真核生物基因表達調(diào)控§真核基因組結(jié)構(gòu)龐大：3×109bp、染色質(zhì)、染色體、核膜§單順反子(monocistron)§含有大量重復序列

§基因不連續(xù)性：斷裂基因（interruptedgene）、內(nèi)含子(intron)、

外顯子(exon)§非編碼區(qū)多于編碼序列(9:1)真核基因組結(jié)構(gòu)特點真核生物表達層次調(diào)控染色體水平的調(diào)控1.組蛋白對基因活性的影響(1)占先模型（pre-emptivemodel）:認為基因能否轉(zhuǎn)錄取決于特定位置上組蛋白和轉(zhuǎn)錄因子之間的不可逆競爭性結(jié)合。轉(zhuǎn)錄因子先結(jié)合在DNA的特定位點上，基因正常轉(zhuǎn)錄；反之，組蛋白先與DNA的特定位點結(jié)合，則形成核小體，轉(zhuǎn)錄停止。(2)動態(tài)模型（dynamicmodel）：認為轉(zhuǎn)錄因子與組蛋白處于動態(tài)競爭之中，基因轉(zhuǎn)錄前染色質(zhì)必須經(jīng)歷結(jié)構(gòu)上的改變，即染色質(zhì)重塑。在染色質(zhì)重塑過程中，某些轉(zhuǎn)錄因子可以在結(jié)合DNA的同時使核小體解體。

非組蛋白大多數(shù)是磷蛋白，以磷酸化/去磷酸化修飾的方式調(diào)節(jié)細胞的代謝、生長、增殖和變異等，并能在核內(nèi)接受外來信號，構(gòu)成核內(nèi)信息轉(zhuǎn)導系統(tǒng)，形成一條調(diào)節(jié)基因表達的重要途徑。2.非組蛋白（NHP)定義：核基質(zhì)是由3-30nm的微纖絲構(gòu)成的網(wǎng)絡狀骨架蛋白，主要成分包括DNA拓撲異構(gòu)酶、核基質(zhì)蛋白以及多種DNA結(jié)合蛋白，并含有少量RNA。3.核基質(zhì)(nucleamatrix)（1）限定DNA環(huán)狀結(jié)構(gòu)域的大?。唬?）各種核基質(zhì)蛋白之間相互作用，控制染色體組裝的密度程度，調(diào)節(jié)DNA的復制與轉(zhuǎn)錄；（3）可能存在著基因的某種增強元件；（4）可能有DNA復制的起始位點?核基質(zhì)為DNA復制提供結(jié)構(gòu)支架?參與RNA的轉(zhuǎn)錄和加工特點：

某些真核生物隨細胞的分化丟失了染色體上的某些DNA片段的現(xiàn)象稱為基因丟失，如原核生物的大核體和小核體。4.基因的丟失：不可逆

非洲爪蟾卵母細胞rRNA基因卵裂時，擴增2000倍，達1012個核糖體?！焖幬铮赫T導抗藥性基因的擴增；腫瘤細胞：原癌基因拷貝數(shù)異常增加。5.基因擴增：增加基因的拷貝數(shù)6.基因重排(generearrangement)：

如免疫球蛋白基因重排，多樣性。DNA水平的調(diào)控

哺乳動物基因中的5‘--CG--3’序列中C—5的甲基化稱之CpG甲基化。5‘--CG--3’序列是在表達基因位點處的染色體保持適當包裝水平的重要化學修飾序列。當基因序列中的CpG密度達到10/100bp時稱為CpG島。一、DNA甲基化（DNAMethylation)1.構(gòu)建性甲基化酶：對CpG進行甲基化修飾；2.維持性甲基化酶：把甲基化的特性遺傳給子代。二、DNA甲基化酶1.甲基化(methylated)程度高，對基因轉(zhuǎn)錄抑制的調(diào)控能力越強。2.去甲基化(undermethylated)：基因轉(zhuǎn)錄激活3.基因組印記：哺乳動物的某些等位基因性狀的表達由于基因

