_真核生物基因表达调控
真核生物基因表达的调控
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
真核生物的基因表达调控
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。
真核生物基因表达调控的多种方式
真核生物基因表达调控的多种方式真核生物基因表达包括转录、翻译和蛋白修饰等复杂过程，其中涉及多种调控方式。
以下是真核生物基因表达的各种表达调控方式的简述:1. 转录前调控转录前调控是指在 DNA 复制后被转录成 RNA 的过程中，通过调控 RNA 聚合酶 (RNA polymerase) 的亲和力、移动速度和活性等方式来控制基因的表达。
其中一些调控因子可以与启动子区域中的特定序列结合，从而抑制或增强 RNA 聚合酶的活性。
此外，一些转录因子还可以与 RNA 聚合酶结合，促进 RNA 聚合酶的移动，从而加快转录速率。
2. 转录调控转录调控是指通过调控 RNA 聚合酶结合到特定基因的启动子上，来控制基因的表达。
转录调控可以通过调节转录因子的数量、亲和力和活性等方式来实现。
一些转录因子可以与启动子区域中的特定序列结合，从而抑制或增强 RNA 聚合酶的活性。
此外，一些转录因子还可以与 RNA 聚合酶结合，促进 RNA 聚合酶的活性，从而加快转录速率。
3. 转录后调控转录后调控是指在基因被转录后，通过调控 RNA 剪接、RNA 编辑、RNA 降解等方式来控制基因的表达。
这些调控方式可以影响 RNA 的稳定性、可用性和转录本的多样性。
例如，一些调控因子可以与 RNA 剪接因子结合，从而改变 RNA 剪接的速率和方向。
一些 RNA 编辑酶可以编辑 RNA，改变基因表达。
此外，RNA 降解酶可以降解 RNA，从而抑制基因的表达。
4. 翻译调控翻译调控是指通过调控 mRNA 的稳定性、可用性和翻译速率等方式来控制基因的表达。
例如，一些调控因子可以与 RNA 聚合酶结合，从而抑制或增强 RNA 聚合酶的活性。
此外，一些翻译调控因子可以与 mRNA 结合，从而改变 mRNA 的稳定性和翻译速率。
5. 蛋白修饰调控蛋白修饰调控是指通过调控蛋白质的修饰方式来控制蛋白质的活性、稳定性和可用性等方式来控制基因的表达。
例如，一些修饰因子可以与蛋白质结合，从而改变蛋白质的修饰方式。
第八章真核基因表达调控ppt课件
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。
真核生物基因表达调控
酸性激活域 (D/E-rich) 谷氨酰胺(Q)富含域 脯氨酸(P)富含域
蛋白质-蛋白质结合域 （dimerization, co-factors）
1） TF最常见的DNA binding domain
Zinc Finger
bZIP
Homeodomain
bHLH
(1) 锌指(zinc finger)
2. The pri5’ capping 3’ formation / polyA splicing
3. Mature transcripts are transported to the cytoplasm for translation
Chromatin
epigenetic control
Protein degradation RNA silencing
一般而言的基因表达调控范畴
二、基因表达的时间性及空间性
（一）时间特异性
按功能需要，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(temporal specificity)。
Cys-X2-4-Cys-X3-Phe-X5-Leu-X2-His-X3-His C-terminal: α-helix binding DNA
常结合GC box
(2) 碱性亮氨酸拉链 bZIP
(3) 碱性螺旋-环-螺旋bHLH
bHLH蛋白(basic Helix-Loop-Helix)
2） TF常见的trans-activation domain
– usually expressed at high level – the level of their gene expression may vary
