1、基因表達調(diào)控,Gene expression & regulation,精準醫(yī)學(xué)與基因,2,2015年1月20日，奧巴馬總統(tǒng)在國情咨文演講中提出了“精準醫(yī)學(xué)計劃”（PMI），提議國會在2016年財年向該計劃投入2.15億美元，推動個體化基因組學(xué)研究，依據(jù)個人基因信息為癌癥及其他疾病患者制定個體醫(yī)療方案。,精準醫(yī)學(xué)與基因,3,2004年，新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志發(fā)表了一篇精準醫(yī)學(xué)的標志性論文，這篇文章描述了一個癌癥患者的治療過程。用基因測序的方法找到患者突變的靶標，在輔以有針對性的化療藥物治療小細胞肺癌，即所謂的精確打擊，以代替腫瘤治療中的放療、化療、手術(shù)等地毯式轟炸手段，不僅可以提高治療效率，還能降低

2、患者痛苦程度和經(jīng)濟負擔(dān)。,精準醫(yī)學(xué)與基因,4,精準醫(yī)學(xué)：根據(jù)每一位患者的特點調(diào)整醫(yī)學(xué)治療措施。但并不意味著為每一位患者生產(chǎn)獨特的藥物或醫(yī)療設(shè)備，而是指能夠根據(jù)患者的特定疾病易感性不同、所患疾病生物學(xué)基礎(chǔ)和預(yù)后不同，以及對某種特定治療的反應(yīng)不同，而將患者分為不同亞群。,精準醫(yī)學(xué)與基因,5,精準醫(yī)學(xué)：根據(jù)每一位患者的特點調(diào)整醫(yī)學(xué)治療措施。但并不意味著為每一位患者生產(chǎn)獨特的藥物或醫(yī)療設(shè)備，而是指能夠根據(jù)患者的特定疾病易感性不同、所患疾病生物學(xué)基礎(chǔ)和預(yù)后不同，以及對某種特定治療的反應(yīng)不同，而將患者分為不同亞群。 基因檢測技術(shù)對疾病進行分類 用不同的治療方法進行治療,基因（Gene）:,編碼一個RNA或

3、蛋白質(zhì)所需的DAN片段,編碼結(jié)構(gòu)蛋白,編碼調(diào)控蛋白,tRNA,結(jié)構(gòu)基因,調(diào)控基因,只轉(zhuǎn)錄不翻譯的基因,基因（Gene）:,編碼一個RNA或蛋白質(zhì)所需的整個核苷酸序列,編碼結(jié)構(gòu)蛋白,編碼調(diào)控蛋白,tRNA,結(jié)構(gòu)基因,調(diào)控基因,只轉(zhuǎn)錄不翻譯的基因,DNA:由單核苷酸組成的多核苷酸鏈,DNA:由單核苷酸組成的多核苷酸鏈,三磷酸脫氧核苷酸(dNTP),堿基,脫氧核糖,磷酸,H2O,DNA:由單核苷酸組成的多核苷酸鏈,三磷酸脫氧核苷酸 (dNTP),DNA:由單核苷酸組成的多核苷酸鏈,不同核苷酸中只有堿基是不同的,5-ATGTGTCATCGATCGATCCTCGT-3,DNA:由單核苷酸組成的多核苷酸鏈

4、,不同核苷酸中只有堿基是不同的,5-ATGTGTCATCGATCGATCCTCGT-3,啟動子：RNA聚合酶識別和結(jié)合的位點 編碼區(qū)：編碼蛋白質(zhì)或RNA的核苷酸序列 終止子：RNA聚合酶解離位點,啟動子、終止子是調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的核苷酸序列,被稱為基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控區(qū)。,基因:編碼一個RNA或蛋白質(zhì)所需的DAN片段,2015臨床執(zhí)業(yè)醫(yī)師考試大綱,基因表達調(diào)控 1 基因表達調(diào)控的概述 （1）基因表達的概念及基因表達調(diào)控的意義 （2）基因表達的時空性 （3）基因的組成性表達、誘導(dǎo)與阻遏 （4）基因表達的多級調(diào)控 （5）基因表達調(diào)控的基本要素 2.基因表達調(diào)控的基本原理 （1）原核基因表達調(diào)控（乳糖操縱子）