的來源不同而呈現(xiàn)出差異，甚至只表達單一親系來源（父源或母源）的基因版本。如人類的亨延頓氏舞蹈病，其基因突變是來自父源或母源基因的甲基化。4.DNA甲基化與X染色體失活三、DNA甲基化與轉(zhuǎn)錄抑制

DNaseI的超敏感區(qū)域：（1）組蛋白被一種序列特異性蛋白結(jié)合而被破壞，DNA裸露出來；

（2）轉(zhuǎn)錄區(qū)域，DNA鏈打開而暴露；

（3）活躍轉(zhuǎn)錄區(qū)四、甲基化影響DNA與蛋白質(zhì)的相互作用甲基化以兩種方式調(diào)控基因的表達（1）甲基化增強或減弱DNA與調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)之間的相互作用；（2）甲基化改變DNA的正常構(gòu)型。真核生物轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控

順式作用元件是指具有調(diào)節(jié)功能的特定DNA序列或影響自身基因表達活性的DNA序列，在基因的同一條DNA分子上。順式作用元件類型：（1）啟動子(promoter):3種類型；（2）增強子(enhancer)：（3）沉默子(silencer)：負性調(diào)節(jié)元件，起阻遏作用。（4）絕緣子(insulator,boundaryelement):在真核基因及其調(diào)控區(qū)的一段DNA序列。一、順式作用元件(cis-actingelement)增強子（Enhancer）在遠離轉(zhuǎn)錄起始點（上游或下游）的一段可增強啟動子活性的調(diào)控元件，大小為100-200bp。最初在DNA病毒SV40的基因組中發(fā)現(xiàn)。特性：（1）加強相連基因從正確起始位點的轉(zhuǎn)錄活性（2）增強子無論是在下游或在上游均可激活轉(zhuǎn)錄（3）無論是在下游或在上游，可在遠離起始位點1Kb以上發(fā)揮作用（4）兩個啟動子串聯(lián)在一起時，增強子優(yōu)先激活距離最近的那一個（1）為轉(zhuǎn)錄因子提供進入啟動子區(qū)的位點（2）改變?nèi)旧w的構(gòu)像

沉默子(silencer)：負性調(diào)節(jié)元件，起阻遏作用。

絕緣子(insulator,boundaryelement):在真核基因及其調(diào)控區(qū)的一段DNA序列。功能是阻止激活或阻遏作用在染色質(zhì)上的傳遞，使染色質(zhì)的活性限定于結(jié)構(gòu)域之內(nèi)。增強子的作用機理：反式作用因子的結(jié)構(gòu)與功能1.概念：為DNA結(jié)合蛋白，核內(nèi)蛋白，可使鄰近基因開放（正調(diào)控）或關(guān)閉（負調(diào)控）。2.通用或基本轉(zhuǎn)錄因子—RNA聚合酶結(jié)合啟動子所必需的一組蛋白因子。如：TFⅡA、

TFⅡB、

TFⅡD、

TFⅡE等。3.特異轉(zhuǎn)錄因子(specialtranscriptionfactors)—個別基因轉(zhuǎn)錄所必需的轉(zhuǎn)錄因子.如：OCT-2：在淋巴細胞中特異性表達，識別Ig基因的啟動子和增強子。（1）三個功能結(jié)構(gòu)域：DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域(DNA-bindingdomain)；轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域(transcriptionalactivationdomain)；二聚化結(jié)構(gòu)域；（2）能識別并結(jié)合順式作用元件(cis-actingelement)；（3）正調(diào)控與負調(diào)控。4.反式作用因子的結(jié)構(gòu)特點1）DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域(DNA-bandingdomain)?鋅指結(jié)構(gòu)(zincfingermotif)?同源結(jié)構(gòu)域(homodomain,HD)：螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋5.反式作用因子結(jié)構(gòu)域的模式亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)(leucinezipper)真核生物轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控

