第七讲 真核基因表达调控
第七讲 真核基因表达调控
▪ 真核基因表达调控的最显著特征是能在特定时间和 特定的细胞中激活特定的基因，从而实现“预定”的、 有序的、不可逆转的分化、发育过程，并使生物的 组织和器官在一定的环境条件范围内保持正常功能。 ▪ 原核生物的调控系统就是要在一个特定的环境中为 细胞创造高速生长的条件，或使细胞在受到损伤时， 尽快得到修复，所以，原核生物基因表达的开关经 常是通过控制转录的起始来调节的
▪ 真核基因表达调控的最显著特征是能在特定时间和 特定的细胞中激活特定的基因，从而实现“预定”的、 有序的、不可逆转的分化、发育过程，并使生物的 组织和器官在一定的环境条件范围内保持正常功能。 ▪ 原核生物的调控系统就是要在一个特定的环境中为 细胞创造高速生长的条件，或使细胞在受到损伤时， 尽快得到修复，所以，原核生物基因表达的开关经 常是通过控制转录的起始来调节的
真核生物基因调控，根据其性质可分为两大类： 第一类是瞬时调控或称可逆性调控，它相当 于原核细胞对环境条件变化所做出的反应，包括 某种底物或激素水平升降及细胞周期不同阶段中 酶活性和浓度的调节。 第二类是发育调控或称不可逆调控，是真核 基因调控的精髓部分，它决定了真核细胞生长、 分化、发育的全部进程。 转录水平调控（transcriptional regulation）； 转录后水平调控（post transcriptional regulation）； 翻译水平调控（translational regulation）； 蛋白质加工水平的调控（regulation of protein maturation）等
真核生物基因调控，根据其性质可分为两大类： 第一类是瞬时调控或称可逆性调控，它相当 于原核细胞对环境条件变化所做出的反应，包括 某种底物或激素水平升降及细胞周期不同阶段中 酶活性和浓度的调节。 第二类是发育调控或称不可逆调控，是真核 基因调控的精髓部分，它决定了真核细胞生长、 分化、发育的全部进程。 转录水平调控（transcriptional regulation）； 转录后水平调控（post transcriptional regulation）； 翻译水平调控（translational regulation）； 蛋白质加工水平的调控（regulation of protein maturation）等
研究基因调控主要应回答3个问题： ① 什么是诱发基因转录的信号？ ② 基因调控主要是在哪一步（模板DNA的 转录、mRNA的成熟或蛋白质合成）实现的？ ③ 不同水平基因调控的分子机制是什么？
研究基因调控主要应回答3个问题： ① 什么是诱发基因转录的信号？ ② 基因调控主要是在哪一步（模板DNA的 转录、mRNA的成熟或蛋白质合成）实现的？ ③ 不同水平基因调控的分子机制是什么？
一、 真核基因组的一般构造特点 ① 在真核细胞中，一条成熟的mRNA链只能翻译 出一条多肽链，不存在原核生物中常见的多基因 操纵子形式。 ② 真核细胞DNA都与组蛋白和大量非组蛋白相结 合，只有一小部分DNA是裸露的。 ③ 高等真核细胞DNA中很大部分是不转录的，大 部分真核细胞的基因中间还存在不被翻译的内含 子。 ④ 真核生物能够有序地根据生长发育阶段的需要 进行DNA片段重排，还能在需要时增加细胞内某 些基因的拷贝数
一、 真核基因组的一般构造特点 ① 在真核细胞中，一条成熟的mRNA链只能翻译 出一条多肽链，不存在原核生物中常见的多基因 操纵子形式。 ② 真核细胞DNA都与组蛋白和大量非组蛋白相结 合，只有一小部分DNA是裸露的。 ③ 高等真核细胞DNA中很大部分是不转录的，大 部分真核细胞的基因中间还存在不被翻译的内含 子。 ④ 真核生物能够有序地根据生长发育阶段的需要 进行DNA片段重排，还能在需要时增加细胞内某 些基因的拷贝数
