基因表达的调控制课件

1遗传信息传递中心法则1遗传信息传递中心法则2基因表达

(geneexpression)

生物基因组中结构基因所携带的遗传信息，经过转录、翻译等一系列过程，合成具有特定的生物学功能和生物学效应的蛋白质的全过程。一、基因表达的概念rRNA与tRNA编码基因转录产生RNA的过程也属于基因表达2基因表达(geneexpression)生3二、基因表达的特点（一）时间特异性

（二）空间特异性3二、基因表达的特点（一）时间特异性（二）空间特异性4

按对刺激的反应性分为两大类：（一）基本（组成性）表达

基因较少受环境因素影响，而是在个体各个生长阶段的大多数或几乎全部组织中持续表达，或变化很小。如管家基因。三、基因表达的方式4按对刺激的反应性分为两大类：（一）基本（组5管家基因(housekeepinggene)某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达。bcl-2β-actin125管家基因(housekeepinggene)bcl-26（二）诱导和阻遏表达诱导表达(inductionexpression)阻遏表达(repressionexpression)协调表达(coordinanceexpression)在一定机制下，功能相关的一组基因，协调一致，共同表达。6（二）诱导和阻遏表达诱导表达(inductionexpr7四、基因表达的调控因子：

蛋白质(主要)

小分子RNA(某些环节)7四、基因表达的调控因子：蛋白质(主要)小分子RN8五、基因表达的调控水平

基因组

转录

转录后

翻译

翻译后8五、基因表达的调控水平基因组转录转录后翻译翻译后9

第一节

原核生物基因表达的调控

原核生物基因表达调控主要在转录水平，其次是翻译水平。本节主要以大肠杆菌为例介绍原核生物基因表达的调控。9第一节

原核生物基因表达的调控原核生物10一、原核生物基因表达的特点

1.只有一种RNA聚合酶。2.基因表达以操纵子为基本单位。操纵子（operon）

一个多顺反子转录单位与其调控序列即构成操纵子。P11410一、原核生物基因表达的特点1.只有一种RNA聚合酶。211操纵子(operon)模型ppromoter调节序列结构基因：多个串联ayzstructural

gene11操纵子(operon)模型ppromoter调节序列结构12PromoterGene1Gene2Gene3TerminatorDNATranscriptionmRNA3′1235′TranslationProteins123原核生物的mRNA是多顺反子mRNA12PromoterGene1Gene2Gene3Te133.转录和翻译偶联进行：4.mRNA翻译起始部位有特殊的碱基序列----SD序列。

共有序列为AGGAGG133.转录和翻译偶联进行：4.mRNA翻译起始部位有特殊的14

5.原核生物基因表达的调控主要在转录水平，即对RNA合成的调控。

通常有两种方式：

(1)起始调控，即启动子调控；

(2)终止调控(衰减子调控)。145.原核生物基因表达的调控主要在转录水平，即对RNA合15二、原核生物基因表达的调控机制

(一)转录起始的调控

(二)转录终止的调控

(三)翻译水平的调控15二、原核生物基因表达的调控机制(一)转录起始的调控(16(一)转录起始的调控

1.б因子与转录起始的调控

核心酶(coreenzyme)全酶(holoenzyme)16(一)转录起始的调控1.б因子与转录起始的调控核心17调控RNA聚合酶与特异DNA区域结合：确保RNA聚合酶与特异启动序列稳定结合，而不是与其它位点结合。(1)б因子17调控RNA聚合酶与特异DNA区域结合：(1)б因子18

不同的σ因子决定RNA聚合酶对一个或一套启动序列的特异性识别和结合能力。最早发现的σ因子为σ70新发现：σ32、σ54

、σ28P11418不同的σ因子决定RNA聚合酶对一个或一套启动序列的特异19(2)启动序列（promoter）RNA转录起始-35区-10区TTGACATTAACTTTTACATATGATTTTACATATGTTTTGATATATAATCTGACGTACTGTN17N16N17N16N16N7N7N6N7N6AAAAAtrptRNATyrlacrecAAraBAD