第八章真核生物基因的表达调控
真核生物的基因结构与转录活性 基因家族（ 基因家族（简单多基因家族和复杂多基因 家族） 家族） 真核基因的断裂结构（ 真核基因的断裂结构（组成型剪接和选择 型剪接） 型剪接）
基因簇与基因家族 （Gene cluster、Gene family） 、 ）
基因家族（ 真核生物的基因组中许多来源相同， 基因家族（Gene family）:真核生物的基因组中许多来源相同， ） 真核生物的基因组中许多来源相同 结构相似、 结构相似、功能相关的一组基因 目前可分为 目前可分为三类： 简单多基因家族：5SrRNA基因家族 ① 简单多基因家族：5SrRNA基因家族 复杂多基因家族： ② 复杂多基因家族：各个成员并不都是相同的 往往以串联重复基因簇的形式出现
SP1
TF IIIA
344aa，N端与 ， 端与 端与DNA结合 结合 9个锌指，每个～30aa 个锌指， 个锌指 每个～ 与5s rRNA基因内启动 基因内启动 子（50bp)结合 结合
Cys2/Cys2 zinc finger Cys- X2- Cys-X13 - Cys- X2- Cys Zn++与4个Cys结合 个 结合 DNA结合序列较短，对称 结合序列较短， 结合序列较短 无大量重复性锌指 例如GAL4，酵母的转录因子 例如 ， 哺乳类的固醇类激素受体
1、反式作用因子DNA结合域的模式（motif ） 、反式作用因子 结合域的模式（ 结合域的模式
1）螺旋-转折 螺旋（helix-turn-helix，HTH） ）螺旋 转折 螺旋（ 转折-螺旋 ， ） 2）锌指结构（zinc finger） ）锌指结构（ ） 3）碱性-亮氨酸拉链 （basic-leucine zipper，bZIP） ）碱性 亮氨酸拉链 ， ） 4）碱性-螺旋 环-螺旋（basic-helix/loop/helix，HLH） ）碱性 螺旋 螺旋-环 螺旋 螺旋（ ， ） 5）同源域蛋白（homeo domain，HD） ）同源域蛋白（ ， ）
真核生物基因表达的调控
真核生物基因表达的调控一、生物基因表达的调控的共性首先，我们来看看在生物基因表达调控这一过程中体现的共性和一些基本模式。
1、作用范围。
生物体内的基因分为管家基因和奢侈基因。
管家基因始终表达，奢侈基因只在需要的时候表达，但二者的表达都受到调控。
可见，调控是普遍存在的现象。
2、调控方式。
基因表达有两种调控方式，即正调控与负调控，原核生物和真核生物都离不开这两种模式。
3、调控水平。
一种基因表达的调控可以在多种层面上展开，包括DNA水平、转录水平、转录后加工水平、翻译后加工水平等。
然为节省能量起见，转录的起始阶段往往作为最佳调控位点。
二、真核生物基因表达调控的特点真核生物与原核细胞在结构上就有着诸多不同，这决定了二者在运行方面的迥异途径。
真核生物比原核生物复杂，转录与翻译不同时也不同地，基因组与染色体结构复杂，因而有着更为复杂的调控机制。
1、多层次。
真核生物的基因表达可发生在染色质水平、转录起始水平、转录后水平、翻译水平以及翻译后水平。
2、无操纵子和衰减子。
3、大多数原核生物以负调控为主，而真核生物启动子以正调控为主。
4、个体发育复杂，而受环境影响较小。
真核生物多为多细胞生物，在生长发育过程中，不仅要随细胞内外环境的变化调节基因表达，还要随发育的不同阶段表达不同基因。
前者为短期调控，后者属长期调控。
从整体上看，不可逆的长期调控影响更深远。
三、真核生物基因表达调控的机制介于真核生物表达以多层次性为最主要特点，我们可以分别从它的几个水平着眼，剖析它的调控机制。
1、染色质水平。
真核生物基因组DNA以致密的染色质形式存在，发生在染色质水平的调控也称作转录前水平的调控，产生永久性DNA序列和染色质结构的变化，往往伴随细胞分化。
染色质水平的调控包括染色质丢失、基因扩增、基因重排、染色体DNA的修饰，等等。
a.基因丢失：丢失一段DNA或整条染色体的现象。
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。
真核生物基因表达调控
含有大量重复序列
二、真核生物基因表达调控的特点 1、多层次 2、个体发育复杂 3、正性调节占主导 4、转录与翻译间隔进行
