第六章真核基因表達(dá)調(diào)控RegulationofthegeneexpressioninEukaryotic本章內(nèi)容第一節(jié)真核基因表達(dá)調(diào)控的一般規(guī)律第二節(jié)真核基因轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控★第三節(jié)真核基因表達(dá)的染色質(zhì)修飾和表觀遺傳調(diào)控★第四節(jié)基因沉默對(duì)真核基因表達(dá)的調(diào)控★第五節(jié)其他水平的基因表達(dá)調(diào)控第一節(jié)真核基因表達(dá)調(diào)控的一般規(guī)律一、真核基因組的一般結(jié)構(gòu)特點(diǎn)二、真核基因表達(dá)調(diào)控的類型和一般規(guī)律一、真核基因組的一般構(gòu)造特點(diǎn)原核生物的基因組基本上是單倍體，真核基因組是二倍體真核基因組比原核基因組大得多，大腸桿菌基因組約4×106bp，哺乳類基因組在109bp數(shù)量級(jí)，比細(xì)菌大千倍；大腸桿菌約有4000個(gè)基因，人則約有10萬個(gè)基因真核細(xì)胞DNA都與組蛋白和大量非組蛋白相結(jié)合，只有一小部分DNA是裸露的真核DNA中很大部分是不轉(zhuǎn)錄的，存在大量重復(fù)序列；大部分真核細(xì)胞的基因中間還存在不被翻譯的內(nèi)含子1.基因家族（genefamily）真核細(xì)胞基因是單順反子相關(guān)基因常按功能成套組合，被稱為”基因家族”來源相同、結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)的基因組成為單一的基因簇或稱基因家族同一家族中的成員有時(shí)緊密排列在一起，為基因簇；有時(shí)分散在同一染色體的不同部位，甚至不同染色體上，具有各自不同的表達(dá)模式（1）簡單多基因家族簡單多基因家族中的基因常以串聯(lián)方式前后相連細(xì)菌中，16S，23S和5SrRNA基因?yàn)橐粋€(gè)轉(zhuǎn)錄單位，各種rRNA分子均從這個(gè)轉(zhuǎn)錄單位上剪切而來真核中，前體rRNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為45S（約有14000個(gè)核苷酸），包括18S，28S和5.8S三種rRNA分子，再剪切形成細(xì)菌中rRNA基因家族各成員的分布與成熟過程分析前體rRNA轉(zhuǎn)錄本16StRNA（4S）23S5S（a）（b）（c）1121133甲基切割甲基化核酸酶降解核酸酶降解中間產(chǎn)物成熟rRNAs16SrRNAtRNA23SrRNA5SrRNA脊椎動(dòng)物中rRNA基因家族各成員的分布與成熟過程前體rRNA轉(zhuǎn)錄本18S28S5.8S（a）（b）切割甲基化成熟rRNAs甲基18S28S5.8S（2）復(fù)雜多基因家族復(fù)雜多基因家族：由幾個(gè)相關(guān)基因家族構(gòu)成，基因家族之間以間隔序列隔開，作為獨(dú)立的轉(zhuǎn)錄單位海膽的組蛋白基因家族中，5個(gè)分別編碼不同組蛋白的基因處于一個(gè)約6000bp的片段中，分別被間隔序列分開果蠅tRNA基因家族具有兩個(gè)海膽組蛋白家族所沒有的特點(diǎn)：基因家族中含有3個(gè)tRNALys基因，以及基因家族中的每個(gè)基因都單獨(dú)按各自的方向轉(zhuǎn)錄海膽和果蠅中的多基因家族H1H4H2BH3H2AH1重復(fù)單位組蛋白（海膽）組蛋白（果蠅）H1H4H2BH3H2A重復(fù)單位H1膨脹素基因（Expansin）家族成員及結(jié)構(gòu)（3）發(fā)育調(diào)控的復(fù)雜多基因家族動(dòng)物體內(nèi)輸送分子氧的血紅蛋白由兩條α鏈和兩條β鏈組成所有動(dòng)物中血紅蛋白基因的基本結(jié)構(gòu)相同，但在生物個(gè)體發(fā)育的不同階段，卻出現(xiàn)幾種不同形式的α和β亞基（珠蛋白）下圖顯示的是人的β-珠蛋白基因的結(jié)構(gòu)外顯子1內(nèi)含子1外顯子2內(nèi)含子2外顯子3長度/bp142~145116~130222573~904216~255蛋白質(zhì)中的位置5’非翻譯區(qū)+編碼區(qū)1~30AA31~104AA第105AAC端+3’非翻譯區(qū)不同發(fā)育階段血紅蛋白亞型人α–珠蛋白（亞基）基因簇位于16號(hào)染色體臂上，約30kb，ζ（

ksi）為胚胎期基因β-珠蛋白基因簇位于11號(hào)染色體短臂上，約占50～60kb人體發(fā)育過程中不同類型β–珠蛋白的含量變化

ε（epsilen）為胚胎期基因Gγ和Aγ為胎兒型基因δ（delta）和β為成人期基因嬰兒出生1020304050600.51.0相對(duì)單位受精后的周數(shù)εγβδ在每個(gè)基因家族中，基因排列的順序就是它們?cè)诎l(fā)育階段的表達(dá)順序5kbβ–珠蛋白基因簇εGγAγψβδβξ2ψξ2ψα2ψα1α2α1θα–珠蛋白基因簇胚胎基因嬰兒基因成人基因假基因人細(xì)胞中α和β–珠蛋白基因簇結(jié)構(gòu)2、真核基因的斷裂結(jié)構(gòu)外顯子與內(nèi)含子外顯子與內(nèi)含子的連接區(qū)（GT-AG法則）外顯子與內(nèi)含子的組成性剪切和可變剪切可變剪切增加了基因表達(dá)調(diào)控的環(huán)節(jié)前緩激肽原基因RNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的可變剪接唾液腺原始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA肝臟原始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNADNA5’3’編碼區(qū)α–淀粉酶基因不同外顯子的剪接造成表達(dá)水平的變化一個(gè)基因的內(nèi)含子成為另一個(gè)基因的外顯子而形成基因的差別表達(dá)，是真核基因斷裂結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要特點(diǎn)1.真核基因表達(dá)調(diào)控的類型根據(jù)其性質(zhì)可分為兩大類：瞬時(shí)調(diào)控（或可逆性）調(diào)控相當(dāng)于原核細(xì)胞對(duì)環(huán)境條件變化所做出的反應(yīng)，包括某種底物或激素水平升降時(shí)，或細(xì)胞周期不同階段中酶活性的調(diào)節(jié)發(fā)育調(diào)控（或不可逆）調(diào)控真核基因調(diào)控的精髓部分，它決定真核細(xì)胞生長、分化、發(fā)育全部進(jìn)程二、真核基因表達(dá)調(diào)控的類型和一般規(guī)律★根據(jù)基因調(diào)控發(fā)生的環(huán)節(jié)，分為：轉(zhuǎn)錄前水平的調(diào)控轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控

（transcriptionalregulation）轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控

