浙江大學遺傳學第十章1第十章

基因表達與調控浙江大學遺傳學第十章2*1．基因概念及其發(fā)展。

2．原核生物基因調控：操縱元模型。

3．真核生物基因調控：

DNA、轉錄和翻譯三個水平。本章重點浙江大學遺傳學第十章3第一節(jié)基因的概念浙江大學遺傳學第十章4㈠、經典遺傳學關于基因的概念：一、基因的概念及其發(fā)展：①．孟德爾：

把控制性狀的因子稱為遺傳因子。

如豌豆紅花（C）、白花（c）、植株高（H）、矮（h）。②．約翰生：

提出基因（gene）取代遺傳因子。③．摩爾根：

對果蠅、玉米等的大量遺傳研究，建立了以基因和

染色體為主體的經典遺傳學。

基因是化學實體，以念珠狀直線排列在染色體上。浙江大學遺傳學第十章5基因共性（按照經典遺傳學關于基因的概念）：

基因具有染色體的主要特性：自我復制和相對穩(wěn)定性，

在分裂時有規(guī)律地進行分配。

交換單位：基因間能進重組，而且是交換的最小單位。

突變單位：一個基因能突變?yōu)榱硪粋€基因。

功能單位：控制有機體的性狀。∴

經典遺傳學認為：基因是一個最小的單位，不能分割；既是結構單位，又是功能單位。浙江大學遺傳學第十章6⑴.揭示遺傳密碼的秘密：基因

具體物質。一個基因

DNA分子上一定區(qū)段，攜帶有特殊遺傳信息

轉錄成RNA

翻譯成多肽鏈，或對其它基因的活動起調控作用（如調節(jié)基因、啟動基因、操縱基因）。⑵.基因不是最小遺傳單位

更復雜的遺傳和變異單位：

例如：在一個基因區(qū)域內，仍可以劃分出若干起作用的小單位。㈡、分子遺傳學關于基因的概念：浙江大學遺傳學第十章7⑶.

現(xiàn)代遺傳學認為：

①．突變子（muton）：性狀突變時產生突變的最小單位。

一個突變子可以小到只有一個堿基對；如移碼突變。

②．重組子（recon）：性狀重組時，可交換的最小單位。

一個交換子可以只包含一個堿基對。

③．順反子（cistron）：表示一個作用的單位，基本符合

通常所述基因的大小或略小。所包括的一段

DNA與

一個多肽鏈合成相對應；平均為500~1500個堿基對。浙江大學遺傳學第十章8⑷．現(xiàn)代遺傳學的基因概念：①.可轉錄一條完整的RNA分子或編碼一個多肽鏈；

②.功能上被順反測驗或互補測驗所規(guī)定。分子遺傳學

保留功能單位的解釋，而拋棄最小結構單位說法。基因：相當于一個順反子，包含許多突變子和重組子。紫外燈下的DNA浙江大學遺傳學第十章9

⑴．結構基因（structuralgene）：

指可編碼RNA或蛋白質的一段DNA序列。其RNA/蛋白質或直接具有功能或參加某些功能。㈢、分子遺傳學對基因概念的新發(fā)展：rRNA基因浙江大學遺傳學第十章10⑵．調控基因（regulatorgene）：

指其表達產物參與調控其它基因表達的基因。lac調控基因浙江大學遺傳學第十章11⑶．重疊基因（overlappinggene）：

指在同一段DNA順序上，由于閱讀框架不同或終止早晚不同，同時編碼兩個以上基因的現(xiàn)象。

在一些細菌和動物病毒中有重疊基因，最早由Sanger于1977年發(fā)現(xiàn)了ΦΧ174單鏈DNA病毒中有6個基因是重疊的。ABCDEFextron⑷．隔裂基因（splitgene）：

