分子生物学-4资料.ppt

第五部分 基因表达与调控; 基因经过转录、翻译产生具有特异生物学功能的蛋白质分子的过程为基因表达 (Gene expression)。;原核细胞;;(二) 诱导和阻遏表达 特定环境信号引起某一特定基因产物的增加，为诱导表达 (inducible gene expression)。 特定环境信号导致某一特定基因产物减少的过程，为阻遏表达 (repressible gene expression)。 ;(一) 时间特异性 某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生，称为基因表达的时间特异性 (temporal specificity)。 多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶段特异性 (stage specificity)。;胚胎发育早期的 Hb：?2?2, ?2?2 和 ?2?2 妊娠 8 周后胎儿的 HbF：?2?2 成人型 HbA： ?2?2 和 ?2?2 (3%);(二) 空间特异性 在个体生长过程中，某种基因产物在个体中按不同组织空间顺序出现，称为基因表达的空间特异性 (spatial specificity) 或组织特异性 (tissue specificity)。;果蝇;基因表达调控是细胞分化、形态发生和个体发育的基础。;衰老 (aging, senescence) 是一种复杂的自然现象，表现为结构和机能衰退，适应性和抵抗力减退。;Glass 等人的研究 受试个体：856 对39 至 85 岁的女性双胞胎； 利用 Illumina Human BeadChip 芯片获得腹部皮肤、皮下脂肪组织及淋巴母细胞系的表达谱：皮肤中 1672 个基因、脂肪组织中 188 个基因及淋巴母细胞系中 2 个基因有差异表达。 皮肤中 48.6% 的基因和脂肪组织中 50.8%的基因随着年龄的增加而表达水平降低。;皮肤表现出最明显的年龄相关基因表达变化，其中大部分基因与脂肪酸代谢、线粒体活性、癌症和剪接有关。;原核生物基因表达的调控; 转录水平的调控 操纵子，核糖开关 翻译水平的调控 trGTPase，核糖开关;操纵子 (operon);lacI;E.coli 在含葡萄糖的培养基中生长时，lacZ 基因不表达。 当葡萄糖耗尽而乳糖存在时， lacZ 基因表达，?-半乳糖苷酶将乳糖水解成葡萄糖和半乳糖。;Allolactose (异乳糖);lacA;转录;(异丙基 ?-D-硫代半乳糖苷);2. CRP 的正调节;(二) 色氨酸操纵子 (tryptophan operon);1. 阻遏蛋白的调控作用;2. 衰减作用;衰减子 (Attenuator) 先导 DNA 序列中可形成转录终止子结构的一段核苷酸，以终止 mRNA 的转录。;高浓度 Trp 时，核糖体阻止 1-2 发夹结构的形成，导致 3-4 形成转录终止子结构生成。;低浓度 Trp 时，核糖体停止合成先导肽，2-3 发夹结构不影响 mRNA 的转录。;SOS 调节子;核糖开关 (riboswitch);Waters LS and Storz G. Regulatory RNAs in Bacteria. Cell 2009, 136:615-628. ; trGTPases (translational GTPase) 调控蛋白质翻译的全过程。;真核生物基因表达调控;;;;染色体结构的变化对基因表达的影响;(一) DNA 甲基化 CpG 岛 (CpG island) 是富含 CpG 的区域，长度为 500 - 1000 bp。 CpG 岛常出现在管家基因和一些组织表达特异基因的启动子区域。;(二) 组蛋白的共价修饰 组蛋白发生乙酰化 (acetylation)、甲基化 (methylation)、磷酸化 (phosphorylation)、泛素化 (ubiquitylation) 等共价修饰，导致核小体结构不稳定或松弛。;组蛋白的 N 端发生乙酰化、甲基化和磷酸化；C 端发生泛素化。;;组蛋白的乙酰化破坏了核小体的结构，便于转录调节因子与 DNA 结合而进行转录。;/reference/pathway/histone_modification.html;乙酰化;甲基化;磷酸化;SUMO (Small ubiquitin-like modifier, 小泛素相关修饰物) 是类似 ubiquitin (泛素) 的一种蛋白质。; ; (三) DNase I 超敏感位点 DNase I 超敏感位点是易被低浓度 DNaseI 切割的 DNA 序列，甲基化程度较低。 转录活性基因常有 DNaseI 超敏感位点，位于转录调节蛋白结合位点附近。;转录水平的调控;