基因表达调控_1课件
合集下载
原核基因表达调控ppt课件
ppt课件.
34
------ 操纵子(operon)
启动子 (promoter)
结构基因
调节基因
阻遏蛋白
操纵基因 (operator)
ppt课件.
35
一、乳糖操纵子(lac operon)的结构与组成
第七章
原核基因表达调控
ppt课件.
1
内容提要
一、概 述 二、原核生物基因表达的调控
（一）原核生物基因表达的特点 （二）原核生物基因表达的调控机制
(1) 转录起始的调控 (2) 转录终止的调控 (3) 翻译水平的调控
ppt课件.
2
概述
ppt课件.
3
概述
基因表达(gene expression)
是基因转录及翻译的过程，也是基 因所携带的遗传信息表现为表型的过程， 包括基因转录成互补的RNA序列，对于蛋 白质编码基因，mRNA继而翻译成多肽链， 并装配加工成最终的蛋白质产物。
何被表达成为有功能的蛋白质（或RNA），在什
么组织表达，什么时候表达，表达多少等。
ppt课件.
9
基因表达的方式
按对刺激的反应性，基因表达的方式分为：
•组成性基因表达 •适应性表达（诱导和阻遏表达）
ppt课件.
10
1、组成性基因表达
某些基因在一个生物个体的几乎所 有细胞中持续表达，通常被称为管家基因 (house-keeping gene)。
ppt课件.
13
常用的管家基因
中文名称
beta－肌动蛋白 甘油醛3-磷酸脱氢酶 TATA Box结合蛋白 18s 核糖体核糖核酸 微管蛋白α
ppt课件.
英文缩写
β-actin GAPDH TBP 18s rRNA α-tubulin
分子遗传学基础—基因的表达与调控(普通遗传学课件)
按照功能分为启动子、增强子、沉默子。 按照调控水平分为基础转录水平的顺式调控元件，如启动子； 特异诱导高效表达的顺式调控元件，如增强子。
（一）启动子
（二）增强子——SV40
增强子的特点
促进转录，不具有启动子专一性； 功能与方向，位置无关； 远距离发挥作用 (100~500bp，10Kb)； 组织或细胞特异性； 必须有两个(以上)增强子成份紧密相连。
二、阻遏作用与弱化作用的协调
阻遏效率: 启动子的转录起始频率在R+和R-相差70倍
弱化作用 : trp存在时，约有10％的RNA pol侥幸转录 - trp 活性阻遏物 －－－－→ 无活性阻遏物 ←－－－－ +trp trp操纵子具有双重调节体系？
二、阻遏作用与弱化作用的协调
为什么需要阻遏体系？ 当大量Trp 存在时，阻遏系统起作用。阻遏物与之结合，
一、基因研究的主要发展过程
（二）基因研究的主要发展过程：
4、1953年，J.Watson和F.Crike创立DNA双螺旋模型，证实基因 是具有一定遗传效应的DNA片段。
A
B
Z
DNA 双螺旋模型说明 DNA 分子能够充当遗传的物质基础。按照 双螺旋模型，在细胞分裂时，DNA 的合成应是“半保留复制”的模式。
《遗传学》
基因的现代概念
内容
一 移动基因 二 断裂基因 三 假基因 四 重复基因 五 重叠基因
一、移动基因
又称为转位因子，由于它可以从染色体基因组上的一个位置 转移到另一个位置，甚至在不同的染色体之间跃迁，因此又叫做 跳跃基因，最早在玉米中发现。它又分为插入序列、转位子、逆 转座子。
二、断裂基因
一、基因研究的主要发展过程
（二）基因研究的主要发展过程：
（一）启动子
（二）增强子——SV40
增强子的特点
促进转录，不具有启动子专一性； 功能与方向，位置无关； 远距离发挥作用 (100~500bp，10Kb)； 组织或细胞特异性； 必须有两个(以上)增强子成份紧密相连。
二、阻遏作用与弱化作用的协调
阻遏效率: 启动子的转录起始频率在R+和R-相差70倍
弱化作用 : trp存在时，约有10％的RNA pol侥幸转录 - trp 活性阻遏物 －－－－→ 无活性阻遏物 ←－－－－ +trp trp操纵子具有双重调节体系？
二、阻遏作用与弱化作用的协调
