原核與真核生物基因表達的差異RepeptitivegeneOverlappinggeneSplittinggenenointronPost-transcriptiontranscription&translation

RNAprocessingsynchronizelyEukaryoteProkaryote

DNA+histon→chromatin

NakedDNA回顧當前第1頁\共有103頁\編于星期五\18點enhancer&silencerAttenuatermonocistronpolycistron(operon)m5CgeneofftransfactoracetylationphosphorylationmethylationglucosylationactiveformEukaryoteProkaryote當前第2頁\共有103頁\編于星期五\18點10.1.1基因丟失10.1.2基因擴增10.1.2.1為滿足發(fā)育需要10.1.2.2外界環(huán)境因素引起基因擴增

10.1DNA水平的調(diào)控當前第3頁\共有103頁\編于星期五\18點10.1.3基因重排特異性調(diào)節(jié)例如：釀酒酵母接合型哺乳動物免疫球蛋白無序的當前第4頁\共有103頁\編于星期五\18點10.1.3.1釀酒酵母接合型Saccharomycescerevisiae接合型，MATa,MAT單倍體細胞，aor接合型可互變a←→需要HO基因，編碼內(nèi)切酶S341當前第5頁\共有103頁\編于星期五\18點10.1.3.2Cassettemodel匣子模型1接合型互變的匣子模型MATa和MAT在同一染色體上，活躍匣子MAT沉寂匣子HML,HMRS341當前第6頁\共有103頁\編于星期五\18點與活躍匣子不同類型的沉寂匣子可以取代活躍匣子，改變接合型接和型互變當前第7頁\共有103頁\編于星期五\18點2活躍匣子表達，HML和HMR保持沉默？Sir(silentinformationregulator)，編碼阻遏蛋白結(jié)合位點在HML和HMR啟動子上游1500bp以外在MAT上無結(jié)合位點如何控制轉(zhuǎn)錄？影響RNA聚合酶的結(jié)合染色質(zhì)濃縮DNaseI超敏感位點當前第8頁\共有103頁\編于星期五\18點當前第9頁\共有103頁\編于星期五\18點3接合型的改變，實際上是DNA序列的代換，依賴于序列同源性與活躍匣子不同類型的沉寂匣子可以取代活躍匣子，改變接合型

匣子WXYZ1Z2totalHML723704747

239882501MAT723704747

239882501MATa723704642239882369HMRa704642239881585當前第10頁\共有103頁\編于星期五\18點當前第11頁\共有103頁\編于星期五\18點4轉(zhuǎn)換機制S426當前第12頁\共有103頁\編于星期五\18點當前第13頁\共有103頁\編于星期五\18點當前第14頁\共有103頁\編于星期五\18點10.2染色質(zhì)水平上的基因活化調(diào)節(jié)10.2.1真核染色體的結(jié)構(gòu)10.2.2染色體對基因的表達有調(diào)控作用10.2.3組蛋白和有關蛋白質(zhì)的改變10.2.4轉(zhuǎn)錄活躍區(qū)對核酸酶的敏感性提高10.2.5甲基化程度降低當前第15頁\共有103頁\編于星期五\18點10.3轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控10.3.1Britten-DavidsonmodelS接受調(diào)控信號I產(chǎn)生某種激活因子R被激活因子識別G結(jié)構(gòu)基因RNA/proSIRGmRNA當前第16頁\共有103頁\編于星期五\18點10.3.1.1一個結(jié)構(gòu)基因受不同感受位點S的控制同處于一個感受位點S控制之下的所有結(jié)構(gòu)基因叫作一套(battery)基因s350當前第17頁\共有103頁\編于星期五\18點10.3.1.2一個結(jié)構(gòu)基因受不同整合基因I-接受位點R的控制含有同樣接受位點的基因組成一組（set）基因當前第18頁\共有103頁\編于星期五\18點10.3.2基因轉(zhuǎn)錄的順式調(diào)控元件

