DNA水平调控解析
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真核基因不同水平上的表达调控
真核生物基因表达的调控远比原核生物复杂，可以发生在DNA水平、转录水平、转录后的修饰、翻译水平和翻译后的修饰等多种不同层次（图真核生物基因表达中可能的调控环节）。
但是，最经济、最主要的调控环节仍然是在转录水平上。
（一）DNA水平的调控DNA水平上的调控是通过改变基因组中有关基因的数量、结构顺序和活性而控制基因的表达。
这一类的调控机制包括基因的扩增、重排或化学修饰。
其中有些改变是可逆的。
1、基因剂量与基因扩增细胞中有些基因产物的需要量比另一些大得多，细胞保持这种特定比例的方式之一是基因组中不同基因的剂量不同。
例如，有A、B两个基因，假如他们的转录、翻译效率相同，若A基因拷贝数比B基因多20 倍，则A基因产物也多20倍。
组蛋白基因是基因剂量效应的一个典型实例。
为了合成大量组蛋白用于形成染色质，多数物种的基因组含有数百个组蛋白基因拷贝。
基因剂量也可经基因扩增临时增加。
两栖动物如蟾蜍的卵母细胞很大，是正常体细胞的一百倍，需要合成大量核糖体。
核糖体含有rRNA分子，基因组中的rRNA基因数目远远不能满足卵母细胞合成核糖体的需要。
所以在卵母细胞发育过程中，rRNA基因数目临时增加了4000倍。
卵母细胞的前体同其他体细胞一样，含有约500个rRNA基因（rDNA）。
在基因扩增后，rRNA基因拷贝数高达2×106。
这个数目可使得卵母细胞形成1012个核糖体，以满足胚胎发育早期蛋白质大量合成的需要。
在基因扩增之前，这500个rRNA基因以串联方式排列。
在发生扩增的3周时间里，rDNA不再是一个单一连续DNA片段，而是形成大量小环即复制环，以增加基因拷贝数目。
这种rRNA基因扩增发生在许多生物的卵母细胞发育过程中，包括鱼、昆虫和两栖类动物。
目前对这种基因扩增的机制并不清楚。
在某些情况下，基因扩增发生在异常的细胞中。
例如，人类癌细胞中的许多致癌基因，经大量扩增后高效表达，导致细胞繁殖和生长失控。
有些致癌基因扩增的速度与病症的发展及癌细胞扩散程度高度相关。
真核生物基因表达的调控
（3）DNA甲基化导致染色质结构和DNA构象的改变
4、DNA甲基化与基因组印迹 （1）基因组印迹：来源于父母本的一对等位基因
表达不同（如X染色体失活） （2）基因组印迹的机制--DNA高度甲基化
5、DNA甲基化与X染色体的失活 X染色体DNA序列高度甲基化，基因被关闭
（1）与X染色体的失活有关的序列：
AP2
??
结合蛋白 (protein binding)
AP2 AP1
? SP1
? TF IID +
RNApol
BLE basal level element MRE metal response element AP activator protein
应答元件的特点：
1. 具有与启动子、增强子同样的一般特性. 2. 与起始点的位置不固定（多在-200以内;单个功能充分,
非洲爪蟾的卵母细胞 rDNA的拷贝数目： 500份 2×106份，可装配1012个核糖体 当胚胎期开始，增加的rDNA便失去功能并逐渐消失
二、基因丢失
有的生物在个体发育的早期在体细胞中要丢 失部分染色体，而在生殖细胞中保持全部的 基因组。
小麦瘿蚊（染色丢失了32条，只保留8条）
马蛔虫
三、基因重排(gene rearrangement)
的下游起作用。 4、与它结合的转录因子是GCN4和GAL4，识别位
点为 ATGACTCAT。
（四）绝缘子(Insulator)
阻止激活或失活效应的元件
举例：
1、当绝缘子位于增强子和启动子间时，能阻止 增强子激活启动子作用。
2、当绝缘子位于一个活化基因和异染色质之间 时，它保护基因免受由异染色质扩展造成的失 活效应影响。
Constant
4、DNA甲基化与基因组印迹 （1）基因组印迹：来源于父母本的一对等位基因
表达不同（如X染色体失活） （2）基因组印迹的机制--DNA高度甲基化
5、DNA甲基化与X染色体的失活 X染色体DNA序列高度甲基化，基因被关闭
（1）与X染色体的失活有关的序列：
AP2
??
结合蛋白 (protein binding)
AP2 AP1
? SP1
? TF IID +
RNApol
BLE basal level element MRE metal response element AP activator protein
应答元件的特点：
1. 具有与启动子、增强子同样的一般特性. 2. 与起始点的位置不固定（多在-200以内;单个功能充分,
非洲爪蟾的卵母细胞 rDNA的拷贝数目： 500份 2×106份，可装配1012个核糖体 当胚胎期开始，增加的rDNA便失去功能并逐渐消失
二、基因丢失
有的生物在个体发育的早期在体细胞中要丢 失部分染色体，而在生殖细胞中保持全部的 基因组。
小麦瘿蚊（染色丢失了32条，只保留8条）
马蛔虫
三、基因重排(gene rearrangement)
的下游起作用。 4、与它结合的转录因子是GCN4和GAL4，识别位
点为 ATGACTCAT。
（四）绝缘子(Insulator)
阻止激活或失活效应的元件
举例：
1、当绝缘子位于增强子和启动子间时，能阻止 增强子激活启动子作用。
2、当绝缘子位于一个活化基因和异染色质之间 时，它保护基因免受由异染色质扩展造成的失 活效应影响。
Constant
DNA合成的调控机制和表观遗传修饰
DNA合成的调控机制和表观遗传修饰DNA合成是一种高度精确的细胞生物学过程，它需要同时调控合成速率和准确性，并且在不同细胞周期阶段和环境下进行适应性调整。
这个复杂的过程是由许多分子机器组成的，包括负责DNA配对的蛋白质复合物、DNA聚合酶、DNA拓扑异构酶和DNA结合蛋白等。
这些分子机器通过调控细胞周期、启动转录、稳定DNA结构等方式来完成其任务。
DNA合成的调控机制包括细胞周期调控、转录调控、DNA复制调控等。
细胞周期调控细胞周期是细胞生长和分裂过程中的一个循环，包括G1期、S期、G2期和M期四个阶段。
DNA合成通常发生在S期，当细胞进入S期时，启动复合物通过对CDK和Cyclin等原癌基因进行磷酸化，以激活他们并促进细胞周期转移。
这些激活的原癌基因会引起DNA合成酶的合成和其他相关酶的表达，从而导致DNA合成的启动。
转录调控DNA合成依赖于RNA聚合酶II的转录活动。
转录过程中，RNA聚合酶II可以正确地识别并定位到DNA序列的起始位置。
由于启动子序列和转录因子的存在，RNA聚合酶II可以更容易地结合和开始转录。
在转录启动期间，会形成一个初始转录复合物，它由RNA聚合酶II、编码转录因子和一些辅助因子组成。
这个复合物可以在启动子附近扩散并开始合成RNA。
