醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)廣西醫(yī)科大學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室吳耀生教授2015-03第十八章基因表達(dá)調(diào)控RegulationofGeneExpression關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)◆基因表達(dá)具有時(shí)空特異性◆轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控主要取決于順式作用元件與反式作用因子的相互作用◆操縱子是原核生物基因表達(dá)調(diào)控的基本單位◆真核生物基因表達(dá)可在多層次上進(jìn)行調(diào)控◆關(guān)鍵詞：順式作用元件；反式作用因子；可誘導(dǎo)型操縱子；操縱序列；阻遏蛋白；衰減子；轉(zhuǎn)錄因子（基本，特異）；啟動(dòng)子；增強(qiáng)子；miRNA3發(fā)育過程中各種血紅蛋白所占的百分比4主要內(nèi)容第一節(jié)基因表達(dá)與表達(dá)調(diào)控的基本概念與特點(diǎn)第二節(jié)原核基因表達(dá)調(diào)控第三節(jié)真核基因表達(dá)調(diào)控第四節(jié)基因表達(dá)調(diào)控異常與疾病第一節(jié)基因表達(dá)與表達(dá)調(diào)控的基本概念與特點(diǎn)一、基因表達(dá)是基因轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程二、基因表達(dá)具有時(shí)間特異性和空間特異性三、基因表達(dá)的方式存在多樣性四、基因表達(dá)受順式作用元件和反式作用因子共同調(diào)節(jié)五、基因表達(dá)調(diào)控呈現(xiàn)多層次和復(fù)雜性六、基因表達(dá)調(diào)控是生物體生長(zhǎng)和發(fā)育的基礎(chǔ)6一、基因表達(dá)是基因轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程是基因轉(zhuǎn)錄及翻譯的過程，也是基因所攜帶的遺傳信息表現(xiàn)為表型的過程，包括基因轉(zhuǎn)錄成互補(bǔ)的RNA序列，對(duì)于蛋白質(zhì)編碼基因，mRNA繼而翻譯成多肽鏈，并裝配加工成最終的蛋白質(zhì)產(chǎn)物?；虮磉_(dá)(geneexpression)基因表達(dá)是受調(diào)控的。7二、基因表達(dá)具有時(shí)間特異性和空間特異性(一)時(shí)間特異性是指基因表達(dá)按一定的時(shí)間順序發(fā)生(二)空間特異性是指多細(xì)胞生物個(gè)體在特定生長(zhǎng)發(fā)育階段，同一基因在不同的組織器官表達(dá)不同8基因表達(dá)的時(shí)間特異性(temporalspecificity)或階段特異性(stagespecificity)同一生物體的各種細(xì)胞有完全相同的基因組，但是它們?cè)诩?xì)胞內(nèi)的表達(dá)是根據(jù)機(jī)體生長(zhǎng)、分化和發(fā)育等功能的需要，隨著環(huán)境的變化，按照一定的時(shí)間順序先后表達(dá)基因表達(dá)的空間特異性(spatialspecificity)或組織特異性(tissuespecificity)同一基因在不同的組織或器官中的表達(dá)也不一樣，不僅基因表達(dá)的種類不同，而且基因表達(dá)的水平也不相同9發(fā)育過程中各種血紅蛋白所占的百分比10差異基因表達(dá)(differentialgeneexpression)是真核細(xì)胞中基因表達(dá)的同一個(gè)體內(nèi)的不同器官、組織、細(xì)胞的差異性的基礎(chǔ)①多細(xì)胞生物不同組織細(xì)胞中的基因組是相同的②不同細(xì)胞表達(dá)不同基因③同一細(xì)胞的不同發(fā)育階段，表達(dá)不同基因④同一種細(xì)胞中不同基因表達(dá)水平不同

