DECODING THE BOOK OF LIFE Milestone bTaHumanity 第7章基因表达的调节 Regulation of gene Expression Operator IPTG cleft Oligomerization domain
第7章 基因表达的调节 Regulation of Gene Expression
本章主要内容: 旬基因与基因组 旬原核生物基因表达的调节 真杉 核生物基因表达的调节
本章主要内容： 基因与基因组 原核生物基因表达的调节 真核生物基因表达的调节
1基因与基因组 11、基因表达( gene expression) 就是基因转录与翻译的过程。在某恃定时间,基因组只有一部分处 于表达状态。 1.2、基因 具有特定生物遗传信息的DNA序列,在一定条件下能够表达这种 遗传信息,产生特定的生理功能。 起始点 终止点 增强子 外显子 外显子 外显子 DNA 内含子 内含子 真核生物基因结构图
1.基因与基因组 1.1、基因表达（gene expression） 就是基因转录与翻译的过程。在某一特定时间，基因组只有一部分处 于表达状态。 1.2、基因 具有特定生物遗传信息的DNA序列，在一定条件下能够表达这种 遗传信息，产生特定的生理功能。 终止点 增强子 启动子 起始点 外显子 外显子 外显子 内含子 内含子 增强子 DNA 真核生物基因结构图
1.3、基因组 是细胞或生物体的全套遗传物质。 真核生物基因组分为 高度重复序列 中度重复序列 低度重复序列 注意不同生物基因组大小和数目不同
1.3、基因组 是细胞或生物体的全套遗传物质。 真核生物基因组分为： 高度重复序列 中度重复序列 低度重复序列 注意不同生物基因组大小和数目不同
基因表达控制的潜在环节 复制水平 DNA一 前体mRNA的转录 Transcription Primary transcript w Nucleotides mRNA前体转录后的修饰和加工 Posttranscriptional mRNA从核内转移到胞液 Mature mRNA mRNA的稳定性调节 Translation mRNA的翻译活性调节 Amino acid 肽链翻译后的加工 肽链的转运和细胞定位 Protein degradation 蛋白质的稳定性 综恐
基因表达控制的潜在环节 复制水平 前体mRNA的转录 mRNA前体转录后的修饰和加工 mRNA从核内转移到胞液 mRNA的稳定性调节 mRNA的翻译活性调节 肽链翻译后的加工 肽链的转运和细胞定位 蛋白质的稳定性
inactive mRNA NUCLEUS CYTOSOL mRNA 转运 degradation5mRNA的降解控制 control RNA DNA transcript mRNA 3-mRNA transcriptional A RNA 翻译控制 contro processing transport translation protein 转录控制 control and control activit 转录后加工 localization control control otein proter 蛋白质活性控制 基因表达的各个调节部位 转录是基因表达控制的中心环节
基因表达的各个调节部位 转录是基因表达控制的中心环节 转录控制 转录后加工 转运 翻译控制 蛋白质活性控制 mRNA的降解控制
2原核基因表达的调节 原核基因表达的调节通过操纵子( operon)进行,操纵子是DNA 上由几个相关的结构基因以及对其转录进行调节的启动基因和操纵 基因等组成的单位。(操纵子学说由 Monod and jocob提出, 1960) 激活物结合位置启动基因 P Repressor Activator binding site binding site (operator) DNA Promoter B Genes transcribed as a unit Regulatory sequences 操纵基因O 结构基因
原核基因表达的调节通过操纵子( operon)进行，操纵子是DNA 上由几个相关的结构基因以及对其转录进行调节的启动基因和操纵 基因等组成的单位。(操纵子学说由Monod and Jocob提出， 1960) 启动基因 P 操纵基因 O 结构基因 激活物结合位置 2.原核基因表达的调节
原核生物操纵子中的结构基因是多顺反子,即含有几个 编码功能相关的蛋白质或酶的基因。在其上游有操纵基 因(o)和启动基因(P)操纵基因是阻遏物蛋白结合的 部位(在阴性调节中)。P基因是RNA聚合酶结合并开始转 录的部位。在P基因的上游,有激活物蛋白结合的部位 (在阳性调节中),还有表达阻遏物蛋白的调节基因i
原核生物操纵子中的结构基因是多顺反子，即含有几个 编码功能相关的蛋白质或酶的基因。在其上游有操纵基 因（O）和启动基因（P), 操纵基因是阻遏物蛋白结合的 部位(在阴性调节中)。P基因是RNA聚合酶结合并开始转 录的部位。在P基因的上游，有激活物蛋白结合的部位 (在阳性调节中)，还有表达阻遏物蛋白的调节基因i
操纵子转录调节的两种方式 阴性调控( negative control)——一阻遏物蛋白( repressor)对 基因开关〔操纵基因o基因)进行的调节。阻遏物蛋白结合在操纵基 因上则转录不能进行,它的活性受小分孑诱导物影响。阻遏物是由调 节基因表达的。 阳性调控( positive control )——激活物蛋白( activator)对 RNA聚合酶的转录进行的调节。激活物蛋白结合在启动基因(P基因) 上游的某个区域以增强RNA聚合酶的转录活性,它的活性也受小分子 的影响
阴性调控（negative control）—— 阻遏物蛋白（repressor ）对 基因开关（操纵基因,O基因）进行的调节。阻遏物蛋白结合在操纵基 因上则转录不能进行，它的活性受小分子诱导物影响。阻遏物是由调 节基因i表达的。 阳性调控（positive control）—— 激活物蛋白（activator）对 RNA聚合酶的转录进行的调节。激活物蛋白结合在启动基因(P基因) 上游的某个区域以增强RNA聚合酶的转录活性，它的活性也受小分子 的影响。 操纵子转录调节的两种方式
阴性调控 阳性调控 NEGATIVE REGULATION POSITIVE REGULATION bound repressor protein prevents transcription bound activator protein promotes transcription bound activator bound repress RNA polymerase protein protein GENE OFF GENE ON LIGAND BINDS TO REMOVE mRNA REGULATORY PROTEIN 阻遏物 FROM DNA ADDITION OF LIGAND protein SWITCHES GENE ON BY REMOVING REPRESSOR ADDITION OF LIGAND PROTEIN SWITCHES GENE OFF BY REMOVING ACTIVATOR PROTEIN RNA聚合酶 激活物 GENE OFF GENE ON LIGAND BINDS TO ALLOW REGULATORY mRNA PROTEIN TO BIND TO DNA REMOVAL OF LIGAND inactive repressor SWITCHES GENE ON BY REMOVING REMOVAL OF LIGAND REPRESSOR PROTEIN SWITCHES GENE OFF BY REMOVING ACTIVATOR PROTEIN
阴性调控 阳性调控 阻遏物 激活物 RNA聚合酶