第八章真核基因表達(dá)調(diào)控教學(xué)文案

1、第八章第八章 基因的表達(dá)基因的表達(dá)(biod)(biod)與調(diào)控與調(diào)控( (下下) ) 真核基因表達(dá)真核基因表達(dá)(biod)(biod)調(diào)控的一般調(diào)控的一般規(guī)律規(guī)律DNARNA蛋白質(zhì)復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄RNA復(fù)制第一頁(yè)，共141頁(yè)。v與原核生物比較，真核生物的基因組更為復(fù)與原核生物比較，真核生物的基因組更為復(fù)雜。真核生物基因的表達(dá)調(diào)控系統(tǒng)遠(yuǎn)比原核雜。真核生物基因的表達(dá)調(diào)控系統(tǒng)遠(yuǎn)比原核生物復(fù)雜。生物復(fù)雜。v真核生物（除酵母、藻類和原生動(dòng)物等單細(xì)真核生物（除酵母、藻類和原生動(dòng)物等單細(xì)胞類之外）主要由多細(xì)胞組成，每個(gè)細(xì)胞基胞類之外）主要由多細(xì)胞組成，每個(gè)細(xì)胞基因組中蘊(yùn)藏的遺傳信息量及基因數(shù)量都大大因組

2、中蘊(yùn)藏的遺傳信息量及基因數(shù)量都大大高于原核生物。人類高于原核生物。人類(rnli)細(xì)胞單倍體基因細(xì)胞單倍體基因組有組有3109bp，為大腸桿菌總，為大腸桿菌總DNA的的800倍，倍，噬菌體的噬菌體的10萬(wàn)倍左右！萬(wàn)倍左右！第二頁(yè)，共141頁(yè)。真核生物(shngw)基因表達(dá)與調(diào)控的復(fù)雜性：v（1）真核生物具有由核膜包被的細(xì)胞核，其基因的轉(zhuǎn)錄發(fā)生在細(xì)胞核中，而翻譯則發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中v（2）基因組結(jié)構(gòu)龐大。真核生物基因數(shù)目比原核生物多，大多數(shù)基因除了有不起表達(dá)(biod)作用的內(nèi)含子，另外還有更多調(diào)節(jié)基因表達(dá)(biod)的非編碼序列，真核生物所轉(zhuǎn)錄的前體mRNA必須經(jīng)過(guò)加工成熟后才進(jìn)入表達(dá)(biod)

3、階段。第三頁(yè)，共141頁(yè)。(3)形成染色體結(jié)構(gòu)。真核生物染色質(zhì)由DNA與5種組蛋白結(jié)合組成，它們折疊和纏繞形成核小體，核小體及染色質(zhì)進(jìn)一步折疊纏繞形成細(xì)胞分裂的中期染色體。染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)對(duì)基因的表達(dá)起總體(zngt)控制作用。第四頁(yè)，共141頁(yè)。（4）重復(fù)序列。真核生物基因普遍存在重復(fù)序列和異染色質(zhì)。大多數(shù)為非編碼區(qū)。（5）斷裂基因。有外顯子和內(nèi)含子。 （6）發(fā)育過(guò)程中高度 分 化 的 機(jī) 制(jzh)（7）信號(hào)傳遞復(fù)雜第五頁(yè)，共141頁(yè)。1.根據(jù)其性質(zhì)根據(jù)其性質(zhì)(xngzh)可分為兩大可分為兩大類：類：一是瞬時(shí)一是瞬時(shí)(shn sh)調(diào)控或稱為可逆性調(diào)控，它相當(dāng)于原核細(xì)胞對(duì)調(diào)控或稱為可逆性調(diào)控

4、，它相當(dāng)于原核細(xì)胞對(duì)環(huán)境條件變化所做出的反應(yīng)。瞬時(shí)環(huán)境條件變化所做出的反應(yīng)。瞬時(shí)(shn sh)調(diào)控包括某種底物或調(diào)控包括某種底物或激素水平升降時(shí)，及細(xì)胞周期不同階段中酶活性和濃度的調(diào)節(jié)。激素水平升降時(shí)，及細(xì)胞周期不同階段中酶活性和濃度的調(diào)節(jié)。二是發(fā)育調(diào)控或稱不可逆調(diào)控，是真核基因調(diào)控的精髓二是發(fā)育調(diào)控或稱不可逆調(diào)控，是真核基因調(diào)控的精髓(jn su)部部分，它決定了真核細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、發(fā)育的全部進(jìn)程。分，它決定了真核細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、發(fā)育的全部進(jìn)程。真核生物基因表達(dá)調(diào)控的種類：第六頁(yè)，共141頁(yè)。2.根據(jù)基因調(diào)控在同一根據(jù)基因調(diào)控在同一事件中發(fā)生的先后事件中發(fā)生的先后(xinhu)次序又可分為

5、：次序又可分為：第七頁(yè)，共141頁(yè)。真核基因真核基因(jyn)表達(dá)調(diào)控的環(huán)節(jié)更多表達(dá)調(diào)控的環(huán)節(jié)更多v真核基因轉(zhuǎn)錄發(fā)生在細(xì)胞核真核基因轉(zhuǎn)錄發(fā)生在細(xì)胞核(線粒體基因的轉(zhuǎn)錄在線粒線粒體基因的轉(zhuǎn)錄在線粒體內(nèi)體內(nèi))，翻譯則多在胞漿，兩個(gè)過(guò)程，翻譯則多在胞漿，兩個(gè)過(guò)程(guchng)是分是分開(kāi)的，因此其調(diào)控增加了更多的環(huán)節(jié)和復(fù)雜性開(kāi)的，因此其調(diào)控增加了更多的環(huán)節(jié)和復(fù)雜性.v同原核生物一樣，轉(zhuǎn)錄依然是真核生物基因表達(dá)調(diào)控同原核生物一樣，轉(zhuǎn)錄依然是真核生物基因表達(dá)調(diào)控的主要環(huán)節(jié)。的主要環(huán)節(jié)。v但轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控占有了更多的分量。但轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控占有了更多的分量。 第八頁(yè)，共141頁(yè)。v8.18.1真核生物的基因結(jié)構(gòu)

6、真核生物的基因結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)與轉(zhuǎn)錄與轉(zhuǎn)錄活性活性 v8.28.2真核生物真核生物DNADNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控水平上的基因表達(dá)調(diào)控 v8.38.3真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控 v8.48.4真核基因轉(zhuǎn)錄后水平上的調(diào)控真核基因轉(zhuǎn)錄后水平上的調(diào)控Contents第九頁(yè)，共141頁(yè)。8.1真核生物(shngw)的基因結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)錄活性v1.真核細(xì)胞與原核細(xì)胞的差異(chy)v2.基因家族（gene family)v3.斷裂基因第十頁(yè)，共141頁(yè)。1.真核細(xì)胞與原核細(xì)胞在基因轉(zhuǎn)錄、翻譯及DNA的空間結(jié)構(gòu)方面(fngmin)存在以下幾個(gè)方面(fngmin)

7、的差異 P282 試說(shuō)明真核細(xì)胞與原核細(xì)胞在基因轉(zhuǎn)錄，翻譯及DNA的空間結(jié)構(gòu)方面存在的主要差異，表現(xiàn)在哪些方面？ 武漢大學(xué)2003年分子生物學(xué)碩士(shush)入學(xué)試題 第十一頁(yè)，共141頁(yè)。 在真核細(xì)胞中，一條成熟的mRNA鏈只能翻譯出一條多肽鏈，很少存在(cnzi)原核生物中常見(jiàn)的多基因操縱子形式。 真核細(xì)胞DNA與組蛋白和大量(dling)非組蛋白相結(jié)合，只有一小部分DNA是裸露的。第十二頁(yè)，共141頁(yè)。 高等(godng)真核細(xì)胞DNA中很大部分是不轉(zhuǎn)錄的，大部分真核細(xì)胞的基因中間還存在不被翻譯的內(nèi)含子。 真核生物能夠有序地根據(jù)生長(zhǎng)發(fā)育階段的需要(xyo)進(jìn)行DNA片段重排，還能在需要