真核生物基因表达调控的种类：
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。 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－－蛋白质加工水平的调控
三． 活泼转录区染色质的结构变化：
1. 染色质的两种状态：
① 非活性状态【inactive (silent) state 】:如异染色质 ② 活化状态【active state 】：
活泼转录区对核酸酶的敏感性提高 正在转录的DNA甲基化程度降低； 活泼转录的染色质常常缺乏组蛋白H1，其他核心组蛋白 则被乙酰化或与泛素相结合而修饰 非常活泼的转录区，如许多真核生物的rRNA基因处，没 有核小体结构
cAMP的作用机理
PKA的激活 R 调节亚基 C 催化亚基
目录
蛋白激酶A
（cAMP-dependent protein kinase，PKA）
cAMP
R R
Ｃ Ｃ
R： 调节亚基 C： 催化亚基
PKA的作用
1） 对物质代谢的调节作用 通过对效应蛋白的磷酸化作用，实现其调 节功能。
肾上腺素 ＋受体
二 、转录因子：
（一）、转录因子的类型： 1. 转录基础因子：basal factor
真核基因表达调控的特点
真核基因表达调控的特点
真核基因表达调控有以下几个特点：
1. 基因组的复杂性：真核生物的基因组通常比原核生物更大且更复杂。
真核基因组包含多个非编码区域和大量的调控元件，这些元件可以影响基因的表达水平和模式。
2. 转录的调控：真核生物中的基因表达主要通过转录调控来实现。
转录调控包括转录因子的结合和调节，以及染色质状态的改变。
转录因子是一类能够结合到特定DNA序列上并调控相关基因转录的蛋白质。
它们可以增强或抑制基因的转录，从而影响基因表达。
3. 多级调控网络：真核生物中的基因表达调控是一个多级的网络系统。
这个网络包括许多调控元件、转录因子和其他调控蛋白质之间的相互作用。
这些元件和因子可以形成复杂的调控回路和信号传递路径，从而调控基因的表达。
4. 组蛋白修饰：染色质状态的改变在真核基因表达调控中起着重要作用。
染色质是DNA与蛋白质的复合物，通过不同的化学修饰可以改变染色质的结构和可及性，从而影响基因的转录。
常见的染色质修饰包括DNA甲基化、组蛋白乙酰化和甲基化等。
5. RNA后转录调控：除了转录调控外，真核生物中还存在着RNA 后转录调控机制。
这些调控机制包括RNA剪接、RNA编辑和非编码RNA 的功能等。
它们可以影响基因的转录后处理和调控基因表达的多样性。
综上所述，真核基因表达调控具有基因组的复杂性、转录的调控、多级调控网络、组蛋白修饰和RNA后转录调控等特点，这些特点共同
作用来调控基因的表达水平和模式。
真核生物基因表达调控
真核生物基因表达调控
真核生物基因表达调控
顺式作用元件
真核生物基因表达调控
反式作用因子
-
感谢您的莅临
著特征是能在 特定时间和特定细胞 中激活特定的基因， 从而实现"预定"的、 有序的、不可逆转的 分化、发育过程，并 使生物的组织和器官 在一定环境条件范围 内保持正常功能
真核生物基因表达调控
真核生物基因表达调控的特点如下
①基因表达有转录水平和转录后的调控，且以转录水平调控为主 ②在结构基因上游和下游甚至内部存在多种调控成分，并依靠特异蛋白因子与这些调控 成分结合而调控基因的转录 ③真核生物基因表达调控的环节多：转录与翻译间隔进行，个体发育复杂，具有调控基 因特异性表达的机制 ④真核生物活性染色体结构的变化对基因表达具有调控作用：DNA拓扑结构变化、DNA碱 基修饰变化、组蛋白变化等都具有调控作用 ⑤具有细胞特异性或组织特异性：在生长发育过程中，随着细胞需求的不断改变，各种 基因变得有活性或沉寂 ⑥正性调节占主导，且一个真核生物基因通常有多个调控序列，需要有多个激活物
真核生物基因表 达调控
-
1
基因表达调控
2
真核生物基因表达调控的特点
3
转录水平的调控
真核生物基因表达调控
基因表达调控
基因表达(gene expression)是基因经过转录、翻译，产生具有特异生物学功能的蛋 白质分子或RNA分子的过程。表达调控(gene regulation)是基因表达时受到内源及外 源信号调控的过程。基因表达调控大多数是对基因的转录和翻译速率的调节，从而导 致其编码产物的水平发生变化，进而影响其功能