5、 （2）真核基因表達調(diào)控（順式作用元件、反式作用因子）,14,主要內(nèi)容,基因表達與基因表達調(diào)控的概念與特點 原核基因表達調(diào)控 真核基因表達調(diào)控,15,第一節(jié)基因表達與基因表達調(diào)控的概念與特點,16,一、基因表達是基因轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程 二、基因表達具有時間特異性和空間特異性 三、基因表達的方式存在多樣性 四、基因表達調(diào)控的幾個層次 五、基因表達調(diào)控的特點,一、基因表達是基因轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程,基因表達:是指細胞將儲存在DNA中的遺傳信息經(jīng)過轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)錄-翻譯過程轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂猩飳W(xué)活性分子（RNA或蛋白質(zhì)）的過程。,一、基因表達是基因轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程,一、基因表達是基因轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程,一、基因表達是基

6、因轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程,21,RNA聚合酶決定基因的轉(zhuǎn)錄,RNA聚合酶全酶由五個亞基組成 不同亞基有不同功能：,一、基因表達是基因轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程,一、基因表達是基因轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程,基因表達的時間特異性（階段特異性）,基因表達的空間特異性（組織特異性）,根據(jù)生長、分化和發(fā)育等功能的需要，隨著環(huán)境的變化，特定基因按照一定的時間順序先后表達。（甲胎蛋白）,不同的組織或器官中，基因表達的種類和表達水平不同。（胰島素）,二、基因表達具有時空特異性,24,三、基因表達的方式存在多樣性,基因表達成為有功能的蛋白質(zhì)，什么時候表達，在什么組織表達，表達多少都可能不同。,25,三、基因表達的方式存在多樣性,基因表

7、達成為有功能的蛋白質(zhì)，什么時候表達，在什么組織表達，表達多少都可能不同。,基因表達調(diào)控：是指在基因表達的不同階段控制基因表達速率和產(chǎn)量的過程。,(一) 有些基因在所有細胞中持續(xù)表達,(二) 基因表達受到環(huán)境變化的誘導(dǎo)和阻遏,(三)生物體內(nèi)不同基因的表達受到協(xié)同調(diào)節(jié),26,三、基因表達的方式存在多樣性,在生物體幾乎全部組織中持續(xù)表達，表達水平受環(huán)境因素影響很小，這類基因表達被視為組成性基因表達 通常被稱為管家基因(housekeeping gene)。,(一) 有些基因在所有細胞中持續(xù)表達,27,三、基因表達的方式存在多樣性,(二) 基因表達受到環(huán)境變化的誘導(dǎo)和阻遏,在一定的環(huán)境刺激下，基因表達

8、產(chǎn)物水平增強，這種現(xiàn)象稱為誘導(dǎo)(induction)。 可誘導(dǎo)基因(inducible gene)。 例如：DNA損傷相關(guān)酶的表達,在一定的環(huán)境刺激下，基因表達產(chǎn)物水平降低，這種現(xiàn)象稱為阻遏(repression)。 可阻遏基因(repressible gene)。 例如：細菌中色氨酸合成酶，在色氨酸存在時關(guān)閉,在一定機制控制下，功能上相關(guān)的一組基因，無論其為何種表達方式，均需協(xié)調(diào)一致、共同表達，即為協(xié)同表達(coordinate expression)。 這種調(diào)節(jié)稱為協(xié)同調(diào)節(jié)(coordinate regulation)。,（三）生物體內(nèi)不同基因的表達受到協(xié)同調(diào)節(jié),三、基因表達的方式存在多樣