cis-factor基礎轉(zhuǎn)錄水平特異誘導高效表達當前第19頁\共有103頁\編于星期五\18點10.3.2.1啟動子當前第20頁\共有103頁\編于星期五\18點10.3.2.2.Enhancer

sv40S352當前第21頁\共有103頁\編于星期五\18點促進轉(zhuǎn)錄，不具有啟動子專一性功能與方向，位置無關遠距離發(fā)揮作用(100~500bp，10Kb)組織或細胞特異性必須有兩個(以上)增強子成份緊密相連，enhanson

特點當前第22頁\共有103頁\編于星期五\18點當前第23頁\共有103頁\編于星期五\18點10.3.2.3silencer負調(diào)控元件不受距離和方向限制可對異源基因的表達起作用對真核生物成簇基因的選擇性表達起重要作用例如酵母，matingtype?-珠蛋白基因簇，T淋巴細胞激活所需要的CD4/CD8基因?qū)毎麃喰统墒爝^程中特異性的選擇表達當前第24頁\共有103頁\編于星期五\18點10.3.2.4.Responseelement應答元件、效應元件：一組受到共同調(diào)控的基因，都有一個相同的元件（序列），此元件能與某一個(類)專一蛋白結(jié)合，使基因?qū)ζ渥鞒龇磻卸痰墓灿行蛄性诓煌蛑?，拷貝相似與轉(zhuǎn)錄起點距離不固定位于上游元件或增強子內(nèi)有時有多個拷貝當前第25頁\共有103頁\編于星期五\18點Eukaryoticresponseelements.ResponseElementTranscriptionFactorConsensusSequenceMREmetalCGNCCCGGNCNCCRECREBTGACGTCAEREEstrogenreceptorAGGTCANNNTGACCTGREGlucocorticoidreceptor糖皮質(zhì)激素AGAACANNNTGTTCTHSEHeatshockfactorGAANNTTCNNGAATRE佛波酯TGACTCASRESerumresponsefactorCC(A/T)6GG*(A/T)6

meanssixAorT;N=any.當前第26頁\共有103頁\編于星期五\18點10.3.3基因轉(zhuǎn)錄的反式調(diào)控元件TF10.3.3.1結(jié)構(gòu)特征1.結(jié)構(gòu)DNAbindingdomain，<100bp，氫鍵，大溝transcriptionactivedomain，30-100aaregulardomain，與其它因子或調(diào)控蛋白結(jié)合當前第27頁\共有103頁\編于星期五\18點2.motif基序，基元，花式

構(gòu)成任何一種特征序列或結(jié)構(gòu)的基本單位在DNA結(jié)合中起主要作用當前第28頁\共有103頁\編于星期五\18點補充內(nèi)容

多肽鏈的構(gòu)象，C-N，C-C當前第29頁\共有103頁\編于星期五\18點—螺旋當前第30頁\共有103頁\編于星期五\18點?-折疊當前第31頁\共有103頁\編于星期五\18點?-turn,轉(zhuǎn)角R1的C=O與R4的NH形成氫鍵當前第32頁\共有103頁\編于星期五\18點（1）HTH,Helix-turn-helix2個螺旋被一個轉(zhuǎn)角隔開h1,識別，與DNA在大溝中特異結(jié)合h2,穿過大溝，與DNA非特異結(jié)合S386當前第33頁\共有103頁\編于星期五\18點許多調(diào)控蛋白都有HTHλ阻遏蛋白與cro蛋白酵母接合型調(diào)控蛋白α1，α2果蠅的觸角足基因Antp玉米的Kn1水稻的OSH1當前第34頁\共有103頁\編于星期五\18點果蠅的engrailed果蠅的觸角足蛋白哺乳動物轉(zhuǎn)錄因子當前第35頁\共有103頁\編于星期五\18點