豐富mRNA(高豐度）稀少mRNA(低豐度）基因差異表達(dá)是多細(xì)胞生物進(jìn)化的結(jié)果是細(xì)胞活動(dòng)分工的基礎(chǔ)11基因表達(dá)譜(geneexpressionprofile)是特定細(xì)胞中基因表達(dá)的種類和強(qiáng)度，決定著細(xì)胞的分化狀態(tài)和功能。在個(gè)體內(nèi)決定細(xì)胞類型的不是基因本身，而是基因表達(dá)模式(geneexpressionpattern)12三、基因表達(dá)的方式存在多樣性（一）有些基因幾乎在所有細(xì)胞持續(xù)表達(dá)（二）有些基因的表達(dá)受到環(huán)境變化的誘導(dǎo)和阻遏（三）生物體內(nèi)不同基因的表達(dá)受到協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)13組成性（基本）表達(dá)(constitutiveexpression)有些基因參與生命的全過程，因此必須在一個(gè)生物體的所有細(xì)胞中持續(xù)地表達(dá)。這樣的基因被稱為管家基因(housekeepinggene)管家基因的表達(dá)只與啟動(dòng)子和RNA聚合酶有關(guān)，基本上不受環(huán)境因素和其他因素的影響誘導(dǎo)與阻遏(inductionandrepression)在特定的信號(hào)刺激下，有些基因表現(xiàn)出開放性或增強(qiáng)性的表達(dá)，稱其為誘導(dǎo)(induction)；而另一些則表現(xiàn)出關(guān)閉性或抑制性的表達(dá)，稱其為阻遏(repression)14四、基因表達(dá)受順式作用元件和反式作用因子共同調(diào)節(jié)順式作用元件(cis-elements)調(diào)節(jié)序列與被調(diào)控的結(jié)構(gòu)基因位于同一條DNA鏈上反式作用因子(trans-factors)亦稱為轉(zhuǎn)錄因子.一些調(diào)節(jié)序列(基因)遠(yuǎn)離被調(diào)控的結(jié)構(gòu)基因,實(shí)際上是其他分子的編碼基因,只能通過其表達(dá)產(chǎn)物來(lái)發(fā)揮作用的.這樣的調(diào)節(jié)基因不僅能對(duì)同一條DNA鏈上的結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)進(jìn)行調(diào)控,而且還能對(duì)不在一條DNA鏈上的結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)也起到同樣的調(diào)節(jié)作用15參與基因表達(dá)調(diào)控的因素特異DNA序列順式作用元件DNA元件原核生物:

啟動(dòng)序列、操縱序列真核生物:

啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、抑制子反式作用因子轉(zhuǎn)錄因子蛋白分子原核生物:

RNA聚合酶特異因子、阻遏蛋白、激活蛋白真核生物:

轉(zhuǎn)錄因子基本轉(zhuǎn)錄因子增強(qiáng)子結(jié)合因子抑制子結(jié)合因子16五、基因表達(dá)調(diào)控呈現(xiàn)多層次和復(fù)雜性17Multiplechoice1.下列哪項(xiàng)屬于可調(diào)節(jié)基因

