第8章 基因表达和调控课件

第八章基因表达与调控。基因表达（geneexpression):基因通过转录和翻译，产生蛋白质产物和直接转录RNA参与生物功能的过程。基因调控：涉及基因的启动关闭，活性的增加或减弱。发生在转录阶段，转录后加工阶段和翻译阶段。负调控（Negativecontrol

）：阻遏蛋白（repressorprotein）结合在受控基因上时不表达，不结合时就表达的形式。正调控（Positivecontrol

）：基因表达的活化物（activators

）结合在受控基因上时，激活基因表达，不结合时就不表达的形式。第8章基因表达和调控Cis－acting，顺式作用与靶基因位于同一条染色体上的DNA序列发挥调控作用Trans-acting，反式作用基因编码产物，RNA或protein调控另一簇基因的表达Basicconceptoftranscription第8章基因表达和调控Anexampleofgeneticcontrolofmetabolism

第8章基因表达和调控TheproductsofgeneexpressioncanbeRNAorprotein第8章基因表达和调控BasicconceptoftranscriptionAtranscriptionunit：第8章基因表达和调控基因和表达与调控调节元件转录调控翻译调控第8章基因表达和调控TheLactoseOperoninE.coliPROKARYOTESANDTHEIRVIRUS调节基因操纵子Lac阻遏物β－半乳糖苷酶β－半乳糖苷透性酶β－半乳糖苷乙酰基转移酶E.Coli诱导型Lac操纵子结构模型基因长度PI:i基因启动子genei：调节基因P：结构基因启动子geneZ,Y,A：结构基因O：操纵单元第8章基因表达和调控诱导系统负调控

－乳糖操纵子在乳糖存在下，乳糖作为诱导物，与调节基因产生的阻遏物结合，改变了阻遏物结构，不能再结合到操作基因上，使得RNA多聚酶能够与启动子结合，启动。转录了分解乳糖的三个结构基因。当乳糖分解完以后，调节基因产生的阻遏物结合到操作基因上，使得RNA多聚酶不能够与启动子结合，启动。停止转录分解乳糖的结构基因。第8章基因表达和调控诱导系统负调控

调节基因产物结合到操作基因基因上，启动结构基因不能转录。在底物存在下，底物作为诱导物，与调节基因产生的阻遏物结合，改变了阻遏物结构，不能再结合到操纵基因上，使得RNA多聚酶能够与启动子结合，启动。转录了分解底物的结构基因。当底物分解完以后，调节基因产生的阻遏物结合到操纵基因上，使得RNA多聚酶不能够与启动子结合，启动。停止转录分解底物的结构基因。第8章基因表达和调控诱导系统正调控

调节基因产物结合到操作基因基因上，启动结构基因转录。在底物存在下，底物作为诱导物，与调节基因产生的活化物结合，改变了活化物结构，使得复合物能够结合到操纵基因上，RNA多聚酶能够与启动子结合，启动。转录了分解底物的结构基因。调节基因的产物在没有底物存在下，不能与结合到操纵基因上，RNA多聚酶不能够与启动子结合，启动。停止转录分解底物的结构基因。第8章基因表达和调控第8章基因表达和调控阻遏系统负调控

调节基因产物结合到操作基因基因上，启动结构基因不能转录。在底物存在下，调节基因产生的阻遏物不能与操纵基因结合，使得RNA多聚酶能够与启动子结合，启动。转录了合成底物的结构基因。当底物合成以后，调节基因产生的阻遏物与底物的复合物结合到操纵基因上，使得RNA多聚酶不能够与启动子结合，启动。停止转录合成底物的结构基因。第8章基因表达和调控阻遏系统正调控

调节基因产物结合到操作基因基因上，启动结构基因能转录。调节基因产生的活化物与操纵基因结合，使得RNA多聚酶能够与启动子结合，启动。转录了合成底物的结构基因。当底物合成以后，调节基因产生的活化物与底物的复合物不能结合到操纵基因上，使得RNA多聚酶不能够与启动子结合，启动。停止转录合成底物的结构基因。第8章基因表达和调控第8章基因表达和调控诱导和阻遏系统主要区别调控类型有底物无底物诱导系统＋－阻遏系统＋－