8、(xyo)時(shí)增加細(xì)胞內(nèi)某些基因的拷貝數(shù)。第十三頁(yè)，共141頁(yè)。 在真核生物中，基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)區(qū)相對(duì)較大，它們可在真核生物中，基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)區(qū)相對(duì)較大，它們可能遠(yuǎn)離啟動(dòng)子達(dá)幾百個(gè)甚至上千個(gè)堿基對(duì)，這些調(diào)節(jié)區(qū)一能遠(yuǎn)離啟動(dòng)子達(dá)幾百個(gè)甚至上千個(gè)堿基對(duì)，這些調(diào)節(jié)區(qū)一般通過(guò)改變整個(gè)所控制基因般通過(guò)改變整個(gè)所控制基因5上游區(qū)上游區(qū)DNA構(gòu)型來(lái)影響它與構(gòu)型來(lái)影響它與RNA聚合酶的結(jié)合能力。聚合酶的結(jié)合能力。 在原核生物中，轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)區(qū)都很小，大都在原核生物中，轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)區(qū)都很小，大都(ddu)位于位于啟動(dòng)子上游不遠(yuǎn)處，調(diào)控蛋白結(jié)合到調(diào)節(jié)位點(diǎn)上可直接促啟動(dòng)子上游不遠(yuǎn)處，調(diào)控蛋白結(jié)合到調(diào)節(jié)位點(diǎn)上可直接促進(jìn)或抑制進(jìn)

9、或抑制RNA聚合酶與它的結(jié)合。聚合酶與它的結(jié)合。第十四頁(yè)，共141頁(yè)。 真核生物的RNA在細(xì)胞核中合成，只有經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)穿過(guò)核膜(h m)，到達(dá)細(xì)胞質(zhì)后，才能被翻譯成蛋白質(zhì)，原核生物中不存在這樣嚴(yán)格的空間間隔。 許多真核生物的基因只有經(jīng)過(guò)復(fù)雜的成熟和剪接過(guò)程，才能(cinng)順利地翻譯成蛋白質(zhì)。第十五頁(yè)，共141頁(yè)。真核生物(shngw)的基因組中有很多來(lái)源相同、結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)的基因，這些基因成套組合稱為基因家族。 同一(tngy)家族中的成員有時(shí)緊密地排列在一起，成為一個(gè)基因簇(gene cluster) 。如：編碼組蛋白、免疫球蛋白和血紅蛋白(xuhng dnbi)的基因都屬于基因家族2.

10、基因家族（gene family)第十六頁(yè)，共141頁(yè)。 多基因家族大致可分為兩類：一類是基因家族成簇地分布(fnb)在某一條染色體上，它們可同時(shí)發(fā)揮作用，合成某些蛋白質(zhì)，如組蛋白基因家族就成簇地集中在第7 號(hào)染色體長(zhǎng)臂3區(qū)2帶到3區(qū)6帶區(qū)域內(nèi)；另一類是一個(gè)基因家族的不同成員成簇地分布(fnb)不同染色體上，這些不同成員編碼一組功能上緊密相關(guān)的蛋白質(zhì)，如珠蛋白 基因家族。 第十七頁(yè)，共141頁(yè)。 珠蛋白是一個(gè)多基因家族，在人類的第16號(hào)染色體上發(fā)現(xiàn)了7個(gè)類a珠蛋白基因，在第11號(hào)染色體上發(fā)現(xiàn)了6個(gè)類b珠蛋白基因。 在約5億年前，祖先珠蛋白基因經(jīng)重復(fù)和歧化產(chǎn)生了原始的a珠蛋白基因和b珠蛋白基因，

11、再追溯至8億年前，這個(gè)祖先珠蛋白基因本身也是通過(guò) 基因重復(fù)而產(chǎn)生的，它的另一份拷貝進(jìn)化為現(xiàn)今的肌紅蛋白(myoglobin)基因，肌紅蛋白基因的組成和珠蛋白基因相似，其主要功能也同珠蛋白一樣是貯 存氧，因此我們可以將三個(gè)外顯子結(jié)構(gòu)(jigu)看成是它們共同的祖先。 第十八頁(yè)，共141頁(yè)。第十九頁(yè)，共141頁(yè)。v1、簡(jiǎn)單多基因(jyn)家族v2、復(fù)雜多基因(jyn)家族v3.發(fā)育調(diào)控的復(fù)雜多基因(jyn)家族第二十頁(yè)，共141頁(yè)。v大多數(shù)真核基因在大多數(shù)真核基因在DNA分子分子(fnz)上是不連上是不連續(xù)的，都是由蛋白質(zhì)編碼序列和非蛋白質(zhì)編續(xù)的，都是由蛋白質(zhì)編碼序列和非蛋白質(zhì)編碼序列兩部分組成，

12、其中編碼的序列稱為外碼序列兩部分組成，其中編碼的序列稱為外顯子顯子(Exon) ，非編碼序列稱內(nèi)含子，非編碼序列稱內(nèi)含子(Intron) 。3.斷裂基因第二十一頁(yè)，共141頁(yè)。v斷裂基因（斷裂基因（interrupted gene）：在一個(gè)基）：在一個(gè)基因結(jié)構(gòu)因結(jié)構(gòu)(jigu)中，編碼某一蛋白質(zhì)不同區(qū)域中，編碼某一蛋白質(zhì)不同區(qū)域的各個(gè)外顯子并不連續(xù)排列在一起，常常被的各個(gè)外顯子并不連續(xù)排列在一起，常常被長(zhǎng)度不等的內(nèi)含子所隔離，形成鑲嵌排列的長(zhǎng)度不等的內(nèi)含子所隔離，形成鑲嵌排列的斷裂方式，稱為斷裂基因。真核基因有時(shí)被斷裂方式，稱為斷裂基因。真核基因有時(shí)被稱為斷裂基因。稱為斷裂基因。 第二十二頁(yè)，

13、共141頁(yè)。v真核基因斷裂真核基因斷裂(dun li)結(jié)構(gòu)的另一個(gè)重要特結(jié)構(gòu)的另一個(gè)重要特點(diǎn)是外顯子點(diǎn)是外顯子-內(nèi)含子連接區(qū)（內(nèi)含子連接區(qū)（exon-intron junction）的高度保守性和特異性堿基序列。）的高度保守性和特異性堿基序列。 第二十三頁(yè)，共141頁(yè)。v8.18.1真核生物真核生物(shngw)(shngw)的基因結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)的基因結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)錄活性錄活性 v8.28.2真核生物真核生物(shngw)DNA(shngw)DNA水平上的基因水平上的基因表達(dá)調(diào)控表達(dá)調(diào)控 v8.38.3真核生物真核生物(shngw)(shngw)轉(zhuǎn)錄水平上的基轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控因表達(dá)調(diào)控 v8.48

14、.4真核基因轉(zhuǎn)錄后水平上的調(diào)控真核基因轉(zhuǎn)錄后水平上的調(diào)控Contents第二十四頁(yè)，共141頁(yè)。8.2 DNA水平的基因水平的基因(jyn)表達(dá)調(diào)表達(dá)調(diào)控控 v1染色質(zhì)水平染色質(zhì)水平(shupng)的調(diào)節(jié)：的調(diào)節(jié)：“開(kāi)放開(kāi)放”型型活性染色質(zhì)（活性染色質(zhì)（activechromatin）結(jié)構(gòu)對(duì)轉(zhuǎn)）結(jié)構(gòu)對(duì)轉(zhuǎn)錄的影響錄的影響 v2基因擴(kuò)增基因擴(kuò)增v3基因重排與交換基因重排與交換v4 DNA甲基化與基因活性的調(diào)控甲基化與基因活性的調(diào)控第二十五頁(yè)，共141頁(yè)。1 染色質(zhì)狀態(tài)染色質(zhì)狀態(tài)(zhungti)對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控 按功能狀態(tài)的不同可將染色質(zhì)分為：按功能狀態(tài)的不同可將染色質(zhì)分為： （1

15、）活性染色質(zhì)（有轉(zhuǎn)錄活性）活性染色質(zhì)（有轉(zhuǎn)錄活性） （2）非活性染色質(zhì)（沒(méi)有轉(zhuǎn)錄活性）非活性染色質(zhì)（沒(méi)有轉(zhuǎn)錄活性） 活性染色質(zhì)的核小體發(fā)生構(gòu)象改變，具有松散的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，從活性染色質(zhì)的核小體發(fā)生構(gòu)象改變，具有松散的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而便于轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子和順式用元件結(jié)合和而便于轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子和順式用元件結(jié)合和RNA聚合酶在轉(zhuǎn)錄模板聚合酶在轉(zhuǎn)錄模板(mbn)上滑動(dòng)。上滑動(dòng)。 染色質(zhì)是否處于活化狀態(tài)是決定轉(zhuǎn)錄功能的關(guān)鍵。染色質(zhì)是否處于活化狀態(tài)是決定轉(zhuǎn)錄功能的關(guān)鍵。第二十六頁(yè)，共141頁(yè)?；钚匀旧|(zhì)上具有(jyu)DNaseI超敏感位點(diǎn)活性染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征是RNA聚合酶、轉(zhuǎn)錄因子和各種( zhn)調(diào)節(jié)因子的結(jié)