指基因內部被一個或更多不翻譯的編碼順序即內含子所隔裂。內含子（intron）：DNA序列中不出現(xiàn)在成熟mRNA的片段；

外顯子（extron）：DNA序列中出現(xiàn)在成熟mRNA中的片段。卵清蛋白基因浙江大學遺傳學第十章13⑸．跳躍基因（jumpinggene）：

即轉座因子，指染色體組上可以轉移的基因。

實質：能夠轉移位置的DNA片斷。

功能：在同一染色體內或不同染色體之間移動

引起插入突變、DNA結構變異（如重復、缺失、畸變）

通過表現(xiàn)型變異得到鑒別。

遺傳工程：轉座子標簽法。玉米轉座子現(xiàn)象玉米轉座子系統(tǒng)Ac轉座酶活性沒有被激活，無轉座發(fā)生Ac轉座酶活性被激活，轉座發(fā)生性狀發(fā)生改變浙江大學遺傳學第十章15

*金魚草轉座子系統(tǒng)：

金魚草中最少含有四種轉座子（Tam），含有12或13bp的插入重復順序。其中Tam1、Tam2和Tam3轉座子分別為15kb、

5kb和3.6kb長度。

Tam轉座子用于控制花的生物合成基因研究。

∵突變結果很容易通過表現(xiàn)型變異加以鑒定。

浙江大學遺傳學第十章16⑹.假基因（pseudogene）:

同已知的基因相似，處于不同的位點，因缺失或突變而不能轉錄或翻譯，是沒有功能的基因。真核生物中的血紅素蛋白基因家族中就存在假基因現(xiàn)象。血紅蛋白分子的四條多肽鏈浙江大學遺傳學第十章17

設有兩個獨立起源的隱性突變，具有類似的表現(xiàn)型。

判斷是屬于同一個基因突變，還是屬于兩個基因突變？

即判斷是否屬于等位基因？①．建立雙突變雜合二倍體；

②．測定突變間有無互補作用。

㈠、互補作用：二、基因的微細結構：本澤爾：提出順反子，表示功能的最小單位和順反的位置效應。1．互補測驗（順反測驗）：根據功能確定等位基因的測驗。

順反測驗：根據順式表現(xiàn)型和反式表現(xiàn)型來確定兩個突變體是否屬于同一個基因（順反子）。順式排列為對照（是兩個突變座位位于同一條染色體上），其表現(xiàn)型

野生型。

實質上是進行反式測驗（反式排列：是兩個突變座位位于不同的染色體上）。

①

反式排列為野生型：突變分屬于兩個基因位點；

②

反式排列為突變型：突變分屬于同一基因位點。浙江大學遺傳學第十章192．無互補作用：

則個體表現(xiàn)為突變型，突變來自同一個基因，只能產生突變的mRNA

形成突變酶和個體，顯示突變的表現(xiàn)型。浙江大學遺傳學第十章203．有互補作用：

突變來自不同的基因，則每個突變的相對位點上都有一個正常野生型基因最終可產生正常mRNA，其個體表現(xiàn)型為野生型。浙江大學遺傳學第十章21㈡、基因的微細結構：

本澤爾利用經典的噬菌體突變和重組技術

分析T4噬菌體rⅡ區(qū)基因的微細結構。

⑴．原理：

r+野生型T4噬菌體：侵染E.coliB株和K12株；

rⅡ突變型T4噬菌體：只侵染B株，不能侵染K12（λ）株。利用上述特點:

讓兩個rⅡ突變型雜交

侵染K12（λ）株，選擇重組體r+

計算出兩個r+

突變座位間的重組頻率。⑵．方法：兩種rⅡ突變類型：rx、ry

r+rx

×

ryr+

↓混合感染

E.coliB株

接種

B株K12(λ)株計數(shù)r+ry、rxr+

r+

r+r+

r+、rxry

僅生長一四種基因型種重組型均能生長浙江大學遺傳學第十章23r47r104r101r106r31r107⑶．結果：

①.重組值計算：

rxry的數(shù)量與r+r+相同，計算時r+r+

噬菌體數(shù)×2。

可以獲得小到0.001％，即十萬分之一的重組值。利用大量rⅡ區(qū)內二點雜交結果，繪制出rⅡ區(qū)座位間微細的遺傳圖：

1.3

1.0

1.6

1.9

1.6浙江大學遺傳學第十章24②.