（post-transcriptionalregulation）RNA加工成熟過程的調(diào)控(RNAprocessing)翻譯水平的調(diào)控（translationalregulation）蛋白質(zhì)加工水平的調(diào)控（proteinmaturationandprocessing）*調(diào)控位點(diǎn)真核基因表達(dá)調(diào)控的主要環(huán)節(jié)2.真核基因表達(dá)調(diào)控的一般特點(diǎn)★真核基因表達(dá)存在時(shí)空特異性★真核生物具有組織分化，許多基因表達(dá)具有組織特異性真核生物能在特定時(shí)間、特定細(xì)胞、特定組織中激活特定基因，從而實(shí)現(xiàn)“預(yù)定”、有序、不可逆的分化、發(fā)育過程，使生物的組織和器官保持正常功能真核細(xì)胞能根據(jù)生長發(fā)育的需要，重排DNA片段或增加基因的拷貝真核細(xì)胞的許多活性蛋白是由多個(gè)亞基構(gòu)成，涉及多個(gè)基因的協(xié)調(diào)表達(dá)真核基因表達(dá)調(diào)控的環(huán)節(jié)更多同原核生物一樣，轉(zhuǎn)錄依然是真核基因表達(dá)調(diào)控的主要環(huán)節(jié)，但其調(diào)控的環(huán)節(jié)更多：原核生物轉(zhuǎn)錄和翻譯偶聯(lián)，真核生物轉(zhuǎn)錄在細(xì)胞核中合成，翻譯在細(xì)胞質(zhì)中完成，存在空間隔離真核基因轉(zhuǎn)錄后存在復(fù)雜的成熟和剪接過程，才能被翻譯成蛋白質(zhì)，轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控占很大分量。真核基因的轉(zhuǎn)錄與染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化相關(guān)真核DNA絕大部分都在細(xì)胞核內(nèi)與組蛋白等結(jié)合形成染色質(zhì)染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)、染色質(zhì)中DNA和組蛋白的狀態(tài)都影響轉(zhuǎn)錄常染色質(zhì)（euchromatin）中的基因可以轉(zhuǎn)錄。異染色質(zhì)（hetrochromatin）的基因不轉(zhuǎn)錄表達(dá)；非編碼序列的存在與基因表達(dá)調(diào)控密切相關(guān)真核生物基因組至少包括兩類遺傳信息：三聯(lián)體密碼所編碼的蛋白質(zhì)的基因信息，蛋白質(zhì)基因只占整個(gè)真核生物基因組序列的較少部分真核基因組中存在大量非編碼序列（研究的熱點(diǎn)）能調(diào)節(jié)基因選擇性表達(dá)的遺傳信息2024/3/827真核基因表達(dá)以正調(diào)控為主，轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)區(qū)大真核RNA聚合酶對(duì)啟動(dòng)子的親和力很低，需要依賴多種激活蛋白的協(xié)同作用。真核基因表達(dá)的調(diào)控蛋白有起阻遏和激活兩種作用，以激活蛋白的作用為主。真核基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)區(qū)大，可能遠(yuǎn)離核心啟動(dòng)子達(dá)幾百個(gè)甚至上千個(gè)堿基；但原核生物基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)區(qū)都很小，大都位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游鄰近區(qū)域原核生物真核生物操縱元調(diào)控多樣化調(diào)控，更為復(fù)雜基因組小，大腸桿菌：總長4.6×106bp,編碼4288個(gè)基因,每個(gè)基因約1100bp基因組大，人類基因組全長3×109bp，編碼10萬個(gè)基因，其余為重復(fù)序列基因分布在同一染色體上，操縱元控制DNA與組蛋白結(jié)合成染色質(zhì)，染色質(zhì)的變化調(diào)控基因表達(dá)；基因分布在不同的染色體上，存在不同染色體間基因的調(diào)控問題適應(yīng)外界環(huán)境，操縱元調(diào)控表達(dá)基因差別表達(dá)是細(xì)胞分化和功能的核心轉(zhuǎn)錄和翻譯同時(shí)進(jìn)行，大部分為轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控轉(zhuǎn)錄和翻譯在時(shí)間和空間上均不同，從DNA到蛋白質(zhì)的各層次上都有調(diào)控，但多數(shù)為轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控研究基因調(diào)控主要回答3個(gè)問題：什么是誘發(fā)基因轉(zhuǎn)錄的信號(hào)？基因調(diào)控主要是在哪一步（模板DNA的轉(zhuǎn)錄、mRNA的成熟或蛋白質(zhì)合成）實(shí)現(xiàn)的？不同水平基因調(diào)控的分子機(jī)制是什么？第二節(jié)真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控一、順式作用元件二、反式作用因子原核與真核轉(zhuǎn)錄的區(qū)別原核RNApol可以在沒有其它調(diào)節(jié)因子存在下，識(shí)別并結(jié)合啟動(dòng)子，啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，這種轉(zhuǎn)錄稱為基礎(chǔ)水平的轉(zhuǎn)錄，原核基礎(chǔ)水平的轉(zhuǎn)錄是非限制性的真核生物RNApol在沒有調(diào)節(jié)因子存在時(shí)，一般沒有活性，真核生物基礎(chǔ)水平的轉(zhuǎn)錄是有限制的真核基因調(diào)控主要在轉(zhuǎn)錄水平，受大量特定順式作用元件（cis–actingelement）和反式作用因子（trans–actingfactor，又稱跨域作用因子）的調(diào)控順式作用元件和反式作用因子復(fù)雜互作實(shí)現(xiàn)調(diào)控一、順式作用元件順式作用元件（cis–actingelement）

真核生物啟動(dòng)子和增強(qiáng)子是由若干DNA序列元件組成的，它們與被調(diào)控的基因連鎖，這些序列組成基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控區(qū)，影響基因表達(dá)codingregionenhancersilencerenhancersilencerpromoter3’5’exonintronexonRNApolymerase真核生物DNA序列和被轉(zhuǎn)錄的結(jié)構(gòu)基因距離較近包括：啟動(dòng)子（啟動(dòng)子上游近側(cè)序列）增強(qiáng)子

沉默子和轉(zhuǎn)錄調(diào)控有關(guān)

(可影響自身編碼基因表達(dá)活性)順式作用元件真核基因轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)過程（1）核心啟動(dòng)子（corepromoter）指保證RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)及轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游-25～-30bp處的TATA盒核心啟動(dòng)子單獨(dú)起作用時(shí)，只能確定轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)并產(chǎn)生基礎(chǔ)水平的轉(zhuǎn)錄（2）上游啟動(dòng)子元件（upstreampromoterelement,UPE）包括通常位于-70bp附近的CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等能通過TFIID復(fù)合物調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄起始的頻率，提高轉(zhuǎn)錄效率1.啟動(dòng)子（promoter）★原核和真核生物啟動(dòng)子序列–35–10+1RNA起點(diǎn)DNAtemplateTTGACATATAAT–35區(qū)Pribnow盒原核生物啟動(dòng)子位點(diǎn)DNAtemplateRNA起點(diǎn)GGNCAATCTTATAAA–75–30+1CAAT盒（有時(shí)出現(xiàn)）真核生物啟動(dòng)子位點(diǎn)TATA盒（Hogness盒）2.增強(qiáng)子及其對(duì)轉(zhuǎn)錄的影響增強(qiáng)子（enhencer）：指增加與其連鎖的基因轉(zhuǎn)錄頻率的DNA序列（cis-actingfactor，順式）與RNApol聚合酶、TF、激活蛋白結(jié)合及互作，增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄效率增強(qiáng)子與啟動(dòng)子DNA之間形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)多個(gè)增強(qiáng)子同時(shí)結(jié)合，協(xié)同刺激轉(zhuǎn)錄最早發(fā)現(xiàn)于SV40早期基因的上游，有兩個(gè)長72bp的正向重復(fù)序列具有以下特性：（1）增強(qiáng)效應(yīng)明顯（2）增強(qiáng)效應(yīng)與其位置和取向無關(guān)（3）大多為重復(fù)序列（50bp）