A.組蛋白編碼基因B.5SrRNA編碼基因C.異檸檬酸脫氫酶編碼基因D.肌動(dòng)蛋白編碼基因E.血紅蛋白編碼基因

18Multiplechoice2.與α-酮戊二酸脫氫酶系協(xié)調(diào)表達(dá)的是

A.肉毒堿脂酰轉(zhuǎn)移酶IB.檸檬酸合酶C.丙酮酸羧化酶D.葡萄糖-6-磷酸酶E.HMG-CoA合成酶

19第二節(jié)原核基因表達(dá)調(diào)控一、操縱子是原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的基本單位二、乳糖操縱子是典型的誘導(dǎo)型調(diào)控三、色氨酸操縱子通過轉(zhuǎn)錄衰減的方式阻遏基因表達(dá)四、原核基因表達(dá)在轉(zhuǎn)錄終止階段有不同的調(diào)控機(jī)制五、原核基因表達(dá)在翻譯水平的多個(gè)環(huán)節(jié)受到精細(xì)調(diào)控20原核基因表達(dá)特點(diǎn)◆轉(zhuǎn)錄與翻譯緊密偶聯(lián)◆操縱子是主要調(diào)控機(jī)制◆多順反子mRNA◆阻遏蛋白介導(dǎo)的負(fù)性調(diào)節(jié)為主21一、操縱子是原核基因表達(dá)調(diào)控的基本單位1960,法國(guó)科學(xué)家Jacob&Monod，提出操縱子模型----乳糖操縱子(lactoseoperon)大腸桿菌可以利用許多糖為碳源，葡萄糖、乳糖、果糖等。但是大腸桿菌優(yōu)先利用葡萄糖。當(dāng)環(huán)境中的葡萄糖缺乏時(shí)，開始利用乳糖或其它糖22原核生物大多數(shù)基因表達(dá)調(diào)控是通過操縱子機(jī)制實(shí)現(xiàn)一、操縱子是原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的基本單位

蛋白質(zhì)因子特異DNA序列編碼序列

啟動(dòng)子

操縱元件

其他調(diào)節(jié)基因(promoter)(operator)23圖18-15種E.coli啟動(dòng)序列的共有序列24二、乳糖操縱子是典型的誘導(dǎo)型調(diào)控組成●結(jié)構(gòu)基因(z、y、a)●調(diào)控元件（啟動(dòng)子，操縱基因）調(diào)控方式●葡萄糧充足時(shí)，阻遏物與操縱基因結(jié)合，阻礙RNA聚合酶對(duì)下游三個(gè)結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄●葡萄糖不足時(shí)，利用乳糖去阻遏物，允許RNA聚合酶對(duì)下游三個(gè)結(jié)構(gòu)基因進(jìn)行轉(zhuǎn)錄25乳糖操縱子(lacoperon)結(jié)構(gòu)26大腸桿菌乳糖操縱子受阻遏蛋白和CAP的雙重調(diào)節(jié)乳糖操縱子的關(guān)閉和誘導(dǎo)開放27大腸桿菌乳糖操縱子(lacoperon)的正調(diào)控cAMP-CAP對(duì)乳糖操縱子的正調(diào)控28大腸桿菌乳糖操縱子(lacoperon)的協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)乳糖操縱子的協(xié)調(diào)控制29三、色氨酸操縱子通過轉(zhuǎn)錄衰減的方式阻遏基因表達(dá)色氨酸操縱子的結(jié)構(gòu)及其關(guān)閉機(jī)制30trpoperon的轉(zhuǎn)錄衰減(attenuation)利用原核生物中轉(zhuǎn)錄與翻譯過程偶聯(lián)，翻譯時(shí)先合成的一段前導(dǎo)序列L來(lái)實(shí)現(xiàn)前導(dǎo)序列的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)●它可以轉(zhuǎn)錄生成一段長(zhǎng)度為162bp，內(nèi)含4個(gè)特殊短序列的前導(dǎo)mRNA●其中序列1有獨(dú)立的起始和終止密碼子，可翻譯成為一個(gè)有14個(gè)氨基酸殘基的前導(dǎo)肽，它的第10位和第11位都是色氨酸殘基●序列1和序列2間、序列2和序列3間、序列3和序列4間存在一些互補(bǔ)序列，分別都可以形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，形成發(fā)卡結(jié)構(gòu)的能力依次是1/2發(fā)夾>2/3發(fā)夾>3/4發(fā)夾●序列4的下游有一個(gè)連續(xù)的U序列,是一不依賴于ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)前導(dǎo)序列的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)●它可以轉(zhuǎn)錄生成一段長(zhǎng)度為162bp，內(nèi)含4個(gè)特殊短序列的前導(dǎo)mRNA●其中序列1有獨(dú)立的起始和終止密碼子，可翻譯成為一個(gè)有14個(gè)氨基酸殘基的前導(dǎo)肽，它的第10位和第11位都是色氨酸殘基●序列1和序列2間、序列2和序列3間、序列3和序列4間存在一些互補(bǔ)序列，分別都可以形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，形成發(fā)卡結(jié)構(gòu)的能力依次是1/2發(fā)夾>2/3發(fā)夾>3/4發(fā)夾●序列4的下游有一個(gè)連續(xù)的U序列,是一不依賴于ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)31大腸桿菌色氨酸操縱子(trpoperon)的調(diào)節(jié)（2）Fig6-6色氨酸操縱子的前導(dǎo)序列及其轉(zhuǎn)錄衰減機(jī)制32翻譯調(diào)節(jié)●稀有密碼子對(duì)翻譯影響