⑤ 在真核生物中，基因转录的调节区相对较大， 它们可能远离启动子达几百个甚至上千个碱基对， 这些调节区一般通过改变整个所控制基因5'上游 区DNA构型来影响它与RNA聚合酶的结合能力。 在原核生物中，转录的调节区都很小，大都位于 启动子上游不远处，调控蛋白结合到调节位点上 可直接促进或抑RNA聚合酶与它的结合。 ⑥ 真核生物的RNA在细胞核中合成，只有经转运 穿过核膜，到达细胞质后，才能被翻译成蛋白质， 原核生物中不存在这样严格的空间间隔。 ⑦ 许多真核生物的基因只有经过复杂的成熟和剪 接过程（maturation and splicing），才能顺利地 翻译成蛋白质
⑤ 在真核生物中，基因转录的调节区相对较大， 它们可能远离启动子达几百个甚至上千个碱基对， 这些调节区一般通过改变整个所控制基因5'上游 区DNA构型来影响它与RNA聚合酶的结合能力。 在原核生物中，转录的调节区都很小，大都位于 启动子上游不远处，调控蛋白结合到调节位点上 可直接促进或抑RNA聚合酶与它的结合。 ⑥ 真核生物的RNA在细胞核中合成，只有经转运 穿过核膜，到达细胞质后，才能被翻译成蛋白质， 原核生物中不存在这样严格的空间间隔。 ⑦ 许多真核生物的基因只有经过复杂的成熟和剪 接过程（maturation and splicing），才能顺利地 翻译成蛋白质
二、 真核基因的启动子 启动子是一段特定的直接与RNA聚合 酶及其转录因子相结合、决定基因转录起 始与否的DNA序列。不同的启动子对RNA 聚合酶的亲和力不同，所结合的反式作用 因子（trans-acting factors）也不同，因此， 基因转录活性也很不相同
二、 真核基因的启动子 启动子是一段特定的直接与RNA聚合 酶及其转录因子相结合、决定基因转录起 始与否的DNA序列。不同的启动子对RNA 聚合酶的亲和力不同，所结合的反式作用 因子（trans-acting factors）也不同，因此， 基因转录活性也很不相同
Ⅰ.典型的原核启动子有四大要素: 转录起始位点，-10区，-35区和-10区与-35区之间 的间隔。 原核基因转录起始位点通常是嘌呤，其序列为 CAT（A为起始位点）。 -10区是一个6碱基保守序列（常以-10为中心）。 T80A95t45A60A50T96，有助于DNA的解链。 -35区是另一个6碱基保守序列（常以-35为中心）。 T82T84G78A65C54a45 研究表明，当-10区和-35区中心位置相距16-18bp 时，该启动子的功能较强；相距较近或较远时，起始 转录的功能都相应减弱
Ⅰ.典型的原核启动子有四大要素: 转录起始位点，-10区，-35区和-10区与-35区之间 的间隔。 原核基因转录起始位点通常是嘌呤，其序列为 CAT（A为起始位点）。 -10区是一个6碱基保守序列（常以-10为中心）。 T80A95t45A60A50T96，有助于DNA的解链。 -35区是另一个6碱基保守序列（常以-35为中心）。 T82T84G78A65C54a45 研究表明，当-10区和-35区中心位置相距16-18bp 时，该启动子的功能较强；相距较近或较远时，起始 转录的功能都相应减弱
282 -35 megion -10 region RNA atartite UP element TTGACA TATAAT N 28丹3 RNA start site DNA 5' TNTCNCCCTTGAA N13-1 CCCCATTTA N mRNA ∩∩y
表101大肠杆菌和枯草杆菌的启动子序列 σ因子 -35区 间隔区bp -10区 大肠杆菌 刀 TTGACA 16-18 TATAAT GTTAAGC 16-20 CGTCC 丑 TNTCNCCCTTGAA 13-15 CCCCATTTA CTGGYAYA 5 TIGCA 枯草杆菌营养生长 0 TIGACA 17 TATAAT NGGNTINA 14 GGGTAT ac AAATC 15 TANTGNTINTA P TAAA 15 GCCGATAT NNAGGANNT NGAAT d TGGCAC 5 TTGCANNN 枯草杆菌孢子形成 NNATANN 14 CATACANT d GCATN 15 GGNNANNIN oc CNATN 8 CATNNTA AC CATANNTA