16、合部位。第二十七頁(yè)，共141頁(yè)。在具有轉(zhuǎn)錄在具有轉(zhuǎn)錄(zhun l)活性活性的染色質(zhì)區(qū)域，的染色質(zhì)區(qū)域，可以觀察到一些可以觀察到一些變化，最明顯的變化，最明顯的是該區(qū)域?qū)怂崾窃搮^(qū)域?qū)怂崦附閷?dǎo)的酶介導(dǎo)的DNA降降解的敏感性增強(qiáng)。解的敏感性增強(qiáng)。 轉(zhuǎn)錄活躍轉(zhuǎn)錄活躍(huyu)區(qū)域?qū)怂崦该舾卸仍黾訁^(qū)域?qū)怂崦该舾卸仍黾拥诙隧?yè)，共141頁(yè)。2 基因(jyn)擴(kuò)增v基因擴(kuò)增是指某些基因的拷貝數(shù)專一性增大基因擴(kuò)增是指某些基因的拷貝數(shù)專一性增大的現(xiàn)象，它使得細(xì)胞在短期內(nèi)產(chǎn)生大量的基的現(xiàn)象，它使得細(xì)胞在短期內(nèi)產(chǎn)生大量的基因產(chǎn)物以滿足生長(zhǎng)發(fā)育的需要，是基因活性因產(chǎn)物以滿足生長(zhǎng)發(fā)育的需要，是基因活性調(diào)控

17、調(diào)控(dio kn)的一種方式。的一種方式。第二十九頁(yè)，共141頁(yè)。v例如例如:v1.非洲爪蟾的卵母細(xì)胞中原有非洲爪蟾的卵母細(xì)胞中原有rRNA基因（基因（rDNA）約約500個(gè)拷貝，在減數(shù)分裂個(gè)拷貝，在減數(shù)分裂I的粗線期，這個(gè)基因開(kāi)的粗線期，這個(gè)基因開(kāi)始迅速?gòu)?fù)制，到雙線期它的拷貝數(shù)約為始迅速?gòu)?fù)制，到雙線期它的拷貝數(shù)約為200萬(wàn)個(gè)，擴(kuò)萬(wàn)個(gè)，擴(kuò)增近增近4000倍，可用于合成倍，可用于合成1012個(gè)核糖體，以滿足卵個(gè)核糖體，以滿足卵裂期和胚胎期合成大量裂期和胚胎期合成大量(dling)蛋白質(zhì)的需要。蛋白質(zhì)的需要。v2.許多昆蟲(chóng)的某些細(xì)胞，如唾腺細(xì)胞染色體不經(jīng)發(fā)許多昆蟲(chóng)的某些細(xì)胞，如唾腺細(xì)胞染色體不經(jīng)

18、發(fā)生細(xì)胞分裂就可進(jìn)行重復(fù)復(fù)制。這種現(xiàn)象叫做多線生細(xì)胞分裂就可進(jìn)行重復(fù)復(fù)制。這種現(xiàn)象叫做多線性性(polyteny)。第三十頁(yè)，共141頁(yè)。3 基因基因(jyn)重排與交換重排與交換v將一個(gè)基因從遠(yuǎn)離啟動(dòng)子的地方移到距它很將一個(gè)基因從遠(yuǎn)離啟動(dòng)子的地方移到距它很近的位點(diǎn)從而啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，這種方式稱為基因近的位點(diǎn)從而啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，這種方式稱為基因重排。重排。 v通過(guò)基因重排調(diào)節(jié)基因活性的典型例子是免通過(guò)基因重排調(diào)節(jié)基因活性的典型例子是免疫疫(miny)球蛋白和球蛋白和T-細(xì)胞受體基因的表達(dá)。細(xì)胞受體基因的表達(dá)。 第三十一頁(yè)，共141頁(yè)。第三十二頁(yè)，共141頁(yè)。4 DNA甲基化與基因甲基化與基因(jyn)活性

19、的活性的調(diào)控調(diào)控vDNA甲基化是最早發(fā)現(xiàn)的修飾途徑之一，甲基化是最早發(fā)現(xiàn)的修飾途徑之一， DNA的甲基化修飾現(xiàn)象廣泛存在于多種有機(jī)的甲基化修飾現(xiàn)象廣泛存在于多種有機(jī)體中。體中。v與基因表達(dá)調(diào)控密切相關(guān)。與基因表達(dá)調(diào)控密切相關(guān)。vDNA甲基化能引起染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、甲基化能引起染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、DNA構(gòu)象、構(gòu)象、組蛋白修飾及組蛋白修飾及DNA與蛋白質(zhì)相互作用方式的與蛋白質(zhì)相互作用方式的改變，從而改變，從而(cng r)控制基因表達(dá)?？刂苹虮磉_(dá)。 第三十三頁(yè)，共141頁(yè)。vDNA的甲基化修飾與錯(cuò)誤修正時(shí)的定位的甲基化修飾與錯(cuò)誤修正時(shí)的定位(dngwi)有關(guān)。有關(guān)。v錯(cuò)配修復(fù)錯(cuò)配修復(fù): Dam甲基化酶；甲基化

20、酶； 5GATC； MutS、MutH和和MutL第三十四頁(yè)，共141頁(yè)。vDNA的甲基的甲基化的位點(diǎn)化的位點(diǎn)v：v5-甲基胞嘧啶甲基胞嘧啶（5-mC）和）和v少量少量(sholing)N6-甲基腺嘌甲基腺嘌呤（呤（N6-mA）及及v7-甲基鳥(niǎo)嘌呤甲基鳥(niǎo)嘌呤（7-mG）第三十五頁(yè)，共141頁(yè)。v在真核生物中，在真核生物中，5-甲基胞嘧啶主要出現(xiàn)在甲基胞嘧啶主要出現(xiàn)在CpG序列、序列、CpXpG、CCA/TGG和和GATC中。中。v多個(gè)多個(gè)(du )CpG序列集合成簇形成了富含甲基化序列集合成簇形成了富含甲基化位點(diǎn)的位點(diǎn)的CpG島（島（CpG island），具有很高的序列保），具有很高的序列保

21、守性。守性。第三十六頁(yè)，共141頁(yè)。v真核生物細(xì)胞內(nèi)存在真核生物細(xì)胞內(nèi)存在(cnzi)兩種甲基化酶兩種甲基化酶活性：活性： v1）一種被稱為日常型甲基轉(zhuǎn)移酶；）一種被稱為日常型甲基轉(zhuǎn)移酶； v2）另一種是從頭合成型甲基轉(zhuǎn)移酶）另一種是從頭合成型甲基轉(zhuǎn)移酶 第三十七頁(yè)，共141頁(yè)。5基因基因(jyn)丟失（了解）丟失（了解）v在細(xì)胞分化過(guò)程中，可以通過(guò)丟失掉某些基在細(xì)胞分化過(guò)程中，可以通過(guò)丟失掉某些基因而去除這些基因的活性。某些原生動(dòng)物、因而去除這些基因的活性。某些原生動(dòng)物、線蟲(chóng)、昆蟲(chóng)和甲殼類動(dòng)物在個(gè)體發(fā)育中，許線蟲(chóng)、昆蟲(chóng)和甲殼類動(dòng)物在個(gè)體發(fā)育中，許多體細(xì)胞常常丟失掉整條或部分的染色體，多體細(xì)胞

22、常常丟失掉整條或部分的染色體，只有將來(lái)只有將來(lái)(jingli)分化產(chǎn)生生殖細(xì)胞的那些分化產(chǎn)生生殖細(xì)胞的那些細(xì)胞一直保留著整套的染色體。細(xì)胞一直保留著整套的染色體。第三十八頁(yè)，共141頁(yè)。v8.18.1真核生物的基因結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)錄真核生物的基因結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)錄(zhun (zhun l)l)活性活性 v8.28.2真核生物真核生物DNADNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控水平上的基因表達(dá)調(diào)控 v8.38.3真核生物轉(zhuǎn)錄真核生物轉(zhuǎn)錄(zhun l)(zhun l)水平上的基水平上的基因表達(dá)調(diào)控因表達(dá)調(diào)控 v8.48.4真核基因轉(zhuǎn)錄真核基因轉(zhuǎn)錄(zhun l)(zhun l)后水平上的后水平上的調(diào)控調(diào)控Contents