为什么需要阻遏体系？ 当大量Trp 存在时，阻遏系统起作用。阻遏物与之结合，
一、基因研究的主要发展过程
（二）基因研究的主要发展过程：
4、1953年，J.Watson和F.Crike创立DNA双螺旋模型，证实基因 是具有一定遗传效应的DNA片段。
A
B
Z
DNA 双螺旋模型说明 DNA 分子能够充当遗传的物质基础。按照 双螺旋模型，在细胞分裂时，DNA 的合成应是“半保留复制”的模式。
《遗传学》
基因的现代概念
内容
一 移动基因 二 断裂基因 三 假基因 四 重复基因 五 重叠基因
一、移动基因
又称为转位因子，由于它可以从染色体基因组上的一个位置 转移到另一个位置，甚至在不同的染色体之间跃迁，因此又叫做 跳跃基因，最早在玉米中发现。它又分为插入序列、转位子、逆 转座子。
二、断裂基因
一、基因研究的主要发展过程
（二）基因研究的主要发展过程：
第八章真核基因表达调控ppt课件
Κ型和λ型轻链的恒定区和可变区的氨基酸序列是 不同的。
在小鼠中，95%的抗体轻链是κ型，而人类抗体 轻链中，κ型和λ型各占50%左右。
人类基因组中免疫球蛋白基因主要片段的数
免疫球蛋白重链基因片段重排与组织特异性表达
酵母交配型转换
8.1.4 DNA甲基化与基因调控
A. DNA的甲基化 DNA甲基化能引起染色质结构、DNA构象、
启动区DNA分子上的甲基化密度与基因转录受 抑制的程度密切相关。对于弱启动子来说，稀少的 甲基化就能使其完全失去转录活性。当这一类启动 子被增强时（带有增强子），即使不去甲基化也可 以恢复其转录活性。若进一步提高甲基化密度，即 使增强后的启动子仍无转录活性。
P295, Fig. 8-15
C. DNA甲基化与X染色体失活
A、螺旋-转折-螺旋（helix-turn-helix, H-T-H） 结构。这一类蛋白质分子中有至少两个α螺旋，中 间由短侧链氨基酸残基形成“转折”，近羧基端的 α螺旋中氨基酸残基的替换会影响该蛋白质在DNA 双螺旋大沟中的结合。
同源域蛋白通过其第三个螺旋与双链DNA的大沟 相结合，其N端的多余臂部分则与DNA的小沟相
选择性剪接
➢ 原始转录产物可通过不同的剪接方式，得到不同 的mRNA，并翻译成不同蛋白质； ➢有些基因选择了不同的启动子，或者选择了不同的 多聚（A）位点而使原始转录物具有不同的二级结构， 产生不同的mRNA分子，但翻译成相同蛋白质。 ➢同一基因的转录产物由于不同的剪接方式形成不同 mRNA的过程称为选择性剪接。
本章主要内容提要
1.真核生物的基因结构与转录活性； 2.真核基因转录机器的主要组成； 3.蛋白质磷酸化对基因转录的调控； 4.蛋白质乙酰化对基因表达的影响； 5.激素与热激蛋白对基因表达的影响； 6.其他水平上的表达调控。
在小鼠中，95%的抗体轻链是κ型，而人类抗体 轻链中，κ型和λ型各占50%左右。
人类基因组中免疫球蛋白基因主要片段的数
免疫球蛋白重链基因片段重排与组织特异性表达
酵母交配型转换
8.1.4 DNA甲基化与基因调控
A. DNA的甲基化 DNA甲基化能引起染色质结构、DNA构象、
启动区DNA分子上的甲基化密度与基因转录受 抑制的程度密切相关。对于弱启动子来说，稀少的 甲基化就能使其完全失去转录活性。当这一类启动 子被增强时（带有增强子），即使不去甲基化也可 以恢复其转录活性。若进一步提高甲基化密度，即 使增强后的启动子仍无转录活性。
P295, Fig. 8-15
C. DNA甲基化与X染色体失活
A、螺旋-转折-螺旋（helix-turn-helix, H-T-H） 结构。这一类蛋白质分子中有至少两个α螺旋，中 间由短侧链氨基酸残基形成“转折”，近羧基端的 α螺旋中氨基酸残基的替换会影响该蛋白质在DNA 双螺旋大沟中的结合。
同源域蛋白通过其第三个螺旋与双链DNA的大沟 相结合，其N端的多余臂部分则与DNA的小沟相
选择性剪接
