真核基因表達調控

1、真核生物的基因組 真核生物基因表達調控的特點和種類真核生物DNA水平上的基因表達調控 真核生物轉錄水平上的基因表達調控 真核基因轉錄后水平上的調控,Contents,,第四節(jié) 真核生物轉錄水平上的基因表達調控,一、真核基因轉錄二、真核基因轉錄調控的主要模式,,信號轉導,（一）概 述,單細胞生物 —— 直接作出反應,多細胞生物 ——通過細胞間復雜的信號傳遞系統(tǒng)來傳遞信息，從而調控機體活動。,外界環(huán)境變化時,跨膜信號轉導的一般

2、步驟,特定的細胞釋放信息物質,信息物質經擴散或血循環(huán)到達靶細胞,與靶細胞的受體特異性結合,受體對信號進行轉換并啟動細胞內信使系統(tǒng),靶細胞產生生物學效應,,,,,※細胞間信息物質是由細胞分泌的調節(jié)靶細胞生命活動的化學物質的統(tǒng)稱，又稱作第一信使。,如生長因子、細胞因子、胰島素等,在細胞內傳遞信息的小分子物質，如：Ca2+、IP3、DAG、cAMP、cGMP等。,※第二信使(secondary messenger),能與受體呈特異性結合的生

3、物活性分子則稱 配體(ligand)。,受體的定義,是細胞膜上或細胞內能特別識別生物活性分子并與之結合的成分。它能把識別和接受的信號正確無誤地放大并傳遞到細胞內部，進而引起生物學效應的特殊蛋白質，個別是糖脂。,存在于細胞質膜上的受體，根據其結構和轉換信號的方式又分為三大類：離子通道受體，G蛋白偶聯(lián)受體和跨膜蛋白激酶受體。,1、膜受體(membrane receptor),,（1）G 蛋白偶聯(lián)受體又稱七個跨膜?螺旋受體/蛇型受體,,,,

4、,目 錄,※ G蛋白(guanylate binding protein),是一類和GTP或GDP相結合、位于細胞膜胞漿面的外周蛋白，由?、?、? 三個亞基組成。有兩種構象：非活化型；活化型,兩種G蛋白的活性型和非活性型的互變,,,,,目 錄,霍亂毒素能催化ADP核糖基共價結合到Gs的α亞基上，致使α亞基喪失GTP酶的活性，結果GTP永久結合在Gs的α亞基上，使α亞基處于持續(xù)活化狀態(tài)，腺苷酸環(huán)化酶永久性活化。導致霍亂病患者細胞內Na+

5、和水持續(xù)外流，產生嚴重腹瀉而脫水。,2、胞內受體(membrane receptor),高度可變區(qū),位于N端，具有轉錄活性,DNA結合區(qū),含有鋅指結構,激素結合區(qū),位于C端，結合激素、熱休克蛋白，使受體二聚化，激活轉錄,配體：類固醇激素、甲狀腺素等,功 能：多為反式作用因子，當與相應配體結合后，能與DNA的順式作用元件結合，調節(jié)基因轉錄。,（二）信號傳導途徑,1、膜受體介導的信息傳遞,（1） cAMP - 蛋白激酶Ａ途徑/（P269）,

6、A激酶（PKA）：依賴于cAMP的蛋白激酶。,,cAMP調控的A激酶活性,,不同細胞對cAMP信號途徑的反應速度不同： ●在肌肉細胞1秒鐘之內可啟動糖原降解為葡糖1-磷酸（圖），而抑制糖原的合成,,cAMP活化糖原磷酸化酶示意圖,●在某些分泌細胞，需要幾個小時，激活的PKA 進入細胞核，將CRE結合蛋白磷酸化，調節(jié)相關基因的表達。 CRE（cAMP response element， cAMP應答元件）是DNA上的調節(jié)區(qū)域。 (

7、TGACGTCA),CRE結合蛋白(cAMP response element bound protein,CREB),cAMP信號與基因表達,該信號途徑涉及的反應鏈可表示為：激素→G蛋白耦聯(lián)受體→G蛋白→腺苷酸環(huán)化酶→cAMP→依賴cAMP的蛋白激酶A→基因調控蛋白→基因轉錄,4，5-二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）,,磷脂酶C（PLC-β）,,1，4，5-三磷酸肌醇（IP3）,,二?；视停―AG）,（2）磷脂酰肌醇途徑,,（3）酪氨

8、酸蛋白激酶途徑（PTK/TPK）,分類：跨膜受體型TPK和胞質非受體型TPK,,,細胞外信號EGF、PDGF等,,具PTK活性的受體,,,Ras-GTP,,細胞膜,二聚化,,,,,目 錄,跨膜受體型TPK,胞質非受體型TPK：,受體分子缺乏酪氨酸蛋白激酶活性，但它們能借助細胞內的一類具有激酶結構的連接蛋白JAK完成信息轉導。,干擾素誘導JAK、STAT復合體核內轉移及調節(jié)基因轉錄機制,,,,,目 錄,STAT：信號轉導子和轉錄激活