rⅡ突變體類型：

rⅡA、

rⅡB：兩個rⅡA突變體混合K12無噬菌體繁殖兩個rⅡB突變體混合K12無噬菌體繁殖

rⅡA

＋rⅡB突變體

K12噬菌體繁殖∴rⅡA與rⅡB區(qū)段可以互補，分屬于不同基因座位。浙江大學遺傳學第十章251.順式調控：

如基因啟動子發(fā)生突變，使調控蛋白不能識別啟動子結構，基因不能表達，這種只影響基因本身表達、不影響其它等位基因調控的突變稱順式調控。2.反式調控：

調控蛋白發(fā)生突變，不能與這個基因的啟動子結合，將可影響到與該調控蛋白結合有關的所有等位基因位點表達這種突變稱為反式調控。三、順式與反式調控浙江大學遺傳學第十章26浙江大學遺傳學第十章27rRNA

如發(fā)生致死突變，不能形成核糖體，易死亡。tRNA

發(fā)生突變后，

多肽鏈改變。轉錄翻譯蛋白質結構蛋白生物酶直接間接某段DNAmRNA性狀四、基因的作用與性狀的表現(xiàn)

基因變異

直接影響蛋白質特性，表現(xiàn)出不同遺傳性狀。例如人的鐮形紅血球貧血癥。

紅血球碟形HbA

突變

HbS

HbC

紅血球鐮刀形

血紅蛋白分子有四條多肽鏈：

兩條α鏈（141個氨基酸/條）；兩條β鏈（146個氨基酸/條）。

HbA、Hbs、Hbc氨基酸組成的差異在于β鏈上第6位上氨基酸：

HbA第6位為谷氨酸（GAA、GAG）；

HbS第6位為纈氨酸（GUA、GUG）；

HbC第6位為賴氨酸（AAA、AAG）。1.

結構蛋白：產生貧血癥的原因：

單個堿基的突變引起氨基酸的改變導致蛋白質性質發(fā)生變化，直接產生性狀變化。正常碟形紅血球轉變?yōu)殓牭缎渭t血球缺氧時表現(xiàn)貧血癥。HbA

HbS

HbC

2.酶蛋白：

例如：豌豆：

圓粒（RR）×

皺粒（rr）

F1

圓粒（Rr）

F21/4皺粒。

R基因酶蛋白淀粉分枝酶正常合成淀粉

r基因不合成酶無功能酶缺少一種淀粉分枝酶積累蔗糖和大量的水分

產生多肽，有表型；∴基因產生tRNA、rRNA，無表型；不轉錄mRNA，但對其它基因起調控作用。浙江大學遺傳學第十章31第二節(jié)基因的調控浙江大學遺傳學第十章32

一種生物的整套遺傳密碼可以比作一本密碼字典

該種生物的每個細胞中都有這本字典。

為什么基因只有在它應該發(fā)揮作用的細胞內和應該發(fā)揮作用的時間才能呈現(xiàn)活化狀態(tài)?

結論：必然有一個基因調控系統(tǒng)在發(fā)揮作用?；蛘{控主要在三個水平上進行：①.

DNA水平；②.

轉錄水平；③.

翻譯水平。浙江大學遺傳學第十章33

一、原核生物的基因調控：浙江大學遺傳學第十章34㈠、轉錄水平的調控:負調控：細胞中阻遏物阻止基因轉錄過程的調控機制。

阻遏物與DNA分子結合阻礙RNA聚合酶轉錄使基因處于關閉狀態(tài)；正調控：經誘導物誘導轉錄的調控機制。

誘導物通常與蛋白質結合

形成一種激活子復合物

與基因啟動子DNA序列結合

激活基因起始轉錄

使基因處于表達的狀態(tài)。浙江大學遺傳學第十章35

正調控與負調控并非互相排斥的兩種機制，而是生物體適應環(huán)境的需要，有的系統(tǒng)既有正調控又有負調控；

原核生物以負調控為主，真核生物以正調控為主；

降解代謝途徑中既有正調控又有負調控；合成代謝途徑中一般以負調控來控制產物自身的合成。浙江大學遺傳學第十章36乳糖操縱元（操縱子）：

1.

乳糖操縱元模型：

1961年，雅各布（JacobF.）和莫諾（MonodJ.）的操縱元模型：

操縱元：細菌的主要基因調控單位，也就是轉錄單位。如：大腸桿菌乳糖代謝的調控需要三種酶參加：

①.

