转录水平的调控
基因转录水平调控概念
基因转录水平调控概念
基因转录水平调控是指调控基因在转录过程中产生的mRNA
量的机制。
基因转录是DNA转录为mRNA的过程，是基因表达的第一步。
基因转录水平的调控可以通过多种机制实现，包括转录因子的结合与解离、染色质结构的改变、RNA聚合酶
的活性调控等。
转录因子是一类能够结合到DNA上并调控转录过程的蛋白质，它们可以促进或抑制转录因子的结合，从而影响基因的转录水平。
转录因子的结合位点通常位于基因的启动子区域，能够与RNA聚合酶相互作用，促进或抑制转录的进行。
染色质结构的改变也能够影响基因的转录水平调控。
染色质是复杂的DNA和蛋白质组成的复合体，能够在较大范围内影响
基因的表达。
染色质状态的改变可以通过DNA甲基化、组蛋
白修饰等方式实现，进而影响基因的转录活性。
此外，RNA聚合酶的活性调控也是基因转录水平调控的重要
机制。
RNA聚合酶是负责合成RNA的酶，其活性的调节可以通过环境信号的作用以及转录调控因子的结合来实现。
这些机制能够影响转录因子的结合与解离、RNA链的合成速率以及RNA聚合酶的招募等，从而影响基因的转录水平。
总而言之，基因转录水平调控是通过调控基因的转录过程中产生的mRNA量来实现基因表达调控的过程。
通过转录因子、
染色质结构和RNA聚合酶等的调控作用，可以实现对基因转
录水平的精细调节。
真核生物转录水平的调控机制
真核生物转录水平的调控机制一、转录因子转录因子是真核生物转录水平调控的重要环节。
它们可以识别和结合DNA上的特异序列，从而调控基因的表达。
根据结合位点的不同，转录因子可以分为上游启动子元件和增强子元件两类。
上游启动子元件主要包括TATA box和CAAT box等，而增强子元件则是一种具有增强基因转录功能的DNA序列。
二、染色质重塑染色质重塑是真核生物基因表达调控的重要机制之一。
染色质重塑可以改变染色质的结构，从而影响基因的表达。
染色质重塑过程中，染色质重塑复合物可以将核小体从DNA上移除或重新排列，从而改变染色质的可及性。
此外，染色质重塑还可以影响DNA的甲基化水平，进一步调控基因的表达。
三、miRNA和siRNAmiRNA和siRNA是真核生物中的非编码RNA，它们可以通过与mRNA的特异性结合来调控基因的表达。
miRNA和siRNA可以与mRNA 的3'UTR结合，导致mRNA的降解或翻译抑制，从而调控基因的表达。
此外，miRNA和siRNA还可以通过与转录因子或染色质重塑复合物等相互作用，影响基因的转录和表达。
四、转录起始和延伸转录起始和延伸是真核生物转录水平调控的重要环节。
转录起始和延伸过程中，RNA聚合酶可以识别启动子元件并开始转录，然后沿着DNA序列向下游移动并合成RNA。
在这个过程中，转录起始和延伸复合物可以与RNA聚合酶相互作用，从而影响转录的效率和方向。
此外，一些转录因子也可以与RNA聚合酶相互作用，进一步影响基因的表达。
五、转录后修饰真核生物中的RNA聚合酶可以使用各种转录后修饰来修饰其转录产物。
这些修饰可以包括mRNA的加尾、编辑、剪接和稳定性等。
这些过程可以影响mRNA的翻译效率和稳定性，从而影响基因的表达。
此外，一些蛋白质也可以通过磷酸化、乙酰化或甲基化等修饰来影响基因的表达。
六、细胞周期与细胞分化细胞周期和细胞分化是真核生物细胞生命活动中的重要过程，也是转录水平调控的重要方面。
转录调控的机制
转录调控的机制
转录调控是指控制基因转录的机制，通过调节基因的表达水平来影响细胞的生理和病理过程。
转录调控可以分为转录前调控和转录后调控两个阶段。
在转录前调控中，转录因子是关键的调控因素。
转录因子是一类结构特殊的蛋白质，它们能够结合到基因启动子区域的特定序列上，并调节基因的转录。
转录因子可以分为激活子和抑制子，分别促进或抑制基因的转录。
不同转录因子之间会发生相互作用，形成复杂的调控网络。
转录后调控则主要由RNA后转录修饰参与。
这些修饰有助于调控RNA的稳定性、翻译效率和局部结构。
其中最重要的后转录修饰包括剪接、RNA编辑、RNA甲基化等。
这些修饰在细胞发育、免疫应答、疾病发生等过程中发挥着重要的作用。
最近发现，非编码RNA也能够参与到转录调控中。
非编码RNA是指在基因组中存在，但不编码蛋白质的RNA分子。
它们能够与DNA、RNA和蛋白质发生相互作用，从而影响基因的表达。
非编码RNA在癌症、神经退行性疾病等多种疾病中发挥着重要的作用。
总的来说，转录调控是一个复杂的过程，涉及到多种分子的相互作用。
研究转录调控的机制不仅有助于我们理解生命现象的本质，也为疾病的治疗和预防提供了新的思路。
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《转录水平的调控》课件