9、性,四、基因表達調(diào)控的幾個層次,轉(zhuǎn)錄前調(diào)控：基因拷貝數(shù)； 轉(zhuǎn)錄調(diào)控：mRNA拷貝數(shù)； 轉(zhuǎn)錄后調(diào)控：RNA修飾及運輸； 翻譯調(diào)控：核糖體與mRNA結(jié)合效率； 翻譯后調(diào)控：蛋白質(zhì)的加工修飾。,（一）、轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)控特點 轉(zhuǎn)錄起始是RNA聚合酶與DNA序列相互作用的結(jié)果。,五、基因表達調(diào)控的特點,（二）、翻譯起始的調(diào)控特點 翻譯起始是核糖體與mRNA相互作用的結(jié)果。,（三）、對轉(zhuǎn)錄和翻譯產(chǎn)物的調(diào)控特點 mRNA的半衰期、加工修飾及運輸； 蛋白質(zhì)的折疊、修飾及運輸。,3. 細胞質(zhì),0. 莢 膜,1. 細胞壁,5. 核糖體,2. 細胞膜,4. DNA,第二節(jié) 原核基因表達調(diào)控,編碼區(qū)占50%以上,非編碼

10、區(qū)少， 幾乎全部非編碼區(qū)均為調(diào)控序列。,3、多為單拷貝,rDNA(多),4、操縱子結(jié)構(gòu)是原核基因的轉(zhuǎn)錄單位。,2、蛋白質(zhì)的編碼區(qū)（結(jié)構(gòu)基因）是連續(xù)的, 沒有內(nèi)含子；,1、重復(fù)序列少，基因密度高,一條雙鏈閉合環(huán)狀的DNA分子,原核基因（組）的結(jié)構(gòu)特點：,1、操縱子(operon)：是由多個結(jié)構(gòu)基因及其調(diào)控序列組成，多個結(jié)構(gòu)基因共用一個啟動子和一個終止子。,一、操縱子是原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的基本單位,啟動子：RNA聚合酶識別和結(jié)合的位點 編碼區(qū)：編碼蛋白質(zhì)或RNA的核苷酸序列 終止子：RNA聚合酶解離位點,啟動子、終止子是調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的核苷酸序列,被稱為基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控區(qū)。,基因:編碼一個RNA或蛋白質(zhì)

11、所需的DAN片段,35,幾個結(jié)構(gòu)基因串聯(lián)的形式存在,產(chǎn)物：多順反子RNA,一、操縱子是原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的基本單位,幾個功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因串聯(lián)在一起，受同一個控制區(qū)調(diào)節(jié)的一段DNA序列。,調(diào)控序列包括： 阻遏蛋白(repressor, I)基因， 啟動子(promoter, P)， 操縱序列(operator, O)， 終止子,一、操縱子是原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的基本單位,（1）是RNA聚合酶識別和結(jié)合的一段DNA序列。 （2）位于結(jié)構(gòu)基因的上游，一般在100bp以內(nèi)。 具有方向性，只能近距離起作用。,RNA聚合酶結(jié)合區(qū),轉(zhuǎn)錄開始,2、啟動子：,一、操縱子是原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的基本單位,一、操縱子是原核

12、基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的基本單位,39,ATGACGATCGATCTATCGATCGATTAGAGGTAA,Start point,Terminator,啟動子 Promoter,-35區(qū)：T82T70G78A65C54A95 -10區(qū)：T80A95T45A60A50T96,Consensus sequence (共有序列),+1,轉(zhuǎn)錄方向,-GTGTATTGACATGATAGAAGCACTCTACTATATTCTCAATAGGTCCACG-CACATAA CT GTACTATCTTCGTGAGATGATATAAGAGTTATCCAGGTGC-,+1,-10,-35,5,5,3,3,大腸桿菌的啟動子：,

