1、1 第八章第八章 真核基因表達調(diào)控（下）真核基因表達調(diào)控（下）234 5 678 9 *1011 在真核細胞中，一條成熟的在真核細胞中，一條成熟的mRNA鏈只能翻鏈只能翻譯出一條多肽鏈，很少存在原核生物中常見的譯出一條多肽鏈，很少存在原核生物中常見的多基因操縱子形式。多基因操縱子形式。 真核細胞真核細胞DNA與組蛋白和大量非組蛋白相與組蛋白和大量非組蛋白相結(jié)合，只有一小部分結(jié)合，只有一小部分DNA是裸露的。是裸露的。12 高等真核細胞高等真核細胞DNADNA中很大部分是不轉(zhuǎn)錄的，大部中很大部分是不轉(zhuǎn)錄的，大部分真核細胞的基因中間還存在不被翻譯的內(nèi)含子。分真核細胞的基因中間還存在不被翻譯的內(nèi)含子

2、。 真核生物能夠有序地根據(jù)生長發(fā)育階段的需要真核生物能夠有序地根據(jù)生長發(fā)育階段的需要進行進行DNADNA片段重排，還能在需要時增加細胞內(nèi)某些片段重排，還能在需要時增加細胞內(nèi)某些基因的拷貝數(shù)?；虻目截悢?shù)。13 在真核生物中，基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)區(qū)相對較大，它在真核生物中，基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)區(qū)相對較大，它們可能遠離啟動子達幾百個甚至上千個堿基對，這些們可能遠離啟動子達幾百個甚至上千個堿基對，這些調(diào)節(jié)區(qū)一般通過改變整個所控制基因調(diào)節(jié)區(qū)一般通過改變整個所控制基因5上游區(qū)上游區(qū)DNA構(gòu)型來影響它與構(gòu)型來影響它與RNA聚合酶的結(jié)合能力。聚合酶的結(jié)合能力。 在原核生物中，轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)區(qū)都很小，大都位于在原核生物中，轉(zhuǎn)

3、錄的調(diào)節(jié)區(qū)都很小，大都位于啟動子上游不遠處，調(diào)控蛋白結(jié)合到調(diào)節(jié)位點上可直啟動子上游不遠處，調(diào)控蛋白結(jié)合到調(diào)節(jié)位點上可直接促進或抑制接促進或抑制RNA聚合酶與它的結(jié)合。聚合酶與它的結(jié)合。14 真核生物的真核生物的RNA在細胞核中合成，只有經(jīng)轉(zhuǎn)運穿在細胞核中合成，只有經(jīng)轉(zhuǎn)運穿過核膜，到達細胞質(zhì)后，才能被翻譯成蛋白質(zhì)，原過核膜，到達細胞質(zhì)后，才能被翻譯成蛋白質(zhì)，原核生物中不存在這樣嚴格的空間間隔。核生物中不存在這樣嚴格的空間間隔。 許多真核生物的基因只有經(jīng)過復(fù)雜的成熟和剪接過許多真核生物的基因只有經(jīng)過復(fù)雜的成熟和剪接過程程，才能順利地翻譯成蛋白質(zhì)。才能順利地翻譯成蛋白質(zhì)。15 1617 18 192

4、02122 232425 所有動物血紅蛋白基因的基本結(jié)構(gòu)相同，但所有動物血紅蛋白基因的基本結(jié)構(gòu)相同，但在個體發(fā)育不同時期卻出現(xiàn)不同形式的亞基。人在個體發(fā)育不同時期卻出現(xiàn)不同形式的亞基。人類發(fā)育階段中血紅蛋白組成的變化。類發(fā)育階段中血紅蛋白組成的變化。2627 28 29308.1.2 真核基因的斷裂結(jié)構(gòu)真核基因的斷裂結(jié)構(gòu)3132物物 種種外顯子數(shù)外顯子數(shù)/基基因因核基因平均長度核基因平均長度(kb)mRNA平均長平均長度度1.61.61.51.54.03.011.32.713.92.416.62.23334 外顯子外顯子 353637基因丟失基因丟失基因擴增基因擴增基因重排基因重排DNA甲基化

