南方医科大学《生物化学与分子生物学》第13章基因表达调控.pptVIP

在Trp操纵子中，阻遏蛋白对结构基因转录的负调控起到粗调的作用，而衰减子起到精调的作用。 表观遗传学 表观遗传现象包括DNA甲基化、RNA干扰、组蛋白修饰等。与经典遗传学以研究基因序列影响生物学功能为核心相比，表观遗传学主要研究这些“表观遗传现象”建立和维持的机制。 其研究内容主要包括两类，一类为基因选择性转录表达的调控，有DNA甲基化、基因印记、组蛋白共价修饰和染色质重塑；另一类为基因转录后的调控，包括基因组中非编码RNA、微小RNA、反义RNA、内含子及核糖开关等。 模体：超二级结构 * 在血液当中，铁和转铁蛋白结合成一种复合物被运输，转铁蛋白通过和细胞表面的特异性转铁蛋白受体结合释放到细胞内。 IPTG异丙基硫代半乳糖苷是作用很强的诱导剂 * * 多细胞真核生物基因表达调控比单细胞的原核及真核生物更复杂，高等生物还具有复杂的、多阶段的发育调节。 由单一受精卵产生的人类由数百种不同细胞组成，这些细胞的多样性是发育过程中精确的基因调控的结果。 所有细胞都含有全套基因，但每种细胞根据其自身特点及需要只有部分基因有转录活性。 此外，多数全酶复合体中缺少一些通用转录因子，如TFIID与TFIIA，它们需要在启动子处分别组装，最后形成稳定的转录起始复合物（transcription initiation complex），启动转录。 许多原核mRNA也含有poly(A)尾，但是此尾的功能是促进mRNA降解，而不是保护mRNA免于被降解。 * 许多初始转录本可以通过一种以上的选择性剪接（alternative RNA splicing）方式，去除不同的内含子而被加工形成不同的mRNAs，因而形成不同的多肽。 * miRNA组织特异性和时序性，决定组织和细胞的功能特异性，表明miRNA在细胞生长和发育过程的调节过程中起多种作用。 结合在复合物上的 miRNA 以一种目前尚未完全清楚的机制结合到序列基本互补(并非完全互补)的mRNA 上----但 这种结合往往不像RNAi 反应那样参与 mRNA 降解----而是阻止所结合的mRNA 的翻译，导致相应基因表达水平的下降。 miRNA与siRNA的不同点：1.根本区别是miRNA是内源的，是生物体的固有因素；而siRNA是人工体外合成的，通过转染进入人体内，是RNA干涉的中间产物。2. 在作用位置上，miRNA主要作用于靶标基因3′-UTR区，而siRNA可作用于mRNA的任何部位。 葡萄糖可抑制细胞中腺苷酸环化酶的活性 Lac操纵子强的诱导作用既需要乳糖存在又需缺乏葡萄糖。 A.前导序列的结构特征；B.在Trp低浓度时，核糖体停滞在序列1上，2/3发卡结构形成，转录继续进行；C. 在Trp高浓度时，3/4发卡结构和多聚U序列使mRNA转录提前终止。 Institute of Genetic Engineering RNA与蛋白质结合形成核蛋白体复合物（RNP）。 铁转运蛋白受体（TfR）mRNA稳定性的调节决定于mRNA分子中3′UTR特定的重复序列， 称为铁反应元件（iron-response element, IRE)。 细胞内高铁浓度时，IRE可促进TfR mRNA的降解。 细胞内铁不足时， TfR mRNA稳定性增加，受体蛋白合成增多。 六、转录后水平的调节 IRE-BP对转铁蛋白受体mRNA稳定性的调节 低铁状态 转铁蛋白受体 mRNA 5’ 编码区 活化的IRE-BP 3’ poly(A)n 翻译 TfR蛋白 IRE 高铁状态 转铁蛋白受体 mRNA 5’ 编码区 铁 失活的IRE-BP 3’ poly(A)n mRNA降解 IRE 微小RNA（microRNA） ?是一种大小约21～23个碱基的单链小分子RNA，是由具有发夹结构的约70-90个碱基大小的单链RNA前体经过Dicer酶加工后形成。 miRNA与其他蛋白质组成诱导沉默复合体（RISC），通过与靶mRNA分子的3端非编码区互补匹配，抑制mRNA分子的翻译。 Institute of Genetic Engineering （三）小分子RNA对基因表达的调节 siRNA通常是一段长21个核苷酸的双股RNA（dsRNA），参与RISC组成，与特异的靶mRNA完全互补结合，导致靶mRNA降解阻断翻译过程。 RNA干涉（RNA interference，RNAi） Institute of Genetic Engineering （三）小分子RNA对基因表达的调节 小干扰RNA（small interference RNA） 700bp左右RNA前体 配对碱基 DICER 20-25bp miRNA 5’ RISC 靶mRNA 未配对区域 靶mRNA降解 导入的双链RNA片段 siRNA R