转录因子在转录过程中的作用机制
激活机制
转录因子通过与DNA上的特异序 列结合，促进RNA聚合酶的招募 ，从而激活基因转录。
抑制机制
转录因子通过与DNA上的特异序 列结合，阻止RNA聚合酶的招募 ，从而抑制基因转录。
共激活剂和共抑制
因子
一些转录因子可以招募共激活剂 或共抑制因子，进一步增强或减 弱其调控作用。
转录因子在疾病中的调控作用
肿瘤发生和发展
一些转录因子在肿瘤发生和发展过程中发挥重要作用，如MYC、FOXM1等。这些转录因子的异常表达可以导致肿瘤 细胞的增殖、侵袭和转移。
免疫系统调控
一些转录因子在免疫系统的发育和功能中发挥重要作用，如NF-κB、IRF等。这些转录因子的异常表达可以导致免疫 系统紊乱，增加疾病易感性。
在转录过程中，RNA聚合酶识别DNA上的启动子 02 序列，并开始合成RNA链。
转录过程中，DNA双链结构中的一条链作为模板 03 ，合成RNA链。
转录的步骤
起始
RNA聚合酶结合到DNA上的启动子序列， 并开始合成RNA链。
延长
RNA聚合酶沿着DNA模板链不断向前移动，同时合 成RNA链。
终止
RNA聚合酶到达DNA上的终止子序列，停 止合成RNA链，并从DNA上释放出来。
表观遗传学主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑和非编码 RNA等机制。
表观遗传学调控在细胞分化、胚胎发育、肿瘤发生等多种生物学过程中发 挥重要作用。
DNA甲基化在转录水平调控中的作用
DNA甲基化是指在 DNA序列中，CpG位 点的胞嘧啶被甲基所
修饰的一种形式。
DNA甲基化可以影响 转录因子与DNA的结 合，从而调控基因的
02
基因表达的调控
基因表达的调控基因表达的调控是生物体中基因活动的一个重要过程，通过调控基因的表达水平，维持细胞的功能和稳态。
基因表达调控涉及多个层次，包括转录水平、转译水平和后转录水平等。
下面将对这些层次的基因表达调控进行详细介绍。
一、转录水平调控转录水平调控指的是通过调节基因的转录过程来控制基因表达的水平。
主要的调控方式包括转录激活和转录抑制。
转录激活因子可以与DNA结合，促进转录因子的结合，从而增强转录过程，而转录抑制因子则能够与DNA或转录因子结合，阻碍转录的进行。
此外，染色质的结构也会对基因的转录起到重要的调控作用，如DNA甲基化、组蛋白修饰等都可以改变染色质的状态，进而影响基因的表达。
二、转译水平调控转译水平调控是指调控基因的转录产物（mRNA）的转译过程。
在细胞中，mRNA需要被翻译成蛋白质才能发挥作用。
转译的调控主要包括转录后修饰和mRNA降解两个方面。
在转录后修饰中，mRNA会经历剪接、剪接调控、RNA编辑等多个步骤，来改变它的结构和功能。
而mRNA降解则通过一系列核酸酶的作用，将mRNA降解成短的片段，从而控制基因的表达。
三、后转录水平调控后转录水平调控是指基因表达的调控发生在转录和转译之后的过程。
在这个阶段，蛋白质会经历一系列的修饰和定位过程，以实现其特定的功能。
这些修饰包括糖基化、磷酸化、乙酰化等，它们可以改变蛋白质的稳定性、定位和相互作用等性质。
此外，许多蛋白质需要通过蛋白酶的作用进行裂解，形成活性的多肽或蛋白质片段。
总结起来，基因表达的调控是一个复杂而精细的过程，涉及多个层次的调控机制。
通过转录水平的调控，可以控制基因的转录过程和染色质的结构状态；通过转译水平的调控，可以调节mRNA的转译和降解过程；而后转录水平的调控，则调节了蛋白质的修饰和定位等过程。
这些调控机制相互作用，共同维持了细胞内基因表达的平衡，保证了生物体的正常功能。
基因表达的调控不仅对细胞发育和生理功能具有重要的影响，还与疾病的发生和进展密切相关。
第二节真核基因转录水平的调控(精)
第二节真核基因转录水平的调控一、真核生物的RNA聚合酶有三种RNA聚合酶：RNA聚合酶Ⅰ；RNA聚合酶Ⅱ；RNA聚合酶Ⅲ。
二、真核基因顺式作用元件（一）、顺式作用元件概念指DNA上对基因表达在调节活性的某些特定的调控序列，其活性仅影响其自身处于同一DNA分子上的基因。
（二）、种类启动子、增强子、静止子1、启动子的结构和功能启动子与原核启动子的含义相同，是指RNA聚合酶结合并起动转录的DNA序列。
但真核同启动子间不像原核那样有明显共同一致的序列。
而且单靠RNA聚合酶难以结合DNA而起动转录，而是需要多种蛋白质因子的相互协调作用。
RNA聚合酶Ⅱ启动子结构1）TATA框（TATA frame）：其一致顺序为TATAA(TAA(T。
TATA框中心在-30附近，相当于原核的-10序列（pribnow box）。
对大多数真核生物来说，RNA聚合酶与TATA框牢固结合之后才能开始转录。
TATA框的左右富含G┇C 序列，这就有利于该框与RNA聚合酶形成开放性启动子复合物。