第8章基因表达和调控正负调控区别调控类型有阻遏物无阻遏物负调控－＋正调控＋_第8章基因表达和调控Lac操纵子基因的组成型表达：外源诱导物不存在时，功能基因仍表达第8章基因表达和调控复制与转录DNA复制：DNA多聚酶ＲＮＡ转录：依赖于ＤＮＡ的RNA多聚酶反转录：依赖于RNA的DNA多聚酶第8章基因表达和调控THECENTRALDOGMA第8章基因表达和调控基因表达过程DNA－SnRNA;_tRNA_rRNA_mRNA第8章基因表达和调控THEPROCESSOFGENEEXPRESSION第8章基因表达和调控原核与真核生物基因转录原核—mRNA真核—pre-mRNA---mRNA第8章基因表达和调控Thedifferenceofgeneexpressionbetweenprokaryotesandeukaryotes第8章基因表达和调控第8章基因表达和调控第8章基因表达和调控调节水平ＤＮＡ转录mＲＮＡ加工翻译翻译后加工第8章基因表达和调控Basicconceptoftranscription第8章基因表达和调控转录模版

转录时，一般以ＤＮＡ一条链为模版链，但是也有一些基因以另一条链为模版。第8章基因表达和调控Basicconceptoftranscription第8章基因表达和调控Basicconceptoftranscription第8章基因表达和调控Basicconceptoftranscription第8章基因表达和调控反义RNA：一种由两条ＤＮＡ互补链转录成的两条完全互补的RNA链，结果形成复合体，不能翻译出蛋白多肽。第8章基因表达和调控Basicconceptoftranscription第8章基因表达和调控第8章基因表达和调控Basicconceptoftranscription第8章基因表达和调控BasicconceptoftranscriptionRNASYNTHESIS第8章基因表达和调控Basicconceptoftranscription第8章基因表达和调控RNA多聚酶与启动子解旋与启始－10区：TATAbox（Pribnowbox），核心酶结合区。－35区：sigma因子结合区。第8章基因表达和调控BasicconceptoftranscriptionRNAinitiationinE.coliA:TrichregionInitiateunwindingRNApolymerasebindingsiteTranscriptionbegins

第8章基因表达和调控BasicconceptoftranscriptionPROMOTEROFBACTERIA第8章基因表达和调控Basicconceptoftranscription第8章基因表达和调控解旋酶和恢复螺旋的酶解旋酶打开部分DNA双螺旋，使得RNA转录。恢复螺旋的酶在转录结束后，恢复原来DNA的双螺旋状。第8章基因表达和调控BasicconceptoftranscriptionRNAelongationinE.coli第8章基因表达和调控TerminationofRNAARho-dependenttranscriptionterminator:resultinterminationonlyinthepresenceofproteinrho(ρ)ARho-independenttranscriptionterminator:resultinterminationwithouttheinvolvementofproteinrho(ρ)Basicconceptoftranscription第8章基因表达和调控转录终止

终止：RNA转录停止在终止信号上，RNA释放。Rho因子：在转录中起到终止转录的作用的辅助蛋白。依赖Rho因子的终止子是弱终止子，不依赖Rho因子的终止子是强终止子。终止子结构特征：基因3‘端的具有反向重复特殊序列，具有终止转录的作用。第8章基因表达和调控Basicconceptoftranscription第8章基因表达和调控BasicconceptoftranscriptionARho-independenttranscriptionterminator第8章基因表达和调控BasicconceptoftranscriptionTranscriptioninEukaryotes:第8章基因表达和调控Basicconceptoftranscription第8章基因表达和调控Basicconceptoftranscription第8章基因表达和调控BasicconceptoftranscriptionStructureofapromoterrecognizedbyRNApolymeraseII第8章基因表达和调控Basicconceptoftranscription第8章基因表达和调控参与RNA多聚酶作用的因子TFIID:结合到TATA上TFIIA：结合到D上TFIIB：结合复合物TFIIF：与RNAII多聚酶结合，参与解旋TFIIE：结合复合物第8章基因表达和调控BasicconceptoftranscriptionInitiationoftranscriptionbyRNApolymeraseII第8章基因表达和调控Basicconceptoftranscription第8章基因表达和调控Basicconceptoftranscription第8章基因表达和调控RNA加工5‘加甲基MG3’加多聚Ａ第8章基因表达和调控BasicconceptoftranscriptionRNAelongationandtheadditionof5’-cap第8章基因表达和调控BasicconceptoftranscriptionRNAterminationandtheadditionof3’-poly(A)tails第8章基因表达和调控

