真核生物基因表达调节的特点
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真核生物基因表达调节的特点
•个体发育复杂 •多层次 •无衰减子 •受环境影响较小
真核生物基因表达调节的两种方式
• 短期调节(short- term regulation，瞬时调 控或可逆性调控)它相当于原核细胞对环 境条件变化所做出的反应，包括某种底 物或激素水平升降时，或细胞周期不同 阶段中酶活性的调节 • 长期调节(long-term regulatiion，发育调 控或不可逆调控)，是真核基因调控的精 髓部分，它决定了真核细胞生长、分化、 发育的全部进程
Zinc finger motif 锌指
•
• C2H2 zinc finger: It is characterized by the sequence CX24C....HX2-4H, where C = cysteine, H = histidine, X = any amino acid. In the 3D structure, two cysteine residues and two histidine residues interact with a zinc ion.
转录水平的调控
顺式作用元件 cis-acting element
• 核心启动子成分，如TATA框； • 上游启动子成分，如CAAT框 ,GC框; • 远上游顺序:增强子,减弱子 、静息子, 酵母的UAS upstream activator sequences） 等。 • 特殊细胞中的启动子成分：如淋巴细胞 中的 Oct(octamer）和 κ B。
真核生物基因表达多层次的调控
• 染色体水平的调控
–染色体丢失 –染色体的扩增 –染色体的重排
• 染色质水平调控
–异染色质化 – 组蛋白的影响
• DNA水平的调控
–DNA的甲基化与去甲基化
• 转录水平的调控
–转录起始和加工的调节
• 翻译的调控 • 细胞周期的调控
转录水平的调控
真核基因调控主要也是在转录水平上进行的,受大量 特定的顺式作用元件(cis-acting element) 和反式作 用因子(transacting factor,又称跨域作用因子)的调控， 真核生物的转录调控大多数是通过顺式作用元件和 反式作用因子复杂的相互作用来实现的 真核生物启动子和增强子是由若干DNA序列元件组成 的，由于它们常与特定的功能基因连锁在一起，因此 被称为顺式作用元件。这些序列组成基因转录的调控 区，影响基因的表达。在转录调控过程中，除了需要 调控区外，还需要反式作用因子
Interaction of transacting factor and cis-acting element
• 蛋白质直接和DNA结合
–激活结构域 – DNA结合结构域
• 蛋wenku.baidu.com质和配基的结合
–配体结合结构域
DNA binding domain
• • • • Helix-Turn-Helix HTH 螺旋转角螺旋 Leucine Zipper锌指结构 Zinc Finger motif亮氨酸拉链 Helix-Loop-Helix HLH 螺旋环螺旋
Zinc finger motif 锌指
• C2H2 zinc finger: It is characterized by the sequence CX2-4C....HX2-4H. In the 3D structure, two cysteine residues and two histidine residues interact with a zinc ion • C4 zinc finger: Its consensus sequence is CX2CX13CX2CX14-15CX5CX9CX2C. The first four cysteine residues bind to a zinc ion and the last four cysteine residues bind to another zinc ion • C6 zinc finger. It has the consensus sequence CX2CX6CX5-6CX2CX6C. The yeast's Gal4 contains such a motif where six cysteine residues interact with two zinc ions
• C4 zinc finger: Its consensus sequence is CX2CX13CX2CX1415CX5CX9CX2C. The first four cysteine residues bind to a zinc ion and the last four cysteine residues bind to another zinc ion (. •C6 zinc finger. It has the consensus sequence CX2CX6CX56CX2CX6C. The yeast's Gal4 contains such a motif where six cysteine residues interact with two zinc ions .
Helix-Turn-Helix
• 三个螺旋被两个转角分开 • C端Helix为DNA结合必需，其它两个 Helix参与形成二聚体 • 作用于DNA链的大沟 • LacO的R蛋白，λ的CI和Cro蛋白，涉及 酵母交配型的a1和a2蛋白，真核生物中 的Oct-1和Oct-2
Sample of Helix-Turn-Helix
Transacting factor
反式作用因子
• 通用反式作用因子，主要识别启动子的核心启 动成分，如TBP； • 特殊组织与细胞中的反式作用因子，如淋巴细 胞中的Oct-2； • 反应性元件（response elenents）相结合的反式 作用因子。
–如 HSE （ 热 休 克 反 应 元 件 ， heat shock response element）， – GRE （ 糖 皮 质 激 素 反 应 元 件 glucocorticoidresponse element）； – MRE（金属反应元件，metal response element）； – TRE （ 肿 瘤 诱 导 剂 反 应 元 件 ， tumorgenic agent response element);
Interaction between the l repressor dimer and DNA. Each l repressor contains a helix-turn-helix motif. One of helices fits into the major groove of DNA. PDB ID = 1LMB
•个体发育复杂 •多层次 •无衰减子 •受环境影响较小
真核生物基因表达调节的两种方式
• 短期调节(short- term regulation，瞬时调 控或可逆性调控)它相当于原核细胞对环 境条件变化所做出的反应，包括某种底 物或激素水平升降时，或细胞周期不同 阶段中酶活性的调节 • 长期调节(long-term regulatiion，发育调 控或不可逆调控)，是真核基因调控的精 髓部分，它决定了真核细胞生长、分化、 发育的全部进程
Zinc finger motif 锌指
•
• C2H2 zinc finger: It is characterized by the sequence CX24C....HX2-4H, where C = cysteine, H = histidine, X = any amino acid. In the 3D structure, two cysteine residues and two histidine residues interact with a zinc ion.