TTGACA

TATAAT共有序列19(2)启动序列（promoter）RNA转录起始-35区20

共有序列决定启动序列的转录活性强弱。某些特异因子（蛋白质）决定RNA聚合酶对一个或一套启动序列的特异性识别和结合能力。20共有序列决定启动序列的转录活性强弱。某些特异因子（蛋21

2.转录起始的负调控

乳糖操纵子（lactoseoperon,lac）是原核生物基因转录负调控的最典型模式。212.转录起始的负调控乳糖操纵子（lactoseop22

乳糖操纵子(lacoperon)的结构

结构基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透酶A：乙酰基转移酶阻遏基因I

调控区CAP结合位点

启动子操纵元件ZYAOPDNA22乳糖操纵子(lacoperon)的结构结构基因Z23mRNA阻遏蛋白IDNAZYAOPpol没有乳糖存在时阻遏蛋白的负性调节阻遏基因23mRNA阻遏蛋白IDNAZYAOPpol没有乳糖存在时阻24

操纵元件在操纵子的位置是从-7至+28，RNA聚合酶所占的区域是从-35至+20，两者有部分重叠，因此阻遏蛋白和RNA聚合酶与DNA的结合是相互排斥的。24操纵元件在操纵子的位置是从-7至+225mRNA阻遏蛋白有乳糖存在时IDNAZYAOPpol启动转录mRNA乳糖别乳糖负调控的打破25mRNA阻遏蛋白有乳糖存在时IDNAZYAOPpol启动26诱导剂（inducer）乳糖

1,6-别乳糖（体内生理）异丙基硫代半乳糖苷（IPTG，体外试验）26诱导剂（inducer）27转录活性提高50倍无葡萄糖，cAMP浓度高时有葡萄糖，cAMP浓度低时乳糖操纵子中CAP的正性调节ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAP3.转录起始的正调控

27转录活性提高50倍无葡萄糖，cAMP浓度高时有葡萄糖，c28

cAMP与葡萄糖相关性：葡萄糖↑，cAMP↓

葡萄糖↓，cAMP↑cAMP:环一磷酸腺苷CAP：分解代谢基因激活蛋白质(catabolitegeneactivatorprotein，CAP)

CAP的活性依赖cAMP，形成cAMP-CAP复合物，促进多种操纵子的转录起始。28cAMP与葡萄糖相关性：葡萄糖↑，cAMP↓cAMP:29

4．转录起始的复合调控

在大肠杆菌的许多操纵子中，基因的转录不是由单一因子调控的，而是通过负调控因子和正调控因子进行复合调控。典型例子：糖代谢有关的操纵子，如lac操纵子。

294．转录起始的复合调控在大肠杆菌的许多30mRNA没有乳糖有乳糖

葡萄糖低cAMP浓度高

葡萄糖高cAMP浓度低RNA-polOOOOmRNA30mRNA没有乳糖有乳糖葡萄糖低cAMP浓度高31

※当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统不能发挥作用；※单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作碳源；若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在时，细菌首先利用葡萄糖。※葡萄糖对lac操纵子的阻遏作用称分解代谢阻遏(catabolicrepression)。

31※当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统不能发挥作用；※32

（二）转录终止的调控转录终止调控方式分两大类：A.依赖ρ因子的终止调控；ATP32（二）转录终止的调控转录终止调控方式分两大类：AT33

例:色氨酸操纵子表达的调控

1.通过阻遏蛋白的负调控

2.通过衰减子作用B.不依赖ρ因子的终止调控。33例:色氨酸操纵子表达的调控B.不依赖ρ因子的终止调控。34TrpTrp高时Trp低时mRNAOPtrpR调节区结构基因

RNA聚合酶

RNA聚合酶

?转录衰减的调控色氨酸操纵子6700个核苷酸140个核苷酸34TrpTrp高时Trp低时mRNAOPtrp35UUUU……UUUU……调节区结构基因trpROP前导序列衰减子区域UUUU……前导mRNA1234衰减子结构

第10、11密码子为trp密码子终止密码子14aa前导肽编码区:

