第八章真核基因的表达调控.docVIP

第八章 基因表达的调控（下）真核基因的表达调控 本章主要内容 一、总论 二、真核生物的基因结构 三、DNA水平上的调控 四、转录水平上的调控---反式作用因子 五、真核基因转录调控的主要模式 真核基因组结构特点 真核基因组结构庞大 3×109bp 单顺反子 基因不连续性 断裂基因（interrupted gene）、内含子(intron)、 外显子(exon) 非编码区较多 多于编码序列(9:1) 含有大量重复序列 原核生物基因组结构特点 基因组很小，大多只有一条染色体 结构简炼 存在转录单元多顺反子 有重叠基因 一、总 论 1、原核与真核生物表达调控的差别 （1）原核生物主要是通过转录来调控，开启或关闭某些基因的表达来适应环境条件的变化（营养水平）。 （2）真核生物表达调控,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、不可逆的分化、发育过程，并使生物的组织和器官保持正常功能。 2、真核生物基因表达的特点： (1) 真核基因表达以正性调控为主; (2) 真核生物中转录和翻译分别在细胞核与细胞质中进行； (3) 真核基因表达的调控可以在多个水平上进行： DNA水平的调控、转录水平调控、转录后水平调控、翻译水平调控、蛋白质加工水平的调控； (4)不同组织和细胞类型合成不同的一套蛋白 质，具有细胞特异性或组织特异性； (5)真核基因的转录与染色质的结构变化相关; (6)主要包括瞬时调控或称可逆调控（对某底物 或激素水平的反应）和发育调控或称不可逆 调控，决定了真核细胞生长、分化、发育的全部进程。 3、不同水平上的真核基因表达调控 二、真核细胞的基因结构 1、真核基因组的一般构造特点 ① 一条成熟的mRNA链只能翻译出一条多肽链，不存在操纵子。 ② DNA都与组蛋白和大量非组蛋白相结合，只有小部分裸露。 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 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。 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,才能顺利地翻译成蛋白质。 2、基因家族（gene family） 基因家族：是真核生物基因组中来源相同，结构相似，功能相关的一组基因。 在染色体上的分布形式： 一些基因家族成员在特殊的染色体区域成簇存在（基因簇）；另一些基因家族成员分布广泛甚至可在不同的染色体上（散布的基因家族）。 2.1 简单多基因家族（串联方式前后相连） 简单多基因家族中的基因一般以串联方式前后相连。在大肠杆菌中，16S，23S和5S rRNA基因联合成一个转录单位，各种rRNA分子都是从这个转录单位上剪切下来的。（图P283) 2.2 复杂多基因家族（组蛋白基因家族） 2.3 发育调控的复杂多基因家族 （血红蛋白家族） 所有动物血红蛋白基因的基本结构都相同有功能的血红蛋白基因的基本结构：三个外显子被两个内含子隔开 在每个基因家族中，基因的排列顺序就是它们在发育阶段的表达顺序。(P285 图8-7） 3.1 真核基因的断裂结构——断裂基因 基因的编码序列在DNA分子上是不连续的，被非编码序列所隔开，其中编码的序列称为外显子，非编码序列称内含子。 外显子(Exon) ：真核细胞基因DNA中的编码序列，这些序列被转录成RNA并进而翻译为蛋白质。 内含子(Intron) ：真核细胞基因DNA中的间插序列，这些序列被转录成RNA，但随即被剪除而不翻译。 外显子与内含子的连接区 指外显子和内含子的交界(边界序列)，它的重要特征： 连接区序列很短，高度保守，是RNA剪接的信号序列 5‘GT—AG 3‘ (GT-AG法则） 表明几乎所有高等真核生物基因存在共同的剪接机制。 外显子与内含子的可变调控 组成型剪接：一个基因的转录产物通过剪接只能产生一种成熟的mRNA。 选择性剪接：同一基因的转录产物由于不同的剪接方式形成不同mRNA。 三、真核生物DNA水平上的基因表达调控 1、染色质结构对转录的影响 2、基因扩增 3、基因重排与变换—免疫球蛋白 4、DNA甲基化与基因活性的调控 1、染色质结构对转录的影响 在细胞分裂间期的细胞核中，染色质的形态不均匀。根据其形态及染色特点可分为常染色质和异染色质两种类型。 常染色质：折叠疏松、凝缩程度低，处于伸展状态，碱性染料染色时着色浅。