主要影響翻譯的速度●翻譯阻遏反義RNA(antisenceRNA)阻遏核糖體與靶mRNA結(jié)合調(diào)節(jié)蛋白競(jìng)爭(zhēng)mRNA的核糖體結(jié)合位點(diǎn)●mRNA穩(wěn)定性對(duì)翻譯的影響mRNA的5’端或3’端形成發(fā)夾結(jié)構(gòu),可防止被外切酶水解,延長(zhǎng)其壽命33Multiplechoice1.下列哪項(xiàng)不是可調(diào)節(jié)基因的特點(diǎn)

A.組織特異性

B.階段特異性

C.時(shí)間特異性

D.空間特異性

E.組成性表達(dá)

34Multiplechoice2.原核生物中，某種代謝途徑相關(guān)的幾種酶類往往通過何種機(jī)制進(jìn)行協(xié)調(diào)表達(dá)A.順反子B.操縱子C.轉(zhuǎn)錄因子D.衰減子E.RNAi

35第三節(jié)真核基因表達(dá)調(diào)控一、真核細(xì)胞基因表達(dá)特點(diǎn)二、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與真核基因表達(dá)密切相關(guān)三、基因組中的順式作用元件是轉(zhuǎn)錄起始的關(guān)鍵調(diào)節(jié)部位四、轉(zhuǎn)錄因子是轉(zhuǎn)錄調(diào)控的關(guān)鍵分子五、轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的動(dòng)態(tài)構(gòu)成是轉(zhuǎn)錄調(diào)控的主要方式六、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控主要影響真核mRNA的結(jié)構(gòu)與功能七、真核基因表達(dá)在翻譯及翻譯后仍可受到調(diào)控36一、真核細(xì)胞基因表達(dá)特點(diǎn)●真核基因組更大●編碼序列所占比例小●表達(dá)調(diào)控層次更多更復(fù)雜●轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為單順反子,更要求協(xié)調(diào)表達(dá)●DNA+protein組成染色質(zhì),影響表達(dá)●核內(nèi)基因與線粒體基因既相互獨(dú)立又需協(xié)調(diào)37圖18-5真核生物基因表達(dá)的多層次復(fù)雜調(diào)控38

真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控特點(diǎn)：●調(diào)控元件多而復(fù)雜，不同基因的調(diào)控元件組合不同，構(gòu)成它特有的組合模式●不同的基因轉(zhuǎn)錄除需要普通轉(zhuǎn)錄因子與RNA聚合酶作用外，還需要特異轉(zhuǎn)錄因子●特異轉(zhuǎn)錄因子與增強(qiáng)子，沉默子等結(jié)合，決定基因表達(dá)的特異性●基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控中始終體現(xiàn)DNA與蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)的相互作用39真核基因結(jié)構(gòu)特點(diǎn)●單順反子●斷裂基因●甲基化修飾真核基因轉(zhuǎn)錄特點(diǎn)●染色體結(jié)構(gòu)變化●正向調(diào)節(jié)●轉(zhuǎn)錄與翻譯分隔進(jìn)行40真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控的環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)錄起始染色質(zhì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物轉(zhuǎn)錄后修飾剪接，加帽，加尾出核轉(zhuǎn)運(yùn)41二、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與真核基因表達(dá)密切相關(guān)活性染色質(zhì)(activechromatin)具有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)（“裸露”DNA）超敏位點(diǎn)（hypersensitivesite)當(dāng)染色質(zhì)活化后，常出現(xiàn)一些對(duì)核酸酶（如DNaseI）高度敏感的位點(diǎn)（一）轉(zhuǎn)錄活化的染色質(zhì)對(duì)核酸酶極為敏感42真核生物染色質(zhì)結(jié)構(gòu)直接影響基因轉(zhuǎn)錄1.轉(zhuǎn)錄活化的染色質(zhì)對(duì)核酸酶極為敏感2.轉(zhuǎn)錄活化的染色質(zhì)的組蛋白發(fā)生改變3.RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)的上下游具有不同的超螺旋構(gòu)象4.CpG島甲基化水平降低43