Homeodomainhomeoticloci180bp,60aa從酵母到人類都存在homeobox,DNA序列高度保守參與調(diào)控當前第36頁\共有103頁\編于星期五\18點有3個—helix,H1與H2平行H2與H3形成HTHmotifH3位于大溝中，與DNA特異結(jié)合N末端位于小溝中，與DNA接觸

Homeodomain當前第37頁\共有103頁\編于星期五\18點當前第38頁\共有103頁\編于星期五\18點（2）ZincfingerA.Cys2/His2,經(jīng)典~23aaCys-X2-4-Cys-X3-Phe-X5-Leu-X2-His-X3-HisCys，His與Zn++結(jié)合中部芳香族氨基酸保守，疏水串聯(lián)重復排列，兩指間7-8aa鋅指數(shù)目多少不等S395當前第39頁\共有103頁\編于星期五\18點SP1zyj271當前第40頁\共有103頁\編于星期五\18點TFIIIA344aaN端與DNA結(jié)合9個鋅指，～30aa與5srRNA基因內(nèi)啟動子（50bp)結(jié)合當前第41頁\共有103頁\編于星期五\18點當前第42頁\共有103頁\編于星期五\18點B.Cys2/Cys2zincfingerCys-X2-Cys-X13—Cys-X2-CysZn++與4個Cys結(jié)合DNA結(jié)合序列較短，對稱無大量重復性鋅指Cys2/Cys2與Cys2/His2不同例如GAL4哺乳類的固醇類激素受體當前第43頁\共有103頁\編于星期五\18點糖皮質(zhì)激素受體ZYJ272

當前第44頁\共有103頁\編于星期五\18點-COOH，疏水面-NH2,堿性DNA結(jié)合域，富含堿性氨基酸，＋(3)Leuzipper依靠Leu的疏水作用,2個helix相互纏繞，形成拉鏈結(jié)構(gòu)當前第45頁\共有103頁\編于星期五\18點baseZIPmotifY形結(jié)構(gòu)當前第46頁\共有103頁\編于星期五\18點當前第47頁\共有103頁\編于星期五\18點GCN4當前第48頁\共有103頁\編于星期五\18點在真核生物中廣泛存在C/EBP增強子結(jié)合蛋白GCN4酵母激活因子CREB（cAMP應答元件結(jié)合蛋白）原癌基因jun,fos編碼產(chǎn)物homodimer,heterodimer功能靈活性當前第49頁\共有103頁\編于星期五\18點（4）bHLH（Helix-loop-helix）40～50aa含2個-helix，15~16aa,連接區(qū)（環(huán)），12~28aa兩親性,amphipathic二聚體堿性結(jié)合區(qū)，16aa當前第50頁\共有103頁\編于星期五\18點MyoD-DNA當前第51頁\共有103頁\編于星期五\18點當前第52頁\共有103頁\編于星期五\18點缺乏堿性區(qū)的蛋白質(zhì)，即使形成（同、異）二聚體，也無法同DNA結(jié)合zyj278當前第53頁\共有103頁\編于星期五\18點當前第54頁\共有103頁\編于星期五\18點3.轉(zhuǎn)錄激活域A酸性激活域如GCN4，GAL4Prich-Gln如SP1,AP2,oct1,oct2Qrich-pro如CTF/NF1不規(guī)則的，含雙性-helix當前第55頁\共有103頁\編于星期五\18點10.3.3.2反式作用因子的種類TF(I,II,III）通用因子，基礎因子上游因子誘導型因子constitutiveexpression,inducibleexpression當前第56頁\共有103頁\編于星期五\18點2RNApolII的上游元件及其轉(zhuǎn)錄因子s356（1）SP1當前第57頁\共有103頁\編于星期五\18點S356在大溝中結(jié)合，～20bpC末端DNA結(jié)合域,3個Zn指2個活化結(jié)構(gòu)域,rich-Gln無組織特異性可提高轉(zhuǎn)錄10-25倍當前第58頁\共有103頁\編于星期五\18點ThespecifictranscriptionfactorSP1bindstoGCrichsequenceinTATAlesspromoterglutamine-richdomainsGC250150SP1110TBPzincfingermotifs當前第59頁\共有103頁\編于星期五\18點（2）CTF結(jié)合CCAAT作用于大溝無組織專一性有許多蛋白質(zhì)可與CAAT結(jié)合NF1,腺病毒復制原點的核因子1C/EBP,大鼠肝中CTF家族CP家族一種元件可被一種以上的TF識別！一個特定蛋白質(zhì)能識別不止一種序列！當前第60頁\共有103頁\編于星期五\18點10.3.4真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控機制基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控需要順～反蛋白質(zhì)之間的相互作用10.3.4.1順式元件與反式作用因子的相互作用1調(diào)控模型調(diào)控蛋白以多聚體（2,4）結(jié)合識別序列為palindromicseq.