转录水平的调控
顺式作用元件 cis-acting element
• 核心启动子成分，如TATA框； • 上游启动子成分，如CAAT框 ,GC框; • 远上游顺序:增强子,减弱子 、静息子, 酵母的UAS upstream activator sequences） 等。 • 特殊细胞中的启动子成分：如淋巴细胞 中的 Oct(octamer）和 κ B。
真核生物基因表达多层次的调控
• 染色体水平的调控
–染色体丢失 –染色体的扩增 –染色体的重排
• 染色质水平调控
–异染色质化 – 组蛋白的影响
• DNA水平的调控
–DNA的甲基化与去甲基化
• 转录水平的调控
–转录起始和加工的调节
• 翻译的调控 • 细胞周期的调控
转录水平的调控
真核基因调控主要也是在转录水平上进行的,受大量 特定的顺式作用元件(cis-acting element) 和反式作 用因子(transacting factor,又称跨域作用因子)的调控， 真核生物的转录调控大多数是通过顺式作用元件和 反式作用因子复杂的相互作用来实现的 真核生物启动子和增强子是由若干DNA序列元件组成 的，由于它们常与特定的功能基因连锁在一起，因此 被称为顺式作用元件。这些序列组成基因转录的调控 区，影响基因的表达。在转录调控过程中，除了需要 调控区外，还需要反式作用因子
Interaction of transacting factor and cis-acting element
• 蛋白质直接和DNA结合
–激活结构域 – DNA结合结构域
• 蛋wenku.baidu.com质和配基的结合
–配体结合结构域
DNA binding domain
• • • • Helix-Turn-Helix HTH 螺旋转角螺旋 Leucine Zipper锌指结构 Zinc Finger motif亮氨酸拉链 Helix-Loop-Helix HLH 螺旋环螺旋
Zinc finger motif 锌指
• C2H2 zinc finger: It is characterized by the sequence CX2-4C....HX2-4H. In the 3D structure, two cysteine residues and two histidine residues interact with a zinc ion • C4 zinc finger: Its consensus sequence is CX2CX13CX2CX14-15CX5CX9CX2C. The first four cysteine residues bind to a zinc ion and the last four cysteine residues bind to another zinc ion • C6 zinc finger. It has the consensus sequence CX2CX6CX5-6CX2CX6C. The yeast's Gal4 contains such a motif where six cysteine residues interact with two zinc ions
• C4 zinc finger: Its consensus sequence is CX2CX13CX2CX1415CX5CX9CX2C. The first four cysteine residues bind to a zinc ion and the last four cysteine residues bind to another zinc ion (. •C6 zinc finger. It has the consensus sequence CX2CX6CX56CX2CX6C. The yeast's Gal4 contains such a motif where six cysteine residues interact with two zinc ions .
Helix-Turn-Helix
• 三个螺旋被两个转角分开 • C端Helix为DNA结合必需，其它两个 Helix参与形成二聚体 • 作用于DNA链的大沟 • LacO的R蛋白，λ的CI和Cro蛋白，涉及 酵母交配型的a1和a2蛋白，真核生物中 的Oct-1和Oct-2
Sample of Helix-Turn-Helix
Transacting factor
反式作用因子
• 通用反式作用因子，主要识别启动子的核心启 动成分，如TBP； • 特殊组织与细胞中的反式作用因子，如淋巴细 胞中的Oct-2； • 反应性元件（response elenents）相结合的反式 作用因子。
–如 HSE （ 热 休 克 反 应 元 件 ， heat shock response element）， – GRE （ 糖 皮 质 激 素 反 应 元 件 glucocorticoidresponse element）； – MRE（金属反应元件，metal response element）； – TRE （ 肿 瘤 诱 导 剂 反 应 元 件 ， tumorgenic agent response element);
Interaction between the l repressor dimer and DNA. Each l repressor contains a helix-turn-helix motif. One of helices fits into the major groove of DNA. PDB ID = 1LMB