5、狀態(tài)與調(diào)控甲基化狀態(tài)與調(diào)控染色體結(jié)構(gòu)與調(diào)控染色體結(jié)構(gòu)與調(diào)控抗體分子的形成抗體分子的形成Ti質(zhì)粒質(zhì)粒轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座子38 在細胞分化過程中，可以通過丟失掉某些基在細胞分化過程中，可以通過丟失掉某些基因而去除這些基因的活性。某些原生動物、線蟲、因而去除這些基因的活性。某些原生動物、線蟲、昆蟲和甲殼類動物在個體發(fā)育中，許多體細胞常昆蟲和甲殼類動物在個體發(fā)育中，許多體細胞常常丟失掉整條或部分的染色體，只有將來分化產(chǎn)常丟失掉整條或部分的染色體，只有將來分化產(chǎn)生生殖細胞的那些細胞一直保留著整套的染色體。生生殖細胞的那些細胞一直保留著整套的染色體。 3940二、基因擴增：二、基因擴增：414243三、基因重排：

6、三、基因重排：4445VV46478.1.4 DNA的甲基化與基因調(diào)控的甲基化與基因調(diào)控 胞嘧啶胞嘧啶腺嘌呤腺嘌呤鳥嘌呤鳥嘌呤484950CH3CH3CH3CH351強強強強弱弱弱弱525354 8.1.5 染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與基因表達調(diào)控染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與基因表達調(diào)控 55565758組蛋白八聚體移位5960ABA “燈刷型燈刷型”染色體染色體B 存在于存在于“活性活性”染色質(zhì)區(qū)的染色質(zhì)區(qū)的DNA環(huán)狀結(jié)構(gòu)環(huán)狀結(jié)構(gòu) 61626364 核心啟動子和上游啟動子核心啟動子和上游啟動子 （1）658.2.2 66 676869707172DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域結(jié)合結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域連接區(qū)連接區(qū)737475

7、76772-9個個78 Cys2 / Cys2鋅指鋅指Cys2 / His2鋅指鋅指見于甾體激素受體見于甾體激素受體見于見于SP1，TF A等等79轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子SP1SP1（GCGC盒）、盒）、連續(xù)的連續(xù)的3 3個鋅指重復(fù)結(jié)構(gòu)。個鋅指重復(fù)結(jié)構(gòu)。 80 二聚體二聚體亮氨酸之間相互作用形成亮氨酸之間相互作用形成二聚體，形成二聚體，形成“拉鏈拉鏈” ” 。 肽鏈氨基端肽鏈氨基端20203030個富個富含堿性氨基酸結(jié)構(gòu)域與含堿性氨基酸結(jié)構(gòu)域與DNADNA結(jié)合。結(jié)合。8182 定義：定義： 出現(xiàn)在出現(xiàn)在DNADNA結(jié)合蛋白質(zhì)和其它蛋白質(zhì)中的一結(jié)合蛋白質(zhì)和其它蛋白質(zhì)中的一種結(jié)構(gòu)基元（種結(jié)構(gòu)基元（mot

8、ifmotif）。當來自同一個或不同多）。當來自同一個或不同多肽鏈的兩個肽鏈的兩個-螺旋的疏水面（常常含有亮氨酸螺旋的疏水面（常常含有亮氨酸殘基）相互作用形成一個圈對圈的二聚體結(jié)構(gòu)殘基）相互作用形成一個圈對圈的二聚體結(jié)構(gòu)時就形成了亮氨酸拉鏈。時就形成了亮氨酸拉鏈。 83bHLH84 bHLH bHLH蛋白的蛋白的DNADNA結(jié)合能力分析結(jié)合能力分析 8586 87 直接作出反應(yīng)。直接作出反應(yīng)。 通過細胞間復(fù)雜的信號傳遞通過細胞間復(fù)雜的信號傳遞系統(tǒng)來傳遞信息，從而調(diào)控機體活動。系統(tǒng)來傳遞信息，從而調(diào)控機體活動。外界環(huán)境變化時外界環(huán)境變化時88特定的細胞釋放信息物質(zhì)特定的細胞釋放信息物質(zhì)信息物質(zhì)經(jīng)

