第十二章真核基因表达调控1.pptVIP

真核基因表达调控 主要内容 1 引 言 1.1 真核生物基因组结构特点 1.2 真核基因表达调控水平 1.1 真核生物基因组结构特点 （1）基因组大，基因多，存在大量重复序列，大部分与组蛋白和非组蛋白结合在一起； （2）基因主要以单顺反子形式存在； （3）多数基因是断裂的； （4）存在基因家族； （5）基因表达的调控位点多，位置多样化； （6）部分基因组序列存在重排、扩增、丢失等规律性变化。 1.2 真核基因表达调控水平 在高等真核生物中，各种细胞表型的差异很大程度上取决于那些由RNA聚合酶Ⅱ转录的可编码蛋白质的基因在表达上的不同。 2 DNA水平的基因表达调控 2.1 染色质状态对基因表达的调控 2.2 DNA结构的规律性变化与基因表达调控 2.1.1 染色质的两种状态 2.1.2 DNA表达状态的调控模型 2.1.3 修饰作用与染色质状态的关系 2.1.1 染色质的两种状态 按功能状态的不同可将染色质分为： （1）活性染色质（有转录活性） （2）非活性染色质（没有转录活性） 染色质是否处于活化状态是决定转录功能的关键。 活性染色质的核小体发生构象改变，具有松散的染色质结构，从而便于转录调控因子和顺式用元件结合和RNA聚合酶在转录模板上滑动。 2.1.2 DNA表达状态的调控模型 (1) 细菌DNA (化学平衡模型) 对细菌基因表达与否，惟一相关的因子是阻抑物或激活剂的浓度，它在游离形式和与DNA结合形式之间形成一种平衡。 (2) 真核生物DNA (不连续状态的改变) 存在着活性和非活性两种状态，转录复合体或核小体可能形成两种稳定结构，它不会由于游离成分平衡的变化而改变。 2.1.3 修饰作用与染色质状态的关系 修饰作用主要包括: 组蛋白的乙酰化（与基因活化有关） 组蛋白的甲基化（与基因失活有关） DNA的甲基化（与基因失活有关） 2.2 DNA结构的规律性变化 与基因表达调控 2.2.1 基因的丢失 2.2.2 基因的扩增 2.2.3 基因的重排 2.2.4 DNA的甲基化 2.2.1 基因的丢失 在细胞分化过程中，可通过丢失掉某些基因而去除这些基因的活性。某些原生动物、线虫、昆虫和甲壳类动物在个体发育中，许多体细胞常丢失整条或部分染色体，只有将来分化产生生殖细胞的那些细胞一直保留着整套的染色体。 目前，在高等真核生物（包括动物、植物）中很少发现类似的基因丢失现象。 2.2.2 基因的扩增 在真核生物中，大部分的染色体DNA在每次细胞分裂周期中都只复制一次。但有例外： 首先，许多昆虫的某些细胞，如唾腺细胞染色体不经发生细胞分裂就可进行重复复制。这种现象叫做多线性(polyteny)。 其次，有一些DNA病毒如SV40，同样也能够克服每个细胞分裂周期只复制一次的局限。 第三，在没发生细胞分裂、整条染色体几乎没复制情况下，染包体的某特定区段却能进行超量复制(over replication)，而且这种情况在许多类型细胞和发育阶段都能正常发生。 非洲爪蟾卵母细胞rRNA基因卵裂时，扩增2000倍，达1012个核糖体 药物：诱导抗药性基因的扩增；肿瘤细胞：原癌基因拷贝数异常增加 2.2.3 基因的重排与变换 基因的重排分两种类型: (1) 有序： 在特殊细胞类型中，或是在特殊刺激下产生的一种高度特异重排。如：免疫球蛋白结构基因的表达。 (2) 无序： 由重复元件之间的重组事件、转座子的转座等产生的染色体的重新排列。 基因的变换： 基因序列的改变导致一个基因变成另一个基因。如酵母中的交配型转换。 2.2.4 DNA的甲基化 (1) 碱基甲基化的形成部位 (2) DNA甲基化的位点 (3) 与DNA甲基化作用相关的三种酶 (4) DNA甲基化抑制基因转录的机理 (2) DNA甲基化的位点 ★ 大多数DNA的甲基化位点存在于双链CpG岛的胞嘧啶上。 ★ 2%~7%的动物细胞DNA胞嘧啶是被甲基化的（数值依物种而变化）。大多数甲基基团能在CG“双联体”中被找到，事实上，大多数CG序列是被甲基化的。 ★ 形成的回文结构为： 5` mCpG 3` 3` GpCm 5` (3) 与DNA甲基化作用相关的三种酶 ? 重新合成甲基化酶(de novo methylase): 在新位点通过识别特异序列识别DNA，它只作用于非甲基化位点； ? 维持甲基化酶(maintenance methylase): 组成型地作用于半甲基化