➢ 原始转录产物可通过不同的剪接方式，得到不同 的mRNA，并翻译成不同蛋白质； ➢有些基因选择了不同的启动子，或者选择了不同的 多聚（A）位点而使原始转录物具有不同的二级结构， 产生不同的mRNA分子，但翻译成相同蛋白质。 ➢同一基因的转录产物由于不同的剪接方式形成不同 mRNA的过程称为选择性剪接。
本章主要内容提要
1.真核生物的基因结构与转录活性； 2.真核基因转录机器的主要组成； 3.蛋白质磷酸化对基因转录的调控； 4.蛋白质乙酰化对基因表达的影响； 5.激素与热激蛋白对基因表达的影响； 6.其他水平上的表达调控。
生物化学》ppt课件14.第十四章-基因表达调控
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个。
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 质分子的过程。
(二)基因表达的时间性及空间性
转录激活域
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)
1.同源结构域
2.锌指
3.碱C
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 转录起始复合物。
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 factors) 为个别基因转录所必需，决定该基因的时
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个。
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 质分子的过程。
(二)基因表达的时间性及空间性
转录激活域
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)
1.同源结构域
2.锌指
3.碱C
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 转录起始复合物。
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 factors) 为个别基因转录所必需，决定该基因的时
基因表达调控PPT课件
全球第一例中国人标准基因组序列图谱的一部分
基因表达
是基因转录及翻译的过程，即：生成具有生物学 功能产物的过程。
（激活）
基因表达调控
（功能及形态表型）
控制基因表达的调节机制，细胞或生物体在接受 内外环境信号刺激时或适应环境变化的过程中在
基因表达水平做出应答的分子机制。
例如：人类基因组含2-2.5万个编码基因，在某一特定时 期或生长阶段，只有一小部分基因处于表达状态。
① 真核基因组比原核基因组大得多 ② 原核基因组的大部分序列都为编码基因，而哺
乳 类 基 因 组 中 只 有 10% 的 序 列 编 码 蛋 白 质 、 rRNA、tRNA等，其余90%的序列，包括大量 的重复序列功能至今还不清楚，可能参与调控 ③ 真核生物编码蛋白质的基因是不连续的，转录 后需要剪接去除内含子，这就增加了基因表达 调控的层次
④ 原核生物的基因编码序列在操纵子中，多顺反子 mRNA使得几个功能相关的基因自然协调控制； 而真核生物则是一个结构基因转录生成一条 mRNA ， 即 mRNA 是 单 顺 反 子 （ monocistron ） ，许多功能相关的蛋白、即使是一种蛋白的不同 亚基也将涉及到多个基因的协调表达
⑤ 真核生物DNA在细胞核内与多种蛋白质结合构 成染色质，这种复杂的结构直接影响着基因表 达；
整理
❖ 掌握操纵子的概念。 ❖ 掌握乳糖操纵子的结构，阻遏蛋白的负性调
节，CAP的正性调节，协调调节。 ❖ 了解原核基因表达转录终止阶段的调控机制。 ❖ 了解原核基因表达翻译水平的调控。
第四节
真核基因表达调节
Regulation of Gene Expression in Eukaryote
一、真核细胞基因表达的特点
基因表达
是基因转录及翻译的过程，即：生成具有生物学 功能产物的过程。