2）CAAT框（CAAT frame）：位置在-75附近，一致序列为GGC(TCAATCT。
CAAT框可能控制着转录起始的频率。
（3）GC框在-90bp左右的GGGCGG序列称为GC框。
一个在-30—+15即核心启动子(core promoter element，另一为上游启动子区(upstream promoter element在-150—-50，不同物种的启动子因子有显著差异，启动子区没有和mRNA的TATA和CAAT盒顺序，故物种间大前体-rRNA基因的转录起始是不同的。
基因间间隔含一个或几个终止信号可终止其之前的基因的转录而其本身不转录，间隔区含多种反向顺序可作为增强子结合转录因子2、增强子的结构和功能增强子（enhancer）：又称为远上游序列（far upstream sequence 。
它是远距离调节启动子以增加转录速率的DNA序列，其增强作用与序列的方向无关，与它在基因的上下游位置无关。
转录水平和翻译后修饰在真核细胞中的调控和控制机制
转录水平和翻译后修饰在真核细胞中的调控和控制机制真核细胞是生物学中一类重要的细胞类型，与原核细胞相比，其特点在于拥有更加复杂的细胞结构和更加精细的基因表达调控机制。
在真核细胞中，基因表达调控主要包括转录水平和翻译后修饰两个层面。
这两个层面的调控和控制机制既有相似之处，也有明显的差异。
转录水平的调控和控制机制转录水平是指DNA序列转录成mRNA的速率，是基因表达的关键环节。
在真核细胞中，转录水平主要受到转录因子、染色质和mRNA稳定性等多种因素的调控。
第一，转录因子的作用。
转录因子是一类在基因转录过程中发挥关键作用的蛋白质，主要分为转录激活因子和转录抑制因子。
转录激活因子的主要作用是增强基因转录水平，而转录抑制因子则起到抑制基因转录的作用。
第二，染色质结构的调控。
在真核细胞中，DNA和组蛋白一起形成染色质的基本单位——核小体。
染色质的紧密度对转录水平产生重要作用。
乙酰化和去乙酰化等化学修饰作用可以增强或降低染色质的紧密度，从而影响转录水平。
第三，mRNA稳定性的调控。
mRNA在合成后的寿命长短决定了其在基因表达中的重要程度。
mRNA稳定性受到多种调控因素的影响，其中包括外界刺激、RNA降解途径以及RNA的复合物等。
翻译后修饰的调控和控制机制翻译后修饰是指蛋白质在翻译完成后，通过一系列化学修饰来调节蛋白质的功能和特性。
在真核细胞中，翻译后修饰主要包括糖基化、磷酸化、甲基化等多种形式。
第一，糖基化的作用。
糖基化是一种最常见的翻译后修饰形式，可以通过分子图谱等多种技术手段进行检测。
糖基化可以影响蛋白质的抗原性、稳定性以及代谢途径等方面。
第二，磷酸化的作用。
磷酸化是一种重要的翻译后修饰形式，将磷酸基添加到特定的氨基酸残基上，从而改变蛋白质的电荷、构象和降解途径等方面。
磷酸化是细胞中一种非常常见的信号转导方式，可以参与到多种生理和病理过程中。
第三，甲基化的作用。
甲基化是一种比较特殊的翻译后修饰形式，可以通过DNA甲基化和蛋白质甲基化实现。
03转录及调控-3
（一）真核生物基因表达的特点
1. 细胞的全能性 2. 基因表达的时间性和空间性 3. 转录和翻译分开进行
4. 初级转录产物要经过转录后加工修饰
5. 部分基因多拷贝
6. 不存在操纵子结构 真核生物的mRNA是单顺反子mRNA
(monocistronic mRNA)
胚胎期
ε
胚胎期 δ2 Hb Grow1
原核生物以负调控为主： 原核生物染色质没有核小体结构，DNA没有遮蔽，
催化转录的RNA聚合酶很容易发现启动子，其基 因表达的调节很容易通过阻遏蛋白实现。 负调控提供了一个非常保险的机制：即使调节系 统失灵，蛋白质照样可以合成。很多原核操纵子 （元）系统，原核基因调控普遍涉及特异阻遏蛋 白参与的开、关调节机制。
Transcription
mRNA 5′
3′
1
2
3
Translation
Proteins
1
2
3
3.转录和翻译偶联进行；
4.mRNA翻译起始部位有特殊的碱基序列—SD序 列，共有序列为AGGAGG； 5.原核生物基因表达调控主要在转录水平，即对 RNA合成的调控。
通常有两种方式： (1) 起始调控，即启动子调控 (2) 终止调控(衰减子调控)
转录终止调控方式 ： A.依赖ρ因子的终止调控
噬菌体
B.不依赖ρ因子的终止调控
• 依赖mRNA3′末端转录终止子
• 衰减子介导的转录终止
色氨酸操纵子的表达调控
1.色氨酸操纵子的结构 色氨酸操纵子（tryptophan operon，trp operon）
负责色氨酸合成的操纵子，由启动子和操纵基因 区组成，该操纵基因区控制一个编码色氨酸生物合 成需要的5种蛋白的多顺反子mRNA的表达。