23、第三十九頁(yè)，共141頁(yè)。8.3 轉(zhuǎn)錄水平轉(zhuǎn)錄水平(shupng)的基因表達(dá)的基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控第四十頁(yè)，共141頁(yè)。v特點(diǎn)：真核生物的轉(zhuǎn)錄特點(diǎn)：真核生物的轉(zhuǎn)錄(zhun l)調(diào)控大多調(diào)控大多數(shù)是通過(guò)順式作用元件（數(shù)是通過(guò)順式作用元件（cis-acting element）和反式作用因子（）和反式作用因子（trans-acting factor，又稱跨域作用因子）間復(fù)雜的相互，又稱跨域作用因子）間復(fù)雜的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 第四十一頁(yè)，共141頁(yè)。8.3 轉(zhuǎn)錄水平的基因轉(zhuǎn)錄水平的基因(jyn)表達(dá)調(diào)表達(dá)調(diào)控控v1.1.真核基因轉(zhuǎn)錄機(jī)器的主要組成：真核基因轉(zhuǎn)錄機(jī)器的主要組成：v1.1.1

24、.1.順式作用元件順式作用元件v1.2.1.2.反式作用因子反式作用因子(ynz)(ynz)v2.2.真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的主要模式真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的主要模式第四十二頁(yè)，共141頁(yè)。3.1順式作用順式作用(zuyng)元件元件vDNA上一段序列，它們常與特定的功能基因上一段序列，它們常與特定的功能基因連鎖在一起，組成基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控連鎖在一起，組成基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控(dio kn)區(qū)，影響自身基因的表達(dá)的區(qū)，影響自身基因的表達(dá)的DNA序列，序列，稱為順式作用元件。稱為順式作用元件。第四十三頁(yè)，共141頁(yè)。v種類：?jiǎn)?dòng)子、增強(qiáng)子、沉默子、應(yīng)答種類：?jiǎn)?dòng)子、增強(qiáng)子、沉默子、應(yīng)答(yngd)元件元件v主要是起

25、正性調(diào)控作用的順式作用元件，包主要是起正性調(diào)控作用的順式作用元件，包括啟動(dòng)子括啟動(dòng)子(promoter)、增強(qiáng)子、增強(qiáng)子(enhancer)；v近年又發(fā)現(xiàn)起負(fù)性調(diào)控作用的元件沉默子近年又發(fā)現(xiàn)起負(fù)性調(diào)控作用的元件沉默子/靜靜止子止子(silencer)。第四十四頁(yè)，共141頁(yè)。v在原核生物在原核生物(shngw)中，大多數(shù)基因表達(dá)中，大多數(shù)基因表達(dá)通過(guò)操縱子模型進(jìn)行調(diào)控，其順式作用元件通過(guò)操縱子模型進(jìn)行調(diào)控，其順式作用元件主要由啟動(dòng)基因、操縱基因和調(diào)節(jié)基因組成。主要由啟動(dòng)基因、操縱基因和調(diào)節(jié)基因組成。第四十五頁(yè)，共141頁(yè)。真核基因表達(dá)真核基因表達(dá)(biod)以正性調(diào)控為以正性調(diào)控為主導(dǎo)主導(dǎo)v真

26、核基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)真核基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)(biod)的調(diào)控蛋白也有的調(diào)控蛋白也有起阻遏和激活作用或兼有兩種作用者，但總起阻遏和激活作用或兼有兩種作用者，但總的是以激活蛋白的作用為主。即多數(shù)真核基的是以激活蛋白的作用為主。即多數(shù)真核基因在沒(méi)有調(diào)控蛋白作用時(shí)是不轉(zhuǎn)錄的，需要因在沒(méi)有調(diào)控蛋白作用時(shí)是不轉(zhuǎn)錄的，需要表達(dá)表達(dá)(biod)時(shí)就要有激活的蛋白質(zhì)來(lái)促進(jìn)時(shí)就要有激活的蛋白質(zhì)來(lái)促進(jìn)轉(zhuǎn)錄。換言之：真核基因表達(dá)轉(zhuǎn)錄。換言之：真核基因表達(dá)(biod)以正以正性調(diào)控為主導(dǎo)。性調(diào)控為主導(dǎo)。v真核基因調(diào)控中雖然也發(fā)現(xiàn)有負(fù)性調(diào)控元件，真核基因調(diào)控中雖然也發(fā)現(xiàn)有負(fù)性調(diào)控元件，但其存在并不普遍；但其存在并不普遍；第四十六頁(yè)，

27、共141頁(yè)。順式作用順式作用(zuyng)(zuyng)元件元件（1 1）啟動(dòng)子：在）啟動(dòng)子：在DNADNA分子中，分子中，RNARNA聚合酶能夠聚合酶能夠(nnggu)(nnggu)識(shí)別、結(jié)合并導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄起始的序列。識(shí)別、結(jié)合并導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄起始的序列。核心核心(hxn)啟動(dòng)子和上游啟動(dòng)子啟動(dòng)子和上游啟動(dòng)子第四十七頁(yè)，共141頁(yè)。v核心啟動(dòng)子核心啟動(dòng)子(core promoter)是指保證使是指保證使RNA聚合酶聚合酶II轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄正常起始所必需的、最少的正常起始所必需的、最少的DNA序列序列(xli)。v包括轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)及轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游一包括轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)及轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游一25一一30bp處的富處

28、的富含含TA的典型元件的典型元件TATA盒。盒。 v核心啟動(dòng)子單獨(dú)起作用時(shí)，只能確定轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)并產(chǎn)生基礎(chǔ)核心啟動(dòng)子單獨(dú)起作用時(shí)，只能確定轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)并產(chǎn)生基礎(chǔ)水平的轉(zhuǎn)錄。水平的轉(zhuǎn)錄。 第四十八頁(yè)，共141頁(yè)。v上游啟動(dòng)子元件上游啟動(dòng)子元件(upstream promoter element，UPE)包括通常包括通常(tngchng)位于一位于一70bp附近的附近的CAAT盒盒(CCAAT)和和GC盒盒(GGGCGG)等，能通過(guò)等，能通過(guò)TFII-D復(fù)合物調(diào)復(fù)合物調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄起始的頻率，提高轉(zhuǎn)錄效率。節(jié)轉(zhuǎn)錄起始的頻率，提高轉(zhuǎn)錄效率。 第四十九頁(yè)，共141頁(yè)。2. 增強(qiáng)子對(duì)轉(zhuǎn)錄的影響增強(qiáng)子對(duì)轉(zhuǎn)錄的影

29、響增強(qiáng)子是指能使與它連鎖的基因轉(zhuǎn)錄頻率增強(qiáng)子是指能使與它連鎖的基因轉(zhuǎn)錄頻率(pnl)明顯增明顯增加的加的DNA序列，最早發(fā)現(xiàn)于序列，最早發(fā)現(xiàn)于SV40早期基因的上游，早期基因的上游，有兩個(gè)長(zhǎng)有兩個(gè)長(zhǎng)72bp的正向重復(fù)序列。的正向重復(fù)序列。增強(qiáng)子通常具有下列特性：增強(qiáng)子通常具有下列特性：增強(qiáng)效應(yīng)十分明顯。增強(qiáng)效應(yīng)十分明顯。增強(qiáng)效應(yīng)與其位置和取向無(wú)關(guān)。增強(qiáng)效應(yīng)與其位置和取向無(wú)關(guān)。大多為重復(fù)序列（大多為重復(fù)序列（50bp）。）。其增強(qiáng)效應(yīng)有嚴(yán)密的組織和細(xì)胞特異性。其增強(qiáng)效應(yīng)有嚴(yán)密的組織和細(xì)胞特異性。無(wú)基因?qū)Ｒ恍?，可在不同的基因組合上表現(xiàn)增強(qiáng)效應(yīng)；無(wú)基因?qū)Ｒ恍?，可在不同的基因組合上表現(xiàn)增強(qiáng)效應(yīng)；許多增

