生物化学——基因表达调控ppt课件

调节和 产生病毒 产生逆转录 产生病毒 产生酪氨酸
启动转录 核心蛋白 酶和整合酶 外膜蛋白
激酶
(二)细胞癌基因(cellular-oncogene, c-onc)
1. 细胞癌基因是存在于生物正常细胞基因组中的癌 基因，或称原癌基因 (proto-oncogenes , proo2.n细c)胞。癌基因的特点
(一)参与原核生物基因表达调控的蛋白因子
1. RNA聚合酶 RNA聚合酶与DNA的亲和力，影响转录。
2.σ因子 主要参与RNA聚合酶对启动序列的识别。
3. 阻遏蛋白 能够与特异操纵序列结合，阻断基因表达。
4. 激活蛋白 增强RNA聚合酶与启动序列的结合能力。
(二)原核生物基因转录调控模式
—— 操纵子机制
操纵子(operon)是原核生物中几个功能相关 的结构基因成簇串联排列组成的一个基因表达的 协同单位。操纵子的本质是DNA序列。 1.操纵子的结构与功能 一个操纵子=调节序列+启动序列+操纵序列+编码序列
⑴调节序列(inhibitor,I):编码一种阻遏蛋白(repressor) 。 ⑵启动序列(promoter,P):结合RNA聚合酶，启动转录。 ⑶操纵序列(operator,O):阻遏蛋白的结合位点。 ⑷编码序列(coding sequence):编码功能性蛋白，2~6
DNA
I
C
P pol O
Z
Y
A
mRNA
阻遏蛋白
没有乳糖存在时
有乳糖存在时
DNA mRNA
I
C
pPol
O
Z
Y
A
启动转录
mRNA
阻遏蛋白
β-半乳糖苷酶
半乳糖
乳糖
(2)CAP的正性调节
+ + + + 转录
DNA
I
C
P
O
Z
YA
CAP CAP CAP CAP 无葡萄糖，cAMP浓度高时
CCAAPP CAP CAP CAP
转录起始复合物。
EBP
TFⅡF polⅡ TAF TAF TAF TFⅡH
TFⅡA TBP TFⅡB TATA
DNA
第二节 癌基因与抑癌基因
(Oncogenes and,Anti-oncogenes)
抑癌基因
负调控
细胞
癌基因 正调控
表达蛋白
一、癌基因
控制细胞生长和分化的基因，它的结构或表 达异常，可引起细胞癌变。
DNA结合域 转录激活域
酸性激活域
谷氨酰胺富含域 脯氨酸富含域
蛋白质-蛋白质结合域 (二聚化结构域)
2.锌指
3.碱性亮氨酸拉链
C
H
C Zn H
C
Cys
H
His
其他氨基酸
(四)真核生物基因表达调控模式
1.真核生物基因表达调控较复杂，除转录起始阶 段受到调节外，在转录后水平、翻译水平及翻译后水
平等均受调控。 2.真核RNA聚合酶Ⅱ在转录因子帮助下，形成的
白 因 子 ， 决 定 三 种 RNA(mRNA 、 tRNA 及 rRNA)转录的类别。 2.特异转录因子(special transcription f间ac、to空r为s间)个特别异基性因表转达录。所必需，决定该基因的时
分为 转录激活因子 转录抑制因子
(三)反式作用因子的结构
TF 1.同源结构域
(1)广泛存在于生物界中； (2)基因序列高度保守； (3)作用通过其产物蛋白质来体现； (4)被激活后，形成癌性的细胞转化基因。
基因的时间、空间特异性、增强启动子转录活性
的DNA序列。 3.沉默子(silencer) 某些基因的负性调节元件，
当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作
用。 DNA
转录起始点
B
A
编码序列
A：启动子
B：增强子或沉默子
(二)反式作用因子(trans-acting factor)
——影响基因表达的蛋白因子 1.基本转录因子(general transcription factors是) RNA聚合酶结合启动子所必需的一组蛋
1.时间特异性 某一特定基因的表达严格按特定的时间顺
序发生，称之为基因表达的时间特异性。 多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶
段特异性。 2.空间特异性
某种基因产物在个体按不同组织空间顺序 出现，称之为基因表达的空间特异性。
空间特异性是由细胞在器官的分布决定 的，故又称细胞或组织特异性。
二、原核生物基因表达调控
——可影响自身基因表达活性的DNA序列
1.启动子 真核基因启动子是RNA聚合酶结合位
点周围的一组转录控制组件，至少包括一个转录
起始点以及一个以上的功能组件。 RNA起始点
CAAT盒
GC盒
TATA盒
高等真核生物
上游激活序列(UAS)
RNA起始点
TATA盒
酵母
2. 增强子(enhancer) 指远离转录起始点、决定
第一节 基因表达调控的
概念和原理
(Concept and principle： Regulation of Gene Expression)
一、基因表达调控的概念
(一)基因表达(gene expression) 是指基因经过转 录、翻译，产生具有特异生物学功能的蛋白Hale Waihona Puke Baidu 分子的过程。
(二)基因表达的时间性及空间性
cAMP
有葡萄糖，cAMP浓度低时
(3)阻遏蛋白与CAP的协调调节
低半乳糖时 (有阻遏蛋白)
葡萄糖浓度低
O
cAMP 浓度高
(有CAP)
葡萄糖浓度高
O
cAMP 浓度低
(无CAP)
高半乳糖时 (无阻遏蛋白)
RNA-pol
O
mRN A
O
三、真核基因基因表达的调节
(一)顺式作用元件(cis-acting element)
第十四章 基因表达调控
(Regulation of Gene Expression)
1961年，法国科学家F. Jacob和J. Monod 通过研究大肠杆菌乳糖代谢的调节机制，提出 了著名的操纵子学说，从而开创了基因表达调 控研究的新纪元。
对基因表达调控的研究是目前分子生物学 领域最重要的研究内容之一。
分为细胞癌基因和病毒癌基因。
(一)病毒癌基因(virus oncogene,v-onc)
1. 病毒癌基因是存在于病毒基因组中的癌基因，它 不编码病毒的结构成分，对病毒复制也没有作用， 但可以使细胞持续增殖。
2.病毒基因组结构
长末端 重复序列
正常的病毒基因
LTR gag
pol
env
癌基因
src LTR
2. 乳糖操纵子的结构及其调节机制
控制区
信息区
DNA
I
C
P
O
Z
YA
调控 序列
启动 序列
操纵 序列
CAP结合位点
编码基因 Z： β-半乳糖苷酶 Y： 透酶
A：乙酰基转移酶 代谢产物基因激活蛋白(catabolite gene activator protien,CAP)
(1)阻遏蛋白的负性调节
阻遏基因