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？
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
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
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
28L -35 region 10 ion RNA Mtart aite UP element TTGACA N TATAAT N mRNA 283 RNA start site DMA圆 INTCNCCCTTGAA Ns-1 CCCcATTTA N mRNA
表101大肠杆菌和枯草杆菌的启动子序列 因子 -35区 间隔区/bp -10区 大肠杆菌 TTGACA 16-18 TATAAT GTTAAGC 16-20 CGTCC TNTCNCCCTTGAA 13-15 CCCCATTTA CTGGYAYA TTGCA 枯草杆菌营养生长 TTGACA TATAAT PP NGGNTTINA 7455 GGGTAT AATC TANTGNTTNTA TAAA GCCGATAT NNAGGANNT NGAAT IGGCAC 5 TTGCANNN 枯草杆菌孢子形成 NNATANN CATACANT GCATN GGNNANNTN CNATN CATNNTA AC CATANNTA