转录调控的基本概念与方法
转录调控的基本概念与方法转录调控是指在基因转录过程中通过多种调节机制来控制基因表达的过程。
基因的表达水平是由多个阶段调控的，其中包括转录过程的调节。
基因的转录调控是细胞生命活动中的一个重要部分，而其对生物体的正常发育和对合适环境中适应能力的维持有着至关重要的影响。
在本文中，我们将着重介绍转录调控的基本概念与方法。
一、概念基因在转录过程中，DNA双链经RNA聚合酶翻译成mRNA单链，mRNA单链最终被翻译成不同的蛋白质。
转录调控是指在这一过程中，通过调节转录起始和终止、核苷酸的翻译、RNA剪切和稳定性等一系列机制的调节，从而调节基因表达水平的过程。
简言之，转录调控是指通过各种控制机制来影响基因表达，从而控制细胞也就是生物体的生命活动。
二、转录调控的方法转录调控的方法包括以下三个过程：1、启动子识别和转录起始转录起始是指RNA聚合酶在启动子区域识别核心启动子及其包含的转录起始位点（TSS），从而决定基因的转录起始点和表达水平。
核心启动子区域包括4-6个核苷酸序列motif，如TATA-box、Inr、DPE、MTE、BRE和DCE等。
其中TATA-box位点是RNA聚合酶在解旋DNA双链时所结合的位点。
该位点在基因转录起始的过程中的作用很重要。
2、转录因子和共同调节转录因子是指具有DNA结合域的蛋白质，这种蛋白质能够与特异性和/或通用性转录因子协同作用，寻找并与特定位点结合，信号通路和正常的生理调节都会影响蛋白质的合成与功能。
这一过程被称为共同调节。
转录因子可以激活或静默启动子序列，以调整启动子的活性。
动物RNA聚合酶II的启动转录因子集合依次为TFIID、TFIIB、TFIIE、TFIIH、TFIIA及TFIIF。
共同调节同样是非常重要的调控机制，其中所涉及的转录因子根据不同基因的特点而异，有的是其自身结合，有的是与其他独立性转录因子互相结合。
3、RNA处理和稳定性RNA的加工包括剪切、剪裁、拼接和修饰。
表观遗传学的转录调控及研究方法
表观遗传学的转录调控及研究方法表观遗传学是指细胞基因表达模式在不改变DNA序列的情况下通过化学修饰（如甲基化、脱乙酰化、修饰染色体蛋白等）对DNA解旋复合和转录调控的影响。
对于表观遗传学的研究，转录调控是一个重要的方面之一。
本文将简要介绍表观遗传学中转录调控的机制和研究方法。
I. 基本机制转录调控是指针对目标基因DNA的转录水平发生调整，从而实现基因表达模式上的改变。
表观遗传学在这一过程中发挥了重要作用。
常见的转录调控机制有以下几种：1. DNA甲基化：DNA甲基化是指DNA链上的一些胞嘧啶被甲基基团取代，从而影响RNA聚合酶转录对目标基因的识别和结合，进而改变基因的表达水平。
DNA甲基化是表观遗传学中最基本的转录调控机制之一。
2. 组蛋白修饰：在组蛋白和DNA的相互作用中，组蛋白的乙酰化、甲基化、去乙酰化等修饰会显著影响对DNA的紧密包裹和RNA聚合酶的识别和结合，从而对基因表达水平产生影响。
3. RNA干扰：在转录后阶段，RNA干扰可以通过小分子RNA对mRNA分解、剪切甚至翻译过程进行调控。
4. 转录因子结合：某些转录因子会与DNA上的序列特异性结合，并影响RNA聚合酶的识别和结合，从而对基因表达产生调控作用。
II. 研究方法研究表观遗传学中转录调控机制一般采用以下几个方法：1. 甲基化特异性PCR（MSP）：MSP是一种对DNA甲基化状态进行检测的PCR方法。
该方法通过对特定DNA区域进行酶切，从而区分是否被甲基化，达到分析DNA甲基化状态的目的。
这种方法被广泛应用于癌症、自身免疫性疾病等与DNA甲基化有关的疾病的研究中。
2. 色谱免疫共沉淀（ChIP）：色谱免疫共沉淀是一种针对特定蛋白质- DNA结合状态的检测方法。
该方法通过运用与靶蛋白特异性的抗体，将目标蛋白质和与之结合的DNA 富集，从而应用于研究蛋白质- DNA结合区域和组蛋白修饰等在转录因素结合过程中的机制。
3. 单细胞转录组测序：单细胞转录组测序是一种可以对单个细胞内的基因表达状态进行高通量测序的方法。
基因表达的调控机制
基因表达的调控机制基因表达是指基因信息转录成RNA，再翻译成蛋白质的过程。
在细胞内，基因表达需要受到严格的调控，以确保细胞在不同环境下能够适应并正常运作。
基因表达的调控机制涉及到多个层面，包括转录水平、转录后调控、翻译水平和蛋白后修饰等。
本文将从这些方面介绍基因表达的调控机制。
1. 转录水平的调控转录是基因表达的第一步，也是调控基因表达的关键环节。
在转录水平，基因的表达可以通过启动子区域的甲基化、转录因子的结合、染色质重塑等方式进行调控。
启动子区域的甲基化可以影响转录因子的结合，从而影响基因的转录活性。
转录因子是一类能够结合到DNA上特定序列的蛋白质，它们可以促进或抑制基因的转录。