真核生物基因的表达调控
细胞周期与基因表达
G1期
细胞在G1期主要合成与DNA 复制有关的蛋白质，如复制因 子等。
G2期
G2期细胞主要合成与分裂期有 关的蛋白质，如微管蛋白等。
细胞周期
真核生物细胞周期分为间期和 分裂期，不同时期基因表达DNA的复制，同 时合成组蛋白等与染色体组装 有关的蛋白质。
翻译和后翻译修饰
翻译
mRNA在细胞质中被核糖体读取并翻译成蛋白质。翻译的效率受到多种因素的 影响，包括mRNA的浓度、核糖体的数量、以及各种翻译调控因子。
后翻译修饰
新合成的蛋白质经常需要进行翻译后修饰，如磷酸化、乙酰化、糖基化等，以 增加其活性和稳定性。这些修饰通常由特定的酶催化，并受到细胞内环境和信 号通路的调节。
肾上腺素
02
03
甲状腺激素
肾上腺素可以激活糖原分解和脂 肪分解相关基因的表达，提高能 量供应。
甲状腺激素可以促进细胞代谢， 提高基础代谢率，同时还可以影 响神经系统的发育。
神经递质对基因表达的调控
多巴胺
01
多巴胺可以影响奖赏和愉悦相关基因的表达，与成瘾行为和心
理健康有关。
5-羟色胺
02
5-羟色胺可以影响情绪和行为，与抑郁症和精神分裂症等精神
染色质重塑
染色质重塑是基因表达调控的另一重要机制，通过改变染色质的结构和组成，影响转录因 子的结合和RNA聚合酶的活性。
microRNA的调节
microRNA通过与mRNA结合，调控靶基因的表达水平，参与多种生物学过程，如发育、 代谢和应激反应等。
02
转录水平的调控
转录因子
1 2 3
转录因子概述
葡萄糖
葡萄糖水平可以影响胰岛素的分 泌，进而影响与胰岛素相关的基 因表达。
简述真核生物基因表达调控过程
简述真核生物基因表达调控过程真核生物基因表达调控过程是指在真核生物细胞中，如何通过一系列的调控机制，将基因中的遗传信息转化为蛋白质，以实现细胞功能的正常发挥。
基因表达调控过程可以分为转录调控和转录后调控两个阶段。
在转录调控阶段，首先是在细胞核中进行转录。
细胞核中的DNA被RNA聚合酶酶识别并解链，形成单链mRNA。
但并不是所有基因都会被转录，细胞会根据需要选择性地进行转录。
这是通过转录因子的作用来实现的。
转录因子是一类能够与DNA特定序列结合的蛋白质，它们能够促进或抑制转录的进行。
转录因子的结合位点位于启动子区域，当转录因子结合到启动子区域时，会引发一系列的反应，包括启动RNA聚合酶的活性和引导其结合到合适位置上，从而促使转录的进行。
转录因子的表达受到多种因素的调控，如细胞内的信号分子、细胞周期等。
转录后调控是指在mRNA合成后，通过一系列的调控机制来决定其在细胞中的命运。
mRNA在合成后需要经过剪接、修饰和运输等过程。
剪接是指将mRNA中的内含子去除，将外显子进行连接的过程。
通过剪接的不同方式，可以生成不同的mRNA亚型，从而在翻译过程中产生不同的蛋白质。
修饰是指在mRNA上加上帽子和尾巴等化学修饰，这些修饰可以保护mRNA不被降解，并帮助mRNA与翻译机器结合。
运输是指mRNA离开细胞核，进入到细胞质中，进一步参与翻译过程。
这个过程受到RNA结合蛋白的调控。
在翻译过程中，mRNA被核糖体识别并翻译成蛋白质。
这个过程也受到多种调控机制的影响。
一方面，mRNA上的启动子序列会影响翻译的起始位置，从而决定蛋白质的翻译起始位点。
另一方面，mRNA的稳定性也会影响翻译的效率和蛋白质的表达水平。
mRNA 的稳定性受到RNA结合蛋白和非编码RNA的调控。
总的来说，真核生物基因表达调控过程是一个复杂而精细的调控网络。
通过转录调控和转录后调控的相互作用，细胞可以根据内外环境的需要，在不同的时空位置上产生不同类型的蛋白质，以实现细胞功能的正常发挥。
真核生物基因表达调控的层次
真核生物基因表达调控的层次引言：基因表达调控是指基因转录和翻译过程中的调节机制，它决定了细胞在不同时间和环境中产生不同功能的蛋白质。
真核生物基因表达调控具有多个层次，包括染色质结构调控、转录水平调控、RNA加工和转运调控、翻译调控以及蛋白质修饰和定位调控。
本文将就这些层次进行详细介绍。