包含序列1形成发夹结构能力:序列1/2>序列2/3>序列3/4

trp密码子

UUUU……35UUUU……UUUU……调节区结构基因trpROP前36UUUU……34UUUU3’34

核糖体前导肽前导mRNA1.当色氨酸浓度高时转录衰减机制

125’

trp密码子

衰减子结构可使转录前导DNAUUUU3’

RNA聚合酶

终止36UUUU……34UUUU3’34核糖体前导肽前导m37UUUU……342423UUUU……核糖体前导肽前导mRNA

15’

trp密码子

结构基因前导DNA

RNA聚合酶

2.当色氨酸浓度低时Trp合成酶系相关结构基因被转录

序列3、4不能形成衰减子结构37UUUU……342423UUUU……核糖体前导肽前导38

(三)翻译水平的调控

翻译一般在起始和终止阶段受到调节。调节分子:RNA、蛋白质调节分子可直接或间接决定翻译起始位点能否为核蛋白体所利用。

38(三)翻译水平的调控翻译一般在起始和终止阶391.反义RNA的调控作用

反义RNA

能与特定mRNA互补结合的RNA片段，由反义基因转录而来。天然的具有功能的反义RNA分子一般在200个碱基以下。391.反义RNA的调控作用反义RNA40

反义RNA调控Tn10转位酶基因的表达示意图40反义RNA调控Tn10转位酶基因的表达示意图412.RNA的稳定性与调控的关系mRNA的稳定性与其序列和结构有关。3.蛋白质合成中的自身调控

如：核糖体蛋白412.RNA的稳定性与调控的关系mRNA的稳定性与其序列42第二节真核生物基因表达的调控

单细胞真核生物，如酵母基因表达的调控和原核生物表达的调控基本相同。

多细胞真核生物，遗传信息从细胞核的基因组DNA传递到基因编码的蛋白质均受到多层次的调控。42第二节真核生物基因表达的调控单细胞真43真核基因表达的特点6.部分基因多拷贝5.不存在超基因式操纵子结构4.初级转录产物要经过转录后加工修饰3.转录和翻译分开进行2.基因表达的时间性和空间性1.细胞的全能性43真核基因表达的特点6.部分基因多拷贝5.不存在超基因式44TranslationTranscriptionmRNADNAProteinPromoterGene3′5′单顺反子mRNA

(monocistronicmRNA)44TranslationTranscriptionmRNA45真核生物基因表达的多级调控一、DNA水平二、转录水平三、转录后水平四、翻译水平五、翻译后水平45真核生物基因表达的多级调控一、DNA水平二、转录水平三、46一、DNA水平的调控1.染色质的丢失：不可逆的调控；2.基因扩增：增加基因的拷贝数；3.基因重排：调节表达产物多样性；VJCVJCVJCIgG的基因重排46一、DNA水平的调控1.染色质的丢失：不可逆的调控；2.474.基因的甲基化修饰：

甲基化程度高，基因表达降低；早基化程度低，基因表达增加。5.染色质结构：

组蛋白与DNA结合，抑制基因转录，非组蛋白与DNA结合促进基因转录。474.基因的甲基化修饰：5.染色质结构：48二、转录水平的调控48二、转录水平的调控491.转录起始复合物形成的调控

转录因子结合到DNA上，形成功能性启动子，才能被RNA聚合酶识别和结合。TFⅡDTFⅡA

TFⅡBRNApolyⅡ/TFⅡFTFⅡEDTATABFEDNAARNApolyⅡTATA491.转录起始复合物形成的调控转录因子结合到DN50转录因子(transcriptionfactor，TF)

是RNA合成起始所必需的因子，TF不依赖RNA聚合酶而独立地结合DNA，并且在转录过程中促使RNA聚合酶分子与启动子结合。50转录因子(transcriptionfactor，TF512.顺式作用元件(cis-actingelement)

指某些能影响基因表达但不编码新的蛋白质和RNA的DNA序列，按照功能分为启动子、增强子、负调控元件（沉默子等）。

512.顺式作用元件(cis-actingelement52

（1）启动子(promoter)RNA聚合酶结合位点周围的一组转录控制组件，至少包括一个转录起始点以及一个以上的功能组件。TATA盒GC盒CAAT盒决定RNA聚合酶Ⅱ转录起始点和转录频率的一关键元件。52（1）启动子(promoter)TATA盒GC盒CA53

