药学第15章转录与基因表达调控课件.pptVIP

依赖Rho (ρ)因子的转录终止 非依赖Rho因子的转录终止 帽子结构 ? RNA编辑作用说明，基因的编码序列经过转录后加工，是可有多用途分化的，因此也称为分化加工(differential RNA processing)。 （七）RNA的复制 有些病毒如噬菌体f2、MS2、R17和Qβ等均具有RNA基因组。这些RNA病毒的染色体为单链RNA,在病毒蛋白质的合成中具有mRNA的功能。病毒RNA进入宿主细胞后,还可进行复制,即在RNA指导的RNA聚合酶(RNA-directed RNA polymerase, RDRP) 或称RNA复制酶(RNA replicase)催化下进行RNA合成反应。 RNA复制酶分子量约为210000,由四个亚基组成。其中只有一个分子量为65000亚基,是病毒RNA复制酶基因的产物,其结构中具有复制酶的活性部位。其它的三个亚基全是宿主细胞中正常合成的蛋白质。 RNA复制酶还需要有宿主细胞中的三种蛋白质因子协助其发挥作用。它们是延长因子TU(分子量30000)和Ts(分子量45000),以及S1(分子量70000)。这些因子可以帮助RNA复制酶定位并结合于病毒的RNA3’末端,引发RNA的复制。 RNA复制酶催化的合成反应是以RNA为模板,由5→3方向进行RNA链的合成。反应机理与其他核酸模板指导的核酸合成反应相似。RNA复制酶缺乏校对功能的内切酶活性,因此RNA复制的错误率较高,这与DNA指导的RNA聚合反应情况是相类似的。RNA复制酶只是特异地对病毒的RNA起作用,而宿主细胞RNA一般并不进行复制。这就可以解释在宿主细胞中虽含有数种类型的RNA,但病毒RNA是优先进行复制的。 1、基因表达的概念 本世纪50年代末，生物科学家们揭示了生物遗传信息从DNA传递到蛋白质的规律──中心法则。那么，究竟是什么机制控制着遗传信息的传递规律呢？一个基因究竟应该在什么时候、什么组织器官开启或关闭的？1961年，Francis Jacob和Jacques Monod通过E.coli基因表达调控研究提出了著名的操纵子（元）学说，开创了基因表达调控研究的新领域。 基因表达调控是分子生物学及分子遗传学发展的新领域，涉及很多基本概念和原理，这是认识原核、真核基因表达调控的基础。 基因表达就是基因转录及翻译的过程。在一定调节机制控制下，大多数基因经历基因激活、转录及翻译等过程，产生具有特异生物学功能的蛋白质分子，赋予细胞或个体一定的功能或形态表型。但并非所有基因表达过程都产生蛋白质。rRNA、tRNA编码基因转录产生RNA的过程也属于基因表达。 无论是病毒、细菌，还是多细胞生物，乃至高等哺乳类动物及人，基因表达表现为严格的规律性，即时间、空间特异性。 时间特异性 噬菌体、病毒或细菌侵入宿主后，呈现一定的感染阶段。随感染阶段发展、生长环境变化，有些基因开启，有些基因关闭。按功能需要，某一特定基因的表达严格按一定的时间顺序发生，这就是基因表达的时间特异性（temporal specificity）。 空间特异性 在多细胞生物个体某一发育、生长阶段，同一基因产物在不同的组织器官表达多少是不一样的；即使在同一生长阶段，不同的基因表达产物在不同的组织、器官分布也不完全相同。在个体生长、发育全过程，一种基因产物在个体的不同组织或器官表达，即在个体的不同空间出现，这就是基因表达的空间特异性（spatial specificity） 基因表达的多级调控 。目前已有证据表明，基因结构活化、转录起始、转录后加工及转运、翻译及翻译后加工等均为基因表达调控的控制点。可见，基因表达调控是在多级水平上进行的复杂事件。其中，转录起始是基因表达的基本控制点。 2、原核细胞转录水平的调节－操纵子学说 原核生物大多数基因表达调控是通过操纵子机制实现的。操纵子（元）（operon）通常由2个以上的编码序列与启动序列（promoter）、操纵序列（operator）以及其它调节序列在基因组中成簇串联组成。 启动序列是RNA聚合酶结合并起动转录的特异DNA序列。各种原核基因启动序列特定区域内，通常在转录起始点上游-10及-35区域存在一些相似序列，称为共有序列（consensus sequence）。 E.coli及一些细菌启动序列的共有序列在-10区域是TATAAT，又称Pribnow盒（Pribnow box），在-35区域为TTGACA（图）。这些共有序列中的任一碱基突变或变异都会影响RNA聚合酶与启动序列的结合及转录起始。 特异DNA序列 原核生物—操纵子（operon） 启动序列 操纵序列