分子遗传学考试资料

RNA 的3种剪接方式内含子从mRNA前体中移走的过程称为RNA剪接。

RNA 的3种剪接方式分别是：自我剪接内含子(Ⅰ型和Ⅱ型):能够自发地进行剪接，分为Ⅰ型内含子和Ⅱ型内含子两个亚类。

Ⅰ型内含子：四膜虫35S rRNA前体的剪接反应是Ⅰ型的典型代表，特点是需要鸟苷参与；Ⅱ型内含子：不需要鸟苷参与，而由其自身结构决定，特点是形成套索内含子。

蛋白质(酶)参与剪接的内含子（tRNA)：主要在tRNA前体中发现。

tRNA前体在内切酶作用下，把发夹形的内含子切除，然后在连接酶的作用下，连接形成成熟的tRNA。

糖核蛋白体（snRNP）参与剪接的内含子：存在于绝大多数真核细胞的蛋白质基因中。

在真核生物的细胞核中，含有大量的小分子RNA，在天然状态下，以核糖核蛋白粒子形式存在，称为snRNP。

参与剪接反应的snRNP至少有5种：U1、U2、U5和U4/U6。

U1结合于内含子的5’端；U2结合到内含子的分支点上；U5结合到内含子的3’端，U4/U6结合于U5；U1和U2结合，形成套索RNA结构；U4释放，内含子左侧切断，5’外显子作为独立片段释放；内含子的3’剪接点切断，形成套索内含子，游离出来；5’外显子和3’外显子连接形成成熟mRNA。

RNA编辑一种依赖于特异编辑酶对基因编码的mRNA进行重新修饰的过程，包括对核苷酸进行添加、删除或修饰，从而可能改变了开放阅读框，产生了新的终止密码子或起始密码子，翻译出氨基酸序列不同的多种蛋白质。

分为两类：一是单碱基的突变；二是碱基的缺失和添加。

如U插入/删除；C→U替换；A→I替换；C插入；G插入。

机制：RNA编辑是由3’-5’方向进行，gRNA-Ⅰ的5’端与前体mRNA的未编辑的mRNA的一小段锚定序列互补，形成短的（10-15bp）锚定双螺旋；由编辑复合体蛋白中的一个编辑位点特异性的内切酶识别出mRNA/gRNA锚定双螺旋序列，在mRNA3’端第一个未配对的核苷酸处切开；接着尿嘧啶转移酶将尿嘧啶残基加到切开的前体mRNA插入位点上，或者3’尿嘧啶特异性外切酶从切开的删除位点除去尿嘧啶残基。

最后，RNA连接酶将两段切开的mRNA连接起来；其余大部分的gRNA-Ⅰ序列指导部分前体mRNA编辑，由于插入了UMP，mRNA的长度增加；gRNA-Ⅱ与前体mRNA刚编辑的区域的5’端杂交，取代gRNA-Ⅰ；gRNA-Ⅱ指导新一段前体mRNA编辑；下一个gRNA重复前面步骤，直到mRNA编辑完成。

翻译：以mRNA为模版合成蛋白质的过程主要成分：mRNAs、tRNAs 、氨酰-tRNA合成酶、核糖体、翻译相关蛋白质因子：起始因子、延伸因子、终止因子密码子的简并性密码子是mRNA中的三个相邻的核苷酸序列；,同一种氨基酸具有两个或更多个密码子的现象称为密码子的简并性。