核心序列為（G）TGGA/TA/TA/T（G）（4）其增強(qiáng)效應(yīng)有嚴(yán)密的組織和細(xì)胞特異性（5）沒有基因?qū)Ｒ恍裕诓煌幕蚪M合上表現(xiàn)增強(qiáng)效應(yīng)（6）許多增強(qiáng)子還受外部信號(hào)的調(diào)控增強(qiáng)子與啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)增強(qiáng)子的作用機(jī)制

增強(qiáng)子的作用機(jī)制影響模板附近DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致DNA雙螺旋彎折或在反式作用因子參與下，以蛋白質(zhì)之間的相互作用為媒介形成增強(qiáng)子與啟動(dòng)子之間“成環(huán)”連接，活化基因轉(zhuǎn)錄將模板固定在細(xì)胞核內(nèi)特定位置，有利于DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶的作用，促進(jìn)RNA聚合酶的結(jié)合和滑動(dòng)增強(qiáng)子區(qū)可作為反式作用因子或RNA聚合酶進(jìn)入染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的“入口”（3）沉默子（silencer）

負(fù)性調(diào)控元件，它與轉(zhuǎn)錄抑制因子結(jié)合抑制轉(zhuǎn)錄。最早在酵母中發(fā)現(xiàn)，以后在T淋巴細(xì)胞的T抗原受體基因的轉(zhuǎn)錄和重排中證實(shí)其存在。沉默子的作用特點(diǎn)：不受序列方向的影響，能遠(yuǎn)距離發(fā)揮作用，并可對(duì)異源基因的表達(dá)起作用。上游激活序列（upstreamactivatingseuences，UASs）類似于增強(qiáng)子作用：影響轉(zhuǎn)錄程度，對(duì)位點(diǎn)選擇不起作用。有方向性，不能在啟動(dòng)子的下游起作用。結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子是GCN4和GAL4，識(shí)別位點(diǎn)為ATGACTCAT。5.效應(yīng)元件（responseelement）

一組受到共同調(diào)控的基因，都有一個(gè)相同的元件（序列），此元件能與某一個(gè)(類)專一蛋白結(jié)合，使基因?qū)ζ渥鞒龇磻?yīng)。特點(diǎn)：有短的保守順序；是啟動(dòng)子或增強(qiáng)子的上游元件。在不同基因中，拷貝相似，有時(shí)有多個(gè)拷貝；與轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)距離不固定。真核生物的效應(yīng)元件調(diào)節(jié)劑元件保守順序DNA長度因子大小（Da）熱休克HSECNNGAANNTCCNNG27bpHSTF93,000糖皮質(zhì)激素GRETGGTACAAATGTTCT20bp受體94,000弗波酯TRETGACTCA22bpAP139,000血清SRECCATATTAGG20bpSRF52,0006.絕緣子(insulator):能阻斷激活或失活效應(yīng)通過的元件是近年發(fā)現(xiàn)的一類特殊順式作用元件，它不同于增強(qiáng)子，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)作用機(jī)制：在增強(qiáng)子和啟動(dòng)子之間，阻斷增強(qiáng)子對(duì)啟動(dòng)子的激活作用在活性基因和異染色質(zhì)之間，能保護(hù)基因被異染色質(zhì)延伸帶來的失活效應(yīng)反式作用因子（trans-actingfactor）：能直接或間接地識(shí)別或結(jié)合在各類順式作用元件核心序列上，參與調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì)；（與其識(shí)別或結(jié)合的靶核苷酸序列）連鎖或不連鎖有時(shí)也稱轉(zhuǎn)錄因子（transcriptionfactor）轉(zhuǎn)錄因子包括轉(zhuǎn)錄激活因子和轉(zhuǎn)錄阻遏因子通過DNA與蛋白質(zhì)互作調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄活性二、反式作用因子（trans-actingfactors）★1.反式作用因子的分類基本轉(zhuǎn)錄因子：識(shí)別啟動(dòng)子元件。轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子：與基因表達(dá)的組織特異性有很大關(guān)系，能識(shí)別增強(qiáng)子或沉默子。轉(zhuǎn)錄共調(diào)節(jié)因子：不需要通過DNA-蛋白質(zhì)互作而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄活性。元件名稱共有序列結(jié)合的蛋白因子名稱分子量結(jié)合DNA長度TATAboxTATAAAATBP30,000~10bpGCboxGGGCGGSP-1105,000~20bpCAATboxGGCCAATCTCTF/NF160,000~22bp有些轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子有DNA結(jié)合域，沒有轉(zhuǎn)錄激活域，轉(zhuǎn)錄激活作用需要轉(zhuǎn)錄共調(diào)節(jié)因子的參與轉(zhuǎn)錄共調(diào)節(jié)因子本身無DNA結(jié)合活性，主要通過蛋白質(zhì)--蛋白質(zhì)相互作用影響轉(zhuǎn)錄激活因子的構(gòu)象與轉(zhuǎn)錄激活因子有協(xié)同作用的稱為共激活因子與轉(zhuǎn)錄阻遏因子有協(xié)同作用的稱為共阻遏因子基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄區(qū)域中許多元件是轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子的靶位點(diǎn)2.轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)構(gòu)特征domain（結(jié)構(gòu)域），motif（基序、模體）DNA結(jié)合域（BD）轉(zhuǎn)錄激活域（AD）

其他調(diào)節(jié)區(qū)：與其它因子或調(diào)控蛋白結(jié)合不與DNA直接結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子沒有DNA結(jié)合域，通過轉(zhuǎn)錄激活域直接或間接作用與轉(zhuǎn)錄復(fù)合體而影響轉(zhuǎn)錄效率。能直接或間接的識(shí)別或結(jié)合在各類順式作用元件核心序列上（1）

螺旋–轉(zhuǎn)折–螺旋（Helix-turn-helix,HTH）（2）同源域（homeobox）蛋白（3）

鋅指（zincfinger）結(jié)構(gòu)（4）

堿性–亮氨酸拉鏈（basic–leucinezipper，

bZIP）（5）堿性-螺旋-環(huán)-螺旋（basic-helix-loop-helix，bHLH）3.DNA識(shí)別或結(jié)合域★反式因子的DNA結(jié)合域的序列特征

模體（motif）反式因子例子（Protein)螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋（HTH）標(biāo)準(zhǔn)HTHE.coli的乳糖操縱子阻遏蛋白和色氨酸操縱子阻遏蛋白同源域果蠅Antennapedia蛋白成對(duì)的同源域脊椎動(dòng)物Pax轉(zhuǎn)錄因子POU功能域脊椎動(dòng)物調(diào)節(jié)蛋白PIF-1，OCT-1，和OCT-2翼側(cè)HTH高等真核GABP高遷移率蛋白組（HMG）域哺乳動(dòng)物性別決定蛋白SRY鋅指Cys2-His2鋅指真核轉(zhuǎn)錄因子TFⅢA多Cys鋅指鋅雙核簇高等真核甾類受體酵母GAL4轉(zhuǎn)錄因子帶-螺旋-螺旋細(xì)菌MetJ，Arc，Mnt阻遏蛋白TBP域真核TATA-結(jié)合蛋白-桶二聚體PapillomavirusE2蛋白R(shí)el-同源域（RHB）哺乳動(dòng)物NF-кB（1）