§5′端加帽(cap)和3′端多聚腺苷酸化(polyA)的調(diào)控意義使mRNA穩(wěn)定，在轉(zhuǎn)錄過程中不被降解；§mRNA的選擇剪接(alternativesplicing)對基因表達的調(diào)控；§外顯子選擇(optionalexon)、內(nèi)含子選擇(optionalintron)、互斥外顯子、內(nèi)部剪接位點2mRNA運輸?shù)目刂?。真核基因翻譯水平的調(diào)控5’端UTR(非翻譯區(qū)）結(jié)構(gòu)與翻譯起始的調(diào)節(jié)5'帽子結(jié)構(gòu)的甲基化：

1）保護mRNA免遭5’外切酶的降解；

2）為mRNA的從核中輸出提供轉(zhuǎn)運信號；

3）提高翻譯模板的穩(wěn)定性和翻譯效率。翻譯起始因子的調(diào)控eIF-2-4F的磷酸化能提高翻譯速度eIF-2α的磷酸化能抑制翻譯起始二、3’UTR（非翻譯區(qū)）結(jié)構(gòu)與mRNA穩(wěn)定性

多聚腺苷酸尾的調(diào)節(jié)作用polyA尾巴的功能：

1）穩(wěn)定mRNA分子，抵抗3’-端外切酶攻擊的作用。

2）有助于細胞質(zhì)中成熟mRNA的翻譯。

3）3’UTR區(qū)域具有保護5‘端帽子結(jié)構(gòu)的作用。球蛋白mRNA的3‘URT序列含有許多CCUCC重復蛋白序列，這些序列發(fā)生突變將降低mRNA的穩(wěn)定性。

某些不穩(wěn)定的mRNA起3‘UTR含有50nt的共有序列AUUUA，稱為ARE。ARE結(jié)合蛋白可以聚集外切多聚腺苷酸酶和內(nèi)切酶，加速mRNA的降解。真核基因翻譯后水平的調(diào)控

新生肽鏈的水解：酶解

肽鏈N端的第一個氨基酸：穩(wěn)定化氨基酸（Met、Ser、Thr、Ala、Val、Cys、Gly、Pro）與去穩(wěn)定氨基酸

肽鏈中氨基酸的共價修飾：磷酸化、甲基化、酰基化

通過信號肽(signalpeptide)分揀、運輸、定位一、翻譯調(diào)控（Translationalcontrol）在原核生物中,不同基因的翻譯水平受下列因素的調(diào)控：

1.原核生物自身產(chǎn)生的較短反義RNA與mRNA結(jié)合,抑制了翻譯；

2.多順反子mRNA對核酸酶的相對穩(wěn)定性,調(diào)節(jié)翻譯的進程；

3.mRNA的自身結(jié)合,阻止了其與核糖體附著的蛋白質(zhì)結(jié)合。

在真核生物中，真核生物通常用改變基因的轉(zhuǎn)錄水平和RNA的加工來控制特定的蛋白質(zhì)的合成量，但也有一些調(diào)控發(fā)生在細胞質(zhì)中，如：（1）蛋白質(zhì)結(jié)合掩蓋了mRNA，阻礙了翻譯列，使得mRNA不穩(wěn)定，降低翻譯效率。（2）mRNA的3‘非編碼區(qū)存在5’–AUUUA-3‘的重復序。二、多蛋白（

Polyproteins）

單一翻譯產(chǎn)物被切割形成兩個或多個獨立蛋白，稱為多蛋白。三、蛋白質(zhì)定位（Proteintargeting）蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)的定位是取決于生物自身蛋白質(zhì)的特性、相對長短以及其氨基酸的序列。這些序列可以決定蛋白質(zhì)是否是被分泌、轉(zhuǎn)運至核內(nèi)還是轉(zhuǎn)運至其他細胞器內(nèi)。

原核生物的蛋白定位：分泌真核生物的蛋白質(zhì)定位：有兩條途徑第1條途徑：Post-translationaltargetingpathways第2條途徑：CO-translationaltargetingpathways（共翻譯途徑也叫分泌途徑）四、蛋白質(zhì)修飾Proteinmodification