13、轉(zhuǎn)錄起始位點,結(jié)合位點,識別位點,一、操縱子是原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的基本單位,各種原核基因啟動序列特定區(qū)域內(nèi)，通常在轉(zhuǎn)錄起始點上游-10及-35區(qū)域存在一些相似序列，稱為共有序列。 E.coli及一些細菌啟動序列的共有序列 在-10區(qū)域：TATAAT， 在-35區(qū)域：TTGACA 與共有序列的相似性的大小決定了啟動序列的強弱。,一、操縱子是原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的基本單位,一、操縱子是原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的基本單位,共有序列決定啟動子轉(zhuǎn)錄活性：,是一段與阻遏蛋白特異結(jié)合的DNA序列。當(dāng)操縱序列結(jié)合有阻遏蛋白時，會阻礙RNA聚合酶與啟動序列的結(jié)合，或是RNA聚合酶不能沿DNA向前移動 ，阻礙轉(zhuǎn)錄。,3、操縱元

14、件：,一、操縱子是原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的基本單位,是一段與阻遏蛋白特異結(jié)合的DNA序列。當(dāng)操縱序列結(jié)合有阻遏蛋白時，會阻礙RNA聚合酶與啟動序列的結(jié)合，或是RNA聚合酶不能沿DNA向前移動 ，阻礙轉(zhuǎn)錄。,3、操縱元件：,一、操縱子是原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的基本單位,一、操縱子是原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的基本單位,4、調(diào)節(jié)基因：編碼調(diào)控蛋白的基因，調(diào)控蛋白能夠與操縱序列結(jié)合。 調(diào)控蛋白：DNA結(jié)合蛋白。 （1）特異因子： （2）阻遏蛋白：負調(diào)控蛋白 （3）激活蛋白：正調(diào)控蛋白,45,原核基因的操縱子學(xué)說：,弗朗索瓦雅各布 Francois Jacob (1920-2013),JL莫諾 Jacques L. Mon

15、od （19101976）,1961年初正式建立了一個多基因控制模型（操縱子理論）。其主要內(nèi)容是：調(diào)節(jié)基因決定著阻遏物的生成，直接決定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的是結(jié)構(gòu)基因。操縱基因位于調(diào)節(jié)基因和結(jié)構(gòu)基因之間。當(dāng)誘導(dǎo)物不存在時，阻遏物阻止了操縱基因的開動，結(jié)構(gòu)基因不能轉(zhuǎn)錄出信使RNA，蛋白質(zhì)的合成不能進行。加入誘導(dǎo)物后，阻遏物失活，操縱基因隨之開動，信使RNA開始轉(zhuǎn)錄，蛋白質(zhì)的合成開始進行。,二、乳糖操縱子是典型的誘導(dǎo)型調(diào)控,乳糖操縱子模式圖,47,乳糖操縱子的調(diào)控模式 Lac Operon,Regulatory element,CAP (Catabolite gene activator protein)

16、分解代謝物基因的活化蛋白,+,正、負調(diào)控： CAP正調(diào)控 阻遏蛋白負調(diào)控,48,CAP的正調(diào)控,半乳糖,-半乳糖苷酶,CAP,降解乳糖,缺乏葡萄糖,49,阻遏蛋白的負調(diào)控,阻遏蛋白： 結(jié)合操作子（operator） 抑制結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄,transcription,No expression,50,乳糖扮演誘導(dǎo)劑的角色,乳糖與阻遏蛋白結(jié)合使“O”開放,-半乳糖苷酶,51,in E.coli 當(dāng)沒有乳糖、有葡萄糖時,No expression,葡萄糖存在，CAP不能發(fā)揮正調(diào)控； 沒有乳糖，無誘導(dǎo)劑存在，阻遏蛋白與DNA結(jié)合，基因 處于關(guān)閉狀態(tài)。,52,in E.coli 當(dāng)有乳糖、沒有葡萄糖時,in