轉(zhuǎn)錄活躍區(qū)域的特點(diǎn)：●核小體結(jié)構(gòu)松弛、缺失●對(duì)核酸酶敏感●CpG島低甲基化●組蛋白乙?；℉1缺失）44

轉(zhuǎn)錄前的調(diào)控方式轉(zhuǎn)錄復(fù)合物不能進(jìn)入致密染色質(zhì)●高致密度的染色質(zhì)(heterochrmatin)不能轉(zhuǎn)錄●染色質(zhì)的致密程度依賴于

組蛋白的乙?；图谆?/p>

DNA的甲基化與其它蛋白質(zhì)的相互作用45(二)轉(zhuǎn)錄活化染色質(zhì)的組蛋白發(fā)生改變組蛋白結(jié)構(gòu)及其化學(xué)修飾（a）組蛋白與DNA組成的核小體；（b）組蛋白的氨基端伸出核小體，形成組蛋白尾巴；（c）四種組蛋白組成的八聚體46

組蛋白乙酰化的作用●屬于翻譯后修飾●Acetylgroup(CH3COO-)共價(jià)與組蛋白的堿性氨基酸結(jié)合●中和正電荷●消除組蛋白與DNA的離子鍵結(jié)合●松弛染色質(zhì)●活化轉(zhuǎn)錄47組蛋白氨基酸殘基位點(diǎn)修飾類型功能H3Lys-4甲基化激活H3Lys-9甲基化染色質(zhì)濃縮H3Lys-9甲基化DNA甲基化所必需H3Lys-9乙?；せ頗3Ser-10磷酸化激活H3Lys-14乙?；乐筁ys-9的甲基化H3Lys-79甲基化端粒沉默H4Arg-3甲基化H4Lys-5乙酰化裝配H4Lys-12乙?；b配H4Lys-16乙酰化核小體裝配H4Lys-16乙?；疐lyX激活組蛋白修飾對(duì)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的影響48（三）

CpG島甲基化水平降低CpG島（CpGisland)

：甲基化胞嘧啶在基因組中并不是均勻分布，有些成簇的非甲基化CG存在于整個(gè)基因組中，人們將這些GC含量可達(dá)60%，長(zhǎng)度為300-3000bp的區(qū)段稱之CpG島表觀遺傳（epigeneticinheritance)49

表觀遺傳(epipeneticinheritance)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)基因表達(dá)的影響可以遺傳給子代細(xì)胞，其機(jī)制是細(xì)胞內(nèi)存在著具有維持甲基化作用的DNA甲基轉(zhuǎn)移酶，可以在DNA復(fù)制后，依照親本DNA鏈的甲基化位置催化子鏈DNA在相同位置上發(fā)生甲基化，這種現(xiàn)象稱為表觀遺傳.這種遺傳信息不是蘊(yùn)藏在DNA序列中，而是通過對(duì)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響及基因表達(dá)變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的.50DNA甲基化DNA甲基化(DNAmethylation)是真核生物在染色質(zhì)水平控制基因轉(zhuǎn)錄的重要機(jī)制CpG島真核細(xì)胞基因組中約有5%的胞嘧啶在DNA甲基轉(zhuǎn)移酶的作用下被甲基化為5-甲基胞嘧啶,并且以序列CG(稱為CpG島)中的胞嘧啶甲基化最為常見DNA甲基化的效應(yīng)CpG島的高甲基化促進(jìn)染色質(zhì)形成致密結(jié)構(gòu),因而不利于基因表達(dá)51三、基因組中的順式作用元件是轉(zhuǎn)錄起始的關(guān)鍵調(diào)節(jié)部位圖18-7 順式作用元件

