基因表達調控的基本內容

1、,,基因表達調控的基本內容,一、基因表達的概念,1、基因（gene）：從遺傳學講，基因就是遺傳的基本單位或單元，具有編碼RNA或多數情況下編碼多肽功能的信息單位。從分子生物學看，基因是負載特定遺傳信息的DNA分子片段。,基因表達（gene expression）：在基因組攜帶的固有遺傳信息指導下生成各種具有生物學功能的RNA和蛋白質的過程。,2、基因表達(gene expression)：,基因表達是轉錄和翻譯的過程，但不是所有的基因表

2、達都產生蛋白質，rRNA和tRNA的產生也屬于基因表達。 基因組內基因的數量非常龐大，但是只有少數表達，大多數不表達或表達水平極低。,2.1基因表達是轉錄和翻譯的過程,二、基因表達的方式,2.1 組成性表達(constitutive gene expression),2.2 適應型表達(adaptive expression),2.3 協調調節(jié)（coordinate regulation）,2.1 組成性表達,管家基因(

3、housekeeping gene) ：在生物個體的幾乎所有細胞中持續(xù)表達，其表達產物對生命全過程都是必需的或必不可少的基因。,,組成性基因表達（基本的基因表達）：管家基因的表達，它只受啟動子與RNA聚合酶相互作用的影響,,2.2 適應型表達,誘導：在特定環(huán)境信號刺激下，相應的基因被激活，基因表達產物增加，該現象稱為誘導。相應基因稱為可誘導的基因。,阻遏：基因對環(huán)境信號應答時被抑制，這種基因稱為可阻遏的基因?？勺瓒艋虮磉_產物降低的過程

4、稱為阻遏。,可誘導或可阻遏基因除受啟動序列或啟動子與RNA聚合酶相互作用的影響外，尚受其它機制調節(jié)（如：增強子）。,2.3 協調調節(jié),在一定機制控制下，機能上相關的一組基因，無論其為何種表達方式，均需協調一致、共同表達，即為協調表達。這種調節(jié)稱為協調調節(jié)。,（一）時間特異性（階段特異性） Temporal Specificity (Stage Specificity)（二）空間特異性（ 組織/細胞特異性）

5、 Spatial Specificity (Tissue/Cell Specificity),三、基因表達的特點,按功能需要某一特定基因表達嚴格按特定的時間順序發(fā)生。 甲胎蛋白堿性磷酸酶 受精卵發(fā)育,（一）時間特異性,指在個體生長、發(fā)育過程中，某種基因產物在個體不同組織器官表達存在差異。又稱細胞或組織特異性。 胰島素,（二）空間間特異性,四、基因表達調控的基本原理,1、基因表達的多級調控：基因結構活化、

6、 轉錄起始、 轉錄后加工及載運、 翻譯及翻譯后加工等。,2、基因轉錄激活調節(jié)的基本要素（調控體系）,2.1 特異DNA序列：操縱子（原核） 順式作用元件（真核）,操叢子(operator)：原核生物中由2個以上的編碼序列與啟動序列、操縱序列以及其它調節(jié)序列在基因組中成簇串

7、聯組成的基因調控單位。,順式作用元件（cis-acting element）：可影響自身基因表達活性的DNA序列。包括啟動子、增強子及沉默子等。,2.2 調節(jié)蛋白,原核基因調節(jié)蛋白都是一些DNA結合蛋白,阻遏蛋白介導的負性調節(jié)機制在原核生物普遍存在,原核：特異因子、阻遏蛋白和激活蛋白 真核：轉錄因子（主要為反式作用因子）,2、基因轉錄激活調節(jié)的基本要素（調控體系）,反式作用因子(trans-acting factor)：某一基因的編

8、碼產物，與其它基因的調節(jié)序列結合，調節(jié)其它基因的表達活性。大多數反式作用因子是DNA結合蛋白,正性調節(jié)機制在真核生物普遍存在,轉錄調節(jié)的作用機理： DNA-蛋白質、 （基本形式） 蛋白質-蛋白質相互作用、 RNA聚合酶活性調節(jié),3、轉錄調節(jié)的作用機理,3.2 蛋白質-蛋白質相互作用：二聚體是調節(jié)蛋白結合DNA時最常見的形式，雜二聚體比同二聚體具更強的DNA結合能力,3.3 RNA

9、聚合酶：轉錄激活調節(jié)最終由RNA聚合酶活性體現,多數調節(jié)蛋白結合DNA前需通過蛋白質-蛋白質相互作用形成二聚體或多聚體,這種結合通常是非共價結合,3.1 DNA-蛋白質相互作用：反式調節(jié)因子與順式作用元件之間的特異識別及結合,3、轉錄調節(jié)的作用機理,五、原核與真核基因表達調控的區(qū)別,1、真核基因與原核基因的結構特點,真核細胞基因組非常復雜：結構龐大、重復序列、不連續(xù)性、單順反子（一個編碼基因轉錄、翻譯生成一條多肽鏈）,σ因子決定RNA聚

10、合酶識別特異性,操縱子（元）模型的普遍性：多順反子轉錄，通過調控單個啟動基因的活性來完成協調表達,阻遏蛋白與阻遏機制的普遍性：負性調節(jié)占主導,2、原核基因表達調控特點,3、真核基因表達調控特點,活性染色體結構變化：對核酸酶高度敏感、拓撲結構變化、DNA堿基修飾、組蛋白減少,正性調節(jié)占主導,轉錄與翻譯分隔進行,轉錄后修飾、加工,RNA聚合酶有三種,六、基因表達調控的多層次和復雜性,基因組,轉錄,轉錄后,翻譯,翻譯后,,,,基因表達調控的多

11、層次和復雜性 Multi-levels and Compliexity of Gene Expression Regulation,基因激活,轉錄起始,轉錄后加工及轉運,mRNA降解,翻譯及翻譯后加工,蛋白質降解,,,DNA甲基化組蛋白乙?；?DNA element, TFmRNA可變剪接、編輯siRNA,,化學修飾泛素化降解,七、基因表達調控是生物生長發(fā)育的基礎,適應環(huán)境、維持增長和增殖 維持細胞分化與體發(fā)育,（二）維