染色质重塑是指通过改变染色质的结构来影响基因的可及性，从而调控基因的表达水平。
2. 转录后调控转录后调控是指转录后RNA的修饰和稳定性调控。
在细胞核内，RNA经过剪接、剪切、聚腺苷酸化等修饰过程，形成成熟的mRNA。
这些修饰过程可以影响mRNA的稳定性和翻译效率。
另外，miRNA和siRNA等小RNA也可以通过靶向特定mRNA分解或抑制翻译来调控基因表达。
3. 翻译水平的调控翻译是指mRNA上的密码子被翻译成氨基酸序列的过程。
在翻译水平，基因的表达可以通过启动子区域的结构、mRNA的稳定性、翻译因子的结合等方式进行调控。
启动子区域的结构可以影响翻译因子的结合，从而影响翻译的进行。
翻译因子是一类能够结合到mRNA上特定序列的蛋白质，它们可以促进或抑制翻译的进行。
4. 蛋白后修饰蛋白后修饰是指蛋白质合成后，蛋白质经过翻译后修饰的过程。
在细胞内，蛋白质可以通过磷酸化、甲基化、乙酰化等方式进行修饰，从而影响蛋白质的功能和稳定性。
这些修饰过程可以调控蛋白质的活性、亚细胞定位和相互作用等。
综上所述，基因表达的调控机制涉及到转录水平、转录后调控、翻译水平和蛋白后修饰等多个层面。
这些调控机制相互作用，共同调节基因的表达水平，以适应细胞在不同环境下的需要。
转录和转录水平的调控要点
SECTIOＮ 5转录与转录水平得调控重点:转录得反应体系,原核生物ＲＮＡ聚合酶与真核生物中得RＮA聚合酶得特点,RNＡ得转录过程大体可分为起始、延长、终止三个阶段。
真核ＲNA得转录后加工,包括各种ＲNA前体得加工过程。
基因表达调控得基本概念、特点、基本原理。
乳糖操纵子得结构、负性调控、正性调控、协调调节、转录衰减、SＯS 反应。
难点:转录模板得不对称性极其命名,原核生物及真核生物得转录起始,真核生物得转录终止,mRNA前体得剪接机制(套索得形成及剪接),第Ⅰ、Ⅱ类与第Ⅳ类内含子得剪接过程,四膜虫rRNＡ前体得加工,核酶得作用机理。
真核基因及基因表达调控得特点、顺式作用元件与反式作用因子得概念、种类与特点、以及它们在转录激活中得作用。
一。
模板与酶:要点1．模板RＮA得转录合成需要DNA做模板,DＮＡ双链中只有一股链起模板作用,指导ＲＮA合成得一股DＮＡ链称为模板链(tｅmplaｔe strａnｄ),与之相对得另一股链为编码链(coｄｉng strand),不对称转录有两方面含义:一就是DNA链上只有部分得区段作为转录模板(有意义链或模板链),二就是模板链并非自始至终位于同一股DNＡ单链上。
2．RNA聚合酶转录需要RNA聚合酶。
原核生物得RNＡ聚合酶由多个亚基组成:α２ββ'称为核心酶,转录延长只需核心酶即可。
α2ββ＇σ称为全酶,转录起始前需要σ亚基辨认起始点,所以全酶就是转录起始必需得。
真核生物ＲＮA聚合酶有RN Ａ－ｐolⅠ、Ⅱ、Ⅲ三种,分别转录４5s－rRNＡ; mＲNＡ(其前体就是hｎRNA);以及5s—rRNA、sｎRNA与tRNA、3。
模板与酶得辨认结合转录模板上有被RNA聚合酶辨认与结合得位点。
在转录起始之前被RNA聚合酶结合得DＮA部位称为启动子。
典型得原核生物启动子序列就是—3５区得TTGA ＣA序列与—１0区得Priｂnow盒即TＡＴAAT序列。
真核生物得转录上游调控序列统称为顺式作用元件,主要有TATA盒、、ＣG盒、上游活化序列(酵母细胞)、增强子等等。
转录前水平的调控方式
转录前水平的调控方式转录前水平调控是指在转录过程开始之前对DNA序列的调控，包括DNA的甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA介导的信号等。
这些调控方式的不同组合可以决定基因转录启动子的可访问性，从而影响基因表达的水平和模式。
本文将详细阐述转录前水平调控的几种主要方式。
1. DNA甲基化DNA甲基化是指DNA上甲基基团的添加，它可以影响DNA的结构和可读性。
在哺乳动物中，DNA甲基化通常发生在CpG二核苷酸位点上。
DNA甲基化的主要功能是抑制基因的转录。
DNA甲基化的机制涉及到DNA甲基转移酶将甲基基团添加到甲基化靶点上。
不同的DNA甲基转移酶在不同的转录因子启动子和表观遗传位点上具有不同的作用。
2. 组蛋白修饰组蛋白修饰是指对组蛋白分子的化学修饰。
组蛋白是染色体的主要成分，它们与DNA相互作用，从而导致DNA的可读性。
组蛋白修饰既可以促进基因的转录，也可以抑制基因的转录。
常见的组蛋白修饰包括乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化和SUMO化等。
3. 非编码RNA介导的信号非编码RNA是一类不编码蛋白质的RNA分子，它们可以通过RNA干扰、RNA结构化、miRNA等途径参与基因表达的调控。