一、染色质结构调控：染色质结构调控是指通过改变染色质的结构和组织方式来调控基因表达。
染色质的结构包括开放的区域和紧密的区域，开放的区域便于转录因子的结合和启动子的访问，从而促进基因的转录。
染色质结构调控包括DNA甲基化、组蛋白修饰以及非编码RNA的参与等。
DNA甲基化是一种常见的染色质结构调控方式，通过甲基化酶催化DNA上的甲基化反应，使得某些基因的启动子区域被甲基化，从而阻止转录因子的结合。
组蛋白修饰包括乙酰化、甲基化、磷酸化等，这些修饰可以改变染色质的结构，影响基因的转录水平。
非编码RNA是一类不编码蛋白质的RNA分子，它可以通过与染色质相互作用来调控基因的表达。
二、转录水平调控：转录水平调控是指在转录过程中对RNA合成的调控。
转录调控涉及到转录因子的结合、启动子的可访问性以及转录复合物的组装等。
转录因子是一类蛋白质，它们可以通过与DNA结合来调控基因的转录。
转录因子的结合位点通常位于启动子区域，它们可以通过激活或抑制转录的方式来调控基因的表达。
启动子的可访问性是指转录复合物能否顺利结合到启动子上，这涉及到染色质的开放程度以及转录因子的作用。
转录复合物的组装包括RNA聚合酶与转录因子的结合以及其他辅助因子的参与，这些因子的作用可以影响基因的转录速度和效率。
三、RNA加工和转运调控：RNA加工和转运调控是指在RNA合成后对RNA分子的修饰和定位调控。
RNA加工包括剪接、剪切和多聚腺苷酸化等过程，这些过程可以改变RNA的结构和功能。
剪接是指将RNA前体分子中的内含子剪切掉，从而形成成熟的mRNA分子。
剪切的方式和位置不同，可以产生不同的转录产物。
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受的信号正确无误地放大并传递到细胞内部，
进而引起生物学效应的特殊蛋白质，个别是
糖脂。
能与受体呈特异性结合的生物活性分子 则称 配体(ligand)。
1、膜受体(membrane receptor) 存在于细胞质膜上的受体，根据其结构和
转换信号的方式又分为三大类：离子通道受体，
G蛋白偶联受体和跨膜蛋白激酶受体。
※细胞间信息物质是由细胞分泌的
调节靶细胞生命活动的化学物质的统称，
又称作第一信使。
如生长因子、细胞因子、胰岛素等
※第二信使(secondary messenger) 在细胞内传递信息的小分子物质，如：
Ca2+、IP3、DAG、cAMP、cGMP等。
受体的定义 是细胞膜上或识别和接
•这类蛋白质的DNA结合结构域实际是以碱 性区和亮氨酸拉链结构域整体作为基础的。
定义：出现在DNA结合蛋白质和其它蛋白质中的 一种结构基元（motif）。当来自同一个或不同
多肽链的两个α-螺旋的疏水面（常常含有亮氨
酸残基）相互作用形成一个圈对圈的二聚体结
构时就形成了亮氨酸拉链。
4、碱性-螺旋-环-螺旋
（二）信号传导途径
1、膜受体介导的信息传递
（1） cAMP - 蛋白激酶Ａ途径/（P269）
A激酶（PKA）：依赖于cAMP的蛋白激酶。
cAMP调控的A激酶活性
不同细胞对cAMP信号途径的反应速度不同：
●在肌肉细胞1秒钟之内可启动糖原降解为葡糖
1-磷酸（图），而抑制糖原的合成
cAMP活化糖原磷酸化酶示意图
真核生物转录的起始是基因表达调控最主 要的步骤。真核生物基因的表达能在几个 连续步骤中的任一步以基因特有（gene specific）的方式受到调控。 真核生物体内各种细胞表型的差异主要是 编码蛋白质的基因的表达不同引起的。
真核生物基因表达调控的主要 控制点
1. 基因结构的激活（转录前调控） 细胞中处于“活化”状态的基因才得到 表达，变成“活化”结构是基因表达的 第一步。核心组蛋白N末端乙酰化修饰 与基因表达调控有关。
●在某些分泌细胞，需要几个小时，激活的PKA 进入细胞核，将CRE结合蛋白磷酸化，调节相
关基因的表达。
CRE（cAMP response element， cAMP应答元
解聚和乙酰化过程的继续
酵母HO基因的转录起始-5
SWI5从DNA上释放，SWI/SNF继续保持在DNA上 激活物SBF与中介蛋白启动子区的结合
酵母HO基因的转录起始-6
基础转录因子和聚合酶的顺序结合
