分子生物学-真核生物基因表达调控.ppt

1、真核生物基因的表达调控，主要内容，染色体水平的调控，DNA水平的调控，调控真核细胞基因的调控区域真核细胞类基因的转录调控因子，1，概述，染色体，染色质，水平调控，转录调控，转录后处理调控，转运调控，翻译调控，MR (a) 染色体水平的调节，(1)，(b)基因扩增，definition :(基因应用)，是指基因组中特定基因的拷贝数特异性大幅增加的现象。 典型的例子包括：(3)免疫球蛋白基因的表达，(3)染色体重排，经链K基因的重排，3，染色质水平的调节，(1)染色质的结构，染色质折叠的放射环模型，消除核小体粒子的H1，从而部分转录激活基因转录需要染色质的一系列重要变化。例如染色质聚集，核小体变成

2、开放的疏松结构，使转录因子等更容易接近，核小体DNA结合。有两种茄子方法可以大大改变DNA的接近性：组蛋白的乙酰化和核小体的重塑。(2)染色质的3茄子状态，(3)染色，蚕丝，端粒，成核区域，补充：Lyon假说，definition 3360 par body:正常女性哺乳动物的核，deff，剂量赔偿效应，正常雌性哺乳动物的体细胞中，只有两个X染色体遗传激活，另一个处于非活动状态。火激活是随机的。Mary。F.Lyon(1925-)，Lyon假说，不活性发生在胚胎发育初期，杂合雌性在伴性基因的作用下嵌合。Example:猫，(4)组蛋白的修饰，每个核心组蛋白包含80个氨基酸残基的保守区域称为组蛋

3、白折叠域和突出区域。n端的相互作用对核小体的收集和染色质折叠很重要，也是粗蛋白的主要修饰部位。核心组蛋白的修饰，乙酰化首次发现了与转录相关的组蛋白修饰方式，组蛋白修饰和基因活性的关系，在包含活性基因的染色体域中，组蛋白乙酰化程度增加，组蛋白甲基化程度减少，1。核心组蛋白修饰，acetyl ation occurs in two different When genes are activated，during DNA replication，DNA复制时需要合成新的蛋白质。组蛋白在核糖体组装前被乙酰化，组装完成后乙酰化，when genes are activated，粗蛋白乙酰化，基因调控区

4、和核糖体结合松弛，激活染色质。组蛋白乙酰化酶(HATs)组蛋白脱乙酰化酶(HDACs)，许多组蛋白乙酰化酶是以前鉴定的激活蛋白或辅助激活蛋白Rpd3具有组蛋白脱乙酰酶活性，2 .H1群蛋白磷酸化H1群蛋白在核小体中起组装作用，确定核小体的方向，将基本珠子进一步组装在30纳米纤维上。H1组蛋白磷酸化后DNA亲和力下降，染色质疏松，染色质活性有丝分裂中H1的磷酸化增加，对DNA的亲和力下降。这可能类似于具有转录活性的染色质伸展状态。组蛋白修饰与基因活性的关系，1，组蛋白H1与染色质不紧密结合。2，4茄子核内蛋白质含量正常，但乙酰化程度高于非活性染色质。3，活性染色质，组蛋白H2B很少磷酸化。4、核

5、小体结构为两种茄子小分子量的非群蛋白HMG14和HMG17结合。5、希斯顿H3巯基暴露。6.在转录激活染色质区域中，对DNaseI的敏感度远高于无转录激活区域，是活性染色质特征，(5)染色质的改变，(Chr Omation Remodeling)，Definition :染色质和单个核小体中可能发生的所有可检测的变化。在动态模型(Dynamic model)、ATP水解释放能量的驱动下，各种转录因子在DNA中取代核小体。染色质重塑处理在基因组的短区域内核小体的位置变化或结构变化，是一个依赖能量的过程，由染色质重塑复合物促进(chromatin remodeling complex)。染色质重组

6、复合物，SWI/SNF复合物具有海选酶活性，ATP作用降低核小体DNA螺旋度，组蛋白8聚合物沿着DNA移动，核小体结构松散。染色质重塑复合物的作用机制，染色质激活过程，(1)转录因子结合到特定序列，(2)染色质重塑复合物结合，(3)转录因子释放，转录因子，组蛋白乙酰化酶，染色质重塑复合物的结合顺序因启动子而异。染色质结构改造，(4)乙酰化酶复合物结合，粗蛋白修饰，(5)新转录因子和DNA结合。(6)RNA聚合酶与DNA的结合。(7)转录开始应来自李晟转录因子通过中介复合物传递的正调节信号。(6)活性染色质的DNase敏感性，转录激活染色质区域上DNaseI敏感性远高于无转录活性区域。牙齿地区的

7、染色质结构松散，DNaseI很容易接近DNA。对DNaseI的敏感只反映出牙齿基因有可能被转录。不反映牙齿基因一定在转录。DHSS (DNaseI hypersensitive sites):大部分在基因5段启动子区，有些在其他部分。超敏感部位实际上是100-200 BP的DNA序列特别暴露的区域，一些非组蛋白结合会抑制相同的组蛋白结合，从而失去组蛋白保护。在人-球蛋白基因簇的超敏感部位，5段调节部位，起初级调节作用，这就是超敏感部位。染色体DNA的净作用成分，域包含多种反作用因子的结合序列，可以参与蛋白质因子的协同作用，使启动子处于无组蛋白质状态。(7)染色质的功能区，1 .基因座控制区域(

