真核生物的基因达调控.pptxVIP

真核生物基因表达调控概述真核生物是拥有细胞核的生物,其基因表达调控过程较原核生物更为复杂。这包括从基因转录到转录后加工、mRNA稳定性、蛋白质修饰等多个层面的精细调控,确保基因在时间和空间上的精准表达,是生命活动维持和调节的关键。本章将全面概述真核生物基因表达调控的主要机制。1yby123yin

基因转录调控1DNA模板真核生物中,DNA用作转录的模板,RNA聚合酶II在启动子区域结合,开始转录mRNA。启动子的碱基序列和结构对转录效率至关重要。2转录因子结合各种转录因子通过结合增强子、沉默子等调控元件,协调调控RNA聚合酶的转录活性,实现基因表达的时空控制。3染色质重塑染色质结构的变化可以影响转录因子和RNA聚合酶的结合,是基因转录调控的重要机制之一。组蛋白修饰等过程调节染色质的构象。

转录因子的作用结合调控元件转录因子通过与启动子、增强子和沉默子等基因调控元件特异性结合,调节RNA聚合酶的结合和活性。调节染色质结构一些转录因子可以招募染色质重塑复合物,改变染色质构象,从而影响基因的可及性。协调基因表达不同转录因子之间存在协同或拮抗的作用,共同调节特定基因在时间和空间上的精确表达。整合信号响应转录因子活性受各种信号通路的调控,整合细胞内外的各种刺激信号,调节基因表达。

染色质结构与转录调控染色质是DNA与组蛋白构成的复合体,其结构变化直接影响基因的可及性和转录活性。染色质的紧致或松散状态决定了特定基因能否被转录因子和RNA聚合酶等蛋白质接触到。组蛋白修饰、染色质重塑复合物和非编码RNA等机制调节染色质的构象变化,进而调控基因表达。这些过程构成了基因表达调控的重要层面。

组蛋白修饰与基因表达共价修饰组蛋白的氨基酸残基可被乙酰化、甲基化、磷酸化等共价修饰,改变染色质的构象,影响基因的转录活性。染色质重塑ATP依赖的染色质重塑复合物通过改变核小体的位置和结构,调节基因的可及性,发挥基因表达调控作用。组蛋白密码不同的组蛋白修饰模式构成了组蛋白密码,被特异的蛋白质结构域识别,调控基因转录、复制等过程。

非编码RNA在基因表达调控中的作用近年来,人们发现非编码RNA在真核生物基因表达调控中发挥着关键作用。包括小interferingRNA(siRNA)、微小RNA(miRNA)、长链非编码RNA(lncRNA)等,这些RNA分子通过多种机制影响基因转录、剪切、稳定性等过程,精细调控着基因的时空表达。

剪切与聚腺苷酸加工调控1基因剪切真核生物基因的编码区和非编码区之间存在间隔序列,需要通过剪切来去除非编码区,形成成熟的mRNA。2剪切效率调控剪切效率的精细调控通过各种剪切因子的结合,可影响不同基因的剪切模式,从而调控特定mRNA的表达。3聚腺苷酸加工成熟mRNA的3端需要加上一段聚腺苷酸尾巴,增强其稳定性和转运效率,这个过程也受到调控。

转录后调控机制剪切调控mRNA前体通过细胞核内的剪切体精确剪切,调控不同剪切模式,影响mRNA的结构和稳定性。核出口调控成熟mRNA被运输出细胞核,这一过程也受到调控,决定mRNA能否进入翻译。mRNA稳定性调控mRNA3端的多腺苷酸尾和5端帽结构,以及RNA结合蛋白的作用,影响mRNA的寿命和翻译效率。

mRNA稳定性调控mRNA结构保护mRNA5端的帽结构和3端的多腺苷酸尾巴是mRNA稳定性的关键保护结构,调控这些结构可影响mRNA寿命。RNA结合蛋白调控各种RNA结合蛋白通过结合mRNA的特定序列或结构,影响mRNA的运输、翻译和降解,从而调控其稳定性。mRNA降解途径细胞内存在多条mRNA降解途径,如5-3和3-5两种主要途径,受到精细调控。mRNA降解调控是稳定性调控的关键。

蛋白质翻译调控1启动和识别核糖体结合到mRNA上并扫描起始密码子AUG,标志着翻译的开始。2延伸和合成将氨基酸逐个加入到多肽链上,形成目标蛋白质。3终止和释放当遇到终止密码子时,多肽链与核糖体分离,释放成熟蛋白质。蛋白质翻译的三个主要步骤包括启动和识别起始密码子、延伸和合成多肽链、以及终止和释放成熟蛋白质。这些过程受到多种翻译调控机制的精细调节,如翻译因子活性调控、codon用量调控和mRNA结构调控等。这确保蛋白质的时空表达与细胞需求相匹配。

蛋白质修饰与定位调控翻译后修饰蛋白质在翻译后可以经历各种共价修饰,如磷酸化、乙酰化、甲基化等,这些修饰影响蛋白质的活性、稳定性和相互作用。细胞定位调控蛋白质通过特异的信号序列定位到细胞的不同亚细胞器,这种定位调控确保蛋白质在正确的位置发挥功能。蛋白质折叠蛋白质修饰和定位过程需要精确的蛋白质折叠,由分子伴侣协助完成,确保蛋白质的正确构象和生物活性。蛋白质降解蛋白质修饰还可以作为蛋白质降解的信号,通过泛素-蛋白酶体通路或者溶酶体途径,调控蛋白质的寿命。

信号转导通路与基