30、強(qiáng)子還受外部信號(hào)的調(diào)控。許多增強(qiáng)子還受外部信號(hào)的調(diào)控。第五十頁(yè)，共141頁(yè)。增強(qiáng)子作用(zuyng)機(jī)理： 第五十一頁(yè)，共141頁(yè)。（3 3）沉默子：一種負(fù)調(diào)控）沉默子：一種負(fù)調(diào)控(dio kn)(dio kn)元件，參與元件，參與基因表達(dá)的負(fù)調(diào)控基因表達(dá)的負(fù)調(diào)控(dio kn)(dio kn)。其作用可不受。其作用可不受序列方向影響，能遠(yuǎn)距離發(fā)揮作用。當(dāng)其結(jié)合特序列方向影響，能遠(yuǎn)距離發(fā)揮作用。當(dāng)其結(jié)合特異蛋白因子時(shí)，對(duì)基因轉(zhuǎn)錄起阻遏作用。異蛋白因子時(shí)，對(duì)基因轉(zhuǎn)錄起阻遏作用。第五十二頁(yè)，共141頁(yè)。（）應(yīng)答元件：一段（）應(yīng)答元件：一段DNA上游序列，能和專一性蛋白因子上游序列，能和專一性蛋白因

31、子結(jié)合，調(diào)控基因特異性表達(dá)。結(jié)合，調(diào)控基因特異性表達(dá)。包括包括(boku)：如熱激應(yīng)答元件（如熱激應(yīng)答元件（heat shock response element，HSE），），糖皮質(zhì)應(yīng)答元件（糖皮質(zhì)應(yīng)答元件（glucocorticoid response element，GRE），），金屬應(yīng)答元件（金屬應(yīng)答元件（metal response element，MRE）等）等 第五十三頁(yè)，共141頁(yè)。3.2 反式作用反式作用(zuyng)因子因子3.2.1 基本概念基本概念3.2.2 反式作用反式作用(zuyng)因子的因子的DNA識(shí)識(shí)別或結(jié)合域別或結(jié)合域3.2.3反式作用反式作用(zuyng)

32、因子中的轉(zhuǎn)錄激因子中的轉(zhuǎn)錄激活域活域第五十四頁(yè)，共141頁(yè)。反式作用反式作用(zuyng)因子因子 1、定義：能直接或間接地識(shí)別或結(jié)合(jih)在各類順式作用元件核心序列上，參與調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄效率的蛋白質(zhì)。P300 TFDTFD（TATATATA）、）、CTFCTF（CAATCAAT）、）、SP1SP1（GGGCGGGGGCGG）、）、HSFHSF（熱激蛋白（熱激蛋白(dnbi)(dnbi)啟動(dòng)區(qū)）啟動(dòng)區(qū)）功能：激活或阻遏基因的表達(dá)第五十五頁(yè)，共141頁(yè)。聚聚合合酶酶轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄錄(zhu n l )起起始始復(fù)復(fù)合合體體的的組組裝裝第五十六頁(yè)，共141頁(yè)。2 2、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)D

33、NA結(jié)合結(jié)合(jih)結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄(zhun l)活化活化結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域主要包括：主要包括：蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)結(jié)合域蛋白質(zhì)結(jié)合域第五十七頁(yè)，共141頁(yè)。DNA識(shí)別識(shí)別(shbi)或結(jié)合域或結(jié)合域 v螺旋螺旋-轉(zhuǎn)折轉(zhuǎn)折-螺旋螺旋v鋅指結(jié)構(gòu)（鋅指結(jié)構(gòu)（zinc finger）v堿性堿性-亮氨酸拉鏈亮氨酸拉鏈(llin)v堿性堿性-螺旋螺旋-環(huán)環(huán)-螺旋螺旋v同源域蛋白（同源域蛋白（homeo domains，HD）第五十八頁(yè)，共141頁(yè)。v最初在最初在噬菌體的阻遏蛋白中發(fā)現(xiàn)的一種噬菌體的阻遏蛋白中發(fā)現(xiàn)的一種DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域。結(jié)合結(jié)構(gòu)域。v現(xiàn)廣泛分布在從酵母到人類的各種真核現(xiàn)廣泛分

34、布在從酵母到人類的各種真核生物中，雖彼此在氨基酸的順序生物中，雖彼此在氨基酸的順序(shnx)上差別很大，但高級(jí)結(jié)構(gòu)高度保守，如上差別很大，但高級(jí)結(jié)構(gòu)高度保守，如同源域蛋白。同源域蛋白。螺旋螺旋(luxun)-轉(zhuǎn)折轉(zhuǎn)折-螺旋螺旋(luxun)（Helix-turn-helix，H-T-H）第五十九頁(yè)，共141頁(yè)。兩段兩段-螺旋夾一段螺旋夾一段-折迭折迭(sh di)構(gòu)成，構(gòu)成，-螺旋與螺旋與-折迭折迭(sh di)之間通過(guò)之間通過(guò)-轉(zhuǎn)角或成環(huán)連接轉(zhuǎn)角或成環(huán)連接第六十頁(yè)，共141頁(yè)。Helix 3 of the homeodomain binds in the major groove of D

35、NA, with helices 1 and 2 lying outside the double helix. The N-terminal arm lies in the minor groove, and makes additional contacts. 第六十一頁(yè)，共141頁(yè)。鋅指結(jié)構(gòu)鋅指結(jié)構(gòu)(jigu)配位鍵配位鍵2-9個(gè)個(gè)CCysHHis第六十二頁(yè)，共141頁(yè)?！颁\指鋅指”: 據(jù)其結(jié)構(gòu)命名據(jù)其結(jié)構(gòu)命名,是由一個(gè)含有大約是由一個(gè)含有大約(dyu)30個(gè)氨基酸的個(gè)氨基酸的環(huán)和一個(gè)與環(huán)上的環(huán)和一個(gè)與環(huán)上的4個(gè)個(gè)Cys或或2個(gè)個(gè)Cys和和2個(gè)個(gè)His配位的配位的Zn構(gòu)成，形構(gòu)成，形成的

36、結(jié)構(gòu)像手指狀。成的結(jié)構(gòu)像手指狀。 C CysH His第六十三頁(yè)，共141頁(yè)。典型典型“鋅指蛋白鋅指蛋白” (typic zinic fingers)含一連串鋅指。重含一連串鋅指。重復(fù)的鋅指結(jié)構(gòu)都是復(fù)的鋅指結(jié)構(gòu)都是以鋅將以鋅將螺旋與一個(gè)螺旋與一個(gè)反向平行的反向平行的片層的片層的基部以鋅原子為中基部以鋅原子為中心，通過(guò)與一對(duì)半心，通過(guò)與一對(duì)半胱氨酸和一對(duì)組氨胱氨酸和一對(duì)組氨酸間形成配位鍵相酸間形成配位鍵相連接，鋅指環(huán)連接，鋅指環(huán)(zhhun)上突出的上突出的賴氨酸、精氨酸參賴氨酸、精氨酸參與與DNA結(jié)合。結(jié)合。 第六十四頁(yè)，共141頁(yè)。Zinc fingers may form -helices

37、 that insert into the major groove, associated with -sheets on the other side. 第六十五頁(yè)，共141頁(yè)。這種基序含這種基序含4-8個(gè)亮氨酸，每個(gè)亮氨酸，每隔隔6個(gè)氨基酸就有一個(gè)亮氨酸個(gè)氨基酸就有一個(gè)亮氨酸殘基間隔，這導(dǎo)致殘基間隔，這導(dǎo)致(dozh)第第7個(gè)亮氨酸殘基都在螺旋的個(gè)亮氨酸殘基都在螺旋的同側(cè)。又因這類蛋白質(zhì)都以同側(cè)。又因這類蛋白質(zhì)都以二聚體形式與二聚體形式與DNA結(jié)合，兩結(jié)合，兩個(gè)蛋白質(zhì)個(gè)蛋白質(zhì)螺旋上的亮氨酸螺旋上的亮氨酸靠近而形成拉鏈樣結(jié)構(gòu)?？拷纬衫湗咏Y(jié)構(gòu)。堿性堿性(jin xn)-亮氨酸拉鏈亮氨酸

38、拉鏈(basic - leucine zipper, bZIP)肽鏈氨基端肽鏈氨基端2030個(gè)富含堿性個(gè)富含堿性(jin xn)氨基酸結(jié)構(gòu)域與氨基酸結(jié)構(gòu)域與DNA結(jié)合。結(jié)合。第六十六頁(yè)，共141頁(yè)。The basic regions of the bZIP motif are held together by the dimerization at the adjacent zipper region when the hydrophobic faces of two leucine zippers interact in parallel orientation. N-end第六十七頁(yè)，共1