（激活）
基因表达调控
（功能及形态表型）
控制基因表达的调节机制，细胞或生物体在接受 内外环境信号刺激时或适应环境变化的过程中在
基因表达水平做出应答的分子机制。
例如：人类基因组含2-2.5万个编码基因，在某一特定时 期或生长阶段，只有一小部分基因处于表达状态。
① 真核基因组比原核基因组大得多 ② 原核基因组的大部分序列都为编码基因，而哺
乳 类 基 因 组 中 只 有 10% 的 序 列 编 码 蛋 白 质 、 rRNA、tRNA等，其余90%的序列，包括大量 的重复序列功能至今还不清楚，可能参与调控 ③ 真核生物编码蛋白质的基因是不连续的，转录 后需要剪接去除内含子，这就增加了基因表达 调控的层次
④ 原核生物的基因编码序列在操纵子中，多顺反子 mRNA使得几个功能相关的基因自然协调控制； 而真核生物则是一个结构基因转录生成一条 mRNA ， 即 mRNA 是 单 顺 反 子 （ monocistron ） ，许多功能相关的蛋白、即使是一种蛋白的不同 亚基也将涉及到多个基因的协调表达
⑤ 真核生物DNA在细胞核内与多种蛋白质结合构 成染色质，这种复杂的结构直接影响着基因表 达；
整理
❖ 掌握操纵子的概念。 ❖ 掌握乳糖操纵子的结构，阻遏蛋白的负性调
节，CAP的正性调节，协调调节。 ❖ 了解原核基因表达转录终止阶段的调控机制。 ❖ 了解原核基因表达翻译水平的调控。
第四节
真核基因表达调节
Regulation of Gene Expression in Eukaryote
一、真核细胞基因表达的特点
分子生物学原核生物基因表达调控ppt课件
14
一、原核基因表达调控环节
1、转录水平上的调控
（transcriptional regulation）
2、转录后水平上的调控
（post-transcriptional regulation）
① mRNA加工成熟水平上的调控 ② 翻译水平上的调控
15
二、操纵子学说
1、操纵子模型的提出 1961年，Monod和Jacob提出 获1965年诺贝尔生理学和医学奖
54
55
③ 操纵基因是DNA上的一小段序列（仅为26bp）， 是阻遏物的结合位点。
56
RNA聚合酶结合部位
阻遏物结合部位
57
操纵位点的回文序列
58
④当阻遏物与操纵基因结合时，lac mRNA的转 录起始受到抑制。
59
未诱导：结构基因被阻遏
阻遏物 四聚体
LacI P O
lacZ
lacY
lacA
32
酶合成的诱导操纵子模型
调节基因
操纵基因
结构基因
阻遏蛋白
调节基因
操纵基因
结构基因
诱导物
如果某种物质能够促使
阻遏蛋白
mRNA
细菌产生酶来分解它，
这种物质就是诱导物。
诱导物
酶蛋白
33
• 可阻遏调节：基因平时是开启的，处在产生蛋白质 或酶的工作过程中，由于一些特殊代谢物或化合物 的积累而将其关闭，阻遏了基因的表达。 例：色氨酸操纵子 合成代谢蛋白的基因
1、根据操纵子对调节蛋白（阻遏蛋白或激活蛋白） 的应答，可分为： 正转录调控 负转录调控
29
调节基因
操纵基因
结构基因
激活蛋白 阻遏蛋白
正转录调控 负转录调控
一、原核基因表达调控环节
1、转录水平上的调控
（transcriptional regulation）
2、转录后水平上的调控
（post-transcriptional regulation）
① mRNA加工成熟水平上的调控 ② 翻译水平上的调控
15
二、操纵子学说
1、操纵子模型的提出 1961年，Monod和Jacob提出 获1965年诺贝尔生理学和医学奖
54
55
③ 操纵基因是DNA上的一小段序列（仅为26bp）， 是阻遏物的结合位点。
56
RNA聚合酶结合部位
阻遏物结合部位
57
操纵位点的回文序列
58
④当阻遏物与操纵基因结合时，lac mRNA的转 录起始受到抑制。
59
未诱导：结构基因被阻遏
阻遏物 四聚体
LacI P O
lacZ
lacY
lacA
32
酶合成的诱导操纵子模型
