第14章 基因表达调控(专)

第14章基因表达的调控(RegulationofGeneExpression)第一节基因表达调控的概念和原理、基因表达与调控的概念

基因表达是基因转录及翻译的过程，即：生成具有生物学功能产物的过程（包括蛋白质、rRNA、tRNA编码基因转录产生RNA的过程）

基因表达调控是控制基因表达的调节机制（一）基因表达与调控基因表达时间特异性（阶段特异性）空间特异性（组织特异性）基因表达按一定的时间顺序发生（AFP基因的表达）多细胞生物个体在某一特定生长发育阶段，同一基因在不同的组织器官表达不同（胰岛素基因的表达）（二）基因表达时间和空间特异性基本表达例如：三羧酸循环是一中枢代谢途径，催化该途径各阶段反应的酶的编码基因就属管家基因（三）基因表达的方式有些基因产物对生命全过程都是必需的或必不可少的。这类基因在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达，通常被称为管家基因诱导表达阻遏表达乳糖操纵子是诱导，阻遏表达的典型模型适应性表达是指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因表达。因环境条件变化使基因表达水平增高的现象随环境条件变化使基因表达水平降低的现象基因表达的多级调控1、基因激活2、转录开始3、转录后加工4、mRNA降解5、蛋白质翻译6、翻译后加工修饰7、蛋白质降解其中转录水平的调控是最主要和重要的调控步骤。二、原核生物基因表达调控操纵子：在原核生物中，若干结构基因可串联在一起，其表达受同一调控系统的调节，这种基因组织形式称为操纵子——调节的主要环节在转录起始大肠杆菌二阶段生长现象停顿乳糖操纵子——调节的主要环节在转录起始操纵子的提出（一）乳糖操纵子(lacoperon)的结构调控区CAP结合位点启动序列操纵序列结构基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透酶A：乙酰基转移酶DNAZYAOPI调节基因是RNA聚合酶结合并启动转录的特异DNA序列。1)启动序列RNA转录起始-35区-10区TTGACATTAACTTTTACATATGATTTTACATATGTTTTGATATATAATCTGACGTACTGTN17N16N17N16N16N7N7N6N7N6AAAAAtrptRNATyrlacrecAAraBADTTGACATATAAT共有序列2

操纵序列(操纵基因)

——阻遏蛋白(repressor)的结合位点当操纵序列结合有阻遏蛋白时，会阻碍RNA聚合酶与启动序列的结合，或是RNA聚合酶不能沿DNA向前移动，阻碍转录。启动序列编码序列操纵序列pol阻遏蛋白mRNA阻遏蛋白IDNAZYAOPpol没有乳糖存在时结构基因不表达

（二）阻遏蛋白的负性调节阻遏基因调节基因表达→阻遏蛋白+O区结合→阻碍P区RNA聚合酶结合通过O区→转录抑制

mRNA阻遏蛋白有乳糖存在时结构基因表达

IDNAZYAOPpol启动转录mRNA乳糖异乳糖（诱导物）

β-半乳糖苷酶++++转录无葡萄糖，cAMP浓度高时有葡萄糖，cAMP浓度低时（三）CAP的正性调节ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAP分解代谢物基因激活蛋白

mRNA低乳糖时高乳糖时葡萄糖低cAMP浓度高葡萄糖高cAMP浓度低RNA-polOOOO

顺式作用元件：与编码基因位于同一DNA分子，可影响自身基因表达活性的DNA序列，包括:启动子、增强子、负调控序列和可诱导元件等

反式作用因子：与顺式作用元件结合的调节蛋白，可调节基因的转录三、真核生物基因表达调控顺式作用元件反式作用因子真核生物顺式作用元件CAAT盒TATA盒增强子GC盒结构基因

转录起始启动子

+1-25bp

沉默子顺式作用元件：按功能特性，顺式作用元件可分为启动子（promoter）、增强子（enhancer）和沉默子（silencer）。（一）顺式作用元件的类型与功能启动子TATA盒GC盒CAAT盒（TATAAAA）转录起始点上游25-30bp是基本转录因子TFⅡD结合位点（GGGCGG）转录起始点上游70-80bp（GCCAAT）转录起始点上游80-110bp转录起始点上游RNA-pol结合位点周围的一组转录控制功能组件，控制转录起始的准确性及频率增强子远离转录起始点（1-30kb），决定基因时间，空间特异性表达，增强启动子转录活性的DNA序列转录起始启动子与增强子缺一不可沉默子负性调节元件，阻遏基因转录1.反式作用因子分类1）基本转录因子2）特异转录因子RNA-pol结合启动子必需的一组蛋白因子，常见种类为TFⅡD个别基因转录所必需的种类转录激活蛋白转录抑制蛋白结合特点与增强子结合与沉默子结合功能转录激活转录抑制（二）反式作用因子的类型与功能2.反式作用因子结构1)DNA结合域2)

转录激活域3)

二聚化结构域与顺式作用元件结合部位介导蛋白质-蛋白质相互作用结构域①螺