原核-真核基因表达的调控

NucleuTranscriptioandprocessinmRNPROKARY:::--芒王3二空了

rnRN Regulationofgeneexpressionin1DNA录 RNA3 4 ， 段特异性（stagespecificity）。5 ;可儿;可II 生长全过程，某 产物按不同组织空间顺序出现，称之为 表达的空间特异性（spatialspecificity）。表达伴随时间顺序所表现出的这种分布差异，实际上是由细胞在 的分布决定的，所以空间特异性又称细胞或组织特异性（cellortissuespecificity）。7 某些在一个的几乎所有细胞中持续表达，通常被称为管家（housekeegene）无论表达水平高低，管家较少受环境因素影响，而是在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。区别于其他 表达（constitutive 在特定环境信号刺激下，被激活，基因表达增强。这种称为可诱导。这个在特定环境信号刺激下，表达降低。这种称为可阻遏。这个过9 （一）DNA（二）（三）RNA 子及其上游的调控序列（包括序列、启动序列和子IPOZYAIPOZYA

阻遏蛋 转结合部 结合，促 （一）原核生 表达的调 调节（regulatorgene）仅指参与其他基因表达调控的RNA和蛋白质的编码。调节编码的调节物通过与DNA上的特定位点结合而控制受调节的转录是表达 do01spu··do01spu··_·__··EU』2f1＿芩—辇产玉目芩—辇产玉目蒂怼皇＿＿—＿＿＿笆＿＿暴＿＿·＿＿·比·＿·＿＿＿·◦＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿··＿＿·····＿＿＿＿＿＿····H···n300003NHn _LN3·· 沁谊沁lIl◦足◦I山之讨之乌 -----... _. ..、 t翌t启· 5、二l ·9 IAI畸畸

—9S工 NSU岂 lacmRNA极不稳定很快降解，细胞内lacmRNA含量恢复到诱 原核生物许多功能相关的结构，特别是编码同一代谢途径的酶的，一般成簇排列，能受单一启动子的共同控制，结果是整簇或者都表达DiscoveryofFrancis Jacques1940Monod发现：细菌在含葡萄糖和乳糖的培养

e1961年，Jacob和Monod提出了细菌 激活蛋白）的应答，可分为：

在没有调节蛋白质存在时是关闭的，加入这种调节蛋白质后活性就被开启，这样

在没有调节蛋白质存在时是表达的，加入这种调节蛋白质后表达活性便被2、根据子对某些能调节它们的小分子的应答，可分为可诱导调节和可阻遏调节两可诱导调节：指一些在特殊的代谢物或工作状态，即在某些物质的诱导下使活例：大肠杆菌的乳糖子能够促使细产生酶并被分

可阻遏调节：平时是开启的，处在产生蛋白质或酶的工作过程中，由于一些特殊代谢物或化合物的积累而将其关闭，阻遏了的表达。即在某些物质的阻遏下 3、在负转录调控系统中，调节 的产物 是阻遏蛋白（repressor），起着 结构 阻遏蛋白与效应物（导）结合时， 正控诱导：效应物分子（诱导物）的存在 正控阻遏：效应物分子（辅阻遏物）的存·正控诱导：效应物分·正控阻遏：效应物分子辅阻遏物的存在使激 ①Z、Y、A 结合时，lacmRNA的转录起 38kD，4

Pi））✓✓， DNA-ibinding1siteDNA-ibinding1site21 ©virtualtex 子（lactoseopron）结调 控制位 AYZAYZOPI

β β

9 ①

- -

- ② -

②Summaryoflacoperon

oflacmRNAlowrateofhighrateof trpR,O,-L,4启动子和结 缺乏TrpmRNA起始合成， 22POPO1234E43 431 2122trp

时：核糖体通过片段1(2个Trp 子)类似于不依赖ρ因子的转录终止序列聚合酶停止转录,产生衰减子转录产物转录、翻译偶联,产生前导肽 子形成片段形成 leading Negative—repressible