调节基因
操纵基因
结构基因
阻遏蛋白
调节基因
操纵基因
结构基因
诱导物
如果某种物质能够促使
阻遏蛋白
mRNA
细菌产生酶来分解它，
这种物质就是诱导物。
诱导物
酶蛋白
33
• 可阻遏调节：基因平时是开启的，处在产生蛋白质 或酶的工作过程中，由于一些特殊代谢物或化合物 的积累而将其关闭，阻遏了基因的表达。 例：色氨酸操纵子 合成代谢蛋白的基因
1、根据操纵子对调节蛋白（阻遏蛋白或激活蛋白） 的应答，可分为： 正转录调控 负转录调控
29
调节基因
操纵基因
结构基因
激活蛋白 阻遏蛋白
正转录调控 负转录调控
基因表达调控PPT课件
基因表达的调节与基因的结构、性质， 生物个体或细胞所处的内、外环境，以及细 胞内所存在的转录调节蛋白有关。
1. 顺式作用元件：特异DNA序列 2. 反式作用因子：特定调节蛋白质
14
原核生物
—— 操纵子(operon) 机制
启动序列 (promoter)
编码序列
其他调节序列
蛋白质因子
操纵序列 (operator)
• 可诱导调节：指一些基因在特殊的代谢物或化合物的作 用下，由原来关闭的状态转变为工作状态，即在某些物 质的诱导下使基因活化。 例：大肠杆菌的乳糖操纵子 分解代谢蛋白的基因
34
酶合成的诱导操纵子模型
调节基因
操纵基因
结构基因
阻遏蛋白
诱导物
如果某种物质 能够促使细菌产生 酶来分解它，这种 物质就是诱导物。
合时，结构基因不转录。
38
在正转录调控系统中，调节基因的产物是激活蛋白 根据激活蛋白的作用性质分为正控诱导和正控阻遏 • 在正控诱导系统中，效应物分子（诱导物）的存在使激 活蛋白处于活性状态； • 在正控阻遏系统中，效应物分子（辅阻遏物）的存在使 激活蛋白处于非活性状态。
39
40
三、乳糖操纵子（lac operon）
能透过大肠杆菌细胞壁和原生质膜进入细胞内。 • A编码β-半乳糖苷乙酰基转移酶：乙酰辅酶A上的乙酰基
转到β-半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖。
43
44
2. 乳糖操纵子的阻遏调控---可诱导调控
无乳糖存在时
阻遏物结合在操纵基因上→阻 止转录过程→基因关闭
45
2. 乳糖操纵子的阻遏调控---可诱导调控
有乳糖存在时
调节基因
操纵基因
结构基因
阻遏蛋白
1. 顺式作用元件：特异DNA序列 2. 反式作用因子：特定调节蛋白质
14
原核生物
—— 操纵子(operon) 机制
启动序列 (promoter)
编码序列
其他调节序列
蛋白质因子
操纵序列 (operator)
• 可诱导调节：指一些基因在特殊的代谢物或化合物的作 用下，由原来关闭的状态转变为工作状态，即在某些物 质的诱导下使基因活化。 例：大肠杆菌的乳糖操纵子 分解代谢蛋白的基因
34
酶合成的诱导操纵子模型
调节基因
操纵基因
结构基因
阻遏蛋白
诱导物
如果某种物质 能够促使细菌产生 酶来分解它，这种 物质就是诱导物。
合时，结构基因不转录。
38
在正转录调控系统中，调节基因的产物是激活蛋白 根据激活蛋白的作用性质分为正控诱导和正控阻遏 • 在正控诱导系统中，效应物分子（诱导物）的存在使激 活蛋白处于活性状态； • 在正控阻遏系统中，效应物分子（辅阻遏物）的存在使 激活蛋白处于非活性状态。
39
40
三、乳糖操纵子（lac operon）
能透过大肠杆菌细胞壁和原生质膜进入细胞内。 • A编码β-半乳糖苷乙酰基转移酶：乙酰辅酶A上的乙酰基
转到β-半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖。
43
44
2. 乳糖操纵子的阻遏调控---可诱导调控
无乳糖存在时
阻遏物结合在操纵基因上→阻 止转录过程→基因关闭
45
2. 乳糖操纵子的阻遏调控---可诱导调控
有乳糖存在时
调节基因
操纵基因
结构基因
阻遏蛋白
《基因表达调控》课件
它对细胞发育、组织特化和疾病发生都有重要影响
II. 转录调控
1
A.