①核心启动子(corepromoter)②上游启动子元件(upstreampromoterelement,UPE)上游-25~-30bp处，又称TATA盒（TATAAAA）上游-30~-110bp处，包括GC盒（GGGCGG）和CAAT盒（GCCAAT）53

①核心启动子(corepromoter)②上游启动子54TATA盒CAAT盒GC盒

增强子

顺式作用元件

结构基因-CAAT--GCGC----TATA转录起始真核生物启动子保守序列54TATA盒CAAT盒GC盒增强子顺式作用元件553.反式作用因子2）具有三个功能结构域：DNA结合结构域、转录活化域、蛋白结合域1）指能直接或间接地识别或结合在各顺式作用元件8～12bp核心序列上，参与调控靶基因转录效率的一组蛋白质。553.反式作用因子2）具有三个功能结构域：1）指能563.反式作用因子结构域的结构模式（1）DNA结合域的结构模式1）锌指结构2）同源结构域3）碱性亮氨酸拉链5）碱性α-螺旋结构4）螺旋-环-螺旋结构563.反式作用因子结构域的结构模式（1）DNA结合域的结构571）锌指结构571）锌指结构582）同源结构域：螺旋-转角-螺旋结构582）同源结构域：螺旋-转角-螺旋结构593）亮氨酸拉链结构：

两个单体结合形成DNA结合域593）亮氨酸拉链结构：

两个单体结合形成DNA结604）螺旋-环-螺旋结构：604）螺旋-环-螺旋结构：61（2）转录活化结构域：转录激活区1）酸性α-螺旋结构域2）富含谷氨酰胺结构域3）富含脯氨酰胺结构域61（2）转录活化结构域：转录激活区1）酸性α-螺旋结构域2624.转录水平的调控机制1）反式作用因子的激活1）表达式调节：反式因子合

成出来就具有活性2）共价修饰调节：

磷酸化-去磷酸化，糖基化3）配体结合4）蛋白质与蛋白质相互作用624.转录水平的调控机制1）反式作用因子的激活1）表达式632）反式作用因子作用方式连锁反应：转录因子与DNA结合后促

进另一转录因子的结合DNA扭曲：改变DNA构型滑动：沿DNA滑动到另一特异

序列发挥作用632）反式作用因子作用方式连锁反应：转录因子与DNA结合后64PromoterEnhancerGENEDNA成环：使相应位点接近而发挥作用64PromoterEnhancerGENEDNA成环：使相65UpstreamenhancerTranscriptioninitiationsiteUpstreampromoterelement3）反式作用因子的组合式调控65UpstreamenhancerTranscripti66三、转录后水平的调控（一）5′端加帽和3′端多聚腺苷酸化保护mRNA在转录过程中不被降解（二）mRNA的选择性剪接66三、转录后水平的调控（一）5′端加帽和3′端多聚腺苷酸化67选择性剪接：不同的剪接方式可以在同一