螺旋–轉(zhuǎn)折–螺旋（Helix-turn-helix,HTH）P309至少有兩個(gè)α螺旋，中間由短側(cè)鏈氨基酸殘基形成“轉(zhuǎn)折”第一個(gè)螺旋穩(wěn)定并使第二個(gè)螺旋暴露出來，與DNA的大溝作用，而特異性地與堿基接觸第二個(gè)螺旋被稱為識(shí)別螺旋(recognitionhelix)。許多調(diào)控蛋白都有HTHLacO的R蛋白λ

CI與Cro蛋白CAP酵母接合型調(diào)控蛋白α1，α2玉米的Kn1水稻的OSH1HTH結(jié)構(gòu)域與DNA結(jié)合靠蛋白質(zhì)氨基酸側(cè)鏈與DNA的堿基之間形成氫鍵以及疏水性作用來完成，識(shí)別時(shí)不必打開雙螺旋。二聚體形式與DNA結(jié)合，兩個(gè)α螺旋分別嵌入DNA大溝。距離正好相當(dāng)于DNA的一個(gè)螺距（3.4nm）（2）同源域（homeobox）蛋白同源域（homeodomains）：指編碼60個(gè)保守氨基酸序列的DNA片段最早從果蠅homeoticloci（決定軀體發(fā)育）中發(fā)現(xiàn)同形異位現(xiàn)象與生物體的生長、發(fā)育和分化密切相關(guān)同源域蛋白之具有轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)功能蛋白C末端具有HTH結(jié)構(gòu)各種同源域DNA結(jié)合蛋白中保守序列分析：保守性高達(dá)80-90%，親緣關(guān)系遠(yuǎn)的也達(dá)35%以上HomeodomainHD與DNA的結(jié)合有3個(gè)

—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

HD與HTH的不同：HD的C端由3個(gè)α-螺旋構(gòu)成，螺旋3結(jié)合于大溝；而HTH由至少2個(gè)α-螺旋構(gòu)成；HTH以二聚體形式與DNA結(jié)合，而HD是以單體形式與DNA結(jié)合。（3）

鋅指（zincfinger）結(jié)構(gòu)Zn2+與4個(gè)Cys、或2個(gè)Cys和2個(gè)His相結(jié)合整個(gè)蛋白質(zhì)分子有2-9個(gè)鋅指重復(fù)單位指部伸入DNA雙螺旋的深溝，接觸5個(gè)核苷酸。其特有的Cys和His之間氨基酸殘基數(shù)基本恒定鋅參與時(shí)才具備轉(zhuǎn)錄調(diào)控活性鋅指環(huán)上突出的賴氨酸、精氨酸參與DNA的結(jié)合I型鋅指：2Cys/2His~23aaC—X2-4—Cys—X2-4—F—X5—L—X2—H—X3-4—HCys，His與Zn2+結(jié)合形成4面體結(jié)構(gòu)，使中部的氨基酸回折成環(huán)，凸出如手指中部芳香族氨基酸保守，疏水串聯(lián)重復(fù)排列，兩指間7-8aa

鋅指數(shù)目多少不等一些轉(zhuǎn)錄因子和蛋白質(zhì)通過Cys2/His2與DNA結(jié)合蛋白質(zhì)來源相對(duì)分子質(zhì)量鋅指數(shù)DNA結(jié)合區(qū)/bp靶序列功能TFIIIA哺乳類7.3×1049505S基因與RNA聚合酶III作用，促進(jìn)5S基因轉(zhuǎn)錄SP1哺乳類1.1×104310GC區(qū)與RNA聚合酶II作用廣泛性調(diào)控因子ADR1果蠅1.5×104222ADH2基因與RNA聚合酶II作用，激活A(yù)DH2基因TDF哺乳類?13?？決定雄性性別Kruppel果蠅6.0×1045?？胚胎分化Hunch-Back果蠅8.0×1044+2?？胚胎分化TFIIIA344aa，N端與DNA結(jié)合9個(gè)鋅指，每個(gè)～30aa與5srRNA基因內(nèi)啟動(dòng)子（50bp)結(jié)合123456789Ⅱ型鋅指：4Cys

保守序列為：Cys-X2-Cys-X13-Cys-X2-CysZn2+與4個(gè)Cys結(jié)合

DNA結(jié)合序列較短，對(duì)稱無大量重復(fù)性鋅指鋅指區(qū)在與靶序列相結(jié)合的過程中起著主導(dǎo)作用

Cys2/Cys2與Cys2/His2不同如GAL4，酵母的轉(zhuǎn)錄因子，哺乳類的固醇類激素受體典型的類固醇激素受體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄激活區(qū)：其序列和長度都有變化DNA結(jié)合區(qū)：66～68個(gè)殘基，高度保守激素結(jié)合區(qū)：序列和長度都可變糖皮質(zhì)激素特異性雌激素特異性

類固醇激素受體是以二聚體形式發(fā)揮其促進(jìn)轉(zhuǎn)錄作用的。它們的兩個(gè)鋅指的功能不同。第1個(gè)鋅指的右側(cè)是控制與DNA結(jié)合的，第2個(gè)鋅指的左側(cè)則是控制形成二聚體的能力的。人工鋅指核酸酶介導(dǎo)的植物基因打靶技術(shù)鋅指蛋白核酸酶定點(diǎn)切割靶DNA舉例：糖皮質(zhì)激素對(duì)轉(zhuǎn)錄的作用甾類受體蛋白有3個(gè)不同的功能區(qū)：N-端區(qū)是激活轉(zhuǎn)錄所需的區(qū)域，同源性地，小于15%；DNA結(jié)合及轉(zhuǎn)錄活化區(qū)，同一性較高為94-42%；C-端的激素結(jié)合和二聚體形成區(qū)，同一性為57-15%。

糖皮質(zhì)激素對(duì)轉(zhuǎn)錄的調(diào)控激素-受體復(fù)合物進(jìn)入細(xì)胞核，與增強(qiáng)子結(jié)合從而激活啟動(dòng)子，開始轉(zhuǎn)錄。糖皮質(zhì)激素進(jìn)入細(xì)胞，與受體結(jié)合；（4）

堿性–亮氨酸拉鏈（bZIP）羧基端能形成α螺旋，每隔6個(gè)氨基酸出現(xiàn)一個(gè)Leu，所有Leu出現(xiàn)在同一側(cè)面，成直線排列，形成疏水面形成二聚體時(shí)，兩個(gè)α螺旋間由亮氨酸殘基間的疏水作用力形成一條拉鏈bZip蛋白與DNA結(jié)合互作亮氨酸拉鏈區(qū)并不直接結(jié)合DNA，只有肽鏈氨基端20～30個(gè)富含堿性氨基酸結(jié)構(gòu)域與DNA結(jié)合DNA結(jié)合區(qū)是以堿性區(qū)和亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)域整體作為基礎(chǔ)，若不形成二聚體，堿性區(qū)對(duì)DNA的親和力明顯降低（5）螺旋－環(huán)－螺旋（HLH）

含2個(gè)α-helix（15-16aa）,由連接區(qū)（12-28aa）連接；兩親性，通過疏水面作用形成二聚體；NH2端為堿性結(jié)合區(qū)（16aa）其中6aa為保守序列。HLH與DNA的結(jié)合

