第八章真核生物基因表达的调控 基因的表达与调控（下）.pptVIP

基因的表达与调控（下） 真核生物基因表达的调控  ? 真核生物基因调控，根据其性质可分为两大类： 第一类是瞬时调控或称可逆性调控，它相当于原核细胞对环境条件变化所做出的反应，包括某种底物或激素水平升降及细胞周期不同阶段中酶活性和浓度的调节。? 第二类是发育调控或称不可逆调控，是真核基因调控的精髓部分，它决定了真核细胞生长、分化、发育的全部进程。 ? DNA水平调控（DNA regulation）; 转录水平调控（transcriptional regulation）； 转录后水平调控（post transcriptional regulation）； 翻译水平调控（translational regulation）； 蛋白质加工水平的调控（regulation of protein maturation）等。 1、基因家族（gene family） A 定义： 真核基因组中来源相同，结构相似，功能相关的一组基因。可能由某一共同祖先基因(ancestral gene)经重复(duplication)和突变产生。 B 特点： ◆家族成员可以分布于不同染色体上 ◆可集中于一条染色体上，串联排列在一起，形成基因簇(gene cluster) ◆有些成员不产生有功能的基因产物，这种基因称为假基因(Pseudogene) 1）简单基因家族 ◆ 特点： 家族成员串联排列在一起 组成一个转录单位 ◆ 代表: rRNA基因家族 (重复单元28S、18S、5.8s-rRNA) 3）发育相关复杂基因家族 4）假基因(Pseudogene) 2、DNA水平调控 1）染色质结构对基因表达的影响 A 常染色质(euchromatin):压缩程度低，伸展状态，着色浅 常染色质是进行活跃转录的部位。 异染色质(heterochromatin)：压缩程度高，聚缩状态，着色深 结构异染色质(constitutive heterochromatin) 兼性异染色质(facultative heterochromatin) 没有基因转录表达。 异染色质化可能是关闭基因活性的一种途径。 B 组蛋白的变化 ① 富含Lys组蛋白水平降低, H2A, H2B二聚体不稳定性增加 ②组蛋白修饰 ③ H3组蛋白巯基暴露 2) DNA的甲基化与去甲基化 A 甲基化 ◆ DNA甲基化是最早发现的修饰途径之一,可能存在于所有高等生物中，DNA甲基化能关闭某些基因的活性，去甲基化诱导了基因的重新活化和表达 ◆ DNA甲基化的主要形式：CpG、CpXpG、CCA/TGG和GATC ▲ CG islands 高等真核生物中包含未甲基化CpG双核甘酸序列通常成串出现在随时准备好转录或转译的脱氧核糖核酸中，这段序列称为CG岛。 甲基化抑制转录的间接机制  甲基化以后改变染色质的构象或者通过与甲基化CpG结合的蛋白因子（ MeCP1、MeCP2 ）间接影响转录因子与DNA结合。 甲基化达到一定程度会发生从常规的B－DNA向Z－DNA的转变。 ▲ 遗传印迹(genetic imprinting) 或亲本印迹 (parental imprinting)：是指一对等位基因由于来源不同（父源或母源）而有不同表现（表达或不表达活性），使个体出现不同性状的遗传现象。 如源于父本的IGF-Ⅱ (胰岛素样生长因子Ⅱ)基因 可表达，而源于母本的则不能表达。 选择性甲基化 ▲印记基因与疾病 印记丢失（loss of imprinting） 在许多遗传性疾病中存在遗传印迹的现象。如亨廷顿舞蹈病属于常染色体显性遗传病，若由父源传递，则子女的发病年龄提前，临床症状加重，除舞蹈动作外，还出现神经系统功能紊乱。 近年提出，IGF2或 H19 的印迹丢失(loss of imprinting, LOI ), 即被印迹的非活性等位基因重新激活，是肿瘤发生的一种新机制。 ▲肿瘤发生 抑癌基因甲基化 不表达 ①组织中整个染色体组都进行扩增： 在哺乳动物肝细胞扩增为四倍体；　 ??? 在双翅目昆虫[如果蝇（D.melanogaster）]的唾腺中，细胞不分裂但染色体却多轮复制，产生巨大的多线染色体（polytenne chromosomes）（含多于1000条染色单体）。