段DNA中形成不同的基因果蝇的性别决定基因的选择性剪接（二）mRNA的选择性剪接67选择性剪接：不同的剪接方式可以在同一

68复习题一、名词解释：基因表达多顺反子反式作用因子顺式作用元件二、简答题：

1.乳糖操纵子的结构有哪些？

2.乳糖操纵子在有乳糖没有葡萄糖时如何进行调控？三、判断题：(对的打“√”，错的打“X”)所有基因的表达产物都是蛋白质。（）四、选择题：

大多数原核基因转录单位为：（）

A.多顺反子B.单顺反子

C.操纵基因D.反式作用因子68复习题一、名词解释：所有基因的表达产物都是蛋白质。691基因表达的产物可以是ADNABtRNACmRNADrRNAE蛋白质FhnRNA691基因表达的产物可以是ADNA702基因表达调控可以发生在A转录起始水平B转录水平C转录后加工水平D翻译起始水平E翻译水平F翻译后加工水平G复制水平702基因表达调控可以发生在A转录起始水平G复制水713反式作用因子是A转录调节蛋白B转录调节因子CRNA聚合酶DDNA聚合酶713反式作用因子是A转录调节蛋白724顺式作用元件的最确切定义是（只有一个正确答案）ATATA盒和CCAAT盒B具有调节功能的各种DNA序列C具有调节功能的5’侧翼序列D具有调节功能的3’侧翼序列E所有非编码序列724顺式作用元件的最确切定义是（只有一个正确答案）A735直接参与乳糖操纵子调控的因素是AI基因编码蛋白BZ基因编码蛋白CCAPDY基因编码蛋白E乳糖735直接参与乳糖操纵子调控的因素是AI基因编码蛋白746乳糖操纵子A在没有半乳糖存在时处于阻遏状态B在半乳糖存在时可能处于表达状态C有高浓度半乳糖、低浓度葡萄糖存在时处于表达状态D有半乳糖存在时处于阻遏状态E没有半乳糖存在时处于表达状态746乳糖操纵子A在没有半乳糖存在时处于阻遏状态757对乳糖操纵子来说（只有一个正确答案）ACAP是正性调节因素，阻遏蛋白是负性调节因素BCAP是负性调节因素，阻遏蛋白是正性调节因素CCAP和阻遏蛋白都是正性调节因素DCAP和阻遏蛋白都是负性调节因素E在不同条件下，CAP和阻遏蛋白均显示正性或负性调节特点757对乳糖操纵子来说（只有一个正确答案）ACAP是768一个操纵子通常含有（只有一个正确答案）A一个启动序列和一个编码基因B一个启动序列和数个编码基因C数个启动序列和一个编码基因D数个启动序列和数个编码基因E一个启动序列和数个调节基因768一个操纵子通常含有（只有一个正确答案）A一个启77谢谢大家！

分子生物学研究中心

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http78遗传信息传递中心法则1遗传信息传递中心法则79基因表达

(geneexpression)

生物基因组中结构基因所携带的遗传信息，经过转录、翻译等一系列过程，合成具有特定的生物学功能和生物学效应的蛋白质的全过程。一、基因表达的概念rRNA与tRNA编码基因转录产生RNA的过程也属于基因表达2基因表达(geneexpression)生80二、基因表达的特点（一）时间特异性

（二）空间特异性3二、基因表达的特点（一）时间特异性（二）空间特异性81

按对刺激的反应性分为两大类：（一）基本（组成性）表达

基因较少受环境因素影响，而是在个体各个生长阶段的大多数或几乎全部组织中持续表达，或变化很小。如管家基因。三、基因表达的方式4按对刺激的反应性分为两大类：（一）基本（组82管家基因(housekeepinggene)某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达。bcl-2β-actin125管家基因(housekeepinggene)bcl-283（二）诱导和阻遏表达诱导表达(inductionexpression)阻遏表达(repressionexpression)协调表达(coordinanceexpression)在一定机制下，功能相关的一组基因，协调一致，共同表达。6（二）诱导和阻遏表达诱导表达(inductionexpr84四、基因表达的调控因子：

蛋白质(主要)

小分子RNA(某些环节)7四、基因表达的调控因子：蛋白质(主要)小分子RN85五、基因表达的调控水平

基因组

转录

转录后

翻译

翻译后8五、基因表达的调控水平基因组转录转录后翻译翻译后86

第一节

原核生物基因表达的调控

原核生物基因表达调控主要在转录水平，其次是翻译水平。本节主要以大肠杆菌为例介绍原核生物基因表达的调控。9第一节

原核生物基因表达的调控原核生物87一、原核生物基因表达的特点

1.只有一种RNA聚合酶。2.基因表达以操纵子为基本单位。操纵子（operon）

一个多顺反子转录单位与其调控序列即构成操纵子。P11410一、原核生物基因表达的特点1.只有一种RNA聚合酶。288操纵子(operon)模型ppromoter调节序列结构基因：多个串联ayzstructural

gene11操纵子(operon)模型ppromoter调节序列结构89PromoterGene1Gene2Gene3TerminatorDNATranscriptionmRNA3′1235′TranslationProteins123原核生物的mRNA是多顺反子mRNA12PromoterGene1Gene2Gene3Te903.转录和翻译偶联进行：4.mRNA翻译起始部位有特殊的碱基序列----SD序列。