筛选过程中对于复合物数量的调控起到了关键作用，并且在DNA合成过程中，转录调控也可以提供重要的反馈机制。
DNA复制调控DNA复制依赖于DNA聚合酶和叶酸的参与。
DNA聚合酶的活性可以被微量元素（比如锌）和其他环境条件影响。
DNA聚合酶的拓扑异构酶也在DNA复制过程中扮演了重要的角色，它通过在DNA链上制造缺口或环而修改拓扑构型。
这些缺口和环也需要被其他酶修复，以确保DNA重复的扩增速率和准确性。
叶酸也参与DNA复制过程中的单碱基多聚酶活性，以支持RNA聚合酶和DNA聚合酶的活性。
表观遗传修饰DNA合成经常受到表观遗传修饰的影响。
表观遗传学研究细胞基因表达和细胞分化的控制方式，其范围包括DNA甲基化、组蛋白修饰和RNA修饰等。
真核生物的基因表达调控
并不就是所有得转录因子都能够与DNA结合, 也不就是所有得转录因子都就是激活基因得转 录。
转录因子得结构
绝大多数转录因子至少具有以下三种不同得结构域得 一种: (1)DNA结合结构域,直接与顺式作用元件结合得转录因子 都具有此结构域。转录因子通常使用此结构域之中得 特殊α-螺旋与顺式作用元件内得大沟接触,通过螺旋上 得特殊氨基酸残基得侧链基团与大沟中得特殊碱基对 之间得次级健(主要就是氢键)相互识别而产生特异性。 许多转录因子在此结构域上富含碱性氨基酸,这可能有 利于她和DNA骨架上带负电荷得磷酸根发生作用; (2)效应器结构域,这就是转录因子调节转录效率(激活或阻 遏)、产生效应得结构域; (3)多聚化结构域,此结构域得存在使得转录因子之间能够 组装成二聚体或多聚体(同源或异源)。下面将集中介绍 前两种结构域,特别就是DNA结合结构域。
在转录水平上得基因表达调控
真核生物得蛋白质基因得转录除了启动子、RNA聚合酶II和基础 转录因子以外,还需要其她顺式作用元件和反式作用因子得参与。 参与基因表达调控得主要顺式作用元件有:增强子、沉默子、绝缘 子和各种反应元件;参与基因表达调控得反式作用因子也称为转录 因子,她们包括激活蛋白、辅激活蛋白、阻遏蛋白和辅阻遏蛋白。 激活蛋白与增强子结合激活基因得表达,而阻遏蛋白与沉默子结合, 抑制基因得表达,某些转录因子既可以作为激活蛋白也可以作为阻 遏蛋白其作用,究竟就是起何种作用取决于被调节得基因。辅激活 蛋白缺乏DNA结合位点,但她们能够通过蛋白质与蛋白质得相互作 用而行使功能,作用方式包括:招募其她转录因子和携带修饰酶(如 激酶或乙酰基转移酶)到转录复合物而刺激激活蛋白得活性;辅阻 遏蛋白也缺乏DNA结合位点,但同样通过蛋白质与蛋白质得相互作 用而起作用,作用机理包括:掩盖激活蛋白得激活位点、作为负别构 效应物和携带去修饰酶去中和修饰酶(如磷酸酶或组蛋白去乙酰基 酶)得活性。
转录因子得结构
绝大多数转录因子至少具有以下三种不同得结构域得 一种: (1)DNA结合结构域,直接与顺式作用元件结合得转录因子 都具有此结构域。转录因子通常使用此结构域之中得 特殊α-螺旋与顺式作用元件内得大沟接触,通过螺旋上 得特殊氨基酸残基得侧链基团与大沟中得特殊碱基对 之间得次级健(主要就是氢键)相互识别而产生特异性。 许多转录因子在此结构域上富含碱性氨基酸,这可能有 利于她和DNA骨架上带负电荷得磷酸根发生作用; (2)效应器结构域,这就是转录因子调节转录效率(激活或阻 遏)、产生效应得结构域; (3)多聚化结构域,此结构域得存在使得转录因子之间能够 组装成二聚体或多聚体(同源或异源)。下面将集中介绍 前两种结构域,特别就是DNA结合结构域。
在转录水平上得基因表达调控
真核生物得蛋白质基因得转录除了启动子、RNA聚合酶II和基础 转录因子以外,还需要其她顺式作用元件和反式作用因子得参与。 参与基因表达调控得主要顺式作用元件有:增强子、沉默子、绝缘 子和各种反应元件;参与基因表达调控得反式作用因子也称为转录 因子,她们包括激活蛋白、辅激活蛋白、阻遏蛋白和辅阻遏蛋白。 激活蛋白与增强子结合激活基因得表达,而阻遏蛋白与沉默子结合, 抑制基因得表达,某些转录因子既可以作为激活蛋白也可以作为阻 遏蛋白其作用,究竟就是起何种作用取决于被调节得基因。辅激活 蛋白缺乏DNA结合位点,但她们能够通过蛋白质与蛋白质得相互作 用而行使功能,作用方式包括:招募其她转录因子和携带修饰酶(如 激酶或乙酰基转移酶)到转录复合物而刺激激活蛋白得活性;辅阻 遏蛋白也缺乏DNA结合位点,但同样通过蛋白质与蛋白质得相互作 用而起作用,作用机理包括:掩盖激活蛋白得激活位点、作为负别构 效应物和携带去修饰酶去中和修饰酶(如磷酸酶或组蛋白去乙酰基 酶)得活性。
生物化学及分子生物学(人卫第九版)-16基因表达调控说课讲解
色氨酸操纵子的结构及其关闭机制
A.前导序列的结构特征；B.在Trp低浓度时，核糖体停滞在序列1上，2/3发卡结构形成，转录继续进行； C.在Trp高浓度时，3/4发卡结构和多聚U序列使得转录提前终止
3.转录衰减的机制 ①色氨酸的浓度较低时，前导肽的翻译因色氨酸量的不足而停滞在第10/11的色氨酸密码子 部位，核糖体结合在序列1上，因此前导mRNA倾向于形成2/3发夹结构，转录继续进行； ②色氨酸的浓度较高时，前导肽的翻译顺利完成，核糖体可以前进到序列2，因此发夹结构 在序列3和序列4形成，连同其下游的多聚U使得转录中途终止，表现出转录的衰减。
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多个基因的 协调表达。
1.原核生物大多数基因表达调控是通过操纵子机制实现的
2.操纵子（operon）：由结构基因、调控序列和调节基因组成 ①结构基因：包括数个功能上有关联的基因，它们串联排列，共同构成编码区。这些结 构基因共用一个启动子和一个转录终止信号序列，因此转录合成时仅产生一条mRNA长 链，为几种不同的蛋白质编码。这样的mRNA分子携带了几个多肽链的编码信息，被称 为多顺反子（polycistron）mRNA。
5种E.coli 启动子的共有序列
b. 操纵元件：是一段能被特异的阻遏蛋白识别和结合的DNA序列。 ③调节基因（regulatory gene）：编码能够与操纵序列结合的阻遏蛋白
真核生物DNA水平上的基因表达调控
复杂多基因家族 复杂多基因家族一般由几个相关基因家族构成，基因家族之
间由间隔序列隔开，并作为独立的转录单位。现已发现存在不 同形式的复杂多基因家族。
海胆的组蛋白基因家族 串联单位中的每一个基因分别被转录成单顺反子 RNA，这些RNA都没有内含子，而且各基因在同一条DNA链上按同一方 向转录，每个基因的转录与翻译速度都受到调节。 研究还表明，在一个特定的细胞中，并不是所有串联的单位都得到转录。 胚胎发育的不同阶段或不同组织中，有不同的串联单位被转录，暗示可 能存在具有不同专一性的组蛋白亚类和发育调控机制。
一、基因家族 二、真核基因的断裂结构 三、真核生物DNA水平上的基因表达调控 四、DNA 甲基化与基因活性的调控