與DNA結(jié)合依靠氨基端堿性結(jié)合區(qū)二聚體行駛功能二聚體（1）CAAT盒激活因子CTF（CAATboxtranscriptionfactor）家族是能識(shí)別CAAT盒的一組轉(zhuǎn)錄因子由單個(gè)基因通過可變換剪接而形成的一組mRNA產(chǎn)生的CTF家族成員對(duì)各種CAAT盒有相同的親和力4.與已知DNA序列相結(jié)合的反式作用因子CP是從人的HeLa細(xì)胞中得到的CAAT區(qū)結(jié)合蛋白CP1具有對(duì)α-球蛋白和腺病毒晚期基因啟動(dòng)子CAAT區(qū)的高親和力CP2具有對(duì)γ-血纖蛋白原基因啟動(dòng)子CAAT區(qū)的高親和力CP3能與腺病毒DNA相結(jié)合CP族蛋白主要以異源多聚體的形式存在（2）TATA區(qū)結(jié)合蛋白R(shí)NApolII需要與其他轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，才能順利起始轉(zhuǎn)錄TBP結(jié)合于DNA的小溝，其覆蓋的位置處于-37～-25TAFs的加入延伸了對(duì)DNA的覆蓋，整個(gè)TFIID復(fù)合物可覆蓋-45～-10區(qū)域（3）GC區(qū)結(jié)合因子SP1一種GC區(qū)結(jié)合蛋白SP1中有連續(xù)的3個(gè)鋅指重復(fù)結(jié)構(gòu)SP1既與上游的CTF（CAAT區(qū)結(jié)合蛋白）相互作用，又與下游的TFIID緊密相關(guān)

GC區(qū)兩翼序列同樣在SP1的識(shí)別及結(jié)合過程中發(fā)揮作用重復(fù)的GC區(qū)與基因的永久型表達(dá)有關(guān)真核細(xì)胞中的部分轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子分析轉(zhuǎn)錄因子DNA結(jié)合區(qū)的特征DNA結(jié)合區(qū)序列在生物體內(nèi)的分布組成型轉(zhuǎn)錄因子CTF/NF1CAAT區(qū)5-GCCAATCT-3

廣泛CPCAAT區(qū)5-GCCAATCT-3

廣泛C/EBPCAAT區(qū)5-GCCAATCT-3

廣泛Sp1GC區(qū)5-GGGCGG-3

廣泛Oct-1八堿基區(qū)5-ATGCAAAT-3

廣泛Oct-2八堿基區(qū)5-ATGCAAAT-3

B淋巴細(xì)胞應(yīng)答因子熱激因子HSE5CNNGAANNTCCNNG-3

受熱激以后血清反應(yīng)因子SRE5-GCCAATCT-3

受血清生長因子刺激細(xì)胞特異性因子GATA-1——5-GCCAATCT-3

成紅細(xì)胞Pit-1——5-GCCAATCT-3

腺體細(xì)胞MyoD1E區(qū)5-GCCAATCT-3

成肌細(xì)胞NF-кBкB位點(diǎn)5-GCCAATCT-3

淋巴細(xì)胞5.轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域直接或間接的與DNA結(jié)合轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域（transcriptionactivationdomains）一般由20-100個(gè)氨基酸殘基組成如GAL4分子中有2個(gè)這種結(jié)構(gòu)域，分別位于多肽鏈的第147-196位和第768-881位GCN4的轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域位于多肽鏈的第106-125位含有由酸性氨基酸殘基組成的保守序列，多呈帶負(fù)電荷的親脂性α-螺旋包含這種結(jié)構(gòu)域的轉(zhuǎn)錄因子有GAL4、GCN4、糖皮質(zhì)激素受體和AP-1/Jun等增加激活區(qū)的負(fù)電荷數(shù)能提高激活轉(zhuǎn)錄的水平可能是通過非特異性的相互作用與轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物上的TFIID等因子結(jié)合生成穩(wěn)定的轉(zhuǎn)錄復(fù)合物而促進(jìn)轉(zhuǎn)錄（1）酸性α-螺旋(acidicα-helix)SP1最強(qiáng)的轉(zhuǎn)錄激活區(qū)，氨基酸組成中有25%的谷氨酰胺，很少有帶電荷的氨基酸殘基酵母的HAP1、HAP2和GAL2及哺乳動(dòng)物的OCT-1、OCT-2、Jun、AP2和SRF也含有這種結(jié)構(gòu)域（2）谷氨酰胺豐富區(qū)(glutamine-richdomain)CTF家族（包括CTF-1、CTF-2、CTF-3）的C末端與其轉(zhuǎn)錄激活功能有關(guān)，含有20%-30%的脯氨酸殘基很難形成α-螺旋（3）脯氨酸豐富區(qū)(proline-richdomain)6.蛋白質(zhì)結(jié)合RNA的結(jié)構(gòu)域（僅了解）RNP結(jié)構(gòu)域

RGG盒

ARM結(jié)構(gòu)域

dsRBD結(jié)構(gòu)域同源異型結(jié)構(gòu)域和鋅指結(jié)構(gòu)域（1）核糖核蛋白(RNP)結(jié)構(gòu)域RNP結(jié)構(gòu)域?yàn)棣娄力娄娄力聝蓚€(gè)中央β鏈構(gòu)成與RNA分子的主要接觸RNP結(jié)構(gòu)域是最普遍的RNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域與RNA在核內(nèi)的滯留有關(guān)參與剪切和ployA拼接有關(guān)

（2）RGG盒由20—25個(gè)氨基酸組成的RNA結(jié)合單元hnRNP的RNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域中存在存在多拷貝的Arg－Gly－Gly(RGG)重復(fù)序列，間隔以其他氨基酸，最常見的是芳香族的氨基酸RGG重復(fù)序列可達(dá)6—18次在核仁蛋白中，4個(gè)則RNP基序可特異地與核糖體RNA前體結(jié)合，而核仁蛋白中唯一的RGG盒區(qū)可將親和力提高10倍（3）富含Arg的結(jié)構(gòu)域（ARM）10～20個(gè)氨基酸的富含Arg的序列存在于病毒和核糖體的一些蛋白中可識(shí)別RNA的莖環(huán)、內(nèi)環(huán)或膨泡結(jié)構(gòu)識(shí)別元件是RNA的構(gòu)象，可識(shí)別非典型的W－S堿基對(duì)G三G以及A＝A結(jié)構(gòu)

（4）雙鏈RNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域（dsRBD）與RNP結(jié)構(gòu)域相似，其結(jié)構(gòu)是αβββαRNA結(jié)合作用存在于結(jié)構(gòu)兩端的α和β間，此結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)于結(jié)合雙鏈RNA的蛋白中由70個(gè)氨基酸殘基組成，含有堿性和疏水性氨基酸，散布在dsRBD區(qū)內(nèi)哺乳動(dòng)物細(xì)胞對(duì)病毒感染的重要應(yīng)答產(chǎn)物是一種干擾素誘導(dǎo)的蛋白激酶，它含有兩個(gè)dsRBD，能與RNA雙鏈結(jié)合。當(dāng)被病毒dsRNA激活時(shí)可封閉宿主蛋白的合成，因此又稱為dsRNA激活抑制物（DAI）。7.蛋白質(zhì)之間的相互作用（了解）酵母半乳糖代謝中GAL80和GAL4的相互作用GAL4和調(diào)節(jié)基因上游元件UAS結(jié)合，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄需要半乳糖作為誘導(dǎo)物GAL80起負(fù)調(diào)節(jié)作用，不直接和DNA結(jié)合，通過與作為轉(zhuǎn)錄激活因子的GAL4蛋白結(jié)合，占據(jù)其功能域來阻遏轉(zhuǎn)錄的，能被乳糖誘導(dǎo)改變構(gòu)型第三節(jié)真核基因表達(dá)的染色質(zhì)修飾和表觀遺傳調(diào)控