52（一）真核生物啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)遠(yuǎn)較原核生物復(fù)雜真核基因啟動(dòng)子是RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)周圍的一組轉(zhuǎn)錄控制組件，至少包括一個(gè)轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)以及一個(gè)以上的功能組件。TATA盒GC盒CAAT盒53CCAAT盒GC盒TATA盒轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)高等真核生物上游激活序列（UAS）TATA盒轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)酵母真核基因啟動(dòng)子的典型結(jié)構(gòu)54

增強(qiáng)子(enhancer)，與特異轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合后增強(qiáng)啟動(dòng)子活性,決定基因表達(dá)的時(shí)空性(1)增強(qiáng)子與被調(diào)控基因位于同一條DNA鏈上,屬于順式作用元件(2)增強(qiáng)子是組織特異性轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合部位(3)增強(qiáng)子不僅能夠在基因的上游或下游起作用,而且還可以遠(yuǎn)距離實(shí)施調(diào)節(jié)作用(4)增強(qiáng)子作用與序列的方向性無(wú)關(guān)(5)增強(qiáng)子需要有啟動(dòng)子才能發(fā)揮作用55（二）增強(qiáng)子是能夠提高轉(zhuǎn)錄效率的順式調(diào)控元件（三）沉默子能夠抑制基因的轉(zhuǎn)錄沉默子是一類基因表達(dá)的負(fù)性調(diào)控元件，當(dāng)其結(jié)合特異蛋白因子時(shí)，對(duì)基因轉(zhuǎn)錄起阻遏作用結(jié)合特異轉(zhuǎn)錄因子后抑制啟動(dòng)子的活性,一般屬于負(fù)調(diào)控元件主要取決于特異轉(zhuǎn)錄因子的作用56

沉默子(silencer)

反應(yīng)元件(responseelement)舉例熱休克反應(yīng)元件----HSE糖皮質(zhì)激素反應(yīng)元件----GRE金屬離子反應(yīng)元件----MRETPA反應(yīng)元件----TRE低氧誘導(dǎo)因子反應(yīng)元件干擾素反應(yīng)元件57◆DNA結(jié)構(gòu)中蘊(yùn)藏著調(diào)控序列◆蛋白質(zhì)----轉(zhuǎn)錄因子決定基因的開放或關(guān)閉58四、轉(zhuǎn)錄因子是轉(zhuǎn)錄調(diào)控的關(guān)鍵分子真核基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白又稱轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子或轉(zhuǎn)錄因子（transcriptionfactor,TF）。絕大多數(shù)真核轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子由其編碼基因表達(dá)后，進(jìn)入細(xì)胞核，通過識(shí)別、結(jié)合特異的順式作用元件而增強(qiáng)或降低相應(yīng)基因的表達(dá)。轉(zhuǎn)錄因子也被稱為反式作用蛋白或反式作用因子。真核基因的調(diào)節(jié)蛋白還有蛋白質(zhì)因子可特異識(shí)別、結(jié)合自身基因的調(diào)節(jié)序列，調(diào)節(jié)自身基因的表達(dá)，稱順式作用。由某一基因表達(dá)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)因子，通過與另一基因的特異的順式作用元件相互作用，調(diào)節(jié)其表達(dá)。這種調(diào)節(jié)作用稱為反式作用。

反式作用因子(trans-actingfactor)

圖18-8反式與順式作用蛋白通用轉(zhuǎn)錄因子(generaltranscriptionfactors)是RNA聚合酶結(jié)合啟動(dòng)子所必需的一組蛋白因子，決定三種RNA(mRNA、tRNA及rRNA)轉(zhuǎn)錄的類別。轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子分類（按功能特性）通用轉(zhuǎn)錄因子特異轉(zhuǎn)錄因子特異轉(zhuǎn)錄因子(specialtranscriptionfactors)為個(gè)別基因轉(zhuǎn)錄所必需，決定該基因的時(shí)間、空間特異性表達(dá)。轉(zhuǎn)錄激活因子轉(zhuǎn)錄抑制因子