2. 处于活化状态基因的转录由转录起始阶段 控制。 3. 转录过程中的调控 4. 转录产物的后加工 除了加帽、加尾、去除内含子和连接外显子 以外，在核RNA水平上，真核生物还可以通 过改变剪接类型实现调控蛋白质产物的类型。 5. 胞浆中一个特定的mRNA是否被翻译仍被 调控。
率的蛋白质。
TFⅡD（TATA）、CTF（CAAT）、SP1（GGGCGG）、
HSF（热激蛋白启动区）
2、结构
DNA结合结构域 结构域 连接区 转录活化结构域
（1）DNA结合结构域：
– 螺旋-转折-螺旋（Helix-turn-helix，H-T-H） – 锌指结构（zinc finger） – 碱性-亮氨酸拉链（basic - leucine zipper）
2、胞内受体(membrane receptor)
高度可变区
DNA结合区
位于N端，具有转录活性 含有锌指结构 位于C端，结合激素、热休克蛋 白，使受体二聚化，激活转录
激素结合区
配体：类固醇激素、甲状腺素等 功 能：多为反式作用因子，当与相应配 体结合后，能与DNA的顺式作用元件结 合，调节基因转录。
2-9个
配位键
Cys2 / Cys2锌指
Cys2 / His2锌指
见于甾体激素受体
见于SP1，TF ⅢA等
转录因子SP1 （GC盒） 、连 续的3个锌指重复结构。
3、碱性-亮氨酸拉链
•二聚体
•亮氨酸之间相互作用形成
二聚体，形成“拉链” 。
•肽链氨基端20～30个富含
碱性氨基酸结构域与DNA 结合。
增强子作用机理：
（3）沉默子：某些基因含有负性调节元件—— 沉默子，当其结合特异蛋白因子时，对基因转 录起阻遏作用。
Insulators block activation by enhancers
（三）反式作用因子
1、定义：能直接或间接地识别或结合在各类顺
式作用元件核心序列上，参与调控靶基因转录效
酵母HO基因的转录起始-1
转录激活物SWI5与转 录起始点上游1200-1400 碱基对区域的结合。
酵母HO基因的转录起始-2
SWI5与染色质重组装复合 物SWI/SNF的相互作用导致染色质的解凝聚，组蛋白尾巴暴露。
酵母HO基因的转录起始-3
GCN5与SWI5相互作用，并乙酰化组蛋白
酵母HO基因的转录起始-4
真核生物基因表达调控
I II III IV V 真核生物基因表达调控概述 真核生物转录水平的调控 真核生物转录后加工的调控 真核生物翻译水平的调控 真核生物翻译后水平的调控
I 真核生物基因表达调控概述
真核生物和原核生物在基因表达 调控上的不同：
（1）染色体结构不同； （2）原核生物具有正调控和负调控并重的特点，真核生 物目前已知的主要是正调控； （3）原核生物的转录和翻译是相偶联的，真核生物的转 录和翻译在时空上是分开的； （4）真核生物是多细胞的，在生物的个体发育过程中其 基因表达在时间和空间上具有特异性，即细胞特异性或 组织特异性表达。
(b) Activator-directed hyperacetylation of histone N-terminal tails. The DNA-binding domain of Gcn4 interacts with specific upstream-activating sequences (UAS) of the genes it regulates. The Gcn4 activation domain (AD) then interacts with a multiprotein histone acetylase complex that includes the Gcn5 catalytic subunit. Subsequent hyperacetylation of histone N-terminal tails on nucleosomes in the vicinity of the Gcn4binding site facilitates access of the general transcription factors required for initiation. Repression and activation of some genes in higher eukaryotes occurs by similar mechanisms.