一、真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控二、DNA甲基化與基因活性的調(diào)控

★三、組蛋白乙?；瘜?duì)基因表達(dá)的影響四、組蛋白甲基化對(duì)真核基因的表達(dá)調(diào)控一、真核生物DNA水平的基因表達(dá)調(diào)控高度重復(fù)基因的形成與個(gè)體分化階段DNA的某些變化有關(guān)DNA水平的調(diào)控是真核生物發(fā)育調(diào)控的一種形式，包括基因丟失、擴(kuò)增、重排和移位等方式，通過這些方式可以變換某些基因并改變它們的活性真核基因的活躍轉(zhuǎn)錄區(qū)位于常染色質(zhì)轉(zhuǎn)錄前，染色質(zhì)的特定區(qū)域被解旋松弛，形成自由DNA這種變化包括核小體結(jié)構(gòu)的消除或改變，DNA本身局部結(jié)構(gòu)的變化，從右旋變?yōu)樽笮╖–DNA）等結(jié)構(gòu)的變化可導(dǎo)致基因暴露，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子與啟動(dòng)區(qū)DNA的結(jié)合，誘發(fā)基因轉(zhuǎn)錄1.“開放”型活性染色質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)轉(zhuǎn)錄的影響真核啟動(dòng)子的兩種穩(wěn)定的狀態(tài)：

當(dāng)核小體在啟動(dòng)子處形成時(shí)，RNAPol及轉(zhuǎn)錄因子不能與DNA結(jié)合當(dāng)RNAPol及轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合于啟動(dòng)子,并建立了用于起始的復(fù)合體時(shí)，組蛋白就被排斥在外，不能接觸DNA基因轉(zhuǎn)錄活化時(shí)染色質(zhì)重建的幾種類型核小體滑動(dòng)，改變序列位置空間間隔調(diào)整間隔變得整齊核小體被置換，形成游離DNA的間隙染色質(zhì)中DNaseＩ超敏位點(diǎn)與基因表達(dá)表達(dá)基因所在的染色質(zhì)上含有一個(gè)或數(shù)個(gè)DNaseＩ超敏位點(diǎn)（hypersensitivesite），大多位于基因啟動(dòng)子區(qū)域，少數(shù)在復(fù)制起點(diǎn)僅存于表達(dá)的基因中,沒有結(jié)合核小體、長度200～400bpDNA，容易被DNaseＩ切割不表達(dá)基因不存在DNaseＩ超敏感位點(diǎn)組蛋白與轉(zhuǎn)錄因子的競爭爪蟾卵母細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子親和力強(qiáng)轉(zhuǎn)錄因子先結(jié)合爪蟾體細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子親和力弱組蛋白先結(jié)合2.基因擴(kuò)增基因擴(kuò)增：指基因拷貝數(shù)專一性大量增加使細(xì)胞在短期內(nèi)產(chǎn)生大量基因產(chǎn)物,以滿足生長發(fā)育需要，是基因活性調(diào)控的一種方式非洲爪蟾的卵母細(xì)胞中原有rRNA基因（rDNA）約500個(gè)，減數(shù)分裂時(shí)，這個(gè)基因迅速復(fù)制，拷貝數(shù)達(dá)200萬個(gè)，擴(kuò)增4000倍可合成1012個(gè)核糖體,供卵裂期及胚胎期蛋白質(zhì)合成果蠅中也存在基因擴(kuò)增3.基因重排與變換基因重排：將一個(gè)基因從遠(yuǎn)離啟動(dòng)子的地方移到距它很近的位點(diǎn)從而啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，這種方式稱為基因重排（DNA水平）抗體（免疫球蛋白）結(jié)構(gòu)基因和T–細(xì)胞受體基因的表達(dá)Tonegawa（利根川進(jìn)）發(fā)現(xiàn)了抗體多樣性機(jī)制而獨(dú)得諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)（1987NP），后進(jìn)入麻省理工學(xué)院（MIT），從事神經(jīng)學(xué)研究，用Knock-out小鼠模型研究動(dòng)物的行為，成就卓著。圖免疫球蛋白由兩條重鏈和兩條輕鏈由二硫鍵連接構(gòu)成了Y型的對(duì)稱結(jié)構(gòu)免疫球蛋白結(jié)構(gòu)基因的重排

免疫球蛋白在成熟過程中的重排編碼基因：Lκ、Lλ：L＋V＋J＋CH：L＋V＋D＋J＋CL：前導(dǎo)片段V：可變片段J：連接片段C：恒定片段D：多樣性片段人基因組中免疫球蛋白基因主要片段的數(shù)量成分基因位點(diǎn)染色體基因數(shù)量片段VDJC重鏈IGH148630911輕鏈（κ鏈）IGK276051輕鏈（λ鏈）IGL2252077V,variable；C,constant；D,diversity；J,joining,免疫球蛋白重鏈基因片段重排與組織特異性表達(dá)

約300個(gè)抗體基因，可產(chǎn)生108

個(gè)抗體分子抗體基因重排中各個(gè)片段之間的隨機(jī)組合重排的本質(zhì)：位點(diǎn)特異性重組

在v片段的下游，J片段的上游以及D片段的兩側(cè)均存在保守的重組信號(hào)序列，該信號(hào)有一個(gè)共同的7bp的回文序列和一個(gè)富含A的9bp序列，中間固定長度為12bp或23bp，也是一種識(shí)別信號(hào)，重組只發(fā)生在間隔12bp和間隔23bp序列之間，稱為12－23規(guī)則。H鏈V片段間隔為23bp，D片段間隔為12bp，J片段的間隔為23bp，7bp的回文序列總玉基因相連酵母有兩種交配型，MATa和MAT

，相當(dāng)于雌性和雄性

→a這種交配型轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)是遺傳物質(zhì)的重排控制交配型的MAT基因位于酵母菌第三染色體上MATa和MAT

互為等位基因4.基因轉(zhuǎn)換--酵母交配型轉(zhuǎn)換酵母細(xì)胞的交配型是由MAT（matimg）座位的遺傳信息決定的。在此座位上帶有MATa等位基因的細(xì)胞就叫做a細(xì)胞；同樣帶有MATα等位基因的細(xì)胞就稱為α細(xì)胞。只有a型和α型細(xì)胞之間才能交配，相同型細(xì)胞之間是不能交配的。不同交配型細(xì)胞之間的識(shí)別是由分泌的外激素決定的。α細(xì)胞分泌小分子的多肽，α因子；a細(xì)胞分泌a因子。MATa和α編碼的蛋白激活或抑制分散在酵母基因組內(nèi)的一些基因的表達(dá)。MAT座位的基本功能是控制外激素和受體基因以及其它和交配有關(guān)基因的表達(dá)，每種類型的座位編碼一些調(diào)節(jié)蛋白。MATα編碼兩種調(diào)節(jié)蛋白：α1和α2。MATa編碼一種調(diào)節(jié)蛋白a1。a和α蛋白直接控制靶基因的轉(zhuǎn)錄，它們具有正調(diào)節(jié)和負(fù)調(diào)節(jié)的功能。它們的功能在單倍體中以及在接合后形成的二倍體中都是獨(dú)立的。酵母中的交配型轉(zhuǎn)換3號(hào)染色體HMLαREMATaHMRa基因轉(zhuǎn)換切割雙鏈DNA核酸內(nèi)切酶HOHMLαHMRaREREHMLαMATαHMRa酵母交配型轉(zhuǎn)換的分子機(jī)制二、DNA甲基化與基因活性的調(diào)控★DNA甲基化是最早發(fā)現(xiàn)的修飾途徑，可能存在于所有高等生物中，與基因表達(dá)調(diào)控相關(guān)DNA甲基化能引起染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、DNA構(gòu)象、DNA穩(wěn)定性及DNA與蛋白質(zhì)互作方式，影響基因表達(dá)DNA甲基化能關(guān)閉某些基因的活性，去甲基化則誘導(dǎo)了基因重新表達(dá)1.DNA的甲基化DNA甲基化主要形成5–甲基胞嘧啶（5–mC）和少量的N6–甲基腺嘌呤（N6–mA）及7–甲基鳥嘌呤（7–mG）真核生物中，5–甲基胞嘧啶主要出現(xiàn)在CpG