（三）轉(zhuǎn)錄因子作用的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)DNA結(jié)合域DNAbindingdomain轉(zhuǎn)錄激活域activationdomain蛋白質(zhì)結(jié)合結(jié)構(gòu)域proteinbindingdomainDNA結(jié)合域的四種模體●

螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋(helix-turn-helix,HLH)●

鋅指(zincfinger)●

亮氨酸拉鏈(leucinezipper)●

螺旋-環(huán)-螺旋(helix-loop-helix,HLH)64

反式作用因子中的鋅指模體鋅指模體結(jié)構(gòu)65常結(jié)合GC盒轉(zhuǎn)錄因子中的螺旋-環(huán)-螺旋結(jié)構(gòu)螺旋-環(huán)-螺旋結(jié)構(gòu)66常結(jié)合CAAT盒轉(zhuǎn)錄因子中的亮氨酸拉鏈模體堿性亮氨酸拉鏈模體結(jié)構(gòu)67

轉(zhuǎn)錄因子中的轉(zhuǎn)錄激活域富含：酸性氨基酸脯氨酸谷氨酰胺68五、轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的動(dòng)態(tài)構(gòu)成是轉(zhuǎn)錄調(diào)控的主要方式（一）啟動(dòng)序列/啟動(dòng)子與RNA聚合酶活性（二）調(diào)節(jié)蛋白與RNA聚合酶活性圖18-12轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的形成真核RNA聚合酶Ⅱ在轉(zhuǎn)錄因子幫助下，形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物。PolⅡTFⅡHTAFTFⅡFTAFTAFTFⅡATFⅡBTBPDNATATAEBPTBP六、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控主要影響真核mRNA的結(jié)構(gòu)與功能（一）mRNA穩(wěn)定性的影響真核生物基因表達(dá)RNA無(wú)論是在核內(nèi)進(jìn)行加工、由胞核運(yùn)至胞漿，還是在胞漿內(nèi)停留（至降解），都是通過與蛋白質(zhì)結(jié)合形成核蛋白顆粒(ribonucleoprotein,RNP)進(jìn)行的。與原核基因表達(dá)調(diào)節(jié)一樣，某些小分子RNA也可調(diào)節(jié)真核基因表達(dá)。這些RNA都是非編碼RNA（noncodingRNA,ncRNA）。如：具有催化活性的RNA（核酶）、細(xì)胞核小分子RNA（snRNA）以及核仁小分子RNA（snoRNA）目前人們廣泛關(guān)注的非編碼RNA有miRNA和siRNA。小分子RNA對(duì)基因表達(dá)的調(diào)節(jié)十分復(fù)雜，（二）一些非編碼小分子RNA可引起轉(zhuǎn)錄后基因沉默（三）mRNA前體的選擇性剪接可以調(diào)節(jié)真核生物基因表達(dá)真核生物基因所轉(zhuǎn)錄出的mRNA前體含有交替連接的內(nèi)含子和外顯子。通常狀態(tài)下，mRNA前體經(jīng)過剔除內(nèi)含子序列后成為一個(gè)成熟的mRNA，并被翻譯成為一條相應(yīng)的多肽鏈。但是，參與拼接的外顯子可以不按照其在基因組內(nèi)的線性分布次序拼接，內(nèi)含子也可以不完全被切除，由此產(chǎn)生了選擇性剪接七、真核基因表達(dá)在翻譯以及翻譯后仍可受調(diào)控（一）對(duì)翻譯起始因子活性的調(diào)節(jié)主要通過磷酸化修飾進(jìn)行1．翻譯起始因子eIF-2α的磷酸化抑制翻譯起始2．eIF-4E及eIF-4E結(jié)合蛋白的磷酸化激活翻譯起始（二）RNA結(jié)合蛋白參與了對(duì)翻譯起始的調(diào)節(jié)（三）對(duì)翻譯產(chǎn)物水平及活性的調(diào)節(jié)可以快速調(diào)控基因表達(dá)（四）小分子RNA對(duì)基因表達(dá)的調(diào)節(jié)十分復(fù)雜是一大家族小分子非編碼單鏈RNA，長(zhǎng)度約20-25個(gè)堿基，由一段具有發(fā)夾環(huán)結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度為70~90個(gè)堿基的單鏈RNA前體(pre-miRNA)經(jīng)Dicer酶剪切后形成。這些成熟的miRNA與其他蛋白質(zhì)一起組成RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體（RNA-inducedsilencingcomplex,RISC），通過與其靶mRNA分子的3'端非翻譯區(qū)域（3'UTR）互補(bǔ)匹配，再以目前尚不清楚的機(jī)制抑制該mRNA分子的翻譯。

