關(guān)于基因表達調(diào)控基本概念與原理第一頁，共二十四頁，2022年，8月28日

第一節(jié)基本概念與原理

第二頁，共二十四頁，2022年，8月28日

一、基因表達的概念

基因組(genome)： 一個細胞或病毒所攜帶的全部遺傳信息或整套基因。

基因表達(geneexpression)：

在一定調(diào)節(jié)機制控制下，基因經(jīng)過轉(zhuǎn)錄及翻譯，產(chǎn)生具有特異生物學功能的蛋白質(zhì)分子的過程。第三頁，共二十四頁，2022年，8月28日

二、基因表達的特性

(一)時間特異性

按功能需要，某一特定基因的表達嚴格按特定的時間順序發(fā)生。 多細胞生物基因表達表現(xiàn)為與分化、發(fā)育階段一致的時間性，因此又稱階段特異性。

第四頁，共二十四頁，2022年，8月28日

(二)空間特異性

在個體生長全過程，某種基因產(chǎn)物 在個體按不同組織空間順序出現(xiàn)。 這種空間分布差異，實際上是由細 胞在器官的分布決定的，因此又稱為細 胞或組織特異性。

第五頁，共二十四頁，2022年，8月28日

三、基因表達的方式

(一)組成性表達

某些基因在一個生物個體的幾乎所有細胞中持續(xù)表達，通常被稱為管家基因

(house-keepinggene)。

由于這類基因表達變化很小，所以又稱為組成性表達。

第六頁，共二十四頁，2022年，8月28日

(二)誘導和阻遏表達

在特定環(huán)境信號刺激下，相應的基因被激活，基因表達產(chǎn)物增加，這種基因稱為可誘導基因。 可誘導基因在特定環(huán)境中表達增強的過程稱為誘導(induction)。第七頁，共二十四頁，2022年，8月28日

如果基因?qū)Νh(huán)境信號應答時被抑制，這種基因是可阻遏基因。 可阻遏基因表達產(chǎn)物降低的過程稱為阻遏(repression)。第八頁，共二十四頁，2022年，8月28日

在一定機制控制下，功能上相關(guān) 的一組基因，無論其為何種表達方式， 均需協(xié)調(diào)一致、共同表達，即為協(xié)調(diào)表 達(coordinateexpression)。 這種調(diào)節(jié)稱為協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)(coordinateregulation)。第九頁，共二十四頁，2022年，8月28日

四、基因表達調(diào)控的生物學意義

(一)適應環(huán)境、維持生長和增殖

生物體賴以生存的外環(huán)境是在不斷變化的，為了生存，所有活細胞都必須對外環(huán)境變化 作出適當反應，調(diào)節(jié)代謝，以適應環(huán)境變化。 生物體適應環(huán)境、調(diào)節(jié)代謝的能力與蛋白質(zhì) 分子的生物學功能有關(guān)。而蛋白質(zhì)的水平又 受基因表達的調(diào)控。第十頁，共二十四頁，2022年，8月28日

(二)維持個體發(fā)育與分化

多細胞生物調(diào)節(jié)基因的表達除為適應環(huán)境外，還有維持組織器官分化、個體發(fā)育的功能。

當某種基因缺陷或表達異常時，則會出現(xiàn)相應組織或器官的發(fā)育異常。第十一頁，共二十四頁，2022年，8月28日

五、基因表達調(diào)控的基本原理

(一)基因表達的多級調(diào)控

基因激活

轉(zhuǎn)錄起始 轉(zhuǎn)錄后加工及轉(zhuǎn)運 翻譯 翻譯后加工第十二頁，共二十四頁，2022年，8月28日

(二)基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)基本要素

1.特異DNA序列

(1)原核生物的操縱子

操縱子(operon)：通常由2個以上的編碼序列與啟動序列、操縱序列以及其他調(diào)節(jié)序列在基因組中成簇串聯(lián)，組成一個轉(zhuǎn)錄單位。第十三頁，共二十四頁，2022年，8月28日

1)啟動序列（啟動子）：是RNA聚合酶結(jié)合并啟動轉(zhuǎn)錄的特異DNA序列。第十四頁，共二十四頁，2022年，8月28日

2)操縱序列（operator）：

是阻遏蛋白的結(jié)合位點 當操縱序列結(jié)合有阻遏蛋白時，會阻礙RNA聚合酶與啟動序列的結(jié)合，或使RNA聚合酶不能沿DNA向前移動，阻礙轉(zhuǎn)錄。第十五頁，共二十四頁，2022年，8月28日

3)其他調(diào)節(jié)序列：

有的特異DNA序列可結(jié)合激活蛋白，增強

RNA聚合酶活性，使轉(zhuǎn)錄激活。第十六頁，共二十四頁，2022年，8月28日

(2)真核生物的順式作用元件 （cis-actingelement） 是指可影響自身基因表達活性的特異DNA

序列。通常是非編碼序列。包括啟動子、增強子及沉默子等。第十七頁，共二十四頁，2022年，8月28日

2.調(diào)節(jié)蛋白

(1)原核生物基因調(diào)節(jié)蛋白:均為DNA結(jié)合蛋白 特異因子：決定RNA聚合酶對啟動序列的特異性識別和結(jié)合能力。 阻遏蛋白：可結(jié)合操縱序列，阻遏基因轉(zhuǎn)錄。 激活蛋白：可結(jié)合啟動序列鄰近的DNA序列，促進RNA聚合酶與啟動序列的結(jié)合，增強RNA聚合酶活性。第十八頁，共二十四頁，2022年，8月28日

(2)真核生物基因調(diào)節(jié)蛋白

——轉(zhuǎn)錄因子（TF）

絕大多數(shù)真核轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子由某一基因表達后，通過與特異的順式作用元件相互作用，影響另一基因的轉(zhuǎn)錄，稱為反式作用因子（trans-actingfactor）。第十九頁，共二十四頁，2022年，8月28日

有些真核調(diào)節(jié)蛋白可特異識別、結(jié) 合自身基因的調(diào)節(jié)序列，調(diào)節(jié)自身基因 的開啟或關(guān)閉，稱為順式作用蛋白。第二十頁，共二十四頁，2022年，8月28日

第二十一頁，共二十四頁，2022年，8月28日

3.DNA－蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)－蛋白質(zhì)相互作用

DNA－蛋白質(zhì)相互作用 特異識別 非共價結(jié)合

DNA結(jié)合位點常呈對稱結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)－蛋白質(zhì)相互作用 形成二聚體或多聚體，間接結(jié)合DNA第二十二頁，共二十四頁，2022年，8月28日

4.RNA聚合酶

（1）啟動子與RNA聚合酶