-半乳糖酶：將乳糖分解成半乳糖和葡萄糖；

②.

滲透酶：增加糖的滲透，易于攝取乳糖和半乳糖；

③.

轉乙酰酶：

-半乳糖轉變成乙酰半乳糖。

大量乳糖時：大腸桿菌三種酶的數(shù)量急劇增加，幾分鐘即可達到千倍以上，這三種酶能夠成比例地增加；

乳糖消耗完：這三種酶的合成也即同時停止。浙江大學遺傳學第十章372.乳糖操縱元的負調控：①.乳糖操縱元組成部分；②.野生型基因型（I+O+Z+Y+A+）,

無乳糖時，基因不表達；③.野生型基因型（I+O+Z+Y+A+）,

有乳糖時，基因表達；④.抑制基因突變（I－O+Z+Y+A+）,

無乳糖時，基因組成型表達；⑤.操縱基因突變型（I＋OcZ+Y+A+）,

無乳糖時，基因組成型表達。阻遏蛋白乳糖RNA聚合酶浙江大學遺傳學第十章383.乳糖操縱元的正調控：

當有乳糖存在時，操縱子開啟，基因進行表達。

當既有大量半乳糖又有葡萄糖時，基因表達將會怎樣？

基因不表達，存在新的調節(jié)因子來控制乳糖操縱子開啟，這個因子的活性與葡萄糖有關。

葡萄糖可使腺苷酸環(huán)化酶活性降低；而腺苷酸環(huán)化酶能將ATP轉變成cAmP。

cAmP又與代謝激活蛋白（cataboliteactivatingprotein,

CAP）結合形成cAmP-CAP復合物，作為lac操縱子正調控因子。當cAmP-CAP復合物二聚體插入到lac特異啟動子序列時使DNA構型發(fā)生變化，而RNA聚酶與該新構型的DNA結合緊密，轉錄效率高。

葡萄糖抑制操縱子的原理：

葡萄糖

腺苷酸環(huán)化酶活性降低

ATP無法轉變成cAmP

不能形成CAP-cAmP復合蛋白

RNA酶無法結合在DNA上

基因不表達。浙江大學遺傳學第十章404.乳糖操縱元存在的遺傳證據：

⑴.遺傳分析的三個基本假定：①.阻遏基因的產物是可以在細胞中擴散的反式調控元件；②.操縱子Ｏ是調控位點，不編碼蛋白；③.Ｏ位點需緊鄰受其控制的結構基因，是順式調控元件；通過性導產生局部二倍體，可以進行遺傳驗證。浙江大學遺傳學第十章41⑵.阻遏蛋白的分離與鑒定：吉爾伯特（GilbertW.,1966）等利用阻遏蛋白超量表達突變型（regulatorQuantity，Iq）分離出阻遏蛋白；

①.IPTG誘導Iq細胞，分離提取阻遏蛋白，用含有同位素標記的IPTG溶液透析，透析袋內外濃度不一樣

提取物中含有與IPTG結合的物質，純化分析證明具有蛋白特性。IPTG乳糖類似物浙江大學遺傳學第十章42②.沉降分析：

IPTG阻遏蛋白復合物lacO+序列：

DNA沉降系數(shù)為40S；

IPTG阻遏蛋白復合物：沉降系數(shù)為7S；

IPTG阻遏蛋白復合物（同位素標記）

DNA序列：超速梯度沉降分析有同位標記的沉降系數(shù)為40S。③.序列特異結合：

阻遏蛋白只與正常的乳糖操縱子（lacO）序列結合，而不與lacOc

的序列結合。浙江大學遺傳學第十章43⑶.蛋白的結晶分析：

劉毅斯（LewisM.，1996）等成功地測定了阻遏蛋白的晶體結構，與誘導物以及與DNA

序列的結合的結構。阻遏蛋白：

360個氨基酸；功能蛋白：

同聚四聚體。浙江大學遺傳學第十章44操縱元調控位點的精細分析：浙江大學遺傳學第十章45色氨酸操縱元：

1．色氨酸操縱元模型：

由雅各布（JacobF.）和莫諾（MonodJ.）提出，具有合成代謝途徑典型的操縱元模型。

操縱元：包括色氨酸合成有關的5種酶的結構基因；

大量色氨酸時：大腸桿菌5種酶的轉錄同時受到抑制；

色氨酸不足時：這５種酶的基因開始轉轉錄；色氨酸：作為阻遏物而不是誘導物參與調控結構基因的轉錄。∴trp操縱元是一個典型的可阻遏操縱元模型（repressible

operon）。色氨酸操縱元模型結構：5種結構基因：trpE、D、C、B、A；調控結構：啟動子、操縱子、前導序列、弱化子；阻遏物trpR基因：與trp操縱元相距較遠；浙江大學遺傳學第十章472.色氨酸操縱元的負調控：