新生多肽沒有功能，除了要有正確的折疊及形成二硫鍵外，還必須經(jīng)過修飾，包括切割和各種共價修飾。1.切割Cleavage

（1）去掉信號肽

（2）多蛋白的切割

（3）肽鏈內(nèi)部的切割

蛋白質(zhì)的化學修飾發(fā)生在N端、C端以及大部分氨基酸的側(cè)鏈上，主要的類型有

(1)乙酰化Acetylation

(2)羥基化Hydroxylation

(3)磷酸化Phosphorylation

(4)甲基化Methylation

(5)糖基化Glycosylation

(6)核苷的添加Additionofnucleotides2.共價修飾Covalentmodification五、蛋白質(zhì)降解Proteindegradation同的蛋白質(zhì)有不同的半衰期，調(diào)節(jié)蛋白需要迅速更新，而且細胞要能夠除去有缺陷的和受損的蛋白。

真核生物中N‘端殘基在蛋白質(zhì)穩(wěn)定性上起關(guān)鍵的作用。在20個氨基酸中：

8個N’端高度穩(wěn)定（Ala,Cys,Gly,Met,Pro,Ser,Thr,Val)

8個N’端半衰期短(Arg,His,Ile,Leu,Lys,Phe,Trp,Tyr)

4個N‘端經(jīng)化學修飾后穩(wěn)定性降低(Asn,Asp,Gln,Glu)細胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解的機構(gòu)蛋白質(zhì)降解是限制在細胞內(nèi)的特定區(qū)域的，一種是稱為蛋白酶體（proteasome）的大分子結(jié)構(gòu)，另一種是具有單層膜的細胞器溶酶體（lysosome）。（一）泛素依賴性蛋白降解途徑1.泛素

泛素（ubiquitin）又名遍在蛋白質(zhì)、泛肽，它是一個由76個氨基酸殘基組成的小蛋白質(zhì)。它通過其C端Gly的羧基與被降解的蛋白質(zhì)的氨基共價結(jié)合，通常結(jié)合在Lys的ε氨基上，這是一個需要消耗ATP的反應。這樣給被降解的蛋白質(zhì)作了一個標記，隨后將標記了的靶蛋白質(zhì)引入蛋白酶體中降解。2.催化泛素與靶蛋白連接的酶

使泛肽與靶蛋白質(zhì)連接涉及到4種酶——E1、E2、E3、E4。

E1：泛肽活化酶（ubiquitin-activatingenzyme）

E2：泛肽載體蛋白（ubiquitin-carrierprotein）

E3：泛肽-蛋白質(zhì)連接酶（ubiquitin-proteinligase）

E4：泛肽鏈延長因子（ubiquitinchainelongationfactor）3.泛素與靶蛋白的連接

（1）泛素的活化（2）泛素的轉(zhuǎn)移及與靶蛋白連接（3）泛素蛋白質(zhì)連接酶

E3在識別和選擇被降解蛋白質(zhì)的過程中起著重要的作用。E3主要是通過備選蛋白質(zhì)N端氨基酸的性質(zhì)來選擇靶蛋白質(zhì)的，以Met、Ser、Ala、Thr、Val、Gly或Cys為N末端的蛋白質(zhì)對泛肽介導的降解途徑有抗性，而以Arg、Lys、His、Phe、Tyr、Trp、Leu、Asn、Gln、Asp或Glu為N末端的蛋白質(zhì)的半壽期只有2～30分鐘。也有的E3識別靶蛋白肽鏈中的某一段序列。（4）泛肽蛋白質(zhì)連接酶E3是一個蛋白質(zhì)家族，根據(jù)它們識別靶蛋白質(zhì)特異性位點的不同，可將它們可分為3種識別類型：類型Ⅰ識別N末端為堿性氨基酸的蛋白質(zhì)，如Arg、Lys或His；類型Ⅱ識別N末端為大疏水基團氨基酸的蛋白質(zhì)，如Phe、Tyr、Trp或Leu；類型Ⅲ識別肽鏈中間的特異序列。4.E3與靶蛋白質(zhì)的各種識別模式（1）E3與靶蛋白的N端識別結(jié)合。