共有序列为AGGAGG133.转录和翻译偶联进行：4.mRNA翻译起始部位有特殊的91

5.原核生物基因表达的调控主要在转录水平，即对RNA合成的调控。

通常有两种方式：

(1)起始调控，即启动子调控；

(2)终止调控(衰减子调控)。145.原核生物基因表达的调控主要在转录水平，即对RNA合92二、原核生物基因表达的调控机制

(一)转录起始的调控

(二)转录终止的调控

(三)翻译水平的调控15二、原核生物基因表达的调控机制(一)转录起始的调控(93(一)转录起始的调控

1.б因子与转录起始的调控

核心酶(coreenzyme)全酶(holoenzyme)16(一)转录起始的调控1.б因子与转录起始的调控核心94调控RNA聚合酶与特异DNA区域结合：确保RNA聚合酶与特异启动序列稳定结合，而不是与其它位点结合。(1)б因子17调控RNA聚合酶与特异DNA区域结合：(1)б因子95

不同的σ因子决定RNA聚合酶对一个或一套启动序列的特异性识别和结合能力。最早发现的σ因子为σ70新发现：σ32、σ54

、σ28P11418不同的σ因子决定RNA聚合酶对一个或一套启动序列的特异96(2)启动序列（promoter）RNA转录起始-35区-10区TTGACATTAACTTTTACATATGATTTTACATATGTTTTGATATATAATCTGACGTACTGTN17N16N17N16N16N7N7N6N7N6AAAAAtrptRNATyrlacrecAAraBAD

TTGACA

TATAAT共有序列19(2)启动序列（promoter）RNA转录起始-35区97

共有序列决定启动序列的转录活性强弱。某些特异因子（蛋白质）决定RNA聚合酶对一个或一套启动序列的特异性识别和结合能力。20共有序列决定启动序列的转录活性强弱。某些特异因子（蛋98

2.转录起始的负调控

乳糖操纵子（lactoseoperon,lac）是原核生物基因转录负调控的最典型模式。212.转录起始的负调控乳糖操纵子（lactoseop99

乳糖操纵子(lacoperon)的结构

结构基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透酶A：乙酰基转移酶阻遏基因I

调控区CAP结合位点

启动子操纵元件ZYAOPDNA22乳糖操纵子(lacoperon)的结构结构基因Z100mRNA阻遏蛋白IDNAZYAOPpol没有乳糖存在时阻遏蛋白的负性调节阻遏基因23mRNA阻遏蛋白IDNAZYAOPpol没有乳糖存在时阻101

操纵元件在操纵子的位置是从-7至+28，RNA聚合酶所占的区域是从-35至+20，两者有部分重叠，因此阻遏蛋白和RNA聚合酶与DNA的结合是相互排斥的。24操纵元件在操纵子的位置是从-7至+2102mRNA阻遏蛋白有乳糖存在时IDNAZYAOPpol启动转录mRNA乳糖别乳糖负调控的打破25mRNA阻遏蛋白有乳糖存在时IDNAZYAOPpol启动103诱导剂（inducer）乳糖

1,6-别乳糖（体内生理）异丙基硫代半乳糖苷（IPTG，体外试验）26诱导剂（inducer）104转录活性提高50倍无葡萄糖，cAMP浓度高时有葡萄糖，cAMP浓度低时乳糖操纵子中CAP的正性调节ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAP3.转录起始的正调控

27转录活性提高50倍无葡萄糖，cAMP浓度高时有葡萄糖，c105

cAMP与葡萄糖相关性：葡萄糖↑，cAMP↓

葡萄糖↓，cAMP↑cAMP:环一磷酸腺苷CAP：分解代谢基因激活蛋白质(catabolitegeneactivatorprotein，CAP)