⑴.阻遏調控：

trpR基因編碼無輔基阻遏物

與色氨酸結合

形成有活性的色氨酸阻遏物

與操縱子結合

阻止轉錄；色氨酸不足：阻遏物三維空間結構發(fā)生變化

，不能與操縱子結合，操縱元開始轉錄；色氨酸濃度升高：色氨酸與阻遏物結合，空間結構發(fā)生變化，可與操縱子結合，阻止轉錄。浙江大學遺傳學第十章48⑵.弱化子調控：

當有色氨酸存在而trp操縱元受抑制時，仍有一段前導序列發(fā)生轉錄，可能存在另一種的機制來抑制trp操縱元的轉錄？色氨酸高濃度存在時，轉錄的前導序列140bp長，其中有一28bp的弱化子區(qū)域；形成發(fā)夾結構，為內部終止子，RNA酶從DNA上脫落；

色氨酸低濃度或不存在時，RNA聚合酶能通過弱化子區(qū)域，轉錄完整的多順反子mRNA序列；

浙江大學遺傳學第十章49阿拉伯糖操縱元

Ara操縱元是控制分解代謝途徑的另一調控系統(tǒng)。特點：調節(jié)蛋白既可起正調控作用，又可起負調控作用。

組成：R：

araC基因編碼調節(jié)蛋白AraC蛋白；

O：O1不參與調控；O2

：AraC蛋白負調控結合位點；

I

：調節(jié)位點，CAP-cAmP復合物結合位點，AraC蛋白正調控結合位點。浙江大學遺傳學第十章50調控：①.誘導物阿拉伯糖和cAMP同時存在：

Ara與AraC蛋白復合物結合在Ｉ位點，

CAP-cAmp復合物結合I位點，基因轉錄開啟；

②.在沒有誘導物阿拉伯糖和cAMP時：

AraC蛋白同時與I和

O2結合，DNA構型發(fā)生改變，形成一個緊密的環(huán)結構，抑制表達。浙江大學遺傳學第十章51浙江大學遺傳學第十章52（二）

翻譯水平的調控：

①.反饋調控機制（feedbackregulation）：大腸桿菌核糖體蛋白合成：

E.coli有

7個參與核糖體蛋白合成的操縱元結構

轉錄的各種mRNA都可與同一操縱元編碼的核糖體蛋白識別結合；如其中有一種核糖體蛋白過量累積，它們將與其自身的mRNA結合阻止進一步翻譯。結合位點：

5’端非翻譯區(qū)（untranslatedregion，UTR）也包括啟動子Shine-Dalgarno序列，為mRNA翻譯起始信號上游的一段5’-AGGAGGU-3’保守序列，與16SrRNA3’端保守序列互補配對。浙江大學遺傳學第十章53②.反義RNA（antisenseRNA）的調控：

原核生物中mRNA的翻譯也受反義RNA的調控。

反義RNA與mRNA的5’端非翻譯區(qū)UTR片段互補配對，使mRNA不能有效地與核糖體結合

阻止蛋白質的合成。

真核細胞中導入反義RNA基因

控制真核生物基因表達。如將乙烯形成酶基因的反義RNA導入番茄，延長了番茄常溫貯藏期。浙江大學遺傳學第十章54

二、真核生物的基因調控：真核生物與原核生物的調控差異浙江大學遺傳學第十章56

1.基因劑量與基因擴增：

①.拷貝數(shù)增加：如合成大量組蛋白用于形成染色質，多數(shù)細胞具有數(shù)百個蛋白基因拷貝；②.基因丟失：發(fā)育過程中，一些組織的細胞丟失了某些基因，決定細胞分化。