在转录前水平调控中，非编码RNA可以通过多种方式影响基因的转录水平和模式，包括RNA干扰、表观遗传机制和转录抑制等。
4. 转录因子结合和辅助因子影响转录因子是一类调控基因转录的蛋白质，它们结合在DNA上形成一系列复杂的调节网络，从而影响基因的转录。
转录因子包括激活因子和抑制因子，它们可以与基因启动子共同作用，激发或抑制基因的转录。
与转录因子联结的还有辅助因子，这些因子能够影响转录因子的DNA结合、改变染色质结构、调节组蛋白修饰等等。
简述转录后调控的主要方式
简述转录后调控的主要方式转录后调控是指转录因子结合到细胞核或细胞外区域后,对转录后的RNA进行调控,以调节细胞的生长、分化、代谢等生物学过程。
这是细胞生物学中一个重要的调控机制,对于调节细胞命运、优化细胞资源利用、实现细胞间相互作用等都具有重要作用。
转录后调控的主要方式包括:1. 转录因子结合和调控:转录因子是一种RNA结合蛋白,可以结合到转录因子受体(TR)的分子结构中,并对TR进行生物学效应。
转录因子结合TR后,可以对其进行调节,包括增强或减弱转录因子的生物学效应。
例如,有些转录因子可以结合到学校编码RNA(SUVR)上,从而抑制SUVR的表达,从而抑制某些特定基因的表达。
2. 转录后调节RNA聚合酶(RNAPII):转录后调节RNA聚合酶(RNAPII)是一种重要的转录因子,可以对转录后的RNA进行剪切、修饰和分发。
RNAPII可以结合到一些转录因子受体(TR),并对TR进行生物学效应。
例如,RNAPII可以结合SUVR,从而抑制SUVR的表达,从而抑制某些特定基因的表达。
此外,RNAPII还可以结合到学校编码RNA(SUVR)上,从而抑制SUVR的表达,从而抑制某些基因的表达。
3. 启动子增强子(TSS):启动子和增强子是一段RNA分子上的重要区域,可以启动转录过程。
转录后调控可以通过改变启动子和增强子的功能,从而调节转录过程。
例如,有些转录因子可以结合到启动子和增强子上,从而增强启动子或增强子的功能,从而增强转录因子的作用。
4. 基因沉默:基因沉默是指某些基因的表达被抑制。
转录后调控可以通过改变某些基因的表达水平,从而实现基因沉默。
例如,有些转录因子可以结合到某些基因上,从而抑制该基因的表达,从而实现基因沉默。
转录后调控是一种复杂的调控机制,可以调节细胞的生长、分化、代谢等生物学过程。
转录后调控的主要方式包括转录因子结合和调控、转录后调节RNA 聚合酶、启动子增强子和基因沉默等,这些机制可以相互作用,从而实现对转录后的RNA的精确调节。
转录水平的调控
苷）。
转录因子如何影响转录水平
1 2 3
激活转录
一些转录因子可以激活特定基因的转录，通过与 启动子或增强子区域结合，促进RNA聚合酶的招 募和转录起始。
抑制转录
另一些转录因子可以抑制特定基因的转录，通过 与启动子或增强子区域结合，阻止RNA聚合酶的 招募和转录起始。
转录因子之间的相互作用
一些转录因子可以与其他转录因子相互作用，共 同调控基因的转录。这种相互作用可以增强或抑 制转录因子的活性。
转录水平调控在疾病发生发展中的作用
许多疾病的发生和发展与转录水平调控的异常有关。例如 ，某些癌症的发生与癌基因或抑癌基因的转录调控异常有 关。这些基因的表达水平异常会导致细胞生长失控，从而 引发癌症。
此外，一些感染性疾病也与转录水平调控有关。例如，某 些病毒会利用宿主的转录调控机制来表达其自身的基因， 从而在宿主细胞内复制和传播。了解这些疾病的转录调控 机制有助于开发新的治疗策略。
转录水平的调控
目录
CONTENTS
• 转录水平调控的基本概念 • 转录因子与转录水平调控 • 表观遗传学与转录水平调控 • 非编码RNA与转录水平调控 • 转录水平调控在生物学和医学中
的应用
01
转录水平调控的基
本概念
转录的定义
01
转录是指以DNA为模板合成RNA 的过程，是基因表达的关键步骤 之一。
转录水平调控的机制
转录因子
转录因子是一类能够与DNA结合并调控基因转录的蛋白质，通过与启动子或增强子等 DNA区域结合，影响RNA聚合酶的活性，从而调控基因转录。
染色质重塑
染色质重塑是指通过改变染色质的结构和组分，影响基因转录的过程。染色质重塑可以通 过多种方式实现，包括DNA甲基化、组蛋白乙酰化、磷酸化和甲基化等。
5、转录调控
分子机制研究套路（五）转录调控课题：转录因子A对B基因的转录调控1．概念介绍：转录水平的调控是真核生物基因表达调控中重要环节。
真核细胞RNA 聚合酶自身对启动子并无特殊亲和力，单独不能进行转录，也就是说基因是无活性的。
因此，转录需要众多的转录因子和辅助转录因子形成复杂的转录装置。
在基因转录起始阶段，通用转录因子协助RNA 聚合酶与启动子结合，但其作用很弱，不能高效率地启动转录。