當前第61頁\共有103頁\編于星期五\18點

Y277當前第62頁\共有103頁\編于星期五\18點S380節(jié)省編碼DNA，減少裝配的隨機錯誤迅速開關基因，提高調(diào)控特異性當前第63頁\共有103頁\編于星期五\18點2蛋白質(zhì)如何識別DNA特定序列？識別螺旋嵌入DNA大溝中非特異性結(jié)合，PO4離子特異性結(jié)合，氫鍵當前第64頁\共有103頁\編于星期五\18點CroS3893,例,cI和cro組成的轉(zhuǎn)錄開關系統(tǒng)當前第65頁\共有103頁\編于星期五\18點當前第66頁\共有103頁\編于星期五\18點S387cI當前第67頁\共有103頁\編于星期五\18點S388螺旋3嵌入大溝中,特異結(jié)合氨基端手臂伸到DNA背后,在大溝中與DNA接觸當前第68頁\共有103頁\編于星期五\18點當前第69頁\共有103頁\編于星期五\18點調(diào)控蛋白識別DNA采用的HTH模式具有普遍意義S390當前第70頁\共有103頁\編于星期五\18點10.3.4.2cis-factor互作的模式Loopinghypothesisλ，cI，OR1~OR2GaloperonAraoperonSV40早期啟動子Enhancer，見下頁S397當前第71頁\共有103頁\編于星期五\18點當前第72頁\共有103頁\編于星期五\18點10.3.4.3誘導型轉(zhuǎn)錄因子活性調(diào)控

--熱休克應答1HSP（heatshockprotein)aa序列高度保守蛋白質(zhì)功能高度保守是一種分子伴侶chaperone當前第73頁\共有103頁\編于星期五\18點2hsp核苷酸序列高度保守多基因家族多拷貝，成簇存在大部分無內(nèi)元，hsp70

當前第74頁\共有103頁\編于星期五\18點3HSE,heatshockelement位于hsp上游核心序列nGAAn保守當前第75頁\共有103頁\編于星期五\18點4HSF,heatshockfactor，hsp結(jié)合蛋白在體內(nèi)，以單體存在，不與DNA結(jié)合,無活性結(jié)構(gòu)DNA結(jié)合區(qū)多聚化區(qū)，4個Leu拉鏈，三聚體有活性C末端（452～488）保守區(qū)當前第76頁\共有103頁\編于星期五\18點5熱休克應答的調(diào)控機制HSF無活性拉鏈1,4相互作用Hsp70,hsp90的共同作用大量變性和錯誤折疊的蛋白質(zhì)出現(xiàn),與Hsp70,hsp90競爭結(jié)合,使拉鏈區(qū)暴露當前第77頁\共有103頁\編于星期五\18點HSF解離多聚化（trimer)與HSE結(jié)合產(chǎn)生HSPHSP積累，可與HSF結(jié)合脫離HSE，形成HSF單體當前第78頁\共有103頁\編于星期五\18點shen256熱休克應答現(xiàn)象普遍存在