17、 E.coli 當(dāng)葡萄糖和乳糖都有時,乳糖的存在對轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生誘導(dǎo)作用。 葡萄糖的存在，使CAP活性降低，不能結(jié)合到CAP結(jié)合位點上，“轉(zhuǎn)錄仍不能啟動”。,in E.coli 當(dāng)葡萄糖和乳糖都不存在,沒有葡萄糖，CAP可以發(fā)揮正調(diào)控作用 沒有乳糖，即沒有誘導(dǎo)劑，阻遏蛋白發(fā)揮負調(diào)控作用， 轉(zhuǎn)錄仍不能啟動。,55,由此可見， P和O雙開關(guān)都開放時基因表達,乳糖操縱子：,想想看： 將乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)基因換成其他基因？,GFP轉(zhuǎn)基因工程菌,56,小結(jié)：,轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控 是對RNA聚合酶活性的調(diào)節(jié),ATGACGATCGATCTATCGATCGATTAGAGGTAA,Start point,Terminato

18、r,啟動子 Promoter,結(jié)合位點,解離位點,轉(zhuǎn)錄模板,調(diào)控蛋白,調(diào)控RNA聚合酶活性： 空間阻礙占據(jù)位點 直接抑制,57,原核生物基因表達的翻譯水平調(diào)控,相關(guān)概念,SD 序列: 位于mRNA上AUG的上游，由6個核苷酸組成的序列,與16S rRNA 3端堿基互補 。 核糖體：主要由rRNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成，其功能是按照mRNA的指令將氨基酸合成蛋白質(zhì)多肽鏈。,原核生物基因表達的翻譯水平調(diào)控,Regulation of prokaryotic gene expression at translation level,SD序列 mRNA穩(wěn)定性 翻譯產(chǎn)物的調(diào)控作用,翻譯水平的調(diào)控主要涉及：,核糖體

19、 (ribosome)： 是蛋白質(zhì)-rRNA復(fù)合物 通過rRNA與mRNA互補配對結(jié)合到mRNA上,1. SD序列決定翻譯起始效率,SD 序列 (Shine-Dalgarno sequence),基本特點： 一般位于mRNA上游距AUG約8-11nt位點 由6個核苷酸組成的consensus sequence,In E.coli, AGGAGG,基本功能： 負責(zé)招募核糖體定位到起始密碼處，啟動蛋白質(zhì)的合成。,在多順反子mRNA中， 每一個蛋白編碼區(qū)都有一個AUG，在AUG上游都有一個SD序列,核糖體可直接結(jié)合到mRNA上的任何一個SD序列上，并從其后的AUG開始啟動蛋白質(zhì)的翻譯,SD序列與AU

20、G之間的距離直接影響基因產(chǎn)物的翻譯效率,IL-2表達最高,IL-2表達水平降低500倍,因此，SD序列的位置在基因表達調(diào)控中起重要作用,例如：,問題： SD序列與AUG之間的距離直接影響基因產(chǎn)物翻譯效率的本質(zhì)是什么？,其實： 是影響了核糖體精確定位到AUG上,問題 ： 為什么原核生物基因表達不涉及核糖體功能的調(diào)控，而抗生素則可以核糖體作為靶點？,其實： 核糖體中的rRNA是多種臨床相關(guān)抗生素的作用靶點，如氯霉素、紅霉素、鏈霉素等,2. mRNA穩(wěn)定性是決定翻譯產(chǎn)物量的重要因素,細菌mRNA通常很不穩(wěn)定,In E.coli: 37時，mRNA平均壽命2min 這意味著：誘導(dǎo)因素一旦消失，蛋白表達

21、立即停止,影響mRNA穩(wěn)定性的因素： mRNA結(jié)構(gòu)：5端與核糖體結(jié)合，相對穩(wěn)定 mRNA的序列：兩端的發(fā)夾結(jié)構(gòu),問題 ： 從細菌中提取mRNA是否可行？ 如果答案是No，你主要考慮了哪些因素？,一般來說是不可行的 原因： mRNA的半衰期太短 mRNA的合成及降解偶聯(lián)進行,3. 翻譯產(chǎn)物：反饋調(diào)節(jié)效應(yīng),操縱子mRNA蛋白質(zhì) 結(jié)合到多順反子上游的一個特定部位 阻止核糖體結(jié)合和起始翻譯,68,小結(jié)：,基因 DNA序列 基因表達：DNA RNA Protein,轉(zhuǎn)錄,翻譯,基因表達調(diào)控： 圍繞“DNA RNA Pro”流程加以控制,轉(zhuǎn)錄單位： DNA序列：調(diào)控序列+基因序列,69,真核基因表達調(diào)控,