只有在反式作用因子(基因特异性转录因子）的协助下，RNA 聚合酶Ⅱ和TFⅡ才能有效地形成转录起始复合物。
反式作用因子（trans acting factor）在转录调节中具有特殊的重要性。
它是能直接或间接地识别或结合在顺式作用元件8～12bp 核心序列上，参与调控靶基因转录效率的一组蛋白质。
这类DNA 结合蛋白有多种，能特异性识别这类蛋白的序列也有多种，正是不同的DNA 结合蛋白与不同的识别序列之间的空间结构上的相互作用，以及蛋白质与蛋白质之间的相互作用构成了复杂的基因转录调控机制的基础。
在真核生物中转录因子的调控是最重要，也是研究得最多的。
蛋白质相互作用在转录因子活性的调控方面具有重要的意义。
细胞内的反式作用因子都是处于有活性和无活性两种状态，这两种状态是可以转换的。
反式作用因子处于无活性状态时，与之相应的基因就不能表达；反式作用因子处于有活性状态、并与相应的顺式作用元件结合时，就可以促进RNA 聚合酶和通用转录因子与相应的启动子结合，形成转录起始复合物。
所以，真核基因的表达调控主要是调节反式作用因子的活性，随后反式作用因子调控基因的转录起始。
转录因子被激活后，即可识别并结合上游启动子元件和增强子，对基因转录发挥调控作用。
大部分转录因子在激活以后与顺式作用元件结合，但也可能有一些转录因子是先结合DNA，被激活后才发挥调节功能。
增强子和上游启动子元件可以结合一些相同的蛋白质，在不同的基因中，存在着同样的顺式作用元件，这表明一些数量有限的基因调控蛋白控制着真核细胞的基因表达。
基因调控如何控制蛋白质表达水平
基因调控如何控制蛋白质表达水平基因调控是指在基因转录和翻译的过程中，细胞内产生一系列调控机制，以调节蛋白质的表达水平。
这些调控机制包括转录水平的调控和转录后的调控，通过这些机制，细胞可以根据自身的需求精确地调节蛋白质的合成量。
一、转录水平的调控在基因调控过程中，最早起作用的是转录水平的调控。
转录是指从DNA模板合成mRNA的过程，它是蛋白质合成的第一步。
转录水平的调控主要包括转录起始的选择性、转录速度和转录终止等方面。
1. 转录起始的选择性调控转录起始的选择性调控是指基因调控过程中，通过调控转录因子的结合来选择性地启动或抑制转录的过程。
转录因子是一类能与DNA特定序列结合的蛋白质，它们通过与DNA结合，促进或阻碍转录复合物的形成。
这些转录因子可以活化或抑制转录的进行，从而控制蛋白质的合成。
2. 转录速度的调控在转录的过程中，细胞可以通过调控转录速度来控制蛋白质表达。
转录速度的调控主要通过调控转录复合物的形成和稳定性来实现。
例如，一些转录因子可以促进转录复合物的形成，从而增加转录速度；而其他转录因子则会与转录复合物竞争结合位点，从而降低转录速度。
3. 转录终止的调控转录终止是指转录过程的结束，它在基因调控中也起到了重要的作用。
转录终止的调控可以通过转录因子的结合来实现。
一些转录因子可以结合在转录终止位点附近，促进转录终止的进行，从而控制蛋白质的合成量。
二、转录后调控转录后调控是指在转录完成之后，通过影响mRNA的稳定性、翻译效率和蛋白质的降解来控制蛋白质的表达水平。
1. mRNA的稳定性调控mRNA的稳定性是指mRNA存在于细胞中的寿命。
细胞可以通过调控mRNA的稳定性来控制蛋白质的合成量。
一些RNA结合蛋白可以结合在mRNA分子上，保护mRNA不被降解，从而增加mRNA的稳定性；而其他一些蛋白质则可以促进mRNA的降解，降低mRNA的稳定性。
2. 翻译效率的调控翻译是指mRNA上的信息被翻译成蛋白质的过程，翻译效率的调控可以通过一系列机制实现。
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翻译过程对转录的调节 衰减作用(弱化作用)
E. Coli 的色氨 酸合成
翻译过程对转录的调节
2.色氨酸操纵子
大肠肝菌培养在只含无机盐及单一 碳源的培养基中，大肠杆菌细胞内可以 测出色氨酸合成的酶系, 如果在培养基 中加入色氨酸, 大肠杆菌中色氨酸合成 的酶系就明显降低。色氨酸存在时, 阻 止了色氨酸合成酶系的形成, 细菌可直 接利用色氨酸, 而不用自己合成, 这种减 少酶量的现象称为酶合成的阻遏。
降解物基因活化蛋白CAP（catabolic gene activate protein, CAP), 与cAMP形成 复合物结合于启动子部位，引起DNA构象 的变化，促进RNA聚合酶与启动子结合， 使转录的起始更加频繁，是一种正调控。 当有葡萄糖存在时，其分解代谢产物可抑 制腺苷酸环化酶活性，激活磷酸二酯酶活 性，cAMP含量下降，使CAP失活。
CLASS II