operon ding 出反应的系统，以保持培养基中适当的Trp水平。96 SD-4-10（9）- 11 0常是mRNA上的SD序列、起始子和部分N端的子 Controlofgeneexpressionin 部分与组蛋白和非组蛋白结合在一； Corestage：Initiationof （有转录活性对细菌表达与否，惟一相关的因子是阻抑 Theequilibriummodeldependsonprotein abacterialgeneistranscribedcanbepredictedfromthesumoftheconcentrationsofthevariousfactorsthateitheractivateorrepresstheindividualgene.Ifnucleosomesformatapromoter,transcriptionfactors(andRNApolymerase)cannotbind.Iftranscriptionfactors(andRNApolymerase)bindtothepromotertoestablishastablecomplexforinitiation,histone ThedynamicmodelfortranscriptionofreliesuponfactorsthatcanuseenergyprovidedbyhdrolsisofATPto nucleosomesfromspecificDNA(1)组蛋白的乙酰化（与活化有关）(2)组蛋白的甲基化（与失活有关）(3)DNA的甲基化（与失活有关）Acetylationofhistonesactivateschromatin,andmethylationofDNAandhistones 而去除这些的活性。某些原生动物、线虫、昆虫和甲壳类动物在发育中，许多体细胞常丢失整条或部分，只有将来分化产生生殖细胞的那些细胞一直保留着整套的。中很少发现类似的丢失现象。 周期只制一次的局限。 无序：由重复元件之间的重组 ★2%~7%的动物细胞DNA胞嘧啶是被甲基化 5`mCpG3`GpCm重新合成甲基化酶(denovomethylase):在新位点通过maintenancemethlase组成型地作用ThestateofmethylationiscontrolledbythreetypesofDenovoandperpetuationmethylasesareknown,butdemethylaseshavenotbeen 启动子强度甲基 X 12345他答件1一 可时拥有一个及以上启动<1><2><3><1<6> <2<3AtypicalgenetranscribedbyRNApolymeraseIIhasapromoterthatextendsupstreamfromthesitewheretranscriptionisinitiated.Thepromotercontainsseveralshort(<10bp)sequenceelementsthatbindtranscriptionfactors,dispersedover>200bp.Anenhancercontainingamorecloselypackedarrayofelementsthatalsobindtranscriptionfactorsmaybelocatedseveralkbdistant.Anenhancercanactivateapromoterfromupstreamorlocations,anditssequencecanbeinvertedrelativetothe Anenhanceractivatesapromoterinitsvicinity,butmaybeblockedfrom ngsobyaninsulatorlocatedbetweenthem. apparatus)结合于启动子的效率而起作用；FactorsinvolvedingeneexpressionincludeRNApolymeraseandthebasalapparatus,activatorsthatbinddirectlytoDNAatthepromoteroratenhancers,co-activatorsthatbindtobothactivatorsandthebasalapparatus,andregulatorsthatactonchromatinstructure...转录因激活剂能与基本转录因子相互作用或与辅激活剂结 orrepressors)。mainmainisamoduleof60aminoThe Helix3ofthehom mainbindsinthemaor ofDNA,withhelices1and2lyingoutsidethedoublehelix.TheN-terminalarmliesintheminorgroove,andmakesadditionalcontacts.2）2）（zincfinger“据其结构命名,其中一段保守氨Cys-X2-4-Cys-X3-Phe-X5-Leu-X2-His-X3-TranscriptionfactorSP1hasaseriesofthreezincfingers,eachwithacharacteristicpatternofcysteineandhistidineresiduesthatconstitutethezinc-bindingsite.Zincfingersmayformα-helicesthatinsertintothemajorgroove,associatedwithβ-sheetsontheotherside.ThefirstfingerofasteroidreceptorcontrolswhichDNAsequenceisbound(positionsshowninred);thesecondfingercontrolsspacingbetweenthesequences(positionsshowninblue).Glucocorticoidsregulategenetranscriptionbycausingtheirreceptortobindtoanenhancerwhoseactionisneededforpromoterfunction.碱性-亮氨酸拉链(basicleucinezipper就有一个亮氨酸残基间隔，这导致第7个亮都以二聚体形式与DNA结合，两个蛋白质α螺旋上的亮氨酸靠近而形成拉链样结构。TheThebasicregionsofthebZIPmotifareheldtogetherbythedimerizationattheadjacentzipperregionwhenthehydrophobicfacesoftwoleucinezippersinctinparallelorientation.（4）螺旋-环-(helix-loop-helixAnHLHdimerinwhichbothsubunitsareofthebHLHtypecanbindDNA,butadimerinwhichonesubunitlacksthebasicregioncannotbindDNA.AnHLHdimerinwhichbothsubunitsareofthebHLHtypecanbindDNA,butadimerinwhichonesubunitlacksthebasicregioncannotbindDNA.(Transcriptional acidic17/60glutamine-rich例：组成型表达的转录因子SP1的两个最proline-rich 酶酶