39、41頁(yè)。堿性堿性(jin xn)-螺旋螺旋-環(huán)環(huán)-螺旋（螺旋（basic helix /loop /helix，bHLH）其主要特點(diǎn)是可形成兩個(gè)其主要特點(diǎn)是可形成兩個(gè)-螺旋，兩個(gè)螺旋之間由環(huán)狀結(jié)螺旋，兩個(gè)螺旋之間由環(huán)狀結(jié)構(gòu)相連。構(gòu)相連。螺旋負(fù)責(zé)二聚體的形成，在螺旋負(fù)責(zé)二聚體的形成，在HLH中帶有堿性中帶有堿性(jin xn)區(qū)區(qū)的肽鏈稱為的肽鏈稱為 堿性堿性(jin xn)HLH（bHLH）。負(fù)責(zé)結(jié)）。負(fù)責(zé)結(jié)合合DNA。研究發(fā)現(xiàn)，研究發(fā)現(xiàn)，bH-L-H類蛋白只類蛋白只有形成同源或異源二聚體時(shí)，有形成同源或異源二聚體時(shí)，才具有足夠的才具有足夠的DNA結(jié)合能力，結(jié)合能力，當(dāng)這類異源二聚體中的一方不

40、當(dāng)這類異源二聚體中的一方不含有堿性含有堿性(jin xn)區(qū)時(shí)，明區(qū)時(shí)，明顯缺乏對(duì)靶基因的親和力。顯缺乏對(duì)靶基因的親和力。 第六十八頁(yè)，共141頁(yè)。同源(tn yun)域蛋白v同源域（同源域（homeo domains）是指編碼）是指編碼60個(gè)保守氨基酸序個(gè)保守氨基酸序列的列的DNA片段，廣泛存在于真核基因組內(nèi)，最早從果蠅同片段，廣泛存在于真核基因組內(nèi)，最早從果蠅同源異型座位源異型座位homeotic loci中克隆中克隆(k ln)得到而命名。具得到而命名。具有轉(zhuǎn)錄調(diào)控功能。有轉(zhuǎn)錄調(diào)控功能。v同源域蛋白是一個(gè)同源域蛋白是一個(gè)DNA結(jié)合域，它由結(jié)合域，它由60個(gè)氨基酸組成，并個(gè)氨基酸組成，并形

41、成形成3個(gè)個(gè)螺旋。螺旋。C端端螺旋有螺旋有17個(gè)氨基酸，結(jié)合個(gè)氨基酸，結(jié)合DNA大溝。大溝。N端臂插入端臂插入DNA小溝。小溝。v蛋白蛋白C末端區(qū)域類似于原核基因阻遏物螺旋末端區(qū)域類似于原核基因阻遏物螺旋-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角-螺旋結(jié)構(gòu)螺旋結(jié)構(gòu)有關(guān)。有關(guān)。第六十九頁(yè)，共141頁(yè)。轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄(zhun l)活化結(jié)構(gòu)域活化結(jié)構(gòu)域 v反式作用因子的功能具有多樣性，其轉(zhuǎn)錄活化反式作用因子的功能具有多樣性，其轉(zhuǎn)錄活化(huhu)域也有多種，通常是依賴于域也有多種，通常是依賴于DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域以外的結(jié)合結(jié)構(gòu)域以外的30l00個(gè)氨基酸殘基。個(gè)氨基酸殘基。 v不同的轉(zhuǎn)錄活化不同的轉(zhuǎn)錄活化(huhu)域大體上有下列幾組特征性

42、結(jié)域大體上有下列幾組特征性結(jié)構(gòu)：構(gòu)：v帶負(fù)電荷的帶負(fù)電荷的螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋結(jié)構(gòu)。v富含谷氨酰胺的結(jié)構(gòu)。富含谷氨酰胺的結(jié)構(gòu)。 v富含脯氨酸的結(jié)構(gòu)。富含脯氨酸的結(jié)構(gòu)。 第七十頁(yè)，共141頁(yè)。真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)(tioji)是復(fù)雜的、是復(fù)雜的、多樣的多樣的真核生物的轉(zhuǎn)錄調(diào)控大多數(shù)是通過(guò)順式作用元件和反式作用因子復(fù)真核生物的轉(zhuǎn)錄調(diào)控大多數(shù)是通過(guò)順式作用元件和反式作用因子復(fù)雜雜(fz)的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。第七十一頁(yè)，共141頁(yè)。真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控(dio kn)(dio kn)的的主要模式主要模式v2.1 蛋白質(zhì)磷酸化對(duì)基因表達(dá)影響蛋白質(zhì)磷酸化對(duì)基因表達(dá)影響

43、(yngxing)v2.2 蛋白的乙?；瘜?duì)基因表達(dá)影響蛋白的乙?；瘜?duì)基因表達(dá)影響(yngxing)v2.3 激素及熱激蛋白對(duì)基因表達(dá)影響激素及熱激蛋白對(duì)基因表達(dá)影響(yngxing)第七十二頁(yè)，共141頁(yè)。1.蛋白質(zhì)磷酸化蛋白質(zhì)磷酸化v蛋白質(zhì)的磷酸化與去磷酸化過(guò)程（圖蛋白質(zhì)的磷酸化與去磷酸化過(guò)程（圖8-25，p307）是生物體內(nèi)普遍存在的信息傳導(dǎo)調(diào)節(jié)）是生物體內(nèi)普遍存在的信息傳導(dǎo)調(diào)節(jié)方式，在細(xì)胞信號(hào)的傳遞過(guò)程中占有極其重方式，在細(xì)胞信號(hào)的傳遞過(guò)程中占有極其重要的地位，幾乎涉及所有要的地位，幾乎涉及所有(suyu)的生理及的生理及病理過(guò)程，如糖代謝、光合作用、細(xì)胞的生病理過(guò)程，如糖代謝、光合作用

44、、細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育、神經(jīng)遞質(zhì)的合成與釋放甚至癌變等長(zhǎng)發(fā)育、神經(jīng)遞質(zhì)的合成與釋放甚至癌變等等。等。 第七十三頁(yè)，共141頁(yè)。細(xì)胞是生命活動(dòng)的基本單位。細(xì)胞通過(guò)DNA的復(fù)制和細(xì)胞分裂將本身所固有的遺傳信息由親代傳至子代(zdi)，實(shí)現(xiàn)增殖繁衍。它們還不斷地“感知”環(huán)境變化，并對(duì)其作出特定的應(yīng)答。細(xì)胞應(yīng)答可以分為3個(gè)階段：外界信息的“感知”，即由細(xì)胞膜到細(xì)胞核內(nèi)的信息傳遞,染色質(zhì)水平上的基因活性調(diào)控,特定基因的表達(dá)，即從DNARNA蛋白質(zhì)的遺傳信息傳遞過(guò)程。1.蛋白質(zhì)磷酸化蛋白質(zhì)磷酸化第七十四頁(yè)，共141頁(yè)。signal magnificationv特異特異(ty)的膜受體對(duì)的膜受體對(duì)信號(hào)刺激的識(shí)別信

45、號(hào)刺激的識(shí)別v信號(hào)的跨膜轉(zhuǎn)換信號(hào)的跨膜轉(zhuǎn)換v細(xì)胞內(nèi)信號(hào)分子被傳細(xì)胞內(nèi)信號(hào)分子被傳遞給效應(yīng)分子，引起遞給效應(yīng)分子，引起細(xì)胞的活性變化細(xì)胞的活性變化v信號(hào)分子的失活引起信號(hào)分子的失活引起細(xì)胞反應(yīng)的終止細(xì)胞反應(yīng)的終止第七十五頁(yè)，共141頁(yè)。存在于細(xì)胞膜或細(xì)胞內(nèi)；能接受外界的信號(hào)并 將這一信號(hào)轉(zhuǎn)化為細(xì)胞 內(nèi)的一系列生物化學(xué)反 應(yīng) ，而對(duì)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)(jigu) 或功能產(chǎn)生影響第七十六頁(yè)，共141頁(yè)。v配體配體LigandLigandv能與受體呈特異性結(jié)合的生物活性分子能與受體呈特異性結(jié)合的生物活性分子(fnz)(fnz)統(tǒng)統(tǒng)稱為配體。稱為配體。v受體與配體結(jié)合特性：特異性、高效性、可飽和性、受體與配體結(jié)

46、合特性：特異性、高效性、可飽和性、可逆性?？赡嫘?。第七十七頁(yè)，共141頁(yè)。受體的基本(jbn)類型第七十八頁(yè)，共141頁(yè)。根據(jù)其結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)換信號(hào)的方式又分為三大類：根據(jù)其結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)換信號(hào)的方式又分為三大類：離子通道受體，離子通道受體，G蛋白蛋白(dnbi)偶聯(lián)受體和跨膜蛋偶聯(lián)受體和跨膜蛋白白(dnbi)激酶受體系統(tǒng)。激酶受體系統(tǒng)。1、膜受體、膜受體(membrane receptor)第七十九頁(yè)，共141頁(yè)。受受體體細(xì)胞細(xì)胞(xbo)表面受表面受體體細(xì)胞細(xì)胞(xbo)內(nèi)受體內(nèi)受體配體閘門配體閘門(zhmn)離子通道離子通道生長(zhǎng)因子類受體生長(zhǎng)因子類受體G蛋白偶聯(lián)的受體蛋白偶聯(lián)的受體第八十頁(yè)，共141