前述：真核基因组的一般构造特点
① 在真核细胞中，一条成熟的mRNA链只能翻译出一条多肽 链，不存在原核生物中常见的多基因操纵子形式。
② 真核细胞DNA都与组蛋白和大量非组蛋白相结合，只有一 小部分DNA是裸露的。
真核生物基因调控，根据其性质可分为两 大类：
第一类:瞬时调控或称可逆性调控
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及细胞周期不同阶段中酶 活性和浓度的调节。
第二类:发育调控或称不可逆调控
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。
在真核生物中基因表达的调节其特点是:
（1）多层次; （2）无操纵子和衰减子; （3）个体发育复杂; （4）受环境影响较小;
研究基因调控主要应回答3个问题：
① 什么是诱发基因转录的信号？ ② 基因调控主要是在哪一步（模板DNA的转录、mRNA
的成熟或蛋白质合成）实现的？ ③ 不同水平基因调控的分子机制是什么？
真核生物基因表达的调控
（一）基因丢失 （二）基因扩增 （三）基因重排 （四） DNA的甲基化与去甲基化
二 染色质水平调控
（一）异染色质化 （二）组蛋白质修饰和非组蛋白的作用 （三）DNA酶的敏感区域 （四）核基质蛋白
三 转录水平的调控
◆许多真核生物基因编码关键代谢酶或细胞组 成成分，这些基因常在所有细胞中都处于活跃 状态。这种组成型表达的基因称为持家基因 (house keeping gene)。 ◆另一些基因的表达则因细胞或组织不同而异， 只在某些才高效表达。这类基因表达的调控通 常发特定的发育时期或细胞中生在转录水平。。
➢5′ UTR可能形成发夹或茎环二级结构，阻止核糖体 40S亚基的迁移，对翻译起始有顺式抑制作用。但若二 极结构位于AUG的近下游（最佳距离为14 bp），会使 40亚基停靠在AUG位点，增强起始反应(翻译起始因子 使二极结构解链，翻译复合体顺利通过)。
（三）mRNA的结构
➢3′端的poly A 影响mRNA的稳定性和翻译效率。
(3) 内含子切除
不同剪接方式： ◆在剪接内切核酸酶(splicing endonuclease) 的 催化下，非常精确地在内含子与外显子的交界 处进行切割，并在一种特殊的剪接连接酶 (splicing ligase)的催化下重新连接起来。 ◆某些mRNA前体的内含子是在RNA分子本 身的催化下完成所以称为RNA自剪接(selfsplicing)，这种具有自动催化活性的RNA有时 也称为核酶(ribozyme)。 ◆ 在核酸蛋白质复合结构－核酸剪接体 (spliceosome)作用下完成。
（四）选择性翻译
珠蛋白是由两条α链和两条β链组成的。在二 倍体细胞中有4个α-珠蛋白基因，如果它们相同 转录和翻译的话，应是α:β=2:1，而实际上是1:1。 是转录调控还是翻译调控？ 体外实验：在无细胞系统中加入等量α-mRNA、 β-mRNA、少量起始因子，合成的α-珠蛋白仅占 3%，说明β-mRNA和起始因子的亲和性远大于 α-mRNA。 当加入过量的起始因子时，α:β=1.4:1 ，接近1:1。 表明是在翻译水平上存在的差异，即和翻译起 始因子的亲和性不同。
二 染色质水平调控
（一）异染色质化 （二）组蛋白质修饰和非组蛋白的作用 （三）DNA酶的敏感区域 （四）核基质蛋白
三 转录水平的调控
◆许多真核生物基因编码关键代谢酶或细胞组 成成分，这些基因常在所有细胞中都处于活跃 状态。这种组成型表达的基因称为持家基因 (house keeping gene)。 ◆另一些基因的表达则因细胞或组织不同而异， 只在某些才高效表达。这类基因表达的调控通 常发特定的发育时期或细胞中生在转录水平。。
➢5′ UTR可能形成发夹或茎环二级结构，阻止核糖体 40S亚基的迁移，对翻译起始有顺式抑制作用。但若二 极结构位于AUG的近下游（最佳距离为14 bp），会使 40亚基停靠在AUG位点，增强起始反应(翻译起始因子 使二极结构解链，翻译复合体顺利通过)。
（三）mRNA的结构
➢3′端的poly A 影响mRNA的稳定性和翻译效率。
(3) 内含子切除
不同剪接方式： ◆在剪接内切核酸酶(splicing endonuclease) 的 催化下，非常精确地在内含子与外显子的交界 处进行切割，并在一种特殊的剪接连接酶 (splicing ligase)的催化下重新连接起来。 ◆某些mRNA前体的内含子是在RNA分子本 身的催化下完成所以称为RNA自剪接(selfsplicing)，这种具有自动催化活性的RNA有时 也称为核酶(ribozyme)。 ◆ 在核酸蛋白质复合结构－核酸剪接体 (spliceosome)作用下完成。
（四）选择性翻译
珠蛋白是由两条α链和两条β链组成的。在二 倍体细胞中有4个α-珠蛋白基因，如果它们相同 转录和翻译的话，应是α:β=2:1，而实际上是1:1。 是转录调控还是翻译调控？ 体外实验：在无细胞系统中加入等量α-mRNA、 β-mRNA、少量起始因子，合成的α-珠蛋白仅占 3%，说明β-mRNA和起始因子的亲和性远大于 α-mRNA。 当加入过量的起始因子时，α:β=1.4:1 ，接近1:1。 表明是在翻译水平上存在的差异，即和翻译起 始因子的亲和性不同。
普通遗传学第十四章 基因表达的调控
第一节 原核生物的基因调控
一、转录水平的调控
→原核生物基因表达的调控主要发生在 转录水平。
→当需要某一特定基因产物时，合成这 种mRNA。当不需要这种产物时， mRNA转录受到抑制。
1、乳糖操纵元模型
大肠杆菌的乳糖降解代谢途径： Monod等发现，当大肠杆菌生长在含有乳 糖的培养基上时，乳糖代谢酶浓度急剧增 加；当培养基中没有乳糖时，乳糖代谢酶 基因不表达，乳糖代谢酶合成停止。 为此，Jacob和Monod（1961）提出了乳糖 操纵元模型，用来阐述乳糖代谢中基因表 达的调控机制
转录效率更高
→在有葡萄糖存在时，不能形成cAmp， 也就没有操纵元的正调控因子cAmp-CAP 复合物，因此基因不表达。
乳糖操纵元的正调控
2、色氨酸操纵元
大肠杆菌色氨酸操纵元是合成代谢途径中 基因调控的典型例子。
◆trp操纵元由5个结构基因trpE、trpD、trpC、
trpB和trpA组成一个多顺反子的基因簇。 5′端是启动子、操纵子、前导顺序（trpL）和 衰减子（attenuator）。
❖ 负调控：存在细胞中的阻遏物阻止转录过程的 调控。
❖ 正调控：调节蛋白和DNA以及RNA聚合酶相 互作用来帮助起始。诱导物通常与另一蛋白质结 合形成一种激活子复合物，与基因启动子DNA序 列结合，激活基因起始转录。
原核生物中基因表达以负调控为主, 真核生物中 则主要是正调控机制。
图 14-1 正调控和负调控
2、反义RNA调控
