基因组学基因组活性的调控[参考].pptVIP

基因组活性的瞬时变化主要在细胞对外界刺激应答时发生。 单细胞生物生活在变化的环境中，环境中的营养物质的成分和相对量随时间而改变。 多细胞生物的大多数细胞生活在变化较少的环境中，但是该环境的维持需要不同细胞活性的协调。主要的外界刺激是激素、生长因子和有关的化合物 * 下面举例描述三种作用模式： * 乳铁蛋白（LF），又称lactotransferrin（LTF）， 为运铁蛋白中的一种多功能糖蛋白。乳铁蛋白是一种球状 糖蛋白 ，其分子量为80 kDa，广泛存在于各种分泌液中， 如牛奶、唾液、眼泪、和 鼻涕。乳铁蛋白也存在于中期的嗜中性粒细胞中，并由一些腺泡细胞分泌。乳铁蛋白可以从牛奶中提取或利用重组DNA技术获得。人的初乳的乳铁蛋白浓度最高，其次是人类的乳汁，牛奶中浓度最低（150毫克/升）。 乳铁蛋白是人体免疫系统的组分之一，它具有抗菌活性（抗细菌剂，抗真菌剂），是先天防御的一部分，主要存在于粘膜中。乳铁蛋白保护婴儿使其免受细菌等病原侵害。乳铁蛋白还相互DNA和RNA、 多糖和肝素之间相互作用 ，并在这些这些受体-配体复合物中表现出一定的生理功能。 乳铁蛋白能与核酸结合. 从牛奶中分离出来的乳铁蛋白中，包含有3.3%的 RNA.另外, 乳铁蛋白更倾向于结合双链 DNA, 这个性质有助于用 亲和色谱法 分离并纯化乳铁蛋白. 只要在色谱柱上固定含DNA的 吸附剂 , 例如固定有单链DNA的 琼脂糖 色谱柱, 就能够达到分离纯化的效果 * 维持细胞内金属离子含量保持在适当水平的控制系统就是一个很好的例子。细胞需要铜和锌等金属离子作为生化反应的辅助因子，但如果这些金属在细胞内的积累超过了一定量，就会对细胞产生毒性。因此它们的吸收必须受到严格控制。 啤酒酵母有两种铜离子依赖的转录因子——Mac1p和Ace1p，它们都能与铜离子结合，结合后引起构象变化，激活该因子使其刺激靶基因表达。Mac1p的靶基因编码铜吸收蛋白，而Ace1p的靶基因则编码参与铜解毒的蛋白质，如超氧化物歧化酶。这两种转录因子活化之间的平衡保证了胞内铜离子浓度保持在一个可接受的水平。 * 转录因子也是类固醇激素的靶蛋白，类固醇激素协调高等真核生物细胞的许多生理活动，它们包括性激素、糖皮质激素和盐皮质激素。 类固醇激素是疏水性的，因此容易穿过细胞膜。 一旦进入细胞，每种激素结合到一种特定的通常定位于胞质中的类固醇受体上，然后活化的受体迁移到细胞核，与靶基因上游的激素应答元件结合，一旦结合，该受体就相当于一个转录激活因子。 * 所有的类固醇激素受体的结构是相似的，不仅仅在DNA结合结构域上相似，而且它们蛋白质结构的其他部分也相似。 对大多数类固醇受体而言，6bp的序列排列为正向或反向重复序列，之间以0-4bp间隔。 * 信号分子和参与基因组表达的蛋白质因子之间的联系并不一定是直接的。 信号分子也能通过一个或多个中间分子间接影响基因组的活性。 细菌中的代谢物阻遏系统即是一个例子。 分解代谢物阻遏又被称为葡萄糖效应，这是因为葡萄糖是首先被发现具有这种阻遏效应的物质。当培养基含有多种能源物质时，微生物首先利用更易于分解利用的能源物质，而首先被利用的这种物质的分解对利用其他能源性物质的酶的产生有阻遏作用。 分解代谢物阻遏是如何进行的呢?分解代谢物阻遏涉及一种激活蛋白对转录作用的调控。分解代谢物阻遏中，只有当一种称为分解物激活蛋白(CAP)首先结合到启动子上游后，RNA聚合酶才能与启动基因结合。这种激活蛋白是一种变构蛋白，当它与cAMP结合后构象发生变化，这时才能与DNA结合并促进RNA聚合酶的结合。无论在原核生物或高等生物中cAMP都是多种调控系统的重要因素。cAMP由腺苷酸环化酶催化ATP而产生，葡萄糖能抑制cAMP形成并促进cAMP分泌到胞外。葡萄糖进入细胞后，胞内的cAMP水平下降，RNA聚合酶不能与启动子结合。因此，分解代谢物阻遏实际上是cAMP缺少的结果。如果在培养基中补充cAMP，上述阻遏现象可以被抵消。在许多不涉及分解代谢物阻遏的真核生物中cAMP具有其他调节作用；在某些粘菌中cAMP还是聚集过程的一种胞外信号。事实上，凡是在降解过程中能被转化成葡萄糖或糖酵解途径中的其他中间产物的糖代谢(如乳糖、半乳糖、麦芽糖、阿拉糖等)中，其有关的酶都是由可诱导的操纵子控制的。只要有葡萄糖存在，这些操纵子就不表达，被称为降解物敏感型操纵子(catabolitesensitiveoperon)。实验证实，这些操纵子都是由cAMP-CAP调节的。cAMP-CAP复合物是一个不同于阻遏物的正调控因子，从这个意义上讲，前面提到的乳糖操纵子的功能是在正、负两个相互独立的调控体系作用下实现的。 * 许多胞外信号物质因为亲水性太强而不能穿过脂膜进入细胞，而细胞又缺乏一种专门的吸收它们的转