第九章真核生物的基因表达调控.ppt

第九章 真核生物的基因表达调控 第一节 特点 一. 与原核生物的相同点 1. 有转录水平和转录后的调控 2. 在真核生物的结构基因的上游和下游也同样存在相应的特异调控因子 二. 不同点 1. 细胞结构的不同造成调控系统的不同 2. 原核生物多为操纵子为单位进行调控 3. 真核生物有致密的染色体结构、庞大的基因组 4. 真核生物基因组DNA中有许多重复序列，基因内部被内含子隔开，基因组之间分布着大段的非编码序列 5. 染色质结构及与DNA相互结合的蛋白质结构，成为调节基因的开关 6. 核膜的存在，使得转录和翻译在时间与空间上被分隔开，从而形成多层次的调控系统 ? 真核生物的基因调控贯穿于DNA到功能蛋白质的全过程，涉及基因结构的变化、转录的起始及其后加工、mRNA的转运及翻译的几个调控阶段 第二节 真核细胞基因表达调控的步骤 1. 染色体核染色质水平上的结构变化与基因活化 2. 转录水平上的调控，包括基因的开启与关闭，转录效率的高低 3. RNA水平上的调控包括初始转录产物的特异性剪接、修饰、活化与编辑等 4. 转录后加工产物的转运调控 5. 翻译水平的调控 6. 蛋白质合成后的选择性调控 7. 控制mRNA的选择性降解的调控 短期调控: 基因的快速活化或封闭 长期调控: 基因被永久性地或半永久地开启或关闭，从而不间断和不可逆地改变细胞的生活特性，最终导致细胞的分化，成为具有特定生理机能的细胞。 第三节 DNA染色体水平的调控 一. 概述 染色质的结构、DNA在染色体上的位置、基因 拷贝数的变化、基因重组、基因丢失、基因重排 以及基因修饰等 二. 染色质的结构 以核小体为基本结构单位形成染色质，其组装 影响着DNA的复制、基因的表达和细胞周期进程 紧密压缩状态: DNA分子被紧密地压缩在细胞核内，从而导致基因处于非活性状态 被阻遏状态: DNA分子与组蛋白结合导致染色质处于被阻遏状态 有活性状态: 能使基因处于可转录状态的染色质的结构，称为染色质的活性状态 被激活状态: 当启动子被激活因子结合，从而促使RNA聚合酶等在启动子区域形成转录复合物，使染色质成为激活状态 三. 异染色质 在细胞核中处于凝聚状态，不具有转录活性。组成型异染色质在整个细胞周期一直保持压缩状态，其DNA不含有基因，而兼型异染色质只在一定的发育阶段或生理条件下由常染色质凝聚而成，没有持久的活性。 四. 组蛋白对基因活性的影响 组蛋白是基因活性的重要调控因子，当组蛋白与裸露的基因DNA混合后，能使该基因的转录停止。经研究表明，组蛋白H1比核心组蛋白阻遏转录的作用强，组蛋白H1与连接DNA相结合后稳定了核小体的结构，通过维持染色质的高级结构而抑制了转录过程。 五. 组蛋白的乙酰化-去乙酰化 与基因活化、染色质变化及基因表达水平密切相关，是一个动态过程，组蛋白的乙酰化过程由组蛋白乙酰基转移酶(histone acetyltransferase, HAT)催化 乙酰化能促进基因转录的活性 组蛋白乙酰化与转录起始复合物装配 组蛋白的去乙酰化与基因沉默 六. 活性染色质对DNase的敏感性 基因组不同区域的染色质被不同浓度的酶水解的特性定义为基因组DNA对酶的敏感性。 染色质对DNaseI敏感性的表现 基因活性区域对DNaseI的敏感性有细胞和组织特异性，只有在活跃表达的细胞中，基因才具有这种敏感性 该基因具有被转录的潜在能力，并非就一定能转录 有一定界限 基因编码转录的大范围表现为一般敏感性，而只有基因的调控区域才显示高度敏感性 组蛋白的乙酰化能使染色质对DNaseI和微球菌核酸酶的敏感性显著增强 第四节 DNA水平上的调控 一. DNA甲基化 位点:　5‘CG３’二核苷酸序列 密度: GC碱基对形成CpG序列约为1/100 bp 机理: 动态过程，需要构建性甲基化酶与维持性甲基化酶的参与 检测: 通过特殊的限制性内切酶进行检测确认 二. DNA甲基化与转录抑制 通过甲基化的DNA上结合特异性转录阻遏物，即甲基化CpG结合蛋白，该蛋白能与转录调控因子竞争甲基化DNA结合位点而起作用 甲基化影响DNA与蛋白质的相互作用 C上加5-甲基能增强或减弱DNA与蛋白质之间的相互作用 能使基团拥挤在DNA大沟内，导致DNA构象偏离标准的B型 综上所述，DNA构象的变化能极大程度地改变阻遏蛋白或激活蛋白的结合能力 第五节 真核基因转录水平的调控 一. 真核与原核生物转录调控的异同 1. 基因组结构的不同 2. 调节元件与数量的不同 3. 转录都受反式调节因子的调节 ① 通过调节因子的生物合成 ② 通过它们进行构象转变或共价修饰 4. 染色质改型 二. 基因基础转录调节 概述: 由核心启动子与通用转录因子结合后起始的转录过程