第八章 真核基因表达调控4-6PPT.ppt

第八章 真核基因的表达调控 Regulation of Eukaryotic Gene Expression;1.基因表达调控的基本概念与原理 2.真核基因表达多级水平上的调控 Chromatin level (Epigenetic) ? DNA level (Genetic) ? 转录水平的调控(Transcriptional regulation） 转录后水平的调控(Post-transcriptional regulation） ? 翻译水平上的调控（Translational regulation） 翻译后水平上的调控（Post- translational regulation） Protein degradation （Ubiquitin/proteasome）;第一节 基本概念及原理; ?基因组(genome) 一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息或整 套基因。 ?基因表达(gene expression) 基因经过转录、翻译，产生具有特异生物学功能的蛋白质分子或RNA分子的过程。 ?基因表达调控(gene regulation, or regulation of gene expression) 基因表达时受到内源及外源信号调控的过程。;二、基因表达的时空性;（二）空间特异性;;三、基因表达的方式;（二）诱导和阻遏表达 在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活，基因表达产物增加，这种基因称为可诱导基因 (inducible genes)。 如果基因对环境信号应答是被抑制，这种基因是可阻遏基因(repressible genes)。 ;按性质可分为：  第一类 ：瞬时调控或可逆调控 是细胞对环境变化（如底物浓度、激素浓度）的应答； 第二类：发育调控或不可逆调控 细胞的分裂、生长、分化、发育、形态构成等全过程。;Regulation of gene expression;五、真核基因表达调控的特点;六、真核基因表达调控的生物学意义;染色质的结构： 基本结构是核小体。 在细胞中的状态： （1）紧密压缩 （2）被阻遏状态 （3）有活性状态 （4）被激活状态 异染色质化;;组蛋白对基因活性的影响;组蛋白的乙酰化-去乙酰化;组蛋白的乙酰化-去乙酰化的生物功能： （1）组蛋白乙酰化导致组蛋白表面正电荷减少，组蛋白与DNA结合能力下降，引起核小体解聚并阻止核小体装配，使得染色体处于松弛状态，从而使转录因子和RNA聚合酶顺利结合在基因的DNA上，促进基因转录； （2）组蛋白乙酰化是许多转录调控蛋白相互作用的一种“识别信号”，如H4组蛋白的乙酰化作用参与了指示和吸引TFIID到相应的启动子上，促进转录前起始复合物的装配； （3）在细胞分裂期，组蛋白的乙酰化参与细胞周期和细胞分裂的调控； （4）组蛋白去乙酰化引起或维持基因沉默。;非组蛋白（NHP)的调节;核基质(nuclea matrix)的调控作用;核基质为DNA复制提供结构支架 参与RNA的转录和加工;基因的丢失：不可逆 某些真核生物随细胞的分化丢失了染色体上的某些DNA片段的现象称为基因丢失，如原核生物的大核体和小核体。 基因扩增：增加基因的拷贝数 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。 基因重排(gene rearrangement)： 如免疫球蛋白基因重排，多样性。;二、DNA水平上的调控;甲基化酶;DNA甲基化与转录抑制;雌性胎生哺乳动物细胞中两条X染色体之一在发育早期随机失活（异染色质化）； 异染色质中的CpG被高度甲基化，基因不转录;DNaseI的超敏感区域 (1)组蛋白被一种序列特异性蛋白结合而被破坏，DNA裸露出来； （2）转录区域，DNA链打开而暴露； （3）活跃转录区;甲基化以两种方式调控基因的表达;三、真核基因转录水平的调控 ;;启动子、调节序列和调节蛋白通过DNA-蛋白质相互作用、蛋白质-蛋白质相互作用影响RNA聚合酶活性。 RNA Pol I: rRNA, 相对活性50-70% RNA Pol II: mRNA,相对活性20-40% RNA Pol III: tRNA,相对活性10% RNA Pol IV: small ncRNA,相对活性??;真核生物基因组中含有可以调控自身基因表达活性的特异DNA序列，称为顺式作用元件 (cis-acting element)。 顺式作用元件能够被转录调节蛋白特异识别和结合，从而影响基因表达活性。;启动子promoter;增强子Enhancer 在远离转录起始点（上游或下游）的一段可增强启动子活性的调控