22、70,真核生物基因( Eukaryotic gene),What is eukaryote?,有核膜包裹的細胞核，內(nèi)有遺傳物質(zhì) 有膜包裹的其他細胞器,細胞分裂有兩種方式： 有絲分裂：染色體復(fù)制后平均分到子代細胞中 減數(shù)分裂：二倍體細胞染色體重組復(fù)制后分裂為四個 單倍體細胞（配子）,真核生物：一般為多細胞生物，少數(shù)為單細胞生物 酵母是最簡單的真核生物,71,真核生物基因 ( Eukaryotic gene),基因是斷裂的，由外顯子和內(nèi)含子組成,一個結(jié)構(gòu)基因及其調(diào)控區(qū)組成一個轉(zhuǎn)錄單位,72,真核基因表達的特點,1.轉(zhuǎn)錄在細胞核中 也就是說： mRNA要經(jīng)過穿膜旅行 mRNA要有足夠長的壽命,2.m

23、RNA需要剪接和運輸,3.翻譯在細胞漿中,73,真核基因表達的轉(zhuǎn)錄前調(diào)控,（一）基因重排和基因擴增,基因重排（gene rearrangement） 指在基因轉(zhuǎn)錄前DNA序列被重新排列的一種調(diào)控方式。是哺乳動物B淋巴細胞表達免疫球蛋白時所采用的一種調(diào)控機制。 基因擴增（gene amplification） 是通過增加基因在基因組上的數(shù)目達到增加基因表達量的一種調(diào)控方式， 機制不明。,（二）染色體變構(gòu)對基因轉(zhuǎn)錄的影響,染色質(zhì)活化： 基因組DNA和組蛋白的結(jié)合變松散，有利于轉(zhuǎn)錄因子接近，也利于雙鏈DNA的解鏈，從而促進基因的轉(zhuǎn)錄； 異染色質(zhì)化 ： 染色質(zhì)凝集成致密結(jié)構(gòu)，既不利于雙鏈DNA的解鏈，

24、也不利于轉(zhuǎn)錄因子靠近，從而抑制基因的轉(zhuǎn)錄 。,（三）表觀遺傳修飾對基因轉(zhuǎn)錄的影響,DNA的甲基化修飾 ：一般甲基化程度越高，基因的轉(zhuǎn)錄活性越低。 組蛋白的修飾 ：組蛋白的修飾可以直接影響核小體的結(jié)構(gòu)，從而影響基因的轉(zhuǎn)錄。 印記基因（imprinted gene）,77,轉(zhuǎn)錄水平的基因表達調(diào)控,對DNA的調(diào)控,78,真核基因轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控 也是對RNA聚合酶活性的調(diào)節(jié),真核生物有三種RNA聚合酶： RNA pol I RNA pol II RNA pol III,負責(zé)mRNA的合成,真核基因轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控 主要是指對RNA聚合酶II活性的調(diào)節(jié),79,真核生物的RNA聚合酶II 不能直接與DNA結(jié)

25、合,轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合物： 為RNA pol 搭起了接近并結(jié)合DNA的“腳手架” 也是決定基因是否啟動轉(zhuǎn)錄以及轉(zhuǎn)錄強度的關(guān)鍵因素,基因轉(zhuǎn)錄,80,真核生物的RNA聚合酶II 識別II類啟動子,核心元件,結(jié)構(gòu)基因,-GCGC-CAAT-TATA,Initiator, Inr 起始子,-3,+5,上游元件,遠端調(diào)控區(qū),+1,增強子,GC box,CAAT box,TATA box,Start point,5-Y-Y-A+1-N-T/A-Y-Y-Y-3,Y：C或T N：任意堿基 T/A：T或A,與位置、方向無關(guān) 一個基因可受多個增強子調(diào)控,轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合物,RNA pol II,RNA pol II,RNA