序列、CpXpG、CCA/TGG和GATC中高等生物CpG二核苷酸序列中的C通常是甲基化的，極易自發(fā)脫氨，生成胸腺嘧啶，所以CpG二核苷酸序列出現(xiàn)的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于按核苷酸組成計(jì)算出的頻率CpG島：由于這些CpG二核苷酸通常成串出現(xiàn)在DNA上，這段序列往往被稱為CpG島DNA及組蛋白的甲基化是非活性狀態(tài)的染色質(zhì)的特征。5–

甲基胞嘧啶、N6–甲基腺嘌呤和7–甲基鳥嘌呤結(jié)構(gòu)重新甲基化酶催化未甲基化的CpG成為mCpG，這類甲基化酶是導(dǎo)致特異基因受甲基化調(diào)控的主要因子維持性甲基化酶在甲基化母鏈指導(dǎo)下使處于另一條鏈對(duì)應(yīng)的胞嘧啶甲基化；去甲基化酶真核生物細(xì)胞甲基化狀態(tài)主要由三種酶控制2.DNA甲基化抑制基因轉(zhuǎn)錄的機(jī)理DNA甲基化導(dǎo)致某些區(qū)域DNA構(gòu)象變化，影響了蛋白質(zhì)與DNA互作，抑制轉(zhuǎn)錄因子與啟動(dòng)區(qū)DNA的結(jié)合5–甲基胞嘧啶在DNA上并非隨機(jī)分布，基因的5’端和3’端富含甲基化位點(diǎn)，啟動(dòng)區(qū)DNA上的甲基化密度與基因轉(zhuǎn)錄受抑程度相關(guān)甲基化CpG的密度和啟動(dòng)子強(qiáng)度之間的平衡決定了該啟動(dòng)子是否具有轉(zhuǎn)錄活性DNA甲基化對(duì)基因轉(zhuǎn)錄的抑制作用空心圓表示DNA未甲基化，小黑點(diǎn)表示DNA甲基化，橢圓形表示MeCP1松散結(jié)合，長方形表示MeCP1緊密結(jié)合

●

甲基化對(duì)基因表達(dá)強(qiáng)度的影響●增強(qiáng)子調(diào)控甲基化對(duì)基因表達(dá)的影響無：沒有甲基化

部：部分甲基化

全：全部甲基化

對(duì)照：β–珠蛋白mRNA增強(qiáng)子對(duì)甲基化不同的基因影響不同CpG/10bpCpG/50bpCpG/126bp人α－珠蛋白小鼠α－珠蛋白人γ-珠蛋白

人α－珠蛋白基因小鼠α－珠蛋白基因人γ-珠蛋白基因

DNA甲基化能夠提高該位點(diǎn)的突變頻率C5－CT三、蛋白質(zhì)乙?；瘜?duì)基因表達(dá)的影響1.核心組蛋白的乙酰化和去乙?；诵慕M蛋白的N端部分易被乙酰基轉(zhuǎn)移酶和乙?；ヒ阴；感揎?，加上或去掉乙酰基團(tuán)2.組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶（histoneacetyltransferase,HAT）：催化組蛋白乙酰化反應(yīng)目前已發(fā)現(xiàn)的HAT酶主要有兩類：

一類與轉(zhuǎn)錄有關(guān)

一類與核小體組裝及染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)有關(guān)許多轉(zhuǎn)錄激活因子都具有HAT活性部分已知具有乙?；D(zhuǎn)移酶活性的蛋白HAT是否與轉(zhuǎn)錄相關(guān)組蛋白體外特異性GNAT家族Hat1無（與組蛋白組裝相關(guān)的B類HAT）H4Gcn5轉(zhuǎn)錄共激活子H3/H4PCAF轉(zhuǎn)錄共激活子H3/H4Hpa2未知H3/H4MYST家族Sas3沉默H3/H4/H2AESa1細(xì)胞增殖H4/H3/H2AMOF劑量補(bǔ)償H4/H3/H2ATip60HIV轉(zhuǎn)移活化基因相互作用H4/H3/H2AMORF未知H4/H3/H2Ap300/CBP通用型共激活子H2A/H2B/H3/H4SRC–1核受體共激活子，激素信號(hào)應(yīng)答H3/H4ACTR核受體共激活子，激素信號(hào)應(yīng)答H3/H4TAFII250TBP相關(guān)聯(lián)的因子H3/H4FIIIC90RNA聚合酶III起始轉(zhuǎn)錄H33.組蛋白去乙?；附M蛋白去乙酰化酶（histonedeacetylase,HDAC）：負(fù)責(zé)去除組蛋白上的乙?；鶊F(tuán)目前研究比較深入的是人類中的HDAC1和酵母中的Rpd34.組蛋白乙酰化及去乙?；瘜?duì)基因表達(dá)的影響組蛋白乙酰化組蛋白正電荷減少組蛋白與DNA親和性降低核小體構(gòu)象發(fā)生變化染色質(zhì)結(jié)構(gòu)“松弛”轉(zhuǎn)錄活性提高轉(zhuǎn)錄因子易結(jié)合

反之，組蛋白去乙酰化，基因的轉(zhuǎn)錄活性降低表觀遺傳學(xué)研究內(nèi)容組蛋白去乙?；瘜?duì)轉(zhuǎn)錄的抑制作用

組蛋白賴氨酸甲基化的標(biāo)志性作用：H3K9me3與組成型異染色質(zhì)化有關(guān)（抑制基因表達(dá)）H3K27me3與非組成型異染色質(zhì)化有關(guān)（抑制基因表達(dá)）H3K4me3與轉(zhuǎn)錄活化有關(guān)（加強(qiáng)乙?；饔茫〩3K36me3與轉(zhuǎn)錄抑制相關(guān)（加強(qiáng)去乙酰化作用）甲基供體：S-腺苷甲硫氨酸（SAM）四、蛋白質(zhì)甲基化對(duì)基因表達(dá)的影響第四節(jié)基因沉默對(duì)真核基因表達(dá)的調(diào)控一、干擾小RNA（SiRNA）與基因沉默二、miRNA與基因表達(dá)調(diào)控三、siRNA與miRNA的比較一、干擾小RNA與基因沉默基因沉默（又稱RNA沉默，RNAsilencing）：真核生物中由雙鏈RNA誘導(dǎo)的識(shí)別和清除細(xì)胞中非正常RNA的一種機(jī)制轉(zhuǎn)錄水平基因沉默（transcriptionalgenesilencing）轉(zhuǎn)錄后基因沉默（post-transcriptionalgenesilencing）RNA干擾(RNAinterference，RNAi)：指生物體內(nèi)利用雙鏈RNA誘導(dǎo)同源靶基因的mRNA特異性降解，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄后基因沉默的現(xiàn)象。干擾小RNA：通過其雙鏈RNA誘導(dǎo)同源靶基因的mRNA特異性降解的短片段雙鏈RNA"fortheirdiscoveryofRNAinterference-genesilencingbydouble-strandedRNA".NP2006