RNAprocessingRNASPLICING第8章基因表达和调控

RNAprocessing第8章基因表达和调控

RNAprocessing第8章基因表达和调控

RNAprocessing第8章基因表达和调控

RNAprocessing第8章基因表达和调控

RNAprocessing第8章基因表达和调控

RNAprocessing第8章基因表达和调控

RNAprocessing第8章基因表达和调控

RNAprocessing第8章基因表达和调控

RNAprocessing第8章基因表达和调控

RNAprocessing第8章基因表达和调控

RNAprocessing第8章基因表达和调控第8章基因表达和调控

RNAprocessing第8章基因表达和调控

RNAprocessing第8章基因表达和调控

RNAprocessing第8章基因表达和调控

RNAprocessing第8章基因表达和调控

RNAprocessing第8章基因表达和调控

RNAprocessing第8章基因表达和调控

RNAprocessing第8章基因表达和调控

RNAprocessing第8章基因表达和调控

RNAprocessing第8章基因表达和调控

alternativesplicing

RNAprocessing第8章基因表达和调控

RNAprocessing第8章基因表达和调控

RNAprocessing第8章基因表达和调控

RNAprocessingRNAEDITING:GeneticinformationisalteredinthemRNA第8章基因表达和调控RNAeditingprocessesaltertheinformationcontentofgenetranscriptsintwoways:1.changingthestructuresofindividualbases2.insertingordeletinguridinemonophosphateresidues

RNAprocessing第8章基因表达和调控

RNAprocessingEditingoftheapolipoprotein-BmRNAintheintestinesofmammals第8章基因表达和调控

RNAprocessingEditingofthemitochondrialcytochromebpre-mRNA第8章基因表达和调控

RNAprocessingThetwo-stepmechanismbywhichuridinemonophosphateresiduesareinsertedintopre-mRNAmoleculesduringeditinginmitochondriaoftrypanosomes第8章基因表达和调控tRNAprocessing

RNAprocessing第8章基因表达和调控

RNAprocessing第8章基因表达和调控

RNAprocessing第8章基因表达和调控1.Transcription2.RNAprocessing

4.Translation5.Post-translation3.RNAstability5levelsofregulation:第8章基因表达和调控TRANSLATION第8章基因表达和调控TRANSLATION第8章基因表达和调控TRANSLATION第8章基因表达和调控TRANSLATION第8章基因表达和调控TRANSLATION第8章基因表达和调控TRANSLATION第8章基因表达和调控TRANSLATION第8章基因表达和调控TRANSLATION第8章基因表达和调控TRANSLATION第8章基因表达和调控TRANSLATION第8章基因表达和调控TRANSLATION第8章基因表达和调控TRANSLATION第8章基因表达和调控TRANSLATION第8章基因表达和调控TRANSLATION第8章基因表达和调控TRANSLATION第8章基因表达和调控TRANSLATION第8章基因表达和调控TRANSLATION第8章基因表达和调控BacteriophageLambda:

LysogenyorLysisPROKARYOTESANDTHEIRVIRUS第8章基因表达和调控PROKARYOTESANDTHEIRVIRUSBacteriophagelambdaTwointracellularstates：Lyticgrowthlysogeny第8章基因表达和调控Thedeterminationofwhetherlambdaentersthelyticorthelysogenicpathway:1.thelyticregulatorycascadeor2.theautogenouslymaintainedrepressioncircuitoflysogenyQ:Howthegeneticswitchofthesetworegulatorynetworkstakesplace?第8章基因表达和调控PROKARYOTESANDTHEIRVIRUSRepressionofthelambdalyticgenesinlysogenicE.coli

第8章基因表达和调控PROKARYOTESANDTHEIRVIRUSThelambdarepressordimercontactsitsbindingsitesinlambdaoperatorregion(OLand

OR)第8章基因表达和调控PROKARYOTESANDTHEIRVIRUSAutogenousregulationofphagelambdarepressorsynthesis第8章基因表达和调控PROKARYOTESANDTHEIRVIRUSGenesandrecognitionsitesinvovledinthelambdalyticregulatorycasadeGenescro,NandQencoderegulatoryproteinsrequiredforlyticdevelopment