反义RNA可与目的基因的5’UTR（ untranslated region ）互补配对，配对的区域 通常也包括启动子的SD序列，使mRNA不能与 核糖体有效结合，从而阻止蛋白质的合成。
反义RNA基因已被导入真核细胞，控制真核生 物基因表达。例如，将乙烯形成酶基因的反义 RNA导入蕃茄，大大延长了蕃茄常温贮藏期。
真核生物基因表达的调控
真核生物基因表达的调控09中西七年制2班内容摘要：真核生物细胞结构比原核生物复杂，转录和翻译在时空上都被分隔开，分别在细胞核和细胞质中先后进行，并且基因组和染色体结构复杂，蕴藏大量的调控信息，因此真核生物基因表达的调控要比原核生物要复杂的多。
真核生物可以从多个层次调控基因表达。
一、真核生物基因表达调控的种类（一）根据其性质可分为两大类：一是瞬时调控或称为可逆性调控，它相当于原核细胞对环境条件变化所做出的反应。
瞬时调控包括某种底物或激素水平升降时，及细胞周期不同阶段中酶活性和浓度的调节。
二是发育调控或称不可逆调控，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。
（二）根据基因调控在同一事件中发生的先后次序又可分为：DNA水平调控－－转录水平调控－－转录后水平调控－－翻译水平调控——翻译后水平调控二、真核生物基因表达的调控的多层次性真核生物基因表达可以随细胞内外环境条件的改变以及生长发育的不同阶段而在不同表达水平加以精确地调控。
主要体现在以下几个水平上：（一）DNA 水平：主要包括：染色质丢失、基因扩增、基因重排、染色体DNA的修饰和异染色质化等，这些变化都是永久性的，会随着细胞分裂传递给子代细胞，使这类细胞具有特定的表型，成为某种特定的分化细胞。
1：基因的丢失、扩增与重排1)基因丢失：只存在于一些低等生物体细胞中。
在细胞分化时，当需要消除某些基因活性时才发生。
采用基因丢失的方式调控是不可逆的。
体现了真核细胞全能性。
例如小麦瘿蚊的染色体丢失，瘿蚊卵跟果蝇相似（始核分裂胞质不分裂），其卵的后端含有特殊的细胞质，极细胞质核→保持了全部40条染色体→生殖细胞→其他细胞质区域核→丢失32条、留8条→体细胞；2)基因扩增：是指某些基因的拷贝数专一性增大的现象，它使得细胞在短期内产生大量的基因产物以满足生长发育的需要，是基因活性调控的一种方式。
如非洲爪蟾的基因扩增，是两栖类和昆虫卵母细胞rRNA基因的扩增。
分子生物学 第11章
反式作用因子从功能上分析，其结构可包含不同区 域：DNA结合域、转录激活域、连接区
（一）蛋白质直接和DNA结合
在DNA结合结构域中具有一些特殊结构基序： 1. 螺旋-转角-螺旋结构基序
2. 锌指结构基序
3. 螺旋-突环-螺旋结构基序
4. 亮氨基拉链结构基序
5. 碱性结构域 6. Β折叠
•基元，基序或模序（motifs or modules） •在许多蛋白质中，有两个或三个具有二级结构的肽 段在空间上相互接近，形成一个特殊的空间构象， 称为基序。有的将这种规则的二级结构的聚集体称 为超二级结构，它们可直接作为三级结构的“建筑 块”或域结构的组成单位，是蛋白质发挥特定功能 的基础。 •类型：αα、ββ、αβα、锌指结构、亮氨酸拉链…
第11章 真核生物的基因表达调控
真核生物基因表达与调控与原核生物有很大不同
•原核生物同一群体的每个细胞都和外界环境直接接 触，它们主要通过转录调控，以开启或关闭某些基 因的表达来适应环境条件（主要是营养水平的变 化），故环境因子往往是调控的诱导物。 •而大多数真核生物，基因表达调控最明显的特征时 能在特定时间和特定的细胞中激活特定的基因，从 而实现“预定”的，有序的，不可逆的分化和发育 过程，并使生物的组织和器官在一定的环境条件范 围内保持正常的生理功能。
1. 螺旋-转角-螺旋（Helix-turn-helix, HTH)
•HTH是第一个被确立的DNA结合结构。 很多细菌的调节蛋白是以螺旋-转角-螺旋这种基序 存在，如Lac阻遏蛋白，Trp阻遏蛋白、分解代谢激 活蛋白（CAP），λ噬菌体阻遏蛋白（Cro），噬菌 体434阻遏蛋白。在酵母中涉及交配型的a1和a2蛋 白以及在高等真核生物中的Oct-1和Oct-2也属于此 类型。
高考生物二轮复习微专题4 基因表达的调控
类型一
[解析]基因的甲基化不会改变基因的碱基排列顺序,A错误; 由柱形图可知,DNA甲基化后,基因转录产物mRNA减少,因此甲基化影响转录过程, 间接影响翻译过程,B错误; 由图可知,相比于广灵大尾羊,湖羊组第33和63位点上的甲基化程度较高,其余位点 甲基化程度相同,因此第33和63位点上的甲基化差异是影响AGPAT2基因表达量的 关键因素,C正确; 相比于广灵大尾羊,湖羊AGPAT2基因甲基化程度较高,转录受阻,该基因表达量较 小,由此可知,两种羊中AGPAT2基因的甲基化程度与其在脂肪组织中的表达量呈 负相关,D错误。
类型一
例2. [2023·河北石家庄一模] 某植物5号染色体上产生物碱基因B对不产生物碱基
因b为显性;7号染色体上从头甲基化酶基因D对无从头甲基化酶基因d为显性;甲基化 维持酶基因E对无甲基化维持酶基因e为显性,但所在染色体未知。从头甲基化酶可 将基因一条链带上甲基化,称为半甲基化;甲基化维持酶可将半甲基化状态下对应的 另一条链带上甲基化,称为全甲基化。具体过程如图Ⅰ所示。已知全甲基化的基因 无法表达,且基因甲基化会在减数分裂时消失。为研究甲基化相关酶对B/b基因甲基 化和基因表达的影响,科学家做了相关实验,如图Ⅱ所示(不考虑基因突变和染色体互 换)。回答下列问题:
于一对同源染色体上,根据题意,D和e连锁,d和E连锁,根据基因的自由组合定律,则
F1产生的配子种类及比例应为BdE∶BDe∶bDe∶bdE=1∶1∶1∶1。
类型一
(3)若F2表型及比例为产生物碱植株∶不产生物碱植株=1∶1。让F1自交,其后
代中含B基因但不产生物碱的植株占比为 3/8 。
[解析] (3)若F2表型及比例为产生物碱植株∶不产生物碱植株=1∶1,则F1的配子及 比例为Bde∶BDe∶bDE∶bdE=1∶1∶1∶1,即B与e连锁,b与E连锁,让F1自交,其后代 中含B基因但不产生物碱的植株基因型及比例为BbDDEe+BbDdEe=2/16+4/16=3/8。
第八章真核生物基因表达调控
hMLH1
缺损DNA错配修复,基因点突变
结肠癌[32]、胃癌[27]、子宫内膜瘤[33]、 卵巢癌[34]
MGMT
p53-相关基因，与DNA 修复及耐药性有关 肺癌[24]、脑瘤[35]
P15
细胞的过度激活与增殖
非白血性白血病[36]、淋巴瘤[37, 38]、鳞 状细胞癌、肺癌
RASSF1A
失去了对G1/S负调控抑制作用
③ The CTD may coordinate processing of RNA with transcription.