（四）小分子RNA對(duì)基因表達(dá)的調(diào)節(jié)十分復(fù)雜1．微小RNA(microRNA,miRNA)其長(zhǎng)度一般為20~25個(gè)堿基；在不同生物體中普遍存在；其序列在不同生物中具有一定的保守性；具有明顯的表達(dá)階段特異性和組織特異性；miRNA基因以單拷貝、多拷貝或基因簇等多種形式存在于基因組中，大多位于基因間隔區(qū)。miRNA的特點(diǎn)：是細(xì)胞內(nèi)一類雙鏈RNA(double-strandedRNA，dsRNA)在特定情況下通過一定酶切機(jī)制，轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂刑囟ㄩL(zhǎng)度(21－23個(gè)堿基)和特定序列的小片段RNA。雙鏈siRNA參與RISC組成，與特異的靶mRNA完全互補(bǔ)結(jié)合，導(dǎo)致靶mRNA降解，阻斷翻譯過程。由siRNA介導(dǎo)的基因表達(dá)抑制作用被稱為RNA干涉(RNAinterference，RNAi)。2．小干擾RNA(smallinterferingRNA,siRNA)

>30bp雙鏈RNA（dsRNA）水解生成21-23nt

siRNA

5’3’3’5’

RISC形成

識(shí)別特異序列并使其降解RNA干擾作用機(jī)制siRNAmiRNA前體內(nèi)源或外源長(zhǎng)雙鏈RNA誘導(dǎo)產(chǎn)生內(nèi)源發(fā)夾環(huán)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物結(jié)構(gòu)雙鏈分子單鏈分子功能降解mRNA阻遏其翻譯靶mRNA結(jié)合需完全互補(bǔ)不需完全互補(bǔ)生物學(xué)效應(yīng)抑制轉(zhuǎn)座子活性和病毒感染發(fā)育過程的調(diào)節(jié)siRNA和miRNA的差異比較（五）長(zhǎng)鏈非編碼RNA在基因表達(dá)調(diào)控中的作用不容忽視長(zhǎng)鏈非編碼RNA（lncRNA）是一類轉(zhuǎn)錄本長(zhǎng)度超過200個(gè)核苷酸的RNA分子，不直接參與基因編碼和蛋白質(zhì)合成，但是可在表觀遺傳水平、轉(zhuǎn)錄水平和轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因的表達(dá)。Summary◆基因表達(dá)具有時(shí)空特異性◆轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控主要取決于順式作用元件與反式作用因子的相互作用◆操縱子是原核生物基因表達(dá)調(diào)控的基本單位◆真核生物基因表達(dá)可在多層次上進(jìn)行調(diào)控◆關(guān)鍵詞：順式作用元件；反式作用因子；可誘導(dǎo)型操縱子；操縱序列；阻遏蛋白；衰減子；轉(zhuǎn)錄因子（基本，特異）；啟動(dòng)子；增強(qiáng)子；miRNA82Multiplechoice1.特異轉(zhuǎn)錄因子不能夠