基因的表达调控(上)真核基因表达调控一般规律

核膜内，核外还有遗传成分（如线粒体 DNA 等），这就增加
了基因表达调控的层次和复杂性。 • 真核生物基因协调表达要比原核生物复杂得多。 细菌多数基因按功能相关成串排列，组成操纵子的基因表达 调控的单元，共同开启或关闭；真核生物结构基因的 mRNA
是单顺反子，且真核细胞的许多活性蛋白是由相同和不同的
PBL教学法？
• 真核基因组的复杂性?
• 真核基因表达调控的特点?
• 真核基因表达调控的类型?
PBL教学法？ • 真核基因组的复杂性?
• 大、非编码序列、重复序列、染色质、调控的层 次和环节复杂、协调表达复杂 • • 即使现在国际人基因组研究计划（human gene project）测出了人基因组3×109bp的DNA序列。 但是要搞清楚人全部基因的功能及其相互关系、 特别是要明了基因表达调控的全部规律，还需要 经历很长期艰巨的研究过程。
目前所知的真核生物基因表达调控的特点？
• 1、RNA聚合酶不同； • 2、多层次，不存在超基因式操纵子结构； • 3、个体发育复杂：基因表达的时间性和空间性；时间 性：个体发育的不同阶段，基因表达的种类和数量是 不同的；空间性：在不同组织和器官中，基因表达的 种类和数量是不同的； • 4、活性染色体结构变化：对核酸酶敏感 、DNA拓扑 结构变化 、DNA碱基修饰变化 、组蛋白变化； • 5、正性调节占主导； • 6、转录与翻译间隔进行，转录和翻译分开进行； • 7、转录后修饰、加工，初级转录产物要经过转录后加 工修饰。
3.2 按调控发生的先后次序可分为：
转录前调控 转录水平调控 转录后调控 翻译水平调控 翻译后调控
PBL教学法？
• 影响原核生物表达调控的环节?
1 真核基因转录前的调控
2 真核基因转录水平的调控
3真核基因转录后水平的调控
4 翻译水平的调控
5 翻译后水平的调控
• 各环节是如何发挥调控作用的？
2 真核基因表达调控的特点 2.3 真核生物基因组的非编码序列的存在与基因 表达调控密切相关
• 真核生物基因组至少包括两类遗传信息： • 第一类是三联体密码所编码的蛋白质的基因信息，其遗传信息 的传递包括基因转录和蛋白质合成过程，例如现在已经知道由 于存在真核生物基因的不连续性，转录后的剪接、特别是可变 剪接、RNA编辑等，可导致DNA序列与蛋白质氨基酸序列的 不完全对应关系； • 而第二类遗传信息则指非编码蛋白质序列能调节基因选择性表 达的遗传信息。已经知道，蛋白质基因只占整个真核生物基因 组序列的较少部分，因此基因组中大部分DNA是用来编码第 二类遗传信息的。
• 真核生物RNA聚合酶对启动子的亲和力很低，基本上不能独 靠其自身来起始转录，而是需要依赖多种激活蛋白的协同作 用。 • 虽然在真核基因调控中也发现有负性调控元件，但其存在并 不普遍；真核基因转录表达的调控蛋白也有起阻遏和激活作 用或兼有两种作用者，但总的是以激活蛋白的作用为主。 • 即多数真核基因在没有调控蛋白作用时是不转录的，需要表 达时就要有激活的蛋白质来促进转录。 • 换言之：真核基因表达以正（性）调控为主导。
2 真核基因表达调控的特点 2.1 真核基因表达调控的环节更多
• 如前所述：基因表达是基因经过转录、翻译、产生有生物活 性的蛋白质的整个过程。同原核生物一样，转录依然是真核 生物基因表达调控的主要环节。 • 但真核基因转录发生在细胞核（线粒体基因的转录在线粒体
内），翻译则多在胞浆，两个过程是分开的，因此其调控增
1 真核基因组的复杂性
真核生物和原核生物基因表达的对比
1 真核基因组的复杂性
• 真核基因组比原核基因组大得多 大肠杆菌基因组约4×106bp，哺乳类基因组在109bp数量级， 比细菌大千倍；大肠杆菌约有4000个基因，人则约有3～5万 个基因。 • 原核基因组的大部分序列都为基因编码；而哺乳类基因组中 仅约 10% 的序列是编码蛋白质或 rRNA 、 tRNA 等的基因，其余 约90%是非编码序列。
• 原核基因组中除rRNA、tRNA基因有多个拷贝外，重复序列
不 多 。 哺 乳动物基 因组中则 存在大量 重复序列 (repetitive sequences)。
1 真核基因组的复杂性
• 原核生物的基因为蛋白质编码的序列绝大多数是连续的，而
真核生物为蛋白质编码的基因绝大多数是不连续的，增加了
真核基因表达调控的环节。 • 真核生物主要的遗传物质与组蛋白等构成染色质，被包裹在
PBL教学法？
• 真核基因表达调控的特点?
？复杂性
2 真核基因表达调控的特点
• 真核基因表达调控的环节更多
• 真核基因的转录与染色质的结构变化相关
• 真核生物基因组的非编码序列的存在与基因表达 调控密切相关 • 真核基因表达以正调控为主
2 真核基因表达调控的特点 2.4 真核基因表达以正（性）调控为主
加了更多的环节和复杂性，转录后的调控占有了更多的分量。 • 真核基因表达过程中还会涉及基因重排、基因扩增、基因消
减等。
2 真核基因表达调控的特点 2.2 真核基因的转录与染色质的结构变化相关
• 真核生物基因组DNA绝大多数都在细胞核内与组蛋白等 构成染色质； • 染色质的结构、染色质中DNA 与组Baidu Nhomakorabea白的结合状态都影 响其转录。
多肽链形成的亚基构成的，涉及到多个基因的协调表达。
1 真核基因组的复杂性
•
从上述可见真核基因组比原核基因组复杂得多，至今人 类对真核基因组的认识还很有限，即使现在国际上制订的 人基因组研究计划（human gene project）测出了人
基因组3×109bp的DNA序列。
• 但是要搞清楚人全部基因的功能及其相互关系、特别是 要明了基因表达调控的全部规律，还需要经历很长期艰巨 的研究过程。
PBL教学法？
• 真核基因表达调控的类型?
• 根据表达调控性质分类
• 按表达调控发生的先后次序分类
3 真核基因表达调控的类型
3.1 根据表达调控性质为两大类:
• 第一类：瞬时调控或称可逆性调控，包括某种底物 或激素水平的升降，酶活性和浓度的调节 。 • 第二类：发育调控或称不可逆调控，它决定了真核 细胞生长、分化、发育的全部进程。