RNA聚合酶Ⅰ的启动子由一个启动子(corepromoter)和一个上游控制元件(upstreamcontrolelement,UCE)组成。 (-TranscriptionTranscriptionunitsforRNApolymeraseIhaveacorepromoterseparatedby~70bpfromtheupstreampromoterelement.UBFbindingtotheUPEincreasestheabilityofcore-bindingfactortobindtothecorepromoter.♣5SRNA和tRNA 始点下游)，称内部启动子(internalpromoter)；♣核小RNA（snRNA）

showsthatthepromoterfor5SRNAgenesisinternal;initiationoccursafixeddistance(~55bp)upstreamoftheSothepromoterfor5SRNAtranscriptionliesbetweenpositions+55and+80withintheOnlyin5SOnlyinPromotersforR meraseI sistofbipartitesequencesdownstreamofthestartpoint,withboxAsearatedfromeitherboxCorboxB.Orthe consistofseparatedsequencesupstreamofthestartpoint(Oct,PSE,TATA).Onlyin5SInternalInternaltype1polIIIpromotersusetheassemblyfactorsTFIIIAandTFIIIC,atboxAandboxC,torecruitthepositioningfactorTFIIIB,whichrecruitsRNApolymeraseIII.InternalInternaltype2polIIIpromotersusebindingofTFIIICtoboxAandboxBsequencestorecruitthepositioningfactorTFIIIB,whichrecruitsRNApolymeraseIII.-100以上的远上游序列，即增强子。 TheminimalpolIIpromotercanconsisteitherofaTATAboxplusInRorofanInRplusDPE(downstreampromoter TBP（TATA-bindingprotein）是Polymerasesbindviacommitment AtpromotersforRNApolymeraseIII,TFIIIBbindsadjacenttoTFIIIC.AtpromotersforRNApolymeraseI,SL1bindsinconjunctionwithUBF.TFIIDissolelyresponsibleforrecognizingpromotersforRNApolymeraseII.口RNA的不同剪接和编辑使同一 口RNA的切割和加polyA改变 口RNA 口mRNA的稳定性 翻译起始因子的磷酸化可抑制或选择性地加强蛋白细胞周期的基本任务是保证S期的DNA M期有同等的 分布到两个子细胞中去。在 一个S期之间，分别存在着两个间期(Gap，G)，S期之前是第一间期(G1期)，S期和M期之间为第二间期(G2期)。细胞生长、 时，依次经过G1、周期(celldivisioncycle)--Continuo,usl cyclin--(e.g.,epidermis) labilecellDN synthesiG.Quiescentstablecell(e.g.,hepatocytes

Mitosi (e.g.,cardia myocyte(e.g.,neuron)Nondividin permanentcell(cyclin-dependent（CDKinhibitoryprotein1953年等人首先提出细胞分化是通白激酶，从而促进细胞。cyclinDcyclinD1，cyclinD2，cyclincyclincyclinE：cyclinE1，cyclinEcyclinD首先在酵母菌中被发现，它能激cyclinD1与cyclinD2功能相似，都在酵母子细胞中起作用，cyclinD3在酵母母细胞中起cyclinD1的编码 在有生长因子的情况下，cyclinD1在 ，cycllnD1的功能主要是促进 可使表达cyclinD2的淋巴细胞停滞在G1期，说明cyclinD2是细胞从G1期向S期转移所cyclinD3的编码 cyclinC与所有cyclin的同源性最低，主要cyclinE在cyclinD之后出现，于G1／S转化cyclinE 相关蛋白-2(S-phasekinase-associatedproteinSKP2）泛素路径降解而迅速下降。缺乏SKP2的细胞表现cyclinE蛋白降解不足并不 1、cyclincyclinA在cyclinE之后很快表达。cyclinA是G1期的转化。它由CCNA编码。2、cyclincyclinB是有丝蛋白激酶的一个亚单位，能促进G2期向M期的过渡。哺乳动物cyclinB在S晚期合 A含量在S期及G2期初最高，cyclinB在G2期末含量最高； A在S期发挥作用，与DNA的 ， （CDKinhibitoryprotein p16INK4位于 9p21，又称多肿瘤抑制(multipletumorsuppressorMTSI)，是CDK4的特异性抑制物，可与cyclinD竞争与CDK4或CDK6的结合，抑制CDK4对细胞生长 的正向作用，参与抑制细平上升，提示Rb可能抑制p16的表达，同时Rb刺激cyclinD的表达。 — — act