如：原生動物（馬蛔蟲）、昆蟲、甲殼綱動物。㈠、DNA的改變：浙江大學遺傳學第十章57③.基因擴增：

兩棲類卵細胞前體同體細胞一樣具有600個rRNA基因，基因擴增后rRNA基因拷貝數(shù)達2×106組裝大量的核糖體，滿足卵細胞大量合成蛋白質需要。

也發(fā)生在異常細胞中，如人類的癌細胞中，由于癌基因的大量擴增，高效表達導致細胞生長失控，誘發(fā)癌癥。燈刷染色體上大量擴增rRNA基因浙江大學遺傳學第十章582.DNA重排：

⑴.酵母交配型轉變

酵母有兩種交配類型

a和α，單倍體孢子

a和α之間交配才產生

a/α

二倍體，經減數(shù)分裂及產孢過程形成

4個單倍體孢子；相同交配型的單倍體孢子之間不能發(fā)生交配。

但酵母存在一種同宗配合類型（homothallism），其細胞可轉換成對應交配類型，使細胞間發(fā)生配合。浙江大學遺傳學第十章59交配型轉換的遺傳基礎：

控制交配型的

MAT基因位于第3染色體上，MATa基因表現(xiàn)為a交配型，MAT基因表現(xiàn)為交配型；兩基因互為等位基因；在MAT基因兩端有同源序列HML和HMRa，由于兩基因上游存在沉默子，故不表達，但可分別與

MAT、MATa基因序列相同。浙江大學遺傳學第十章60⑵.動物抗體基因重排：

哺乳動物一般可產生108個抗體分子，比整個基因組基因數(shù)目還多（人類為105

個基因），人類的抗體基因約有

300個，為什么？

抗體分子結構：

重鏈H：440個氨基酸；

輕鏈L：220個氨基酸；

N

端：110個氨基酸。

重鏈和輕鏈：

由變異區(qū)V和非變異區(qū)C組成；均由二硫鍵連接。浙江大學遺傳學第十章61抗體基因的結構：重鏈包括4個片段：（人類第14號染色體上）

86個重鏈變異區(qū)段（VH）；30個多樣區(qū)片段（D）；

9個連接區(qū)片段（L）；11個恒定區(qū)片段（C）；輕鏈有3個片段：（第2號和第22號染色體上）

輕鏈變異區(qū)（VL）；連接區(qū)（J）；恒定區(qū)（C）。浙江大學遺傳學第十章62

所有的抗體并不是由一個完整的基因來編碼，而是由不同的基因片段經重排連接而成的。

隨著B淋巴細胞發(fā)育，基因組中抗體基因在DNA水平發(fā)生重排，形成編碼抗體的完整基因，一個淋巴細胞只有一種組合的抗體基因。

由于抗體基因重排中各個片段間的隨機組合，因此

300個抗體基因產生

108個抗體。浙江大學遺傳學第十章633.DNA甲基化：

在真核生物中，少數(shù)胞嘧啶在C5的位置上的H被甲基所取代，發(fā)生甲基化后的胞嘧啶仍可滲入復制的DNA中。甲基化酶可識別一條鏈上半甲基化，使另一條鏈也甲基化。

CG序列中發(fā)生甲基化的頻率較高，許多真核生物基因的5’端非編碼序列富含CG序列，為甲基化提供位點。甲基化可降低轉錄效率。浙江大學遺傳學第十章64

一些基因在所有細胞中都呈現(xiàn)活躍狀態(tài)，為組成型表達，稱為看家基因（housekeepinggene）。

另一些基因則在不同細胞或組織中呈現(xiàn)高度表達，受到一定的調控，稱為特異表達基因。1.啟動子和轉錄因子：啟動子（promoter）：轉錄因子和RNA聚合酶的結合位點，位于基因上游某一固定位置，緊接轉錄起始點，是基因一個組成部分。轉錄因子（transcriptionfactor，TF）

：

激活真核生物基因轉錄的一系列蛋白質。㈡、轉錄水平的調控：浙江大學遺傳學第十章65啟動子結構（真核生物）：

TATA盒（TATAbox）：RNA酶識別并結合位點；

CAAT盒（CAATbox）：轉錄起始起重要作用；

GC盒（GCbox）：增強子作用。浙江大學遺傳學第十章662.轉錄強化子（增強子，transcriptionalenhancer）：

強化子：是真核生物基因轉錄中另一種順式調控元件，常位于啟動子上游700~1000bp處，離轉錄起始點較遠，可提高轉錄效率。轉錄強化子的存在，使基因轉錄只有在適宜轉錄因子存在時進行，并能對細胞內外的信號作出反應，可以滿足細胞分化的需要。浙江大學遺傳學第十章67強化子的功能：

①.