CLASS II CRP-activated promoters require only CRP for activation and the CRP binding site overlaps the promoter. In these promoters, the CRP binding site appears to replace the usual -35 region of the promoter.
•A third possibility is that some combination of both direct and indirect effects might be responsible for activation at individual promoters.
We can now distinguish 3 classes of CRP-activated promoter:
•Does CRP activate transcription directly? In other words, does it assist RNA polymerase to recognize the promoter by means of direct protein-protein contacts between CRP and RNA polymerase?
CLASS I
Class I CRP-activated promoters require only CRP for activation and the CRP binding site is located upstream of the promoter.
The prototype CLASS I CRP-activated promoter is the lac operon promoter (lacP1). This CRP-p upstream of the startpoint of transcription.
The prototype CLASS II CRP-activated promoter is the gal operon promoter (galP1). This CRP-binding site is centred 41.5 bp upstream of the startpoint of transcription.
OR Does CRP activate transcription indirectly? Since CRP bends and thus distorts the DNA double helix when it binds, is it possible that increased RNA polymerase binding is a result of structural changes in the DNA?
CLASS III
CLASS III CRP-activated promoters require additional regulator proteins as well as CRP for activation. The location of the CRP binding site can be quite variable though it is typically more than 90 bp upstream of the startpoint of transcription.
There is no prototype CLASS III CRP-activated promoter since they all have different requirements by way of additional regulator proteins. Examples of CLASS III CRP-activated promoters are the araBAD promoter and the malK promoter
cAMP-CAP-DNA
Ever since the function of CRP as an activator of transcription was established, a great deal of work has been done to try and understand exactly how this occurs.
二、转录水平的调控
（一）原核生物的操纵子模型 1.乳糖操纵子
1.乳糖操纵子
大肠杆菌生长需要碳源, 常见的是糖 类, 最方便利用的是葡萄糖, 但有些条件 下培养基中并无葡萄糖，仅有半乳糖等糖 类，这时分解它们的酶类必须合成，才能 利用半乳糖。
当葡萄糖与乳糖共存，情况比
较复杂，分解它们的酶类必须不 合成。