对应于同一种氨基酸的不同密码子称为同义密码子。

密码子简并性可以减少有害突变。

由基因突变而引起肽链合成终止的概率也会大大增加，简并性使得那些即使密码子中碱基被改变，仍然能编码原来氨基酸的可能性大为提高。

所以简并性在物种的稳定上起着重要的作用，减少了变异对生物的影响。

三种类型的点突变错义突变：编码某种氨基酸的密码子经碱基替换以后,变成编码另一种氨基酸的密码子,从而使多肽链的氨基酸种类和序列发生改变。

无义突变：由于某个碱基的改变使代表某种氨基酸的密码子突变为终止密码子，从而使肽链合成提前终止。

移码突变：在DNA复制中发生增加或减少一个或几个碱基对所造成的突变。

无义抑制通过抑制tRNA识别无义突变位点，将某种氨基酸插入该位点，使得多肽链的延伸不中途停止，称为无义抑制。

无义抑制因子：抑制tRNA。

当mRNA翻译过程中遇到一个无义密码子时,允许在多肽链上插入一个氨基酸的突变 tRNA。

该突变tRNA能够逆转无义突变的效应(无义抑制效应)。

带有突变反密码子的tRNA可抑制无义突变。

无义抑制tRNA抑制无义突变：编码某一氨基酸的密码子突变为无义密码子时，编码tRNA 的基因发生突变，导致反密码子碱基改变，发生突变的tRNA与无义密码子结合，使蛋白质合成继续进行。

显性失活乳糖操纵子中，由于调节基因（编码阻遏蛋白）的突变产生的阻遏物没有活性，它相对于野生型基因是隐性性状的，而结构基因表达却是显性的。

这种突变称为显性失活。

顺式作用元件存在于基因旁侧序列中能影响基因表达的序列；主要包括启动子、增强子、沉默子、绝缘子。

启动子：在基因转录起始位点(＋1)及其5’上游的DNA序列，长度为100-200bp，是决定RNA转录起始位点和转录频率的关键元件。

由核心启动子和上游启动子元件两个部分组成。

核心启动子：使RNA聚合酶Ⅱ转录正常起始所必需的最少DNA序列，包括转录起始位点及其上游－25到－30bp处的TATA盒，确定转录起始位点并产生基础水平的转录。

上游启动子：包括位于－70bp附近的CAAT盒和GC盒，参与决定基因的转录效率。

增强子：远离转录起始位点，能明显增强启动子转录效率的DNA序列。

增强子的长度通常为100～200bp，由若干组件构成，基本核心组件常为8～12bp，可以单拷贝或多拷贝串联形式存在。

特点：增强子可提高同一条DNA链上基因转录效率，可以远距离作用；与其序列的正反方向无关；要有启动子才能发挥作用；必须与特定的蛋白质因子结合后才能发挥增强转录的作用。

沉默子：能够通反式因子结合从而阻断增强子即反式激活因子的作用，并最终抑制该基因转录的DNA序列。

绝缘子通常位于基因组的非编码区，它们是参与调控基因转录的边界DNA元件，大小一般约为0.5到3kb，具有位置依赖性和方向不依赖性图.绝缘子可以通过结合转录因子及其共作用因子、基质蛋白或染色质修饰蛋白等，形成蛋白复合物，在时间和空间上特异性调控基因的转录.绝缘子的功能主要包括两方而:1)增强子阻断功能;2)异染色质屏障功能，包装折叠致密的染色质为异染色质。

转录抑制因子：为一类能阻止转录的蛋白质因子,在基因转录的负调控中起重要作用。

转录抑制因子可能通过下述4种途径达到阻止转录的作用:①结合在转录起始位点上或邻近序列上,阻碍转录起始复合物的形成;②阻碍转录激活因子的激活结构域与转录起始复合物成分接触;③转录抑制因子直接干扰转录起始复合物的形成或降低起始复合物的稳定性;④转录抑制因子与转录激活因子之间相互作用,封闭了后者的激活结构域。

如沉默子结合蛋白。

其基本结构包括DNA结合域、转录活化域、二聚体化结构域、核定位信号。

酵母的GAL1基因的调控GAL1 编码酿酒酵母中半乳糖激酶，把半乳糖转化为1一磷酸半乳糖DNA甲基化与基因沉默DNA甲基化：由DNA甲基化转移酶(DNMT)催化S-腺苷甲硫氨酸作为甲基供体，将胞嘧啶转变为5-甲基胞嘧啶的反应。

在基因组CpG二核苷酸的胞嘧啶5’碳位以共价键结合一个甲基基团。

CpG岛是富含CpG二连核苷的区域，通常位于结构基因5’端调控区域。

CpG岛甲基化可导致相关基因沉默。

基因沉默是指生物体中特定基因由于种种原因不表达或者是表达减少的现象。

在哺乳动物基因组中，除某些基因，如管家基因和组织特异性基因调控区的CpG岛，多数基因调控区的CpG位点均已甲基化，高表达的基因(如管家基因)趋向于低甲基化，而低表达的基因往往是高甲基化。