9、擴散或血循環(huán)到達靶細胞信息物質(zhì)經(jīng)擴散或血循環(huán)到達靶細胞與靶細胞的受體特異性結(jié)合與靶細胞的受體特異性結(jié)合受體對信號進行轉(zhuǎn)換并啟動細胞內(nèi)信使系統(tǒng)受體對信號進行轉(zhuǎn)換并啟動細胞內(nèi)信使系統(tǒng)靶細胞產(chǎn)生生物學效應(yīng)靶細胞產(chǎn)生生物學效應(yīng)89 物質(zhì)物質(zhì)：Ca2+、IP3、DAG、cAMP、cGMP。90受體受體 919293（1 1）G G 蛋白偶聯(lián)受體蛋白偶聯(lián)受體 又稱七個跨膜又稱七個跨膜 螺旋受體螺旋受體/ /蛇型受體蛇型受體94是一類和是一類和GTPGTP或或GDPGDP相結(jié)合、位于細胞膜胞相結(jié)合、位于細胞膜胞漿面的外周蛋白，由漿面的外周蛋白，由 、 、 三個亞基組成。三個亞基組成。有兩種構(gòu)象：有兩種構(gòu)象：

10、非活化型；活化型非活化型；活化型9596含有鋅指結(jié)構(gòu)含有鋅指結(jié)構(gòu)位于位于C C端，結(jié)合激素、熱休克蛋端，結(jié)合激素、熱休克蛋白，使受體二聚化，激活轉(zhuǎn)錄白，使受體二聚化，激活轉(zhuǎn)錄97配體配體：類固醇激素、甲狀腺素等：類固醇激素、甲狀腺素等9899 100101102蛋白質(zhì)磷酸化和蛋白質(zhì)磷酸化和GTP結(jié)合蛋白參與的信號轉(zhuǎn)導過程結(jié)合蛋白參與的信號轉(zhuǎn)導過程103104105 106 PKA無活性無活性PKA有活性有活性107108釋放釋放Ca2+109110111 細胞外信號細胞外信號EGF、PDGF等等具具PTK活性的受體活性的受體GRB2 PSOS PRas-GTP PRaf調(diào)節(jié)其他蛋白活性調(diào)節(jié)其他

11、蛋白活性MAPKKMAPK P P P細細胞胞核核反式作用因子反式作用因子調(diào)控基因表達調(diào)控基因表達細細胞胞膜膜二聚化二聚化112 113 E2FP114115116117 細胞質(zhì)受體與細胞質(zhì)受體與激素形成復(fù)合物激素形成復(fù)合物三維結(jié)構(gòu)和化三維結(jié)構(gòu)和化學性質(zhì)變化學性質(zhì)變化復(fù)合物進入細胞核與復(fù)合物進入細胞核與染色體特定區(qū)域結(jié)合染色體特定區(qū)域結(jié)合轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始 轉(zhuǎn)錄關(guān)閉轉(zhuǎn)錄關(guān)閉 118119120121 122123 124125hnRNAhnRNA確定是確定是mRNAmRNA前體的證據(jù)前體的證據(jù)126127真核生物基因轉(zhuǎn)錄后加工的真核生物基因轉(zhuǎn)錄后加工的3種主要形式種主要形式128129 PS 外

12、顯子 S PL 外顯子 L 外顯子 2 外顯子 3 DNA 50b 2800bp 161bp 4500bp 205bp 327bp 初始轉(zhuǎn)錄本： 在唾腺中轉(zhuǎn)錄 成熟 mRNA： 1663nt 初始轉(zhuǎn)錄本： 在肝中轉(zhuǎn)錄 成熟 mRNA： 1773nt 圖 18-57 小鼠淀粉酶(amy) 基因利用不同啟動子產(chǎn)生兩個不同的 mRNA130131132 133134 例：例：（TfR）和鐵蛋白負責鐵和鐵蛋白負責鐵吸收和鐵解毒。這兩個吸收和鐵解毒。這兩個mRNA上存在相似的順式上存在相似的順式作用元件，稱為鐵應(yīng)答元件（作用元件，稱為鐵應(yīng)答元件（iron response element，IRE）。）。135 IRE與與IRE結(jié)合蛋白（結(jié)合蛋白（IREBP）相互作用控制兩相互作用控制兩個個mRNA的翻譯效率的翻譯效率 當細胞缺鐵時，當細胞缺鐵時，IREBP與與IRE具有高親和力，具有高親和力，