第九章微生物基因表达调控

第九章微生物基因表达调控
原核生物的共有序列
原核生物的启动序列，在距离转录起始点－10区和－35区往 往含有一些重要的保守序列（共有序列）。
－10区：含TATAAT序列，又称Pribnow盒。 －35区：含TTGACA序列。
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RNA聚合酶结合部位 决定转录起始点
共有序列(consensus sequence) 决定启动 序列的转录活性大小。
基因的表达
(相应蛋白质增加)
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基因表达调控的生物学意义 五、基因表达调控的基本原理
适应环境、维持生长和增殖
维持个体发育与分化
基因表达的多级调控
转录水平的调控transcriptional level: 转录激活、转录起始;
转录后水平的调控post-transcriptional level： 转录后加工、运输、mRNA降解;
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基因表达的时间性及空间性
(temporal and spatial specificity)
时间特异性(temporal specificity) 某一基因的表达严格按特定的时间顺序发 生 Hb (hemoglobin)
α珠蛋白基因簇：ζ（胚胎型） 、 α β珠蛋白基因簇：ε（胚胎型）、 γ（胎儿型）、
第九章微生物基因表达调控
因为细菌mRNA在形成过
程中与核糖体混合在一起，所
以，细菌的转录与翻译过程几
乎发生在同一时间间隔内，转
录与翻译相耦联（coupled
transcription and
translation）。
真核生物中，转录产物 （primary transcript）只有 从核内运转到核外，才能被 核糖体翻译成蛋白质。
原核生物基因表达调控主要在转录水平，其次是 翻译水平。
真核生物尤其是高等真核生物中，激素水平 （ hormone level ） 和 发 育 阶 段 （developmental stage）是基因表达调控的最 主要手段，营养和环境因素的影响力大为下降。
在转录水平上对基因表达的调控决定于DNA的结 构、RNA聚合酶的功能、蛋白因子及其他小分子 配基的相互作用。
翻译水平的调控translation level： 翻译的起始;
翻译后水平的调控post-translation level 翻译后第的九章加微生物工基因、表达转调控 运、多肽链的分解.
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原核生物中，营养状况（nutritional status）和 环境因素（environmental factor）对基因表达 起着举足轻重的影响。
协调表达 在一定机制控制下，功能上相关的一组基因，
无论其为何种表达方式，均需协调一致、 共 同 表 达 ， 即 为 协 调 表 达 (coordinate expression)
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基因表达的调控方式:
阻遏
负调控:调控蛋白+DNA序列 基因的表达
(相应蛋白质降低)
促进
正调控:调控蛋白+DNA序列
β、δ ζ2ε2 →α2γ2 →α2β2
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空间特异性(spatial specificity)
在个体生长全过程，某种基因产物在个体 按不同组织空间顺序出现
同形异位现象(homeosis):
果蝇头部长触角部位长出脚来 同形异位盒基因(homeobox) :高度保守的一段
核苷酸序列（180bp）,控制胚胎发育的基因
第九章微生物基因表达调控
第九章微生物基因表达调控
基因表达的方式-1
源自文库
组成性基因表达(constitutive gene expression)：指不大受环境变动而变化的一类基
因表达。——管家基因与奢侈基因
产物是细胞或生物体整个生命过程中都持续需要而
必不可少的，这类基因也称为看家基因(house-
大肠杆菌基因组（约4000个基因)，一般情况下只 有5－10%在高水平转录状态，其它基因有的处于较 低水平的表达，或者暂时不表达。
人的基因组约含有10万个基因，但在一个组织细 胞中通常只有一部分基因表达，多数基因处在沉静状 态，典型的哺乳类细胞中开放转录的基因约在1万个 上下，即使蛋白质合成量比较多、基因开放比例较高 的肝细胞，一般也只有不超过20%的基因处于表达状 态。
keeping gene)；
管家基因--在一个生物个体的几乎所有细胞中持 续表达的基因。
奢侈基因（luxury gene）—只在特定的细胞类型
中表达的基因
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基因表达的方式-2
适应性表达(adaptive expression)：指环境 的变化容易使其表达水平变动的一类基因 表达。
第九章微生物基因表达调控
基因表达＝转录＋翻译
但是
不是所有的基因表达都产生蛋白质， rRNA或tRNA的基因经转录和转录后加工产 生成熟的rRNA或tRNA,也是rRNA或tRNA的 基因表达，因为rRNA或tRNA就具有在蛋白 质翻译方面的功能。
基因表达是受调控的 第九章微生物基因表达调控
生物基因组的遗传信息 并不是同时全部都表达出来的
第九章 微生物基因表 达的调控
第九章微生物基因表达调控
概述 (Introduction)
中心法则(the central dogma)：
RNA
复 制
复 制
转 录
DNA
RNA 翻 译
蛋 白 质
逆 转 录
–基因表达(gene expression)--基因转 录及翻译的过程。
–生物基因组中结构基因所携带的遗传信息，经过 转录、翻译等一系列过程，合成具有特定的生物学 功能和生物学效应的蛋白质的全过程
诱导和阻遏表达
诱导（induction）--可诱导基因在特定环境信 号刺激下表达增强的过程。 DNA损伤 →修复酶基因激活 乳糖 → 利用乳糖的三种酶表达
阻遏（repression）--可阻遏基因表达产物水平 降低的过程 色氨酸 —色氨酸合成酶系
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基因表达的方式-3
协调表达
某些特异因子（蛋白质）决定RNA聚合酶 对一个或一套启动序列的特异性识别和结合能 力。
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操纵序列 ——阻遏蛋白(repressor)的结合位点 当操纵序列结合有阻遏蛋白时，会阻碍