第8章基因表达和调控PROKARYOTESANDTHEIRVIRUSFunctionsofthecrogeneproduct第8章基因表达和调控PROKARYOTESANDTHEIRVIRUSNproteinfunctionsasanantiterminatoroftranscription第8章基因表达和调控PROKARYOTESANDTHEIRVIRUS第8章基因表达和调控PROKARYOTESANDTHEIRVIRUSRegulatoryelementinvolvedinsettingthelambdageneticswitchtolyticortolysogenygrowth第8章基因表达和调控PROKARYOTESANDTHEIRVIRUSThelambdaCII-CIII-PREregulatorycircuit第8章基因表达和调控PROKARYOTESANDTHEIRVIRUSSummaryofthelambdaregulatoryelements第8章基因表达和调控PROKARYOTESANDTHEIRVIRUS第8章基因表达和调控Translationalcontrolofgeneexpression

Theregulationattheleveloftranslationisjustfine-tuningInprokaryotes,transcription,translationandmRNAdegradationarecoupledThesametranscriptproducesdifferentamountsofgeneproduct:unequalefficienciesoftranslationalinitiationalteredefficienciesofribosomemovementdifferentialratesofdegradationPROKARYOTESANDTHEIRVIRUS第8章基因表达和调控PROKARYOTESANDTHEIRVIRUSThecoordinationbetweenribosomalproteinsynthesisandribosomalRNAsynthesisoccursattheleveloftranslation第8章基因表达和调控PROKARYOTESANDTHEIRVIRUS第8章基因表达和调控PROKARYOTESANDTHEIRVIRUS第8章基因表达和调控Post-translationregulatoryPROKARYOTESANDTHEIRVIRUSFeedbackinhibitionorend-productinhibition第8章基因表达和调控RegulationofEukaryoticgeneexpressionSpatialregulationtissue-specificgeneexpressionTemporalregulationtemporalspecificity,differentgenesareexpressedatdifferenttimes,inresponsetobiologicalsignalsorenvironmentstimulieukaryotes第8章基因表达和调控Orgnanizationandtemporallyspecificexpressionofhumanαandβglobingeneseukaryotes第8章基因表达和调控Thestagesatwhicheukaryoticgeneexpressioncanberegulated:TranscriptionProcessingTranslationeukaryotes第8章基因表达和调控RNAprocessingistypicalineukaryotesPhysicalseparationoftheeventsofgeneexpressionmakeitpossibleforregulationtooccurindifferentplaceseukaryotes第8章基因表达和调控AlternatesplicingofRNAeukaryotes第8章基因表达和调控eukaryotes第8章基因表达和调控eukaryotes第8章基因表达和调控CytoplasmiccontrolofmRNAstabilitythelengthofthepoly(A)tailthestructureofthe3’UTRthemetabolicstateofthecelleukaryotes第8章基因表达和调控环境因素诱导的转录调控

由于环境因子的改变，使得生物体特定基因的表达受到了相关基因的调控，这种调控形式称为环境因素诱导的转录调控。第8章基因表达和调控温度诱导的转录调控元件热休克基因（Heat－Shockgene)：编码热休克蛋白的基因。例如：hsp70gene热休克转录因子（heat-shocktranscriptionfactor,HSTF）：存在于细胞核中一种对温度敏感的多肽因子。热休克反应因子（heatshockresponseelements,HSEs）：在hsp70gene上游40－90bp，被HSTF识别的DNA序列。第8章基因表达和调控温度诱导的转录调控热休克基因（Heat－Shockgene)

在原核和真核生物中都发现了这类基因，当生物体处于高温时，热休克转录因子（heat-shocktranscriptionfactor,HSTF）被激活，结合到热休克反应序列上，促使热休克基因转录，表达的蛋白为HSP70，对细胞在高温下起稳定作用。第8章基因表达和调控eukaryotesEnvironmentfactorsinducetranscriptionalactivity:temperature第8章基因表达和调控eukaryotes第8章基因表达和调控生物因子诱导的转录调控生物体在生物因子诱导下的转录调控。这类因子的调控一般都需要通过细胞信号传导系统，将信息传递细胞核内的DNA上，诱导了转录进行。其中有的因子直接进入细胞内参与诱导，有些因子通过细胞跨膜蛋白受体，间接进行诱导。第8章基因表达和调控eukaryotesBiologicalfactorsinducetranscriptionalactivity1:steroidhormones第8章基因表达和调控eukaryotesBiologicalfactorsinducetranscriptionalactivity2:peptidehormone第8章基因表达和调控Threegeneralpropertiesofenhancerstheyactoverrelativelylargedistancestheirinfluence