酵母表达系统创新.ppt

基因工程的基本概念 真核生物可以在多个层次上对基因表达进行调控 DNA水平上的调控 转录水平的调控 转录后调控 翻译水平上的调控 翻译后调控 转录水平的调控 尽管真核生物基因表达的调控可以在多个层次上进行，但是最主要、最经济的调控仍然是转录水平的调控。 真核基因表达调控的顺式作用元件 顺式作用元件(cis-acting element)是指DNA分子上对基因表达有调节活性的特定核苷酸序列。 顺式作用元件多位于基因上游或内含子中，只影响同一DNA分子上的基因。 真核基因的顺式作用元件按其功能可以分为： 启动子 增强子 静止子 真核生物启动子 增强子的结构 增强子（enhancer） 又称强化子（transcriptional enhancer），是一种远端调控元件，通常位于－700～－1000bp处，所以又称为上游激活序列(upstream activator sequence, UAS)。 增强子区的跨度一般有100－200bp，和启动子一样，由一个或多个各具特征的DNA序列组成，常由8－12bp的核心序列和其他序列相间排列。 增强子也要通过与特定的蛋白质因子(转录因子)结合而实现其对转录的增强作用。 增强子的功能 与转录激活子（增强子结合蛋白）结合，改变DNA分子的构型； 使DNA弯曲形成环状结构，使增强子与启动子直接接触，以便于转录复合体的形成 Organization of the alpha globin gene subfamily(a) on chromosome 16 and the beta globin gene subfamily(b) on chromosome 11. Also shown is the internal organization of the α1gene and the βgene. Each gene contains 3 exons(E-Ⅰ，E- Ⅱ， E- Ⅲ) and two introns.The numbers below the exon indicate the amino acids in the gene product encoded by each exon. 转录复合体的组装 转录复合体示意图（示增强子） 增强子竞争控制基因表达 静止子 类似增强子但起负调控作用的顺式作用元件。 有人称为沉默基因。 静止子与相应的反式作用因子结合后，可以使正调控系统失去作用。 典型的真核生物基因结构示意图 真核基因调控的反式作用因子 不论是启动子还是增强子都必须与特定的蛋白质的相互作用才能调控基因的表达 真核生物的RNA聚合酶不能直接启动转录。 必须事先有一套转录因子装配到启动子上，RNA聚合酶才能启动转录。 转录因子一般并不是RNA聚合酶的组成分。 真核生物的RNA聚合酶 反式作用因子的功能 反式作用因子通过不同的途径发挥调控作用： 与顺式调控元件相互作用； 与配基结合； 与其它蛋白质相互作用。 DNA结合结构域的结构特征 DNA结合结构域大多在100bp以下。大体上有3种主要结构特征： α螺旋－转角－α螺旋(helix-turn-helix, HTH)结构 锌指(zinc finger)结构 亮氨酸拉链(leucine zipper)结构 α螺旋－转角－α螺旋 锌指(zinc finger)结构 锌指(zinc finger)结构 由Cys-His与锌离子形成的锌指结构A.模式图 B.与DNA结合 亮氨酸拉链(leucine zipper)结构 二聚体形成的拉链 与其它蛋白质因子结合结构域 反式作用因子需与其它蛋白质分子结合之后才能起作用。 选择性启动子 有些真核生物基因具有两个或两个以上的启动子，用于在不同细胞中表达。 不同启动子可产生不同的初级转录产物和不同的蛋白质编码序列。 果蝇的乙醇脱氢酶基因是一个典型的例子。 转录后调控 在真核生物中，蛋白质基因的转录产物必须经过加工才能成为成熟的mRNA分子。 加工过程包括三个方面： 加帽 加尾 去掉内含子。 内含子剪切过程在基因表达的调控中具有重要意义。 mRNA的剪接 大多数真核生物基因是不连续的，外显子与内含子相间排列 而转录的时候外显子和内含子是一起转录的 转录以后必须将内含子切除，才能形成成熟的mRNA分子 这个过程成为剪接（splicing） 选择性剪接 同一初级转录产物在不同细胞中可以用不同方式切割加工，形成不同的成熟mRNA分子，使翻译成的蛋白质在含量或组成上都可能不同。 翻译水平的调控 翻译水平的调控也是十分重要的。 阻遏蛋白与mRNA结合，可以阻止蛋白质的翻译。 铁蛋白的功能是在细胞内贮