CAP的活性依赖cAMP，形成cAMP-CAP复合物，促进多种操纵子的转录起始。28cAMP与葡萄糖相关性：葡萄糖↑，cAMP↓cAMP:106

4．转录起始的复合调控

在大肠杆菌的许多操纵子中，基因的转录不是由单一因子调控的，而是通过负调控因子和正调控因子进行复合调控。典型例子：糖代谢有关的操纵子，如lac操纵子。

294．转录起始的复合调控在大肠杆菌的许多107mRNA没有乳糖有乳糖

葡萄糖低cAMP浓度高

葡萄糖高cAMP浓度低RNA-polOOOOmRNA30mRNA没有乳糖有乳糖葡萄糖低cAMP浓度高108

※当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统不能发挥作用；※单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作碳源；若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在时，细菌首先利用葡萄糖。※葡萄糖对lac操纵子的阻遏作用称分解代谢阻遏(catabolicrepression)。

31※当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统不能发挥作用；※109

（二）转录终止的调控转录终止调控方式分两大类：A.依赖ρ因子的终止调控；ATP32（二）转录终止的调控转录终止调控方式分两大类：AT110

例:色氨酸操纵子表达的调控

1.通过阻遏蛋白的负调控

2.通过衰减子作用B.不依赖ρ因子的终止调控。33例:色氨酸操纵子表达的调控B.不依赖ρ因子的终止调控。111TrpTrp高时Trp低时mRNAOPtrpR调节区结构基因

RNA聚合酶

RNA聚合酶

?转录衰减的调控色氨酸操纵子6700个核苷酸140个核苷酸34TrpTrp高时Trp低时mRNAOPtrp112UUUU……UUUU……调节区结构基因trpROP前导序列衰减子区域UUUU……前导mRNA1234衰减子结构

第10、11密码子为trp密码子终止密码子14aa前导肽编码区:

包含序列1形成发夹结构能力:序列1/2>序列2/3>序列3/4

trp密码子

UUUU……35UUUU……UUUU……调节区结构基因trpROP前113UUUU……34UUUU3’34

核糖体前导肽前导mRNA1.当色氨酸浓度高时转录衰减机制

125’

trp密码子

衰减子结构可使转录前导DNAUUUU3’

RNA聚合酶

终止36UUUU……34UUUU3’34核糖体前导肽前导m114UUUU……342423UUUU……核糖体前导肽前导mRNA

15’

trp密码子

结构基因前导DNA

RNA聚合酶

2.当色氨酸浓度低时Trp合成酶系相关结构基因被转录

序列3、4不能形成衰减子结构37UUUU……342423UUUU……核糖体前导肽前导115

(三)翻译水平的调控

翻译一般在起始和终止阶段受到调节。调节分子:RNA、蛋白质调节分子可直接或间接决定翻译起始位点能否为核蛋白体所利用。

38(三)翻译水平的调控翻译一般在起始和终止阶1161.反义RNA的调控作用

反义RNA

能与特定mRNA互补结合的RNA片段，由反义基因转录而来。天然的具有功能的反义RNA分子一般在200个碱基以下。391.反义RNA的调控作用反义RNA117

反义RNA调控Tn10转位酶基因的表达示意图40反义RNA调控Tn10转位酶基因的表达示意图1182.RNA的稳定性与调控的关系mRNA的稳定性与其序列和结构有关。3.蛋白质合成中的自身调控

如：核糖体蛋白412.RNA的稳定性与调控的关系mRNA的稳定性与其序列119第二节真核生物基因表达的调控

单细胞真核生物，如酵母基因表达的调控和原核生物表达的调控基本相同。

多细胞真核生物，遗传信息从细胞核的基因组DNA传递到基因编码的蛋白质均受到多层次的调控。42第二节真核生物基因表达的调控单细胞真120真核基因表达的特点6.部分基因多拷贝5.不存在超基因式操纵子结构4.初级转录产物要经过转录后加工修饰3.转录和翻译分开进行2.基因表达的时间性和空间性1.细胞的全能性43真核基因表达的特点6.部分基因多拷贝5.不存在超基因式121TranslationTranscriptionmRNADNAProteinPromoterGene3′5′单顺反子mRNA