47、頁(yè)。離子通道受體，離子通道受體，G蛋白蛋白(dnbi)偶聯(lián)受體系統(tǒng)偶聯(lián)受體系統(tǒng)跨膜蛋白跨膜蛋白(dnbi)激酶激酶受體系統(tǒng)。受體系統(tǒng)。第八十一頁(yè)，共141頁(yè)。2 2、胞內(nèi)受體、胞內(nèi)受體(membrane receptor)(membrane receptor)第八十二頁(yè)，共141頁(yè)。一氧化氮（一氧化氮（NO）細(xì)胞細(xì)胞(xbo)內(nèi)內(nèi)信號(hào)信號(hào) 1998 年諾貝爾醫(yī)學(xué)年諾貝爾醫(yī)學(xué)(yxu)與生理學(xué)獎(jiǎng)與生理學(xué)獎(jiǎng) 硝酸甘油治療心絞痛具有百年的歷史，其作用機(jī)理是在硝酸甘油治療心絞痛具有百年的歷史，其作用機(jī)理是在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為體內(nèi)轉(zhuǎn)化為NO，可舒張血管，減輕心臟，可舒張血管，減輕心臟(xnzng)負(fù)荷負(fù)荷和心肌

48、的需氧量。和心肌的需氧量。 第八十三頁(yè)，共141頁(yè)。磷酸化與去磷酸化磷酸化與去磷酸化蛋白質(zhì)的磷酸化是指由蛋白質(zhì)激酶催化蛋白質(zhì)的磷酸化是指由蛋白質(zhì)激酶催化的把的把ATP或或GTP上上位的磷酸基轉(zhuǎn)移到底位的磷酸基轉(zhuǎn)移到底物蛋白質(zhì)氨基酸殘基上的過(guò)程物蛋白質(zhì)氨基酸殘基上的過(guò)程(guchng)其逆轉(zhuǎn)過(guò)程其逆轉(zhuǎn)過(guò)程(guchng)是由蛋白質(zhì)磷酸是由蛋白質(zhì)磷酸酶催化的，稱為蛋白質(zhì)脫磷酸化。酶催化的，稱為蛋白質(zhì)脫磷酸化。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在人體內(nèi)有多達(dá)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在人體內(nèi)有多達(dá)2000個(gè)左右的個(gè)左右的蛋白質(zhì)激酶和蛋白質(zhì)激酶和1000個(gè)左右的蛋白質(zhì)磷酸酶?jìng)€(gè)左右的蛋白質(zhì)磷酸酶基因?；?。組氨酸和賴氨酸殘基也可能組氨酸和賴氨酸殘

49、基也可能(knng)被磷酸化。被磷酸化。第八十四頁(yè)，共141頁(yè)。蛋白激酶的種類蛋白激酶的種類(zhngli)與功能與功能 根據(jù)底物蛋白質(zhì)被磷酸化的氨基酸殘基的種類可分為三大類： 第一類為絲氨酸/蘇氨酸型。第二類為酪氨酸型。第三類是組氨酸型。 細(xì)胞受刺激以后，通過(guò)蛋白質(zhì)磷酸化及一系列級(jí)聯(lián)放大過(guò)程將胞外信號(hào)轉(zhuǎn)化為細(xì)胞內(nèi)信號(hào)，從而引起(ynq)廣泛的生理反應(yīng)。第八十五頁(yè)，共141頁(yè)。 根據(jù)是否有調(diào)節(jié)物參與蛋白激酶活性又可分成兩大類：信使依賴性蛋白質(zhì)激酶（messenger-dependent protein kinase），包括胞內(nèi)信使或調(diào)節(jié)因子(ynz)依賴性蛋白激酶及激素（生長(zhǎng)因子(ynz)）依

50、賴性激酶兩個(gè)亞類；非信使依賴型蛋白激酶。第八十六頁(yè)，共141頁(yè)。蛋白質(zhì)磷酸化對(duì)基因蛋白質(zhì)磷酸化對(duì)基因(jyn)表達(dá)影表達(dá)影響響v1.受受cAMP水平調(diào)控的水平調(diào)控的A激酶激酶v2.C激酶與激酶與PIP2、IP3和和DAG v3.CaM激酶及激酶及MAP v4.酪氨酸激酶途徑酪氨酸激酶途徑(tjng)v5.蛋白質(zhì)磷酸化參與細(xì)胞分裂的調(diào)控蛋白質(zhì)磷酸化參與細(xì)胞分裂的調(diào)控G蛋白蛋白(dnbi)偶聯(lián)偶聯(lián)受體系統(tǒng)受體系統(tǒng)跨膜蛋白激酶跨膜蛋白激酶酶受體系統(tǒng)酶受體系統(tǒng)第八十七頁(yè)，共141頁(yè)。G蛋白蛋白(dnbi)偶聯(lián)受偶聯(lián)受體體v這類受體與這類受體與G蛋白偶聯(lián)，并通過(guò)蛋白偶聯(lián)，并通過(guò)G蛋白蛋白調(diào)節(jié)細(xì)胞的生物學(xué)

51、效應(yīng)，因而稱之為調(diào)節(jié)細(xì)胞的生物學(xué)效應(yīng)，因而稱之為G蛋白偶聯(lián)的受體。由一條多肽鏈組成蛋白偶聯(lián)的受體。由一條多肽鏈組成(z chn)，其中帶有，其中帶有7個(gè)疏水跨膜區(qū)域個(gè)疏水跨膜區(qū)域v氨基末端朝向細(xì)胞外，羧基末端則朝氨基末端朝向細(xì)胞外，羧基末端則朝向細(xì)胞內(nèi)基質(zhì)向細(xì)胞內(nèi)基質(zhì)v羧基末端有兩個(gè)在蛋白激酶催化下發(fā)羧基末端有兩個(gè)在蛋白激酶催化下發(fā)生磷酸化的位點(diǎn)生磷酸化的位點(diǎn) ，與受體活性調(diào)控有關(guān)。，與受體活性調(diào)控有關(guān)。當(dāng)受體與相應(yīng)的配體結(jié)合后，觸發(fā)受體當(dāng)受體與相應(yīng)的配體結(jié)合后，觸發(fā)受體蛋白的構(gòu)象改變，后者再進(jìn)一步調(diào)節(jié)蛋白的構(gòu)象改變，后者再進(jìn)一步調(diào)節(jié)G蛋白的活性而將配體的信號(hào)傳遞到細(xì)胞蛋白的活性而將配體的信號(hào)

52、傳遞到細(xì)胞內(nèi)。內(nèi)。第八十八頁(yè)，共141頁(yè)。G 蛋白蛋白(dnbi)偶聯(lián)受體偶聯(lián)受體又稱七個(gè)跨膜又稱七個(gè)跨膜螺旋受體螺旋受體/蛇型受體蛇型受體第八十九頁(yè)，共141頁(yè)。結(jié)合結(jié)合GTPGTP或或GDPGDPG蛋白蛋白鳥(niǎo)苷酸結(jié)合蛋白（鳥(niǎo)苷酸結(jié)合蛋白（guanine nucleotidebinding protein）由由3個(gè)不同的亞單位構(gòu)成異聚體個(gè)不同的亞單位構(gòu)成異聚體;具有結(jié)合具有結(jié)合GTP或或GDP的能力和的能力和GTPase的活性；的活性；其本身其本身(bnshn)的構(gòu)象改變可進(jìn)一步激活效應(yīng)蛋白的構(gòu)象改變可進(jìn)一步激活效應(yīng)蛋白effector protein，實(shí)現(xiàn)把細(xì)胞外的信號(hào)傳遞到細(xì)胞內(nèi)的過(guò)程。