4. Many Transcriptional Activators
i.e. CAAT GC-box
Factors involved in gene expression include RNA polymerase and the basal apparatus, activators that bind directly to, co-activators that bind to both activators and the basal apparatus, and regulators that act on chromatin structure (chromatin remodeling complex).
1.马蛔虫受精卵的早期分裂 马蛔虫2n＝2，但染色体上有多个着丝粒。第一 次卵裂是横裂，产生上下2个子细胞。第二次卵 裂时，一个子细胞仍进行横裂，保持完整的基 因组，而另一个子细胞却进行纵向分裂，丢失 部分染色体。
体细胞 生殖细胞
2.四膜虫： 大核： 营养核 可转录 小核： 生殖核 无转录活性 大核由小核发育而来，发育过程中有多处 染色质断裂，并删除约10%的基因组DNA， 被删除序列的存在可能抑制了基因的正常 表达。
原核生物基因表达调控
20
同位素示踪实验
把大肠杆菌细胞放在加有放射性35S标记的氨基酸,但没 有半乳糖诱导物的培养基中繁殖几代然后再将这些带有 放射活性的细菌转移到不含35S、无放射性的培养基中 随着培养基中诱导物的加入, β-半乳糖苷酶便开始合成。 分离β-半乳糖苷酶, 发现这种酶无35S标记说明酶的合 成不是由前体转化而来的, 而是加入诱导物后新合成的。
• Jacob和Monod认为诱导酶（他们当时称为适应酶）
现象是个基因调控问题, 可以用实验方法进行研究, 因此
选为突破口, 终于通过大量实验及分析, 于1961年建立
了该操纵子的控制模型。
-
21
酶的诱导
-
22
• 酶的诱导现象是生物进化过程中出现的一种合理、 经济地利用有限资源的本能。
• 酶诱导已证明是低等生物的普遍现象。
倒位片段
鼠伤寒沙门菌鞭毛素基- 因的调节
H1鞭毛素
10
鼠伤寒沙门氏菌（S.typhimrium）的相转变（phase variation）
-
11
2.σ 因子对原核生物转录起始的调控
σ因子:原核生物RNA聚合酶的一个亚基，是转录起 始所必需的因子，主要影响RNA聚合酶对转录起始 位点的正确识别，这种σ因子称σ70,此外还有分子量 不同,功能不同的其他σ因子 。
ＰＯ
操纵子可视为原核生物的转录单位，它可以逐个
地从原核生物基因组中分离出来，对其结构功
能加以研究。
-
15
3.乳糖操纵子
1) 乳糖操纵子的结构
启动子 操纵基因
调节蛋白
（阻遏蛋白）
-
结构基因
16
3个编码的结构基因
• Z编码β-半乳糖苷酶: 将乳糖水解成葡萄糖和半乳糖，还能 将乳糖转变为异构乳糖
第六章 真核生物基因表达
DNA甲基化能引起染色体结构、DNA构象、DNA稳定性及 DNA与蛋白质相互作用方式的改变从而控制基因表达。
（一）真核生物基因组DNA甲基化
1.真核生物DNA甲基化位点 真核生物DNA的mCpG是DNA甲基化的主要形式
CpG岛: 由于CpG通常成串在DNA双链对称出现，被称为~， mCpG占全部CpG的70%
76,000 ?
52,000 ?
44,000 ?
?
?
?
?
普遍 淋巴细胞 淋巴细胞 普遍 普遍
▪ 了解启动子及各个元件的特点、信息有 什么作用？
▪ 启动子有没有改造的空间呢?
▪ 双向启动子
▪ 组织特异性启动子
▪ 诱导性启动子
（二）增强子
增强子（enhancer）：又称为远上游序列，位于转录起始位点
人类基因组中免疫球蛋白基因主要片段的数量比较
V、C和J基因片段在胚胎细胞中相隔较远。编码产生免疫球蛋白的细胞，发育 分化时，通过染色体内DNA重排把4个相隔较远的基因片段连接在一起，产生 具有表达活性的免疫球蛋白基因。
▪ 酿酒酵母接合型：
▪酵母细胞通 过交换型转 换过程改变 自己的性别。 MATa或 MATα基因 座位两侧分 别存在两个 MAT样基因 HMLα和 HMRa沉默 交配型盒。
(3)DNA去甲基化位点的特点
① DNA去甲基化位点范围和DNA酶I优先敏感区域十分 吻合
②只有一小部分CG二核苷酸对的去甲基化与基因激活有关， 它们位于对基因表达关系十分密切的序列中
▪ (4) DNA甲基化/去甲基化对基因活性调控的相对性 ① DNA甲基化程度因物种而异
DNA甲基化随进化程度的提高而增强
的上游，它们不是启动子的一部分，但能增强或促进转录的
（一）真核生物基因组DNA甲基化
1.真核生物DNA甲基化位点 真核生物DNA的mCpG是DNA甲基化的主要形式
CpG岛: 由于CpG通常成串在DNA双链对称出现，被称为~， mCpG占全部CpG的70%
76,000 ?
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普遍 淋巴细胞 淋巴细胞 普遍 普遍
▪ 了解启动子及各个元件的特点、信息有 什么作用？
▪ 启动子有没有改造的空间呢?
