真核生物的表达调控
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转录起始
转录起始的调控
反式作用因子的活性调节
(1) 合成后即有活性：需要时合成，可迅速降解 (2) 共价修饰：磷酸化-去磷酸化，糖基化 (3) 配体结合：如激素与受体的结合 (4) 蛋白质与蛋白质相互作用：二聚体
反式作用因子与顺式作用元件, 通过成环、扭曲、滑动 等方式调控。
反式作用因子间存在组合式调控
２. mRNA 运输的控制
3. 转录后的基因沉默（RNA干涉）
Posttranscriptional gene silencing (PTGS) = RNA interference(RNAi)
1. mRNA的选择性剪接
(1)内含子和外选子的选择
1. mRNA的选择性剪接
(2) 转录终止信号的选择
基本概念:
1. 顺式作用元件 (cis-acting element)
(1) 影响自身基因表达活性的DNA序列 (2) 非编码序列 (3) 包括启动子、增强子、沉默子
增强子(沉默子)特点
无方向, 位置, 距离的限制; 具有组织、细胞特异性, 无基因特异性; 有时两者可相互转换（与结合的反式作用因子有关） 不属于启动子, 能调节基因的转录；
TFⅡA、 TFⅡB、 TFⅡD、 TFⅡE等 (3) 特异转录因子( special transcription factors)—个别基因转录
所必需的转录因子. OCT-2：在淋巴细胞中特异性表达，识别Ig基因的启
动子和增强子。
(4) Biblioteka Baidu式作用因子特点
三个功能结构域：
(1) DNA识别结合域； (2) 转录活性域; (3)* 结合其他因子或蛋白的结合域.
如免疫球蛋白基因重排，多样性
4. DNA甲基化(DNA methylation)：
mCpG，即“CpG岛(CpG-rich islands)” 甲基化(methylated)程度高，基因表达降低；
去甲基化(undermethylated)：基因表达增加
5. 染色质(chromatin)或染色体(chromosome) 结构对基因表达的调控：
（使有限的反式作用因子可以调控不同基因的表达） .
反式作用因子与顺式作用元件的结合
组合式调控作用
信号转导对转录因子活性的影响
CRE –binding protein
cAMP response element
三. 转录后水平的调控
1. mRNA的选择性剪接
(1)内含子和外显子的选择 (2)转录终止信号的选择
1. 染色质的丢失：不可逆
核的全能性：细胞核内保存了个体发育所必需的全部 基因
2. 基因扩增(gene amplification)：增加基因的拷贝数
非洲爪蟾卵母细胞rRNA基因卵裂时，扩增2000倍，达 1012个核糖体
药物：诱导抗药性基因的扩增；肿瘤细胞：原癌基因 拷贝数异常增加
3. 基因重排(gene rearrangement)：
增强子之间同源性较低，但存在一个共同的核 心保守序列 5’ GTGAAG 3’。
2. 反式作用因子(trans-acting factor)-转录因子
(1) 概念：为DNA结合蛋白，核内蛋白，可使邻近基因开放 （正调控）或关闭（负调控）
(2) 通用或基本转录因子(general transcription factors)—RNA聚 合酶结合启动子所必需的一组蛋白因子。
去甲基化，转录 失活 甲基化，失活
•常染色质:结构松散， 基因表达
•异染色质:结构紧密， 基因不表达
•有基因表达活性的染 色质DNA对 DNaseⅠ 更敏感，即DnaseⅠ的 敏感性可作为该基因 的转录活性的标志。
二. 转录水平的调控---最重要
转录起始--反式作用因子活性调节 顺式作用元件 和 反式作用因子的相互作用; 以正调控为主
DNA甲基化与X染色体失活
雌性胎生哺乳动物细胞中两条X染色体之一在 发育早期随机失活
X染色体失活中心(X-chromosome inactivation center,Xic):Xist基因(Xi-specific transcript)
Xist
X染色体 其他位点