（二）顺式作用元件
定义：影响自身基因表达活性的非编码DNA序列。 例： 启动子、增强子、沉默子等 （1）启动子：在DNA分子中，RNA聚合酶能够识别、 结合并导致转录起始的序列。 核心启动子和上游启动子
（2）增强子：指能使与它连锁的基因转录频率明 显增加的DNA序列。
SV40的转录单元上发现，转录起始位点上游约 200 bp处有两段长72 bp的正向重复序列。
（四）转录起始复合物
真核生物转录水平上的基因表达调控 一、真核基因转录 二、真核基因转录调控的主要模式 信号转导
（一）概 述
外界环境变化时 单细胞生物 —— 直接作出反应 多细胞生物 ——通过细胞间复杂的信号传递 系统来传递信息，从而调控机体活动。
跨膜信号转导的一般步骤 特定的细胞释放信息物质 信息物质经扩散或血循环到达靶细胞 与靶细胞的受体特异性结合 受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统 靶细胞产生生物学效应
（1）G 蛋白偶联受体
又称七个跨膜螺旋受体/蛇型受体
目录
※ G蛋白(guanylate binding protein) 是一类和GTP或GDP相结合、位于细胞膜 胞浆面的外周蛋白，由、、 三个亚基组成。 有两种构象：非活化型；活化型
两种G蛋白的活性型和非活性型的互变
霍乱毒素能催化ADP核糖基共价结合到Gs的α亚基上， 致使α亚基丧失GTP酶的活性，结果GTP永久结合在 Gs的α亚基上，使α亚基处于持续活化状态，腺苷酸环 化酶永久性活化。导致霍乱病患者细胞内Na+和水持 续外流，产生严重腹泻而脱水。 目录
―活化基因”与核心组蛋白乙酰化的增强有密 切关系。普遍认为，其N端尾链的正电荷性很 可能与转录因子发生竞争，夺取DNA磷酸骨
架的负电荷性，因此特定赖氨酸残基的乙 酰化大大降低了组蛋白-DNA的相互作用，把 染色体从抑制状态下释放出来，激活转录。 因此，对核心组蛋白乙酰化的调节，是基因 调控的一个控制点 。
– 碱性-螺旋-环-螺旋（basic – helix /loop /helix，bHLH）
1、螺旋-转折-螺旋
2、锌指结构
定义：是一种常 出现在DNA结合 蛋白中的结构基 元。是由一个含 有大约30个氨基 酸的环和一个与 环上的4个Cys或 2个Cys和2个His 配位的Zn构成， 形成的结构像手 指状。
增强子特点： ① 增强效应十分明显，一般能使基因转录频率 增加10-200倍 ② 增强效应与其位置和取向无关，不论增强子 以什么方向排列（5‘→3’或3‘→5’），甚 至和靶基因相距3 kb，或在靶基因下游，均表 现出增强效应；
③大多为重复序列，一般长约50bp，适合与某 些蛋白因子结合。其内部常含有一个核心序 列：（G）TGGA/TA/TA/T（G），该序列是产