B. 各种转录因子的分类及功能
不同类型的转录因子在基因表达调控中扮演不同的角色
3
C. 转录因子的结构和作用机制
了解转录因子结构和作用机制对理解转录调控至关重要
III. RNA加工调控
《基因表达调控》PPT课 件
这是一份关于基因表达调控的PPT课件，涵盖了基本概念、转录调控、RNA加 工调控、蛋白质翻译调控、表观遗传调控、氧气水平调控、微小RNA调控、研 究技术及应用。
I. 介绍基因表达调控的基本概念和意义
什么是基因表达调控？
基因表达调控是控制基因转录和翻译过程的机制和调节
为什么基因表达调控重要？
A. 5'端和3'端加工的调控
了解5'端和3'端加工调控对RNA 稳定性和功能的影响
B. 剪接调控
剪接调控在基因表达调控中起 着重要的作用
C. RNA编辑调控
RNA编辑调控可改变RNA序列， 影响蛋白质功能
IV. 蛋白质翻译调控
A. 起始子处理和调控
起始子处理和调控是蛋白质翻译的重要调控步骤
B. 翻译的调控
生物对低氧环境做出的响应以及调控机制
高原环境对基因表达调控产生的影响
VII. 微小RNA的调控作用
1
什么是微小RNA？
微小RNA是一类重要的非编码RNA分
微小RNA的调控机制
2
子
通过结合目标mRNA来调控基因表达
VIII. 基因表达调控的研究技术
A. 基因芯片
基因芯片是一种常用的基因表 达调控研究技术
了解如何调控翻译过程以控制蛋白质合成
C. 结束子处理及调控
II. 转录调控
1
A.
B. 各种转录因子的分类及功能
不同类型的转录因子在基因表达调控中扮演不同的角色
3
C. 转录因子的结构和作用机制
了解转录因子结构和作用机制对理解转录调控至关重要
III. RNA加工调控
《基因表达调控》PPT课 件
这是一份关于基因表达调控的PPT课件，涵盖了基本概念、转录调控、RNA加 工调控、蛋白质翻译调控、表观遗传调控、氧气水平调控、微小RNA调控、研 究技术及应用。
I. 介绍基因表达调控的基本概念和意义
什么是基因表达调控？
基因表达调控是控制基因转录和翻译过程的机制和调节
为什么基因表达调控重要？
A. 5'端和3'端加工的调控
了解5'端和3'端加工调控对RNA 稳定性和功能的影响
B. 剪接调控
剪接调控在基因表达调控中起 着重要的作用
C. RNA编辑调控
RNA编辑调控可改变RNA序列， 影响蛋白质功能
IV. 蛋白质翻译调控
A. 起始子处理和调控
起始子处理和调控是蛋白质翻译的重要调控步骤
B. 翻译的调控
生物对低氧环境做出的响应以及调控机制
高原环境对基因表达调控产生的影响
VII. 微小RNA的调控作用
1
什么是微小RNA？
微小RNA是一类重要的非编码RNA分
微小RNA的调控机制
2
子
通过结合目标mRNA来调控基因表达
VIII. 基因表达调控的研究技术
A. 基因芯片
基因芯片是一种常用的基因表 达调控研究技术
了解如何调控翻译过程以控制蛋白质合成
C. 结束子处理及调控
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
tetramer 变构 特异结合力下降1000X operon on
作用于 O 位点上的repressor 变构 脱离O位 作用于游离的repressor
变构 失去结合于O位的能力
w.t. (I+ O+ P+) 诱导型 add inducer operon on no inducer operon off
诱导物 Inducer
Add signal mol. Operon off (repressible operon)
辅阻遏物 Co-repressor
Operon control model
negative
positive
Ind. active
inactive
Rep. inactive
active
•诱导型负调控 Negative—inducible operon
例 (分解酶类 lactose operon) I
I gene active repressor
38 kd / monomer
tetramer 152 kd
binding on Operator
I+
mut. iC (constitutive mut.)