(monocistronicmRNA)44TranslationTranscriptionmRNA122真核生物基因表达的多级调控一、DNA水平二、转录水平三、转录后水平四、翻译水平五、翻译后水平45真核生物基因表达的多级调控一、DNA水平二、转录水平三、123一、DNA水平的调控1.染色质的丢失：不可逆的调控；2.基因扩增：增加基因的拷贝数；3.基因重排：调节表达产物多样性；VJCVJCVJCIgG的基因重排46一、DNA水平的调控1.染色质的丢失：不可逆的调控；2.1244.基因的甲基化修饰：

甲基化程度高，基因表达降低；早基化程度低，基因表达增加。5.染色质结构：

组蛋白与DNA结合，抑制基因转录，非组蛋白与DNA结合促进基因转录。474.基因的甲基化修饰：5.染色质结构：125二、转录水平的调控48二、转录水平的调控1261.转录起始复合物形成的调控

转录因子结合到DNA上，形成功能性启动子，才能被RNA聚合酶识别和结合。TFⅡDTFⅡA

TFⅡBRNApolyⅡ/TFⅡFTFⅡEDTATABFEDNAARNApolyⅡTATA491.转录起始复合物形成的调控转录因子结合到DN127转录因子(transcriptionfactor，TF)

是RNA合成起始所必需的因子，TF不依赖RNA聚合酶而独立地结合DNA，并且在转录过程中促使RNA聚合酶分子与启动子结合。50转录因子(transcriptionfactor，TF1282.顺式作用元件(cis-actingelement)

指某些能影响基因表达但不编码新的蛋白质和RNA的DNA序列，按照功能分为启动子、增强子、负调控元件（沉默子等）。

512.顺式作用元件(cis-actingelement129

（1）启动子(promoter)RNA聚合酶结合位点周围的一组转录控制组件，至少包括一个转录起始点以及一个以上的功能组件。TATA盒GC盒CAAT盒决定RNA聚合酶Ⅱ转录起始点和转录频率的一关键元件。52（1）启动子(promoter)TATA盒GC盒CA130

①核心启动子(corepromoter)②上游启动子元件(upstreampromoterelement,UPE)上游-25~-30bp处，又称TATA盒（TATAAAA）上游-30~-110bp处，包括GC盒（GGGCGG）和CAAT盒（GCCAAT）53

①核心启动子(corepromoter)②上游启动子131TATA盒CAAT盒GC盒

增强子

顺式作用元件

结构基因-CAAT--GCGC----TATA转录起始真核生物启动子保守序列54TATA盒CAAT盒GC盒增强子顺式作用元件1323.反式作用因子2）具有三个功能结构域：DNA结合结构域、转录活化域、蛋白结合域1）指能直接或间接地识别或结合在各顺式作用元件8～12bp核心序列上，参与调控靶基因转录效率的一组蛋白质。553.反式作用因子2）具有三个功能结构域：1）指能1333.反式作用因子结构域的结构模式（1）DNA结合域的结构模式1）锌指结构2）同源结构域3）碱性亮氨酸拉链5）碱性α-螺旋结构4）螺旋-环-螺旋结构563.反式作用因子结构域的结构模式（1）DNA结合域的结构1341）锌指结构571）锌指结构1352）同源结构域：螺旋-转角-螺旋结构582）同源结构域：螺旋-转角-螺旋结构1363）亮氨酸拉链结构：

两个单体结合形成DNA结合域593）亮氨酸拉链结构：

两个单体结合形成DNA结1374）螺旋-环-螺旋结构：604）螺旋-环-螺旋结构：138（2）转录活化结构域：转录激活区1）酸性α-螺旋结构域2）富含谷氨酰胺结构域3）富含脯氨酰胺结构域61（2）转录活化结构域：转录激活区1）酸性α-螺旋结构域21394.转录水平的调控机制1）反式作用因子的激活1）表达式调节：反式因子合

成出来就具有活性2）共价修饰调节：

磷酸化-去磷酸化，糖基化3）配体结合4）蛋白质与蛋白质相互作用624.转录水平的调控机制1）反式作用因子的激活1）表达式1402）反式作用因子作用方式连锁反应：转录因子与DNA结合后促

进另一转录因子的结合DNA扭曲：改变DNA构型滑动：沿DNA滑动到另一特异