1.RNAinterference（RNAi）的發(fā)現(xiàn)與證實(shí)AndrewZ.Fire斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院CraigC.Mello馬薩諸塞州立醫(yī)學(xué)院苯基苯乙烯酮合成酶基因

矮牽?；?/p>

顏色班駁全白

色素的合成不是被增強(qiáng)了而是被關(guān)閉了1990年，RichJorgensen等人發(fā)現(xiàn)

1994年，Macino和Cogoni發(fā)現(xiàn)合成類胡蘿卜素所需的基因粗糙紅色面包鏈孢霉

30%轉(zhuǎn)化細(xì)胞的霉菌本身的基因失活重要的意外發(fā)現(xiàn)（SuGuo1995康乃爾大學(xué)）抑制秀麗新小桿線蟲胚胎對(duì)稱性基因（par-1）Par-1基因表達(dá)特異性阻斷Par-1基因表達(dá)未被增強(qiáng)反而發(fā)生了特異性阻斷？！mRNA(ck)anti-mRNA秀麗新小桿線蟲injectionA：正常胚胎，無雜交探針C：注射反義鏈，有雜交探針B：未注射，內(nèi)源mex3信號(hào)D：注射雙鏈，無雜交信號(hào)AndrewFireandCraigC.Mello純化的A.SmRNAofmex-3，極微弱抑制純化的D.SmRNAofmex-3，特高效抑制

Fire,Andrew.etal.Potentandspecificgeneticinterferencebydouble-strandedRNAinCaenorhabditiselegans.Nature391(1998)f.3,p,809

RichardCarthew(1998.12匹斯堡大學(xué))Clemens(2000.6密歇根大學(xué))Drosophila

Zernicka-Goetz(2000.2劍橋大學(xué))Rat(mammalian)Tehurikov(2000.8)

E.coli

真菌、擬南芥、錐蟲、水螅、斑馬魚……注射、浸泡、喂養(yǎng)

C.elegans電穿孔、基因槍plantcellRNAinterferenceZamore,D.Cell101(2000)p.28.ThemajorcleavagesitesinthemRNAaremostlyat21-23-ntintervals,producingasetofRNAfragmentswhoselengthsdifferbymultiplesof21-23nt.inDrosophilaembryoextract2.siRNA的生物合成主要是外源引入的雙鏈RNA（病毒RNA等）dsRNA在Dicer(RNaseⅢ家族核酸內(nèi)切酶)的作用下,被分解為21～22bp,3’端帶有2～3nt末端突出的雙鏈RNA分子siRNA/Dicer/R2D2（雙鏈RNA結(jié)合蛋白）三者形成復(fù)合物，招募AGO蛋白，形成RNA介導(dǎo)的沉默復(fù)合物

(RISC：RNA-inducedsilencingcomplex)RISC在ATP供能的情況下,將其攜帶的雙鏈siRNA變成單鏈siRNA分子,進(jìn)而成為有活性的RISC，又稱為Slicer轉(zhuǎn)錄水平上的沉默轉(zhuǎn)錄后水平上的沉默2.siRNA介導(dǎo)的沉默機(jī)理干涉的機(jī)制RNA

RNAvirus的侵染轉(zhuǎn)座子的轉(zhuǎn)錄反向重復(fù)序列的轉(zhuǎn)錄兩個(gè)RNA分子的互補(bǔ)D.S.RNA單鏈RNA的分子內(nèi)折疊細(xì)胞中一組特異蛋白質(zhì)D.SRNA結(jié)合RNAdependentRNApol(RDRP)復(fù)制D.SRNADicer降解D.SRNAatU21-25ntsiRNA25ntsmallD.S.RNA具有與靶mRNA足夠的序列同源性干涉的可能機(jī)制RNA21-25ntsD.SRNA+蛋白質(zhì)復(fù)合體結(jié)合RISCmRNAIf.D.SRNA的無義鏈與mRNA不互補(bǔ)ComplexwayoutfrommRNAIf.D.SRNA的無義鏈與mRNA發(fā)生互補(bǔ)交換置換sD.SRNA的有義鏈,形成復(fù)合體(Slicer)RNAaseIII從sD.SRNA的無義鏈一端切斷mRNA25nt25ntmRNA與siS.SRNA(無義鏈)、蛋白質(zhì)結(jié)合，形成復(fù)合體(Slicer)，啟動(dòng)新一輪切割

Slicer反義基因在耐儲(chǔ)藏番茄育種中的應(yīng)用ACCgene(1-氨基丙環(huán)烷羧酸氧化酶，乙烯合成途徑酶類)anti-senseACC-mRNAACC-mRNA乙烯合成被抑制(-)53mRNA(-)53(+)35cDNAanti-senseACCgenepCaMV35s-pCaMV35s-二、miRNA與基因表達(dá)調(diào)控1.

miRNA的發(fā)現(xiàn)microRNA：是在真核生物中發(fā)現(xiàn)的一類內(nèi)源性的具有調(diào)控功能的非編碼RNA，其大小長約20~25個(gè)核苷酸，成熟的miRNAs是由較長的初級(jí)轉(zhuǎn)錄物經(jīng)過一系列核酸酶的剪切加工而產(chǎn)生的，能形成發(fā)卡結(jié)構(gòu)，經(jīng)過DCL酶在核內(nèi)的兩步剪切之后，被甲基化出核，然后在AGO蛋白的作用下介導(dǎo)靶標(biāo)mRNA的剪切或翻譯抑制。miRNA基因在核內(nèi)由RNApolII轉(zhuǎn)錄，初級(jí)產(chǎn)物是具有帽子結(jié)構(gòu)和PolyA的pri-miRNA，存在莖環(huán)結(jié)構(gòu)。植物中，pri-miRNA在核酸酶DCL1進(jìn)行2步切割，形成雙鏈miRNA。HASTY將雙鏈miRNA輸送到細(xì)胞質(zhì)中雙鏈miRNA與AGO1結(jié)合，被引導(dǎo)進(jìn)入沉默復(fù)合體(RISC)復(fù)合體中，成熟的單鏈miRNA保留在這一復(fù)合體中。成熟的miRNA結(jié)合到與其互補(bǔ)的mRNA的位點(diǎn)通過堿基配對(duì)調(diào)控基因表達(dá)。動(dòng)物中的機(jī)制略有不同2.miRNA的生物合成及功能（P339）三、siRNA與miRNA的比較第五節(jié)其他水平上的基因調(diào)控一、蛋白質(zhì)磷酸化對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控二、激素對(duì)基因表達(dá)的影響三、熱激蛋白對(duì)基因表達(dá)的影響四、轉(zhuǎn)錄后RNA的加工成熟五、翻譯水平的調(diào)控一、蛋白質(zhì)的磷酸化蛋白質(zhì)的磷酸化和去磷酸化是其轉(zhuǎn)錄活性調(diào)節(jié)的一種普遍形式。二、激素對(duì)基因表達(dá)的影響常見的植物激素的種類生長素細(xì)胞分裂素ABAGA乙烯茉莉酸水楊酸……IIIII