與轉錄激活子結合，改變染色質構型；

②.

使DNA彎曲形成環(huán)狀結構，使強化子與啟動子直接

接觸，以便使轉錄因子、轉錄激活子和

RNA聚合酶

一起形成轉錄復合體，利于轉錄反應，提高轉錄效率。浙江大學遺傳學第十章68

③.轉錄強化子可提高不同的啟動子的轉錄效率，同一時間里，一個強化子只與一個啟動子起作用，具體作用取決于啟動子與強化子競爭性互作。如：人血紅蛋白基因，控制胎兒γ鏈和成人β鏈兩基因共用同一個強化子，強化子與不同的啟動子結合導致不同的基因表達。浙江大學遺傳學第十章693.激活子：

激活子（transcriptionactivator）:是一種與強化子結合的蛋白質，屬于一種轉錄因子。

正激活子包括：

真激活子：與轉錄復合體接觸激活轉錄；抗阻遏物激活子：改變染色質結構（染色質重建）與轉錄因子結合來提高轉錄效率。

負激活子：抑制轉錄的因子。

浙江大學遺傳學第十章70

⑴.真激活因子：

兩個功能域：

①.

強化子結合的DNA結合區(qū)域（DNA-bindingdomain）；

②.

轉錄復合體中的蛋白質互作的反式調控激活區(qū)域（trans-activatingdomain）。

DNA結合域的三維構型（motif）：

①.

α-螺旋－轉角－α-螺旋（helix-turn-helixHTH）；

②.

鋅指（zincfinger）；

③.

堿性亮氨酸拉鏈（basicleucinezipperbZIP）。浙江大學遺傳學第十章71（3）.抗阻遏物激活因子（antirepressors）：

染色質重建（remodelingchromatin）

激活基因表達的因子。

改變染色質結構的兩種途徑：

①.ATP水解－重建復合體途徑：

重建復合體通過激活子、轉錄因子以及與不同重建復合體作用于靶基因，通過各種途徑改變DNA與蛋白質的結合，促進基因的轉錄。如酵母菌的SWI/SNF系統(tǒng)，具有11個亞基的復合體。浙江大學遺傳學第十章72