甲基化，不转录 活性 去甲基化，活性
1. 翻译起始的调控
(1) 未受精卵, 隐蔽mRNA (masked mRNA)；受精：招 募因子(recruitment factor)，激活隐蔽mRNA
(2) 阻遏蛋白的调控：铁结合调节蛋白 (3) 翻译起始因子的调控：eIF-2磷酸化对活性的调节 (4) 5′AUG对翻译的调控作用：减少正常AUG启动翻
能识别并结合顺式作用元件 正调控与负调控
顺式作用元件 和 反式作用因子的 相互作用, 及与基因表达的关系
功 能
结 构 域
反式作用因子结构域的模式
DNA结合域
(1) 锌指结构 (2) 螺旋-转角-螺旋(HTH) (3) 亮氨酸拉链 (4) 螺旋-环-螺旋(HLH) (5) 碱性α螺旋
转录活化结构域
(1) 酸性α-螺旋结构域 (2) 富含谷氨酰胺结构域 (3) 富含脯氨酸结构域
锌指结构(zinc finger motif)
C2H2 zinc finger R
R DNA binding
R H
Zinc fingers
螺旋-转角-螺旋(helix-turn-helix)
亮氨酸拉链(leucine zipper)
螺旋-环-螺旋(helix-loop-helix,HLH)
真核生物基因多层次表达调控
一. DNA水平的调控* 二. 转录水平的调控----最重要 三. 转录后水平的调控* 四. 翻译水平的调控 五. 翻译后水平的调控*
一. DNA水平的调控
(1) 染色质的丢失 (2) 基因扩增 (3) 基因重排 (4) DNA甲基化 (表达降低, X染色体失活中心) (5) 染色体结构 (常染色质 和 异染色质)
RNAi （RNA干扰）
1.线虫、昆虫、哺乳动物、植物和真菌
3.生物学功能：细胞内免疫，阻止外源病毒 和核酸的入侵，阻断逆转作子的作用。
2.机制：dsRNA诱导产生的细胞内同源基因表达阻断 4.应用:
反相遗传工具， 研究基因功能
基因治疗
四.翻译水平的调控
1. 翻译起始的调控 2. mRNA稳定性调节 3. 小分子RNA对翻译水平的影响
转录起始的调控
反式作用因子的活性调节
(1) 合成后即有活性：需要时合成，可迅速降解 (2) 共价修饰：磷酸化-去磷酸化，糖基化 (3) 配体结合：如激素与受体的结合 (4) 蛋白质与蛋白质相互作用：二聚体
反式作用因子与顺式作用元件, 通过成环、扭曲、滑动 等方式调控。
反式作用因子间存在组合式调控
２. mRNA 运输的控制
3. 转录后的基因沉默（RNA干涉）
Posttranscriptional gene silencing (PTGS) = RNA interference(RNAi)
1. mRNA的选择性剪接
(1)内含子和外选子的选择
1. mRNA的选择性剪接
(2) 转录终止信号的选择
基本概念:
1. 顺式作用元件 (cis-acting element)
(1) 影响自身基因表达活性的DNA序列 (2) 非编码序列 (3) 包括启动子、增强子、沉默子
增强子(沉默子)特点
无方向, 位置, 距离的限制; 具有组织、细胞特异性, 无基因特异性; 有时两者可相互转换（与结合的反式作用因子有关） 不属于启动子, 能调节基因的转录；
TFⅡA、 TFⅡB、 TFⅡD、 TFⅡE等 (3) 特异转录因子( special transcription factors)—个别基因转录
所必需的转录因子. OCT-2：在淋巴细胞中特异性表达，识别Ig基因的启
动子和增强子。
(4) Biblioteka Baidu式作用因子特点
三个功能结构域：
(1) DNA识别结合域； (2) 转录活性域; (3)* 结合其他因子或蛋白的结合域.
如免疫球蛋白基因重排，多样性
4. DNA甲基化(DNA methylation)：
mCpG，即“CpG岛(CpG-rich islands)” 甲基化(methylated)程度高，基因表达降低；
去甲基化(undermethylated)：基因表达增加
5. 染色质(chromatin)或染色体(chromosome) 结构对基因表达的调控：
（使有限的反式作用因子可以调控不同基因的表达） .