53、，實(shí)現(xiàn)把細(xì)胞外的信號(hào)傳遞到細(xì)胞內(nèi)的過(guò)程。最早是由最早是由Rodbell，Gilman等分離等分離(fnl)純化，并將其命純化，并將其命名，獲得了名，獲得了1994年的諾貝爾獎(jiǎng)。年的諾貝爾獎(jiǎng)。 第九十頁(yè)，共141頁(yè)。G蛋蛋白白的的分分子子開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)第九十一頁(yè)，共141頁(yè)。1.1.受受cAMPcAMP水平調(diào)控水平調(diào)控(dio kn)(dio kn)的的A A激酶（激酶（P269P269） A激酶(jmi)（Protein Kinase A，PKA）：依賴于cAMP的蛋白激酶(jmi)。第九十二頁(yè)，共141頁(yè)。蛋白蛋白(dnbi)激酶激酶A（Protein Kinase A，PKA）：由兩個(gè)催化亞）：

54、由兩個(gè)催化亞基和兩個(gè)調(diào)節(jié)亞基組成。基和兩個(gè)調(diào)節(jié)亞基組成?；罨牡鞍谆罨牡鞍?dnbi)激酶激酶A 催化亞基可使細(xì)胞內(nèi)某些蛋白催化亞基可使細(xì)胞內(nèi)某些蛋白(dnbi)的絲氨酸或蘇氨酸殘基磷酸化，于是改變這些蛋白的絲氨酸或蘇氨酸殘基磷酸化，于是改變這些蛋白(dnbi)的活的活性，進(jìn)一步影響到相關(guān)基因的表達(dá)。性，進(jìn)一步影響到相關(guān)基因的表達(dá)。第九十三頁(yè)，共141頁(yè)。腺苷酸環(huán)化酶（腺苷酸環(huán)化酶（adenylate cyclase）：是相對(duì)分子量為）：是相對(duì)分子量為150KD 的糖蛋的糖蛋白，跨膜白，跨膜12 次。在次。在Mg2+或或Mn2+的存在下，腺苷酸環(huán)化酶催化的存在下，腺苷酸環(huán)化酶催化(cu hu

55、)ATP 生成生成cAMP第九十四頁(yè)，共141頁(yè)。cAMP信號(hào)與基因(jyn)表達(dá)膜上的受體與外源配基相結(jié)合，引膜上的受體與外源配基相結(jié)合，引起受體構(gòu)象上的變化，并與起受體構(gòu)象上的變化，并與GTP結(jié)結(jié)合蛋白相結(jié)合，激活了與膜相關(guān)的合蛋白相結(jié)合，激活了與膜相關(guān)的腺苷酸環(huán)化酶（腺苷酸環(huán)化酶（AC），導(dǎo)致胞內(nèi)），導(dǎo)致胞內(nèi)cAMP濃度上升濃度上升(shngshng)，活，活化化A激酶，釋放催化亞基并進(jìn)入核內(nèi)，激酶，釋放催化亞基并進(jìn)入核內(nèi)，實(shí)施底物磷酸化。被磷酸化的底物，實(shí)施底物磷酸化。被磷酸化的底物，如如CREB、CREM等，可作為轉(zhuǎn)錄激等，可作為轉(zhuǎn)錄激活因子誘發(fā)基因轉(zhuǎn)錄。活因子誘發(fā)基因轉(zhuǎn)錄。 第九十

56、五頁(yè)，共141頁(yè)。v已經(jīng)已經(jīng)(y jing)證實(shí)，許多轉(zhuǎn)錄因子都可以通過(guò)證實(shí)，許多轉(zhuǎn)錄因子都可以通過(guò)cAMP介導(dǎo)的蛋白質(zhì)磷酸化過(guò)程而被激活，因介導(dǎo)的蛋白質(zhì)磷酸化過(guò)程而被激活，因?yàn)檫@類基因的為這類基因的5端啟動(dòng)區(qū)大都擁有一個(gè)或數(shù)個(gè)端啟動(dòng)區(qū)大都擁有一個(gè)或數(shù)個(gè)cAMP應(yīng)答元件（應(yīng)答元件（cAMPresponse element,CRE），），其基本序列是其基本序列是TGACGTCA。vCRE結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白(cAMP response element bound protein ,CREB)第九十六頁(yè)，共141頁(yè)。v該信號(hào)途徑涉及的反應(yīng)(fnyng)鏈可表示為：v激素G蛋白耦聯(lián)受體G蛋白腺苷酸環(huán)化酶

57、cAMP依賴cAMP的蛋白激酶A基因調(diào)控蛋白基因轉(zhuǎn)錄第九十七頁(yè)，共141頁(yè)。7.3.1蛋白質(zhì)磷酸化、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及基因蛋白質(zhì)磷酸化、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及基因(jyn)表達(dá)表達(dá)v1.受受cAMP水平水平(shupng)調(diào)控的調(diào)控的A激酶激酶v2.C激酶與激酶與PIP2、IP3和和DAG v3.CaM激酶及激酶及MAP v4.酪氨酸激酶途徑酪氨酸激酶途徑v5.蛋白質(zhì)磷酸化參與細(xì)胞分裂的調(diào)控蛋白質(zhì)磷酸化參與細(xì)胞分裂的調(diào)控G蛋白蛋白(dnbi)偶聯(lián)偶聯(lián)受體系統(tǒng)受體系統(tǒng)跨膜蛋白激酶跨膜蛋白激酶受體系統(tǒng)受體系統(tǒng)第九十八頁(yè)，共141頁(yè)。4，5-二磷酸磷脂二磷酸磷脂(ln zh)酰肌醇（酰肌醇（PIP2）磷脂酶磷脂酶C（P

58、LC-）1，4，5-三磷酸肌醇（三磷酸肌醇（IP3）二?；视投；视?n yu)（DAG）2. C激酶與激酶與PIP2、IP3和和DAG磷脂酰肌醇途徑又稱為磷脂酰肌醇途徑又稱為“雙信使雙信使(xnsh)系統(tǒng)系統(tǒng)”(double messenger system)。第九十九頁(yè)，共141頁(yè)。 C激酶（PKC）是依賴于Ca2+的蛋白質(zhì)激酶。由于IP3所引起(ynq)的細(xì)胞質(zhì)Ca2+濃度升高，導(dǎo)致C激酶從胞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到靠原生質(zhì)膜內(nèi)側(cè)處，并被DAG和Ca2+的雙重影響所激活。C激酶主要實(shí)施對(duì)絲氨酸、蘇氨酸的磷酸化，它具有一個(gè)催化結(jié)構(gòu)域和一個(gè)調(diào)節(jié)結(jié)域。第一百頁(yè)，共141頁(yè)。第一百零一頁(yè)，共141頁(yè)。第一百

59、零二頁(yè)，共141頁(yè)。3.CaM激酶激酶(jmi)及及MAPv鈣調(diào)蛋白鈣調(diào)蛋白(dnbi)(calmodulin , CaM)為鈣為鈣結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白(dnbi)，由一條肽鏈組成，有四，由一條肽鏈組成，有四個(gè)個(gè)Ca2+結(jié)合位點(diǎn)。與結(jié)合位點(diǎn)。與Ca2+結(jié)合后可激活結(jié)合后可激活CaM激酶（激酶（CaM-kinase） ，再磷酸化多種，再磷酸化多種功能蛋白功能蛋白(dnbi)質(zhì)的絲、蘇氨基酸殘基。質(zhì)的絲、蘇氨基酸殘基。 第一百零三頁(yè)，共141頁(yè)。第一百零四頁(yè)，共141頁(yè)。vMAP激酶（激酶（mitogen-activated protein kinase, MAPK, 有絲分裂活化蛋白激酶）活有絲分裂

60、活化蛋白激酶）活性受許多外源細(xì)胞生長(zhǎng)性受許多外源細(xì)胞生長(zhǎng)(shngzhng)、分化、分化因子的誘導(dǎo)，也受到酪氨酸蛋白激酶及因子的誘導(dǎo)，也受到酪氨酸蛋白激酶及G蛋蛋白受體系統(tǒng)的調(diào)控。白受體系統(tǒng)的調(diào)控。 vMAP-激酶的活性取決于該蛋白中僅有一個(gè)氨激酶的活性取決于該蛋白中僅有一個(gè)氨基酸之隔的酪氨酸、絲氨酸殘基是否都被磷基酸之隔的酪氨酸、絲氨酸殘基是否都被磷酸化（圖酸化（圖8-32）。）。 第一百零五頁(yè)，共141頁(yè)。v把能同時(shí)催化這兩個(gè)氨基酸殘基磷酸化的酶把能同時(shí)催化這兩個(gè)氨基酸殘基磷酸化的酶稱為稱為(chn wi)MAP-激酶激酶-激酶激酶（ MAPKK ），它的反應(yīng)底物是），它的反應(yīng)底物是MAP