8、locus control region，LCR)，LCR是远距离巡航控制元素，潜在激活LCR边界内的基因可能需要基因集群中每个基因的表达，人类的球蛋白基因集群约60 Kb长。其中胚胎早期表达，G和A在胎儿时期表达，在成体中表达。每个locus基因都有自己的调节系统，但他们的表达是由基因群集上游12 Kb的基因座控制区域(locus control region，LCR)控制的。LCR最初是在研究地中海贫血病的过程中发现的，地中海贫血是由或球蛋白缺陷引起的血液病。许多地中海贫血是由glovin基因编码区的突变引起的，但也有地中海贫血，在glovin基因集群上游12 Kb地区发生了广泛的缺失，导

9、致整个基因集群沉默。因此，LCR增强了转录功能。人类glovin基因LCR的增强子活性已经被实验证明。将连接或不连接LCR的人类球蛋白基因分别转化为鼠标细胞。研究表明，如果LCR牙齿不足，珠蛋白基因转录水平通常低于内源性小鼠珠蛋白基因1。连接到LCR后，外源glovin基因的表达水平与鼠标自身glovin基因的表达水平相似。2 .核基质结合区(MAR)、definition :染色质通过DNA特定序列与核基质蛋白结合，形成环状结构。牙齿特定的DNA序列称为核基质结合区，MAR部位附近通常有拓扑异构酶II的识别部位，这意味着每个巨环DNA的超螺旋程度是独立调节的。加强器和其他调节元件也经常接近M

10、AR部位。有时，染色调整也从MAR点开始，并影响整个染色环。MAR功能：限制DNA中的环，使环结构成为相对独立的结构功能单元。Definition:是启用或禁用效果相邻的结构功能单位的DNA序列，3 .不要将它们传递到限定符或绝缘体中。的部分，否则，请不要将它们传递到限定符或绝缘体中，否则，请不要将它们传递到任何地方，否则，请不要将它们传递到限定符或绝缘体中。第一，当绝缘子在增压者、沉默者和启动者之间时，可以防止增压者或沉默者对启动者的影响。第二，绝缘子能够使定义的基因的表达不受位置效应的影响。提高绝缘体功能，子屏蔽活动。启动子和增强器之间的绝缘子，防止启动子受强化器的转录激活影响，防止干扰物

11、激活。启动子与浓缩、妨碍状态的染色质之间的绝缘子，可以防止启动子受浓缩染色质(由沉默者诱导)影响，防止基因转录影响，防止模型滑动。激活蛋白与增强因子结合后，刺激信号或激活蛋白本身会沿着DNA滑向启动子。绝缘体可以与一种或多种蛋白质结合，阻止启动子滑动的信号。环模型。两个绝缘体隔离了一个增强器。蛋白质结合在牙齿绝缘子上，相互作用，将增强剂从环形结构中隔离出来，使附近启动子的转录无法激活。(阿尔伯特爱因斯坦，Northern Exposure(美国电视电视剧)，绝缘子活性机器的两个假说，果蝇两个连接基因的绝缘子效应，DNA域中的三个茄子部分，4，DNA水平的调节，(1) DNA中的甲基DNA甲基化

12、将直接干涉转录因子和启动子内的识别部位结合起来。抑制作用通过甲基化CpG结合蛋白(methylated CpG binding proteins，mecp)起作用，牙齿因子与转录调控因子竞争，与甲基化DNA结合部位竞争。，MeCP-1，MeCP-1可以与多个甲基化CpG部位结合，MeCP-2，MeCP-2可以与单个甲基化CpG碱对结合，Sin3抑制复合物(包括HDAC活性)，CpG岛(几乎在聚合基因中)一般而言，基因5段区域中的大部分CpG岛在未甲基化的CpG岛的核小体中H1含量低，其他组蛋白广泛乙酰化，超敏感部位未甲基化的CpG岛可能表明基因具有潜在的活性，5，真核细胞类基因的调控区域。转录

13、水平调节主要由顺式-Regulating Element(cis-Regulating Element，cis-regulation Element)启动者、加强者、沉默者、绝缘者、响应因素、(1)启动子SV40早期基因调控区的结构，Definition:是指与它相关的基因转录效率大大提高，没有方向和位置依赖性的DNA序列。增强效果很明显。增强器和启动器的相对位置不固定。基因的5段上游、内部或3段下游序列中可以远离基因的Inr作用一般可以在两个方向发挥作用，通常是组织和细胞特异性，1。具有增强子的特征，r2b基因的增强子组件没有方向和位置效应，a .突变质粒构建：X2-；质粒A和B: X2-X

14、3片段正向或反向插入到原始位置。质粒C和D: X2-X3片段正向或反向插入到位于基因上游数百碱的其他XbaI酶切部位。b .结果表明，加强器没有方向和位置效应。2 .只有在增强器的种类、特定的组织和细胞中结合特定的转录因子才能发挥功能。调节因子本身的激活具有诱导性，因此增强因子的结合和增强因子的激活具有诱导性，3 .增强器的作用机理三个茄子假说，a .拓扑的变化发生了。激活因子和增强因子相结合，促进DNA的拓扑或形状改变，使启动子对一般用途转录因子开放。b .幻灯片。激活因子与增强因子结合，沿着DNA滑动，直到启动子启动，与启动子直接交互，激活转录。c .环化。激活因子和增强因子相结合，循环增强因子和启动子之间的DNA，促进结合蛋白之间的相互作用，激活转录。子功能增强的重点基本上是增强因子的激活因子和启动子联合的普遍转录因子之间的蛋白质-蛋白质