O gene (operator) cis-action factor
mRNA startpoint
O & P overlap repressor & RNA polymerase bind at sites that overlap around the start point of Lac operon
意味转录效率极低
● Negative contrl 是广泛保险的机制 （自然选择使 Prok. 获得选择优势）
Positive control 是灵活，严格，经济的调控机制
c) Model
● 信号分子（Signal molecular） be needed for both types
Add signal mol. Operon on (inducible operon)
Negative Positive
Neg.
i- or 不加入I基因产物 I+ off operon on Pos.
● Repressor binding on O site
阻止转录启动
Expressor binding front p site 激活转录启动
● Operon off
b) 基因表达的调控涉及
RNA转录的开/关，数量，选择性加工 蛋白质翻译速率，数量，加工与 降解和分泌…
c) 原核生物与真核生物基因 d) 表达调控机制具有惊人的相似性
共同的起源与共同的分子基础
调控机理上 调控层次上
核酸分子间的互作 核酸与蛋白质分子间的互作 蛋白质分子间的互作
transcriptional level post—transcriptional level translational level post—translational level
unwinding
repressor & RNA polymerase 对重叠位点竞争
RNA polymerase binding Repressor binding
---调控机理
repessor tetramer与operator发生特异结合 operon off
Inducer (lactose) 与repressor 特异结合
第7章 基因表达调控
(Controlling of the Gene Expression)
7.1. 概述 7.2. 基因表达调控的理论与模式 7.3. 真核生物基因表达调控的特异性
7.1. 概述 （Introduction）
a) 原核生物对环境的适应，相关的应答 真核生物的细胞分化, 组织特化 , 个体发育 以及环境对个体表型的影响都是基因表达的结果
d) 转录水平上的调控是最为经济, e) 灵活，又是最为重要，复杂的调
控
● 在复杂的基因组内，确定需要基因转录的起始位点
● 精细调节基因表达的水平, 以保证生物体对环境的适应 ● cis factor & trans factor 间严格而又灵活的互作
● 保证RNA polymerase 的进行式转录（不中断，准确终止）
(1961 Jacob. & Monod.)
a) operon concept
● 控制某一代谢途径的相关基因, 紧密连锁地排列在一起, 受同一操纵子控制
Lac operon I p o Z Y A
● 各结构基因按一定比例协调翻译 ( Z : Y : A = 5 : 2 : 1 ) ● 具有极性突变效应 ● P & O基因(cis)紧密连锁 或 彼此重叠
7.2 基因表达调控的
理论与模式
7.2.1 转录水平的调控 （transcriptional level control）
Prok. 操纵子 operon 逆境应答 stringent response 衰减子 attenuator 转座子 transposon…
7.2.1.1. 操纵子调控（Operon control）
OC mut. (I+ OC P+) constitutive mut. （组成型）
OC失去与repressor特异结合的能力
iC mut. (iC O+P+) constitutive mut. (组成型) iC gene产物repressor丧失与O位点结合的能力
iS (super--reperessible)
O gene (operator) cis-action factor
mRNA startpoint
unwinding
Obstruction? Competition?