26、 pol II,RNA pol II,81,啟動子 啟動子變異會發(fā)生什么？,答： RNA聚合酶不能結(jié)合 RNA聚合酶不能識別 RNA聚合酶不能啟動基因的轉(zhuǎn)錄,注意： 啟動子變異也可以是某種疾病的主要原因,82,例如，-地中海貧血,-珠蛋白鏈合成障礙導(dǎo)致血紅蛋白成分組成異常引起的一組慢性溶血性貧血,血紅蛋白分子結(jié)構(gòu),-珠蛋白鏈,-珠蛋白鏈相對,不穩(wěn)定血紅蛋白,易氧化、變性，沉積在紅細胞膜上，使紅細胞膜變脆易破,紅細胞通過毛細血管易破,貧血,83,-地中海貧血的原因 很多 其中一種是因為啟動子變異,-珠蛋白基因,-TGATAA,Initiator, Inr 起始子,-3,+5,+1,增強子,TAA

27、TAA,轉(zhuǎn)錄因子GATA-1 的 結(jié)合位點,GATA-1,RNA pol II,SNP (A G),GATA-1,兩個GATA-1結(jié)合位點 競爭結(jié)合GATA-1轉(zhuǎn)錄因子,-珠蛋白表達量減少 -珠蛋白相對增多,干擾啟動子的活性,84,調(diào)控RNA聚合酶活性的基本方式： 是否能結(jié)合到DNA上 是否能從DNA上解離下來 是否能順利在模板DNA上滑行通過,有阻擋不行（如阻遏蛋白） 沒梯子不行（如真核的轉(zhuǎn)錄因子腳手架）,85,順式作用元件和反式作用因子共同調(diào)節(jié),反式作用因子,-是指能與順式作用元件和RNA聚合酶相結(jié)合的蛋白質(zhì)，從而形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合物來調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄活性 轉(zhuǎn)錄因子,*順式作用元件（DNA）是反式

28、作用因子（Protein）的作用靶點,通用轉(zhuǎn)錄因子：RNA聚合酶介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄所必需的一類輔助蛋白質(zhì)，對所有基因都是必需的,特異轉(zhuǎn)錄因子：個別基因轉(zhuǎn)錄所必需，決 定其表達的時間空間特異性,86,真核生物基因轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控,轉(zhuǎn)錄調(diào)控的三種因素 ： RNA聚合酶 順式作用元件 反式作用因子 RNA聚合酶的特點： RNA聚合酶負責(zé)轉(zhuǎn)錄能編碼蛋白質(zhì)的mRNA； 能識別基因的啟動子，但不能直接與啟動子結(jié)合； 借助蛋白質(zhì)復(fù)合物，通過蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用間接結(jié)合啟動子發(fā)揮轉(zhuǎn)錄活性。,順式作用元件：能影響基因表達活性的DNA序列，如啟動子、增強子等。 啟動子：包含TATA盒、GC盒和CAAT盒等； 負責(zé)控制基因轉(zhuǎn)錄的頻率和強度。 增強子：增強啟動子的轉(zhuǎn)錄活性；（looping) 反式作用因子：能與順式作用元件和RNA聚合酶相結(jié)合的蛋 白質(zhì)，從而形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合物來調(diào)節(jié)基因的 轉(zhuǎn)錄活性。,88,真核基因表達的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控,（一）RNA剪接的調(diào)控作用,RNA剪接（splicing）：指真核基因的初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物移除內(nèi)含子并重新將外顯子拼接的過程。 組成型剪接（constitutive splicing）：指經(jīng)剪切后的外顯子按照編碼蛋白質(zhì)的順序規(guī)范地拼接成成熟mRNA，使一個基因只生成一種成熟mRNA，產(chǎn)生一種肽鏈 。 選