②.組氨酸乙酰轉移酶（acetyltransferaseenzyme，HAT）修飾組氨酸途徑：

當乙酰轉移到組氨酸末端后，會降低組蛋白與酸性DNA之間的吸引力，

HAT也在特異激活子作用下作用于靶位點。重建復合體總是與HAT

協(xié)同互作的方式重建染色質，通常在強化子位點發(fā)生染色質重建，再延伸擴展到啟動子位點，使

RNA聚合酶等與啟動子結合，起始轉錄。

乙酰化的組蛋白經組氨酸脫乙酰酶（histonedeacetylaseHD）作用脫去乙?；旧|恢復緊縮結構。浙江大學遺傳學第十章73異染色質化和染色質的活化：

真核生物可改變染色體某一區(qū)域異染色質化程度而控制基因的表達。

異染色質化：染色質處于固縮的狀態(tài),基因關閉；

染色質活化也能控制基因的活化。

高等生物核內染色體上基因活性在很大程度上受染色體上蛋白質的制約。

人類巴氏小體（箭頭）：

女性一個X染色體異染色質化關閉其上攜帶基因的表達。浙江大學遺傳學第十章744.酵母菌乳糖代謝的正調控：浙江大學遺傳學第十章755.選擇性啟動子：

有些真核生物基因具有兩個或兩個以上的啟動子用于在不同的細胞中表達，具有獨立的轉錄調控（不同的動子可產生不同的初級轉錄產物和相同的蛋白質編碼序列）。

如果蠅的乙醇脫氫酶基因分別具有幼蟲和成蟲啟動子。

浙江大學遺傳學第十章766.選擇性mRNA切割：

同一初級轉錄產物在不同的細胞中用不同方式進行切割加工，形成不同的成熟mRNA分子，使蛋白質含量或組成上都可能不同。例：老鼠的α－淀粉酶基因，肝臟和腺體中的不同切割，外顯子Ｓ和Ｌ分別成為腺體和肝臟mRNA的前導序列，形成不同mRNA以不同速率的翻譯成蛋白質。浙江大學遺傳學第十章777.激素的調控作用：

雙翅目昆蟲幼蟲唾腺細胞內有巨大的唾腺染色體，在幼蟲發(fā)育不同階段，一至數(shù)個橫紋帶發(fā)生疏松（puff），染色質線高度松散，疏松區(qū)出現(xiàn)大量新合成mRNA,疏松區(qū)出現(xiàn)的時間和部位隨著發(fā)育階段而依序消長。疏浙江大學遺傳學第十章78以果蠅唾腺染色體為例：三齡前期：第三染色體不出現(xiàn)疏松區(qū)。三齡后期：74區(qū)EF段、75區(qū)B段、78區(qū)D段出現(xiàn)疏松區(qū)。前蛹期：以上三個疏松區(qū)消失,

71區(qū)C~E段出現(xiàn)疏松區(qū)。成蛹期：

71區(qū)C~E段出現(xiàn)疏松區(qū)消失，74區(qū)EF段、75區(qū)B段出現(xiàn)疏松區(qū)。

說明：75區(qū)B段、78區(qū)D段基因與幼蟲蛻皮和化蛹有關。浙江大學遺傳學第十章79

74區(qū)EF段、75區(qū)B段在幼蟲蛻皮時發(fā)生疏松與幼蟲體內分泌蛻皮激素有關。蛻皮激素是一種類固醇（steroid）化合物，由幼蟲前胸腺分泌，傳至蟲體各部分，引發(fā)74區(qū)EF段、75區(qū)B段基因轉錄，導致幼蟲蛻皮。

胸腺結扎試驗，說明了蛻皮激素對唾腺染色體的疏松區(qū)開啟的作用。細胞內類固醇與其受體結合成二聚體，一旦與目的基因啟動子結合可直接啟動目的基因的轉錄。浙江大學遺傳學第十章80激素誘導模式：

真核生物內的調控信號來自體內激素，這些可擴散的物質稱反式作用因子。浙江大學遺傳學第十章81㈢、翻譯水平的調控：

1.翻譯多肽過程的調控：

真核生物的許多組織或細胞中，經轉錄的mRNA受抑制不能翻譯成多肽，以失活的狀態(tài)貯存。如植物種子在發(fā)芽的早期階段，雖沒有mRNA的合成，但有蛋白質的合成。海膽卵內mRNA在受精前不能進行翻譯，受精后的蛋白質合成速率猛增。

調節(jié)機制：①.mRNA加尾過程：

卵細胞中mRNA僅具有20個核苷酸的多聚Ａ（polyA）尾端序列，在生物發(fā)育適宜時期，尾端序列加長至幾百個核苷酸序列，并翻譯成蛋白質。浙江大學遺傳學第十章82②.阻遏蛋白特異結合：

如鐵蛋白的翻譯調控：鐵蛋白的功能是貯存鐵。鐵蛋白的mRNA翻譯取決于鐵的供應。當細胞沒有鐵時，阻遏蛋白與鐵蛋白mRNA啟動子區(qū)域鐵反應元（ironresponseelement，IRE）結合，翻譯被阻止；當有鐵存在時，阻遏物不再與IRE結合，翻譯順利進行。2.蛋白質加工過程的調控：

⑴.蛋白質的折疊：

蛋白質在一定的條件下（如伴蛋白chaperones存在時），才能折疊成一定的空間構型并具有生物學功能。

⑵.蛋白酶的切割：

①.末端切割：有些分泌蛋白對細胞有毒害作用，常以無活性的前體蛋白形式貯存在于細胞內，需這種蛋白時，由蛋白酶切割加工成有功能