熱休克基因家族是迄今被發(fā)現(xiàn)的最保守的遺傳系統(tǒng)

熱休克反應可被多種因素誘導，應激反應當前第79頁\共有103頁\編于星期五\18點10.4轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控10.4.1hnRNA選擇加工及運輸當前第80頁\共有103頁\編于星期五\18點10.4.2alternativesplicing10.4.2.1概念PremRNA→mRNA組成型拼接選擇性拼接(產(chǎn)生兩種以上的mRNA)當前第81頁\共有103頁\編于星期五\18點10.4.2.2產(chǎn)生原因及類型有兩個以上的啟動子,未發(fā)現(xiàn)實例有多個加尾信號,如免疫去蛋白選用不同的拼接位點幾者兼有當前第82頁\共有103頁\編于星期五\18點果蠅，性別決定當前第83頁\共有103頁\編于星期五\18點免疫球蛋白,不同3’末端型當前第84頁\共有103頁\編于星期五\18點S366大鼠肌鈣蛋白T基因當前第85頁\共有103頁\編于星期五\18點大鼠降鈣素,calcitoninylf420Calcitoningenerelatedpeptide當前第86頁\共有103頁\編于星期五\18點10.4.2.3調(diào)控機制實質(zhì)是5’供體與3’受體拼接點的選擇搭配如何選擇不同的位點？SR蛋白家族SF2RNP的調(diào)節(jié)（hnRNP-A1,U5-snRNP)當前第87頁\共有103頁\編于星期五\18點可變剪接機制的多樣化基因的定義隨之擴展以獨立轉(zhuǎn)錄的一段DNA作為確定一個基因的標準？10.4.2.4意義Intron的功能之一是使同一個基因表達出多種蛋白質(zhì)當前第88頁\共有103頁\編于星期五\18點10.4.2.5trans-splicing當前第89頁\共有103頁\編于星期五\18點10.4.3RNAediting10.4.3.1細胞色素氧化酶亞基Ⅱ（coxⅡ）當前第90頁\共有103頁\編于星期五\18點10.4.3.2如何插入多個U？

guideRNA55-70nt5’端與RNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物互補3‘端有5-25個U當前第91頁\共有103頁\編于星期五\18點插入U的兩步轉(zhuǎn)酯反應gRNA的3’OH攻擊mRNA產(chǎn)生5‘段3’段(5‘端與gRNA3’相連)5‘段的3’-OH攻擊gRNA的U-U生成RNA編輯產(chǎn)物(插入一個U)gRNA（少一個U）當前第92頁\共有103頁\編于星期五\18點editingsignal?editosomestructure?相繼在真核生物和病毒中發(fā)現(xiàn)生物學意義生物適應中的保護措施之一中心法則的發(fā)展

當前第93頁\共有103頁\編于星期五\18點10.5翻譯水平的調(diào)控10.5.1翻譯起始因子的磷酸化10.5.2mRNA結(jié)構(gòu)10.5.3mRNA穩(wěn)定性10.5.4pro.合成的自體調(diào)控例，轉(zhuǎn)鐵蛋白mRNA的翻譯調(diào)控當前第94頁\共有103頁\編于星期五\18點（1）TfR(transferrinreceptor),用于鐵的運輸鐵含量高時，TfR合成減少低時，TfR合成增加IRE,在3’-UTR區(qū),與IRE-BP結(jié)合穩(wěn)定mRNA當前第95頁\共有103頁\編于星期五\18點（2）Ferritin，鐵蛋白，用于鐵的解毒鐵含量高時，ferritin合成增加低時，ferritin合成減少IRE,在5’-UTR區(qū)，與IRE-BP結(jié)合阻止翻譯當前第96頁\共有103頁\編于星期五\18點ZYX231IRE-BP與順