DNA甲基化沉默基因表达的可能机制如下：①DNA序列甲基化直接阻碍转录因子的结合；②甲基CpG结合蛋白结合到甲基化CpG位点，与其他转录复合抑制因子相互作用或招募组蛋白修饰酶改变染色质结构；③染色质结构的凝集阻碍转录因子与其调控序列的结合。

剂量补偿剂量补偿效应指的是在XY性别决定机制的生物中，使性连锁基因在两种性别中有相等或近乎相等的有效剂量的遗传效应。

在雌性哺乳动物中，两条X染色体有一个是失活的，称为X染色体的剂量补偿。

Xist是一个失活雌性哺乳类的单一的X染色体。

X染色体失活的选择和起始发生在胚胎发育的早期，这个过程被X失活中心所控制。

这个失活中心存在着X染色体失活特异性转录基因Xist，X染色体失活过程为：Xist基因编码Xist RNA， Xist RNA包裹在合成它的X染色体上，引发X染色体失活；随着Xist RNA在X染色体上的扩展，DNA甲基化和组蛋白的修饰马上发生，这对X染色体失活的建立和维持有重要的作用；失活的染色体依旧持续合成Xist RNA，维持本身的失活状态。

发育过程中细胞启动一组特异性基因表达的三种策略mRNA定位、细胞跟细胞接触、通过某一分泌信号分子扩散的信号传递注释（annotation）：是指鉴别每一部分含有编码信息或者像miRNA那样的特异性的调控性RNA非编码序列的基因组DNA。

染色质免疫沉淀技术（ChIP）通过与染色质片段共沉淀和PCR技术，在体内检测与特异蛋白质结合的DNA片段。

染色质免疫沉淀技术的原理是：在生理状态下把细胞内的DNA与蛋白质交联在一起，通过超声或酶处理将染色质切为小片段后，利用抗原抗体的特异性识别反应，将与目的蛋白相结合的DNA片段沉淀下来。

染色质免疫沉淀技术一般包括细胞固定，染色质断裂，染色质免疫沉淀，交联反应的逆转，DNA的纯化，以及DNA的鉴定。

细胞的甲醛交联与超声破碎、除杂及抗体哺育、检验超声破碎的效果、免疫复合物的沉淀及清洗、DNA样品的回收、PCR分析染色质免疫共沉淀-芯片技术（ChIP-chip）：一种免疫共沉淀结合微阵列的技术，可以在基因组范围内筛选蛋白结合靶点。

基本原理是在生理状态下把细胞内的蛋白质和DNA交联在一起，超声波将其打碎为一定长度范围内的染色质小片段，然后通过所要研究的目的蛋白质特异性抗体沉淀此复合体，特异性地富集目的蛋白结合的DNA片段，通过对目的片断的纯化与检测，从而获得蛋白质与DNA相互作用的信息。

其中共沉淀的DNA和合适的对照用荧光标记，加在载波片上，用于芯片分析。

使用外源DNA与作为背景的对照进行比较，可以找到特异性蛋白在基因组中的结合位点。

分为3步：Chip、DNA处理、芯片分析步骤：蛋白质和DNA在甲醛作用下交联在一起溶解细胞，并用超声波将染色体打碎为小片段免疫共沉淀染色质，捕捉并纯化DNA复合物释放并扩增DNA片段荧光标记共沉淀DNA片段将DNA片段杂交至芯片上以进一步检测噪音：在基本相同条件下基因表达的差异，基因表达在同一个细胞群的不同细胞中存在本质上的差异，甚至同一个细胞中同一个基因的两个拷贝的表达也不相同。

噪音的存在预示：随机的因素影响单个基因的表达水平。

噪音分内源性和外源性两种。

两种一般共同作用。

与门：微处理器的生物分子功能元件。

所谓门就是一种开关，它能按照一定的条件去控制信号的通过或不通过。

与门是几个生物信号经输入端通过与的逻辑得到一个输出结果这样的一个生物信息通路。

克隆是指生物体通过体细胞进行的无性繁殖，以及由无性繁殖形成的基因型完全相同的后代个体组成的种群。