9、子,JAK-STAT途徑,2、胞內受體介導的信息傳遞,小分子激素激活其受體分子的機制,胞內受體的基本結構分析,細胞內受體的本質是激素激活的基因調控蛋白,類固醇激素與甲狀腺素通過胞內受體調節(jié)生理過程,真核生物的基因組 真核生物基因表達調控的特點和種類真核生物DNA水平上的基因表達調控 真核生物轉錄水平上的基因表達調控 真核基因轉錄后水平上的調控,Contents,,五、真核基因轉錄后水平上的調控,（一）RNA的加工成熟,1、rRN

10、A和tRNA的加工成熟,rRNA的加工：分子內的切割和化學修飾,,rRNA化學修飾：甲基化 原核生物：堿基甲基化 真核生物：核糖甲基化,tRNA基因轉錄時也可能先生成前體tRNA，然后再進行加工成熟。一般認為，tRNA基因的初級轉錄產物在進入細胞質后，首先經過核苷的修飾，生成4.5S前體tRNA，再行剪接成為成熟tRNA（4S）。,2、mRNA的加工成熟,hnRNA確定是mRNA前體的證據,3、真

11、核生物基因轉錄后加工的多樣性,真核生物的基因可以按其轉錄方式分為兩大類：即簡單轉錄單位和復雜轉錄單位。,(1) 簡單轉錄單位。這類基因只編碼產生一個多肽，其原始轉錄產物有時需要加工，有時則不需要加工。這類基因轉錄后加工有3種不同形式：,(2) 復雜轉錄單位。含有復雜轉錄單位的主要是一些編碼組織和發(fā)育特異性蛋白質的基因，它們除了含有數量不等的內含子以外，其原始轉錄產物能通過多種不同方式加工成兩個或兩個以上的mRNA。,①利用多個5’端轉錄

12、起始位點或剪接位點產生不同的蛋白質。,②利用多個加多聚（A）位點和不同的剪接方式產生不同的蛋白質。,③雖無剪接，但有多個轉錄起始位點或加多聚（A）位點的基因。,（二）翻譯水平的調控,1、mRNA的穩(wěn)定性與基因表達調控,例：轉運鐵蛋白受體（TfR）和鐵蛋白負責鐵吸收和鐵解毒。這兩個mRNA上存在相似的順式作用元件，稱為鐵應答元件（iron response element，IRE）。 IRE與IRE結合蛋白（IREBP）相互作用控制了

13、這兩個mRNA的翻譯效率。當細胞缺鐵時，IREBP與IRE具有高親和力，兩者的結合有效地阻止了鐵蛋白mRNA的翻譯，與此同時，TfR mRNA上3'非翻譯區(qū)中的IRE也與IREBP特異結合，有效地阻止了TfR mRNA的降解，促進TfR的合成。,2、 蛋白質因子的修飾與翻譯起始調控 用兔網織紅細胞粗抽提液研究蛋白質合成時發(fā)現，如果不向這一體系中添加氯高鐵血紅素，網織紅細胞粗抽提液中的蛋白質合成抑制劑HCI就被活化，蛋白質合

14、成活性在幾分鐘之內急劇下降，很快就徹底消失?，F已查明，網織紅細胞蛋白質合成的抑制劑HCI是受氯高鐵血紅素調節(jié)的eIF-2的激酶，可以使該因子的α-亞基磷酸化并由活性型轉變?yōu)榉腔钚孕汀?(A) 順式作用元件 (B) 反式作用元件 (C) 順式作用因子 (D) 反式作用因子 (E) 順／反式作用元件 對自身基因轉錄激活具有調控作用的DNA序列        

15、  由特定基因編碼、對另一基因轉錄具有調控作用的轉錄因子,A,D,,反式作用因子上的幾種重要的DNA結合結構域有:,螺旋-轉折-螺旋、鋅指結構、亮氨酸拉鏈和堿性-螺旋-環(huán)-螺旋,,真核生物基因表達不需要 （A）轉錄因子   （B）衰減子   （C）啟動子   （D）沉默子  （E）增強子,,表皮生長因子（EGF）的信號轉導通路與下列哪種

16、物質有關（A）受體型酪氨酸蛋白激酶                    （B）G蛋白偶聯(lián)受體（C）CGMP          （D）腺苷酸環(huán)化酶

17、60;        （E）離子通道受體,,依賴cAMP的蛋白激酶是:A.PKC　　B.PLC　　C.CKⅡ　　D.PKG 　E.PKA,,下列哪種物質不屬于第二信使:A.cAMP　　B.DAG　　C.PLC　　D.IP3 　E.Ca2+,真核生物DNA中胞嘧啶存在甲基化修飾，絕大多數甲基化發(fā)生（ ）二核苷酸對上 A、 CC B、

18、 CT C 、CG D、 CA,中科院上海生化所 98,增強子的作用具有細胞或組織的特異性。 （ ）,中科院上海生化所 2001,,非洲爪蟾體細胞中rDNA拷貝數約有500個，而在卵母細胞中的拷貝數約增加了———倍，可以用來轉錄合成卵裂所需要的ribosome。a.1000 b.2000 c.4000 d.400,中科院上海生化所 2001,,RNA聚合酶I是轉錄核糖體RNA的（ ） 活躍轉錄的基因均位于常染色質中，