▪ 双向启动子
▪ 组织特异性启动子
▪ 诱导性启动子
（二）增强子
增强子（enhancer）：又称为远上游序列，位于转录起始位点
人类基因组中免疫球蛋白基因主要片段的数量比较
V、C和J基因片段在胚胎细胞中相隔较远。编码产生免疫球蛋白的细胞，发育 分化时，通过染色体内DNA重排把4个相隔较远的基因片段连接在一起，产生 具有表达活性的免疫球蛋白基因。
▪ 酿酒酵母接合型：
▪酵母细胞通 过交换型转 换过程改变 自己的性别。 MATa或 MATα基因 座位两侧分 别存在两个 MAT样基因 HMLα和 HMRa沉默 交配型盒。
(3)DNA去甲基化位点的特点
① DNA去甲基化位点范围和DNA酶I优先敏感区域十分 吻合
②只有一小部分CG二核苷酸对的去甲基化与基因激活有关， 它们位于对基因表达关系十分密切的序列中
▪ (4) DNA甲基化/去甲基化对基因活性调控的相对性 ① DNA甲基化程度因物种而异
DNA甲基化随进化程度的提高而增强
的上游，它们不是启动子的一部分，但能增强或促进转录的
【教学】第七章 真核生物基因的表达调控
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一、基因丢失（Gene loss）
在细胞分化过程中，可以通过丢失掉某些基因 而去除这些基因的活性。某些原生动物、线虫、昆 虫和甲壳类动物在个体发育中，许多体细胞常常丢 失掉整条或部分的染色体，只有将来分化产生生殖 细胞的那些细胞一直保留着整套的染色体。 例如：在蛔虫胚胎发育过程中，有27％DNA丢失。在高
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2、组蛋白和核小体对基因转录的影响
组蛋白扮演了非特异性阻遏蛋白的作用。组蛋 白与DNA结合阻止DNA上基因的转录，去除组 蛋白基因又能够恢复转录;
核小体结构影响基因转录，转录活跃的区域也 常缺乏核小体的结构。
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第三节 转录水平的基因表达调控
（ Transcriptional Regulation ）
翻译水平的调控 Translational Regulation
蛋白质加工水平的调控 Protein maturation and Processing
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第二节 DNA水平的基因表达调控
（Gene Regulation at DNA level）
❖基因丢失 ❖基因扩增 ❖基因重排 ❖DNA甲基化状态与调控 ❖染色体结构与调控
⑥ 许多增强子还受外部信号的调控， 如：金属硫蛋白的基因启动区上游所带的增强 子，就可以对环境中的锌、镉浓度做出反应。
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增强子的作用原理是什么呢？
增强子可能有如下3种作用 机制：
① 影响模板附近的DNA双螺 旋结构，导致DNA双螺旋弯 折或在反式因子的参与下， 以蛋白质之间的相互作用为 媒介形成增强子与启动子之 间“成环”连接，活化基因 转
1、根据基因表达调控的性质可分为两大类：
第一类是瞬时调控或称为可逆调控，它相当于原 核细胞对环境条件变化所做出的反应。瞬时调控 包括某种底物或激素水平升降，及细胞周期不同 阶段中酶活性和浓度的调节。
一、基因丢失（Gene loss）
在细胞分化过程中，可以通过丢失掉某些基因 而去除这些基因的活性。某些原生动物、线虫、昆 虫和甲壳类动物在个体发育中，许多体细胞常常丢 失掉整条或部分的染色体，只有将来分化产生生殖 细胞的那些细胞一直保留着整套的染色体。 例如：在蛔虫胚胎发育过程中，有27％DNA丢失。在高
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2、组蛋白和核小体对基因转录的影响
组蛋白扮演了非特异性阻遏蛋白的作用。组蛋 白与DNA结合阻止DNA上基因的转录，去除组 蛋白基因又能够恢复转录;
核小体结构影响基因转录，转录活跃的区域也 常缺乏核小体的结构。
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第三节 转录水平的基因表达调控
（ Transcriptional Regulation ）
翻译水平的调控 Translational Regulation
蛋白质加工水平的调控 Protein maturation and Processing
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第二节 DNA水平的基因表达调控
（Gene Regulation at DNA level）
❖基因丢失 ❖基因扩增 ❖基因重排 ❖DNA甲基化状态与调控 ❖染色体结构与调控
⑥ 许多增强子还受外部信号的调控， 如：金属硫蛋白的基因启动区上游所带的增强 子，就可以对环境中的锌、镉浓度做出反应。
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增强子的作用原理是什么呢？
增强子可能有如下3种作用 机制：
① 影响模板附近的DNA双螺 旋结构，导致DNA双螺旋弯 折或在反式因子的参与下， 以蛋白质之间的相互作用为 媒介形成增强子与启动子之 间“成环”连接，活化基因 转
1、根据基因表达调控的性质可分为两大类：
第一类是瞬时调控或称为可逆调控，它相当于原 核细胞对环境条件变化所做出的反应。瞬时调控 包括某种底物或激素水平升降，及细胞周期不同 阶段中酶活性和浓度的调节。
真核基因表达调控的五个水平
真核基因表达调控的五个水平真核基因表达调控是指在真核生物中，通过一系列的调控机制来控制基因的表达。
这些调控机制可以分为五个水平：染色质水平、转录水平、RNA加工水平、转运水平和翻译水平。
染色质水平是指通过改变染色质的结构和状态来调控基因表达。
在真核生物中，染色质通常会以一种紧密的形式存在，称为紧密染色质。
这种紧密染色质不容易被转录因子识别和结合，从而抑制基因的转录。
而在某些特定的时机，染色质会发生松弛，使得转录因子能够更容易地与基因的启动子结合，从而促进基因的转录。
这种染色质的结构和状态的改变可以通过DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等机制来实现。
转录水平是指通过调控转录过程来控制基因表达。
转录是指将DNA 中的基因信息转录成RNA的过程。
在转录过程中，转录因子会结合到基因的启动子区域，通过与RNA聚合酶的相互作用来启动和调节转录过程。
转录因子的结合位置和数量可以影响基因的转录水平。
此外，还有一些转录调控因子可以通过与转录因子相互作用，调节其活性和稳定性，从而进一步调控基因的转录。