RNA polymerase binding Repressor binding
I 基因(trans) 位点不固定
b) operon control type 负调控 Negative & 正调控 Positive
• I gene
repressor
expressor (apoinducer)
无辅基诱导物
i- or 不加入I基因产物 I+ or 加入I基因产物
operon on operon off
作用于 O 位点上的repressor 变构 脱离O位 作用于游离的repressor
变构 失去结合于O位的能力
w.t. (I+ O+ P+) 诱导型 add inducer operon on no inducer operon off
诱导物 Inducer
Add signal mol. Operon off (repressible operon)
辅阻遏物 Co-repressor
Operon control model
negative
positive
Ind. active
inactive
Rep. inactive
active
•诱导型负调控 Negative—inducible operon
例 (分解酶类 lactose operon) I
I gene active repressor
38 kd / monomer
tetramer 152 kd
binding on Operator
I+
mut. iC (constitutive mut.)
O gene (operator) cis-action factor
mRNA startpoint
O & P overlap repressor & RNA polymerase bind at sites that overlap around the start point of Lac operon
意味转录效率极低
● Negative contrl 是广泛保险的机制 （自然选择使 Prok. 获得选择优势）
Positive control 是灵活，严格，经济的调控机制
c) Model
● 信号分子（Signal molecular） be needed for both types
Add signal mol. Operon on (inducible operon)
Negative Positive
Neg.
i- or 不加入I基因产物 I+ off operon on Pos.
● Repressor binding on O site
阻止转录启动
Expressor binding front p site 激活转录启动
● Operon off
b) 基因表达的调控涉及
RNA转录的开/关，数量，选择性加工 蛋白质翻译速率，数量，加工与 降解和分泌…
c) 原核生物与真核生物基因 d) 表达调控机制具有惊人的相似性
共同的起源与共同的分子基础
调控机理上 调控层次上
核酸分子间的互作 核酸与蛋白质分子间的互作 蛋白质分子间的互作
transcriptional level post—transcriptional level translational level post—translational level
unwinding
repressor & RNA polymerase 对重叠位点竞争
RNA polymerase binding Repressor binding
---调控机理
repessor tetramer与operator发生特异结合 operon off
Inducer (lactose) 与repressor 特异结合
第7章 基因表达调控
(Controlling of the Gene Expression)
7.1. 概述 7.2. 基因表达调控的理论与模式 7.3. 真核生物基因表达调控的特异性
7.1. 概述 （Introduction）
a) 原核生物对环境的适应，相关的应答 真核生物的细胞分化, 组织特化 , 个体发育 以及环境对个体表型的影响都是基因表达的结果
d) 转录水平上的调控是最为经济, e) 灵活，又是最为重要，复杂的调
控
● 在复杂的基因组内，确定需要基因转录的起始位点
● 精细调节基因表达的水平, 以保证生物体对环境的适应 ● cis factor & trans factor 间严格而又灵活的互作
● 保证RNA polymerase 的进行式转录（不中断，准确终止）
(1961 Jacob. & Monod.)
a) operon concept
● 控制某一代谢途径的相关基因, 紧密连锁地排列在一起, 受同一操纵子控制
Lac operon I p o Z Y A
● 各结构基因按一定比例协调翻译 ( Z : Y : A = 5 : 2 : 1 ) ● 具有极性突变效应 ● P & O基因(cis)紧密连锁 或 彼此重叠
7.2 基因表达调控的
理论与模式
7.2.1 转录水平的调控 （transcriptional level control）
Prok. 操纵子 operon 逆境应答 stringent response 衰减子 attenuator 转座子 transposon…
7.2.1.1. 操纵子调控（Operon control）
OC mut. (I+ OC P+) constitutive mut. （组成型）
OC失去与repressor特异结合的能力
iC mut. (iC O+P+) constitutive mut. (组成型) iC gene产物repressor丧失与O位点结合的能力
iS (super--reperessible)
O gene (operator) cis-action factor
mRNA startpoint
unwinding
Obstruction? Competition?
RNA polymerase binding Repressor binding
I 基因(trans) 位点不固定
b) operon control type 负调控 Negative & 正调控 Positive
• I gene
repressor
expressor (apoinducer)
无辅基诱导物
i- or 不加入I基因产物 I+ or 加入I基因产物
operon on operon off