子。（2）转录调节蛋白（反式作用因子）转录因子；激活因子；铺激活因子；阻遏物。,2、染色质修饰与基因表达 DNA甲基化与基因组印迹。如小鼠基因组中 IGF-基因。,（二）转录后水平的调控1、选择性剪接 如 小鼠前速激肽mRNA（preprotachykinin mRNA，PPTmRNA）的不同剪接 PPT基因中的两个外显子P和K，P神经肽主要存在于神经组织中；K神经肽主要发现于肠和甲状腺中。当剪接除去所有内含子和K外显子时，产生-PPTmRNA，翻译产生P神经肽。当剪接只除去内含子时,产生-PPTmRNA，翻译产生P和K神经肽。,小鼠前速激肽mRNA（preprotachykinin mRNA，PPTmRNA）的不同剪接,2、反式剪接,3、RNA编辑,（三）翻译水平的调控 卵母细胞中隐蔽mRNA的调控。P366（四）翻译后调节 蛋白质剪接（五）基因表达中的RNA调节 RNAi,miRNA,