RNA加工水平是指通过对转录后的RNA分子进行剪接、修饰和降解等加工过程来调控基因表达。
在转录后，RNA分子需要经过剪接来去除其中的内含子序列，形成成熟的mRNA分子。
剪接的方式和位置可以影响基因的表达模式。
此外，还有一些修饰酶可以对RNA 分子进行修饰，如加上甲基或磷酸基团，从而影响其稳定性和功能。
另外，RNA分子还会受到RNA降解酶的作用，从而降解掉一部分RNA分子，进一步调控基因的表达水平。
转运水平是指通过调控RNA分子的运输和定位来调控基因表达。
在真核生物中，RNA分子需要通过核孔复合体来从细胞核转运到细胞质，然后再到达特定的亚细胞位置。
在细胞质中，RNA分子可以与翻译机器相互作用，从而进一步调控基因的翻译。
此外，还有一些RNA分子可以通过与RNA结合蛋白相互作用，形成RNA颗粒体或RNA复合体，从而影响RNA的稳定性和功能。
DNA水平调控
满足生长发育的需要，是基因活性调控的一种方 式。 如非洲爪蟾体细胞中rDNA的基因扩增是因发育需
要而出现的基因扩增现象。
外界环境因素引起基因扩增 药物诱导抗药性基因的扩增； 肿瘤细胞中原癌基因拷贝数异常增加。 原发性的视网膜细胞瘤中，含myc 原癌基因 的DNA区段扩增10－200倍。 许多致癌剂可诱导DNA扩增。
从酵母到人—helix H1与H2形成HTH motif H3位于大沟中，与DNA 特异结合 N末端位于小沟中，与 DNA接触
真 核 生 物 基 因 的 表 达 调 控
2、转录激活结构域(transcriptional activation domain)
三、基因重排：
将一个基因从远离启动子的地方移到距它很近的
位点从而启动转录，这种方式被称为基因重排。
通过基因重排调节基因活性的典型例子是免疫球
蛋白结构基因的表达。
在所有物种中，胚系Ig基因的构成基本上相 同。Ig重链和轻链(λ和κ链)基因座都由多个编 码V区(可变区）和C区（恒定区）蛋白质的 基因组成，并被非编码的DNA（连接区，J区 ）所分隔。 V、C、J区在胚胎期细胞中相距较远，细胞 发育分化时，免疫球蛋白重链基因DNA重排 ，大量间隔序列被切除，使位于J-Cμ之间的 增强子序列得以发挥作用，增强基因转录。
四、DNA的甲基化与基因调控
1、DNA的甲基化
DNA甲基化是最早发 现的修饰途径之一， 可能存在于所有高等 生物中。DNA甲基化 能关闭某些基因的活 性，去甲基化则诱导 了基因的重新活化和 表达 DNA甲基化的主要形 式: 5-甲基胞嘧啶，N6甲基腺嘌呤和7-甲基鸟 嘌呤。
在真核生物中，5-甲基胞嘧啶主要出现在CpG序 列、CpXpG、CCA/TGG和GATC中 CpG二核苷酸通常成串出现在DNA上，CpG岛
要而出现的基因扩增现象。
外界环境因素引起基因扩增 药物诱导抗药性基因的扩增； 肿瘤细胞中原癌基因拷贝数异常增加。 原发性的视网膜细胞瘤中，含myc 原癌基因 的DNA区段扩增10－200倍。 许多致癌剂可诱导DNA扩增。
从酵母到人—helix H1与H2形成HTH motif H3位于大沟中，与DNA 特异结合 N末端位于小沟中，与 DNA接触
真 核 生 物 基 因 的 表 达 调 控
2、转录激活结构域(transcriptional activation domain)
三、基因重排：
将一个基因从远离启动子的地方移到距它很近的
位点从而启动转录，这种方式被称为基因重排。
通过基因重排调节基因活性的典型例子是免疫球
蛋白结构基因的表达。
在所有物种中，胚系Ig基因的构成基本上相 同。Ig重链和轻链(λ和κ链)基因座都由多个编 码V区(可变区）和C区（恒定区）蛋白质的 基因组成，并被非编码的DNA（连接区，J区 ）所分隔。 V、C、J区在胚胎期细胞中相距较远，细胞 发育分化时，免疫球蛋白重链基因DNA重排 ，大量间隔序列被切除，使位于J-Cμ之间的 增强子序列得以发挥作用，增强基因转录。
四、DNA的甲基化与基因调控
1、DNA的甲基化
DNA甲基化是最早发 现的修饰途径之一， 可能存在于所有高等 生物中。DNA甲基化 能关闭某些基因的活 性，去甲基化则诱导 了基因的重新活化和 表达 DNA甲基化的主要形 式: 5-甲基胞嘧啶，N6甲基腺嘌呤和7-甲基鸟 嘌呤。
在真核生物中，5-甲基胞嘧啶主要出现在CpG序 列、CpXpG、CCA/TGG和GATC中 CpG二核苷酸通常成串出现在DNA上，CpG岛
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constitutive expression inducible expression
SP1
C末端 DNA结合域, 3个Zn 指 2个活化结构域, rich-Gln 在大沟中结合GC box，一个SP1结合～20bp, 无组织特异性，作用无方向性，可提高转录10-25 倍 最初在SV40中发现，普遍存在于脊椎动物中， 每个细胞中有6万个
许多调控蛋白都有HTH
λ阻遏蛋白 CRP 酵母接合型调控蛋白α1，α2
2）锌指结构(zinc finger motif)：两种 Cys2/His2, 经典的锌指结构 ~23aa Cys- X2-4- Cys-X3-Phe- X5 Leu- X2 -His- X3 -His Cys、His与Zn++结合形成4面 体结构，中部芳香族氨基酸 保守，疏水 串联重复排列，两指间7-8aa 锌指数目多少不等
三、基因重排：
将一个基因从远离启动子的地方移到距它很近的
位点从而启动转录，这种方式被称为基因重排。
通过基因重排调节基因活性的典型例子是免疫球
蛋白结构基因的表达。
在所有物种中，胚系Ig基因的构成基本上相 同。Ig重链和轻链(λ和κ链)基因座都由多个编 码V区(可变区）和C区（恒定区）蛋白质的 基因组成，并被非编码的DNA（连接区，J区 ）所分隔。 V、C、J区在胚胎期细胞中相距较远，细胞 发育分化时，免疫球蛋白重链基因DNA重排 ，大量间隔序列被切除，使位于J-Cμ之间的 增强子序列得以发挥作用，增强基因转录。
DNA转录水平调控
DNA水平上的调控是通过改变基因组中有关基
因的数量、结构顺序和活性而控制基因的表达。 这一类的调控机制包括基因的扩增、重排或化学 修饰。其中有些改变是可逆的。 ● 基因丢失
● 基因扩增 抗体分子的形成 Ti质粒
● 基因重排
转座子
● DNA甲基化状态与调控
一、基因丢失：
在细胞分化过程中，可以通过丢失掉某些基因而
满足生长发育的需要，是基因活性调控的一种方 式。 如非洲爪蟾体细胞中rDNA的基因扩增是因发育需
要而出现的基因扩增现象。
外界环境因素引起基因扩增 药物诱导抗药性基因的扩增； 肿瘤细胞中原癌基因拷贝数异常增加。 原发性的视网膜细胞瘤中，含myc 原癌基因 的DNA区段扩增10－200倍。 许多致癌剂可诱导DNA扩增。
MyoD-DNA
缺乏碱性区的蛋白质，即使形成（同、异）二聚 体，也无法同DNA结合
zyj278
5）同源域蛋白 Homeo domain