反式作用因子与顺式作用元件的结合
组合式调控作用
信号转导对转录因子活性的影响
CRE –binding protein
cAMP response element
三. 转录后水平的调控
1. mRNA的选择性剪接
(1)内含子和外显子的选择 (2)转录终止信号的选择
1. 染色质的丢失：不可逆
核的全能性：细胞核内保存了个体发育所必需的全部 基因
2. 基因扩增(gene amplification)：增加基因的拷贝数
非洲爪蟾卵母细胞rRNA基因卵裂时，扩增2000倍，达 1012个核糖体
药物：诱导抗药性基因的扩增；肿瘤细胞：原癌基因 拷贝数异常增加
3. 基因重排(gene rearrangement)：
增强子之间同源性较低，但存在一个共同的核 心保守序列 5’ GTGAAG 3’。
2. 反式作用因子(trans-acting factor)-转录因子
(1) 概念：为DNA结合蛋白，核内蛋白，可使邻近基因开放 （正调控）或关闭（负调控）
(2) 通用或基本转录因子(general transcription factors)—RNA聚 合酶结合启动子所必需的一组蛋白因子。
去甲基化，转录 失活 甲基化，失活
•常染色质:结构松散， 基因表达
•异染色质:结构紧密， 基因不表达
•有基因表达活性的染 色质DNA对 DNaseⅠ 更敏感，即DnaseⅠ的 敏感性可作为该基因 的转录活性的标志。
二. 转录水平的调控---最重要
转录起始--反式作用因子活性调节 顺式作用元件 和 反式作用因子的相互作用; 以正调控为主
DNA甲基化与X染色体失活
雌性胎生哺乳动物细胞中两条X染色体之一在 发育早期随机失活
X染色体失活中心(X-chromosome inactivation center,Xic):Xist基因(Xi-specific transcript)
Xist
X染色体 其他位点
甲基化，不转录 活性 去甲基化，活性
1. 翻译起始的调控
(1) 未受精卵, 隐蔽mRNA (masked mRNA)；受精：招 募因子(recruitment factor)，激活隐蔽mRNA
(2) 阻遏蛋白的调控：铁结合调节蛋白 (3) 翻译起始因子的调控：eIF-2磷酸化对活性的调节 (4) 5′AUG对翻译的调控作用：减少正常AUG启动翻
能识别并结合顺式作用元件 正调控与负调控
顺式作用元件 和 反式作用因子的 相互作用, 及与基因表达的关系
功 能
结 构 域
反式作用因子结构域的模式
DNA结合域
(1) 锌指结构 (2) 螺旋-转角-螺旋(HTH) (3) 亮氨酸拉链 (4) 螺旋-环-螺旋(HLH) (5) 碱性α螺旋
转录活化结构域
(1) 酸性α-螺旋结构域 (2) 富含谷氨酰胺结构域 (3) 富含脯氨酸结构域
锌指结构(zinc finger motif)
C2H2 zinc finger R
R DNA binding
R H
Zinc fingers
螺旋-转角-螺旋(helix-turn-helix)
亮氨酸拉链(leucine zipper)
螺旋-环-螺旋(helix-loop-helix,HLH)
真核生物基因多层次表达调控
一. DNA水平的调控* 二. 转录水平的调控----最重要 三. 转录后水平的调控* 四. 翻译水平的调控 五. 翻译后水平的调控*
一. DNA水平的调控
(1) 染色质的丢失 (2) 基因扩增 (3) 基因重排 (4) DNA甲基化 (表达降低, X染色体失活中心) (5) 染色体结构 (常染色质 和 异染色质)
RNAi （RNA干扰）
1.线虫、昆虫、哺乳动物、植物和真菌
3.生物学功能：细胞内免疫，阻止外源病毒 和核酸的入侵，阻断逆转作子的作用。
2.机制：dsRNA诱导产生的细胞内同源基因表达阻断 4.应用:
反相遗传工具， 研究基因功能
基因治疗
四.翻译水平的调控
1. 翻译起始的调控 2. mRNA稳定性调节 3. 小分子RNA对翻译水平的影响