最早在果蝇中发现同形异位现象(homeosis): 果蝇头部长触角部位长出脚来
同形异位盒基因(homeobox) :高度保守的一段 核苷酸序列（180bp），控制胚胎发育的基因
SP1
TF IIIA
344aa，N端与DNA结合 9个锌指，每个～30aa 与5s rRNA基因内启动 子（50bp)结合
Cys2/Cys2 zinc finger
Cys- X2- Cys-X13 - Cys- X2- Cys Zn++与4个Cys结合 DNA结合序列较短，对称 无大量重复性锌指 例如GAL4，酵母的转录因子 哺乳类的固醇类激素受体
发育或系统发生中的倍性增加在植物中普遍存在
基因组拷贝数增加，即多倍性，在植物中是非常
普遍的现象。基因组拷贝数增加使可供遗传重组
的物质增多，这可能构成了加速基因进化、基因
组重组和最终物种形成的一种方式。
DNA含量的发 育控制 利用流 式细胞仪对从拟 南芥不同发育阶 段的组织中分离 到的间期细胞核 进行分析，发现 多倍体的DNA 含量与组织的成 熟程度成正比。 对于一给定的物 种，C是单倍体 基因组中的 DNA质量。
同裂酶检测甲基化位点
真核生物细胞内存在两种甲基化酶活性： 日常型甲基转移酶 主要在甲基化母链（模板链） 指导下使处于半甲基化的 DNA双链分子上与甲基胞嘧 啶相对应的胞嘧啶甲基化。 从头合成型甲基转移酶 催化未甲基化的CpG成为m CpG，速度很慢。
日常型甲基转移酶常常与DNA内切酶 活性相耦联，有3种类型。II类酶活性包括 内切酶和甲基化酶两种成分，而I类和III类 都是双功能酶，既能将半甲基化DNA甲基 化，又能降解外源无甲基化DNA。
去除这些基因的活性。某些原生动物、线虫、昆
虫和甲壳类动物在个体发育中，许多体细胞常常
丢失掉整条或部分的染色体，只有将来分化产生
生殖细胞的那些细胞一直保留着整套的染色体。
目前，在高等真核生物（包括动物、植物）中尚
未发现类似的基因丢失现象。
二、基因扩增：
基因扩增是指某些基因的拷贝数专一性增大的现
象，它使得细胞在短期内产生大量的基因产物以
从酵母到人类都存在
有3个—helix H1与H2形成HTH motif H3位于大沟中，与DNA 特异结合 N末端位于小沟中，与 DNA接触
真 核 生 物 基 因 的 表 达 调 控
2、转录激活结构域(transcriptional activation domain)
病毒有寄主范围，因它有组织特异和物种特异 的增强子
感染真核细胞的病毒DNA大多具有增强子 ，可被寄主细胞蛋白质激活。 小鼠乳腺瘤病毒（MMTV）：具有糖皮质 激素基因的增强子，能在被类固醇激活的 细胞（如乳腺上皮细胞）中旺盛生长。
二、反式作用因子(trans-acting factor)
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）。 反式作用因子三个功能结构域
亲本的IGF-Ⅱ 等位基因在早 期胚中被差异 甲基化，在成 体形成配子时 仍保留原甲基 化的模式。
3、基因印记形成步骤
印记基因并非编码在DNA序列中，靠配子形成时 DNA或染色质表观变化。 基因印迹过程有三个阶段： ①印记删除：印迹删除发生在 原始生殖母细胞形成过程之中， 受孕9-21周。 ②印记重建：印记重建发生在 配子形成过程之中，受孕21周性发育成熟。 ③印记维持：母系基因印迹时 父系等位基因会表达；父系基 因印迹时母系等位基因会表达。 印记维持是发生在胚胎和个体 的整个时期。
3）碱性-亮氨酸拉链 （basic-leucine zipper，bZIP）
4）碱性-螺旋-环-螺旋（basic-helix/loop/helix，HLH） 5）同源域蛋白（homeo domain，HD）
1） HTH, Helix-turn-helix
2个螺旋被一个转角隔开 识别螺旋，与DNA在大沟中特 异结合
翻译停止 TAA/TAG(promotor)
真核有3种类型启动子 RNA聚合酶Ⅰ:负责5.8,18s和28srRNA转录，有核心启动子 RNA聚合酶Ⅱ:负责所有基因转录，4元件完整核心启动子和 上游启动子 RNA聚合酶Ⅲ:负责细胞质RNA、tRNA5srRNA和7sRNA转录，由 核心启动子和分开的A/C框组成 完整核心启动子的4个元件 TATAbox:-32～-25,选择起始点；识别序列BRE：-37～-32， 结合位点 起始子InR：-2～4，简易识别； 下游启动子DPE：补偿识别
1. DNA结合域 (DNA-binding domain)；
2. 转录激活域 (transcriptional activation domain)； 3. 结合其它蛋白的结合域
1、反式作用因子DNA结合域的模式（motif ）
1）螺旋-转折-螺旋（helix-turn-helix，HTH） 2）锌指结构（zinc finger）
2、亲本印记(parantal imprinting)
父母亲染色体甲基化程度不同，基因的活性也 不同，来源于父母本的一对等位基因表达不同。 后代出现单亲传递现象为之。又称基因组印记 (genomic imprinting)。 如源于父本的IGF-Ⅱ (胰岛素样生长因子Ⅱ) 基因可表达，而源于母本的则不能表达。此是由 于卵母细胞中的IGF-Ⅱ 已被甲基化，而精子中的 IGF-Ⅱ未被甲基化，所以这一对等位基因在合子 中表现不同。 印记失真可导致遗传病：如亨廷顿氏舞蹈病！
四、DNA的甲基化与基因调控
1、DNA的甲基化
DNA甲基化是最早发 现的修饰途径之一， 可能存在于所有高等 生物中。DNA甲基化 能关闭某些基因的活 性，去甲基化则诱导 了基因的重新活化和 表达 DNA甲基化的主要形 式: 5-甲基胞嘧啶，N6甲基腺嘌呤和7-甲基鸟 嘌呤。
在真核生物中，5-甲基胞嘧啶主要出现在CpG序 列、CpXpG、CCA/TGG和GATC中 CpG二核苷酸通常成串出现在DNA上，CpG岛
DNA甲基化抑制基因转录的机理：
DNA甲基化能引起染色质结构、DNA构象、 DNA稳定性，从而影响到DNA与蛋白质相互作用 方式的改变，抑制了转录因子与启动区DNA的结 合效率。主要是不利于模板DNA与RNA聚合酶的 结合。 如：引起B－DNA向Z－DNA过渡， Z-DNA结 构收缩，螺旋加深，大沟（蛋白质因子识别）不 存在，不利于转录起始。 启动区DNA上的DNA甲基化密度与基因转录 受抑制程度相关，其影响与MeCP1结合DNA的能 力成正相关。甲基化CpG的密度和启动子强度间 的平衡决定该启动子是否有转录活性。
BRE TATA InR DPE
核心启动子：TATA box 上游启动子元件：CAAT box和GC box
2、增强子
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
转录水平的调控
顺式作用元件(cis-acting element) 反式作用因子(trans-acting factor)