第07章基因表达和调控

真核生物启动子
▪ TATA框(TATA box)：Hogness等在真核基因
中发现了类似Pribnow框的共同序列，即位 于-25～-30 bp处的TATAAAAG
▪ 上游启动子元件(upstream promoter element，
UPE)或上游激活序列(upstream activating sequence，UAS)： TATA框上游的保守序列
A transcription unit
▪ 转录因子(Transcription factor)：起正调控作
用的反式作用因子，转录起始过程中RNA 聚合酶所需的辅助因子
▪ 真核生物基因在无转录因子时处于不表达
状态，RNA聚合酶自身无法启动基因转录， 只有当转录因子(蛋白质)结合在其识别的 DNA序列上后，基因才开始表达
(1) 转录酶 的功原能核是生使物全：酶全识酶别α启2动β子β并′与σ之，结核合心酶
真核生物：I、II、III (2)调控元件的作用
原核生物： 超螺旋→ DNA解旋酶、拓扑异构酶I
1. 转录调控的类型
终止子→内在终止子(发夹结构、U串) 和依赖ρ因子的终止子
真核生物：
▪ (3) 基因共转录调控
原核生物：操纵子 真核生物：“同表达基因群” (synexpression group)，时间和空间上
4. 沉默子silencer
▪ T抗原受体(TCR)基因有α/β、γ/δ两种 ▪ 编码α链和δ链是同一基因座的两个等位基
因，α链恒定区Cα基因3’端下游有α增强子
▪ 对α基因专一的沉默子的作用是阻止Jα基因
在γ/δ型T细胞中参与重排，使Jα基因只参与 α/β型T细胞中的重排
▪ 在α和δ中选择α，使δ等位基因沉默
▪ C4型： C4 ~ C6
▪ (2) 亮氨酸拉链leucine zipper ▪ (3) 螺旋-转角-螺旋helix-turn-helix ▪ (4) 螺旋-环-螺旋helix-loop-helix ▪ (5) 同源域homeodomain
二、基因转录水平上的调控
▪ 1. 转录调控的类型
6. 转录因子transcription factor
▪ 转录因子的基序motif同DNA结合 ▪ (1) “锌指”DNA结合基序zinc finger ▪ Cys-X2- Cys-X3-Phe-X5-Leu-X2-His-X2-His ▪ C2H2型：2个Cys和2个His被12个Aa构成的
环隔开
▪ 分类：
细胞专一性增强子和诱导性增强子
eukaryotes
DNA sequences involved in the control of transcription: enhancer
eukaryotes
eukaryotes
Structure of the enhancer of SV40
பைடு நூலகம்
▪ 基因表达与调控：
调节元件 转录调控 翻译调控
▪ 调节水平：
DNA转录 mRNA加工 翻译 翻译后加工
一、调控元件
▪ 1. 启动子 ▪ 上游(Upstream)：基因转录起点前面即5’端
的序列
▪ 下游(Downstream)：基因转录起点后面即
3‘端的序列，把起点的位置记为+1
▪ 启动子区：RNA聚合酶同启动子结合的区
眼特异增强子 肠特异增强子
广泛增强子
只在眼 中表达
只在肠 中表达
广泛表达
弱化子attenuator
▪ 大肠杆菌的色氨酸操纵子 ▪ 在trp mRNA 5’端trp E基因的起始密码子前
有一个长162bp的DNA序列称为前导区，其 中第123~150位核苷酸如果缺失，trp基因的 表达水平可提高6倍
域
原核生物启动子
▪ Pribnow box (-10 sequence)：
原核基因转录起始点的上游10碱基处(-10bp) 的序列，其基本结构是TATAATG
▪ Sextama box (-35 sequence)：
在-35 bp处又找到另一个共同序列 (TTGACA)
PROMOTER OF BACTERIA
▪ 当mRNA开始合成后，除非培养基中完全不
含有色氨酸，否则转录总是在这个区域终 止
3. 绝缘子insulator
▪ 长约几百个核苷酸对，通常位于启动子同
正调控元件(增强子)或负调控元件(为异染 色质)之间的一种调控序列，其作用只是不 让其他调控元件对基因的活化效应或失活 效应发生作用
▪ 作用是有方向性
2. 转录后的调控
▪ (1) 转录后RNA的切割调控 ▪ (2) mRNA的修饰和加工
① 选择性剪接或可变剪接 ② 甲基化：6-甲基腺嘌呤(6mA)， 5′Apm6ApC3′和 5′Gpm6ApC3′ ③ RNA编辑 翻译扩增Translational amplification：在转录 后提高mRNA分子的稳定性，促进翻译进程 的调控
三、翻译水平的调控
▪ 1. 翻译因子的磷酸化调控 ▪ 2. 翻译后的加工修饰
(1) 多肽的切割加工 前胰岛素原(信号肽+B链+C链+ A链) →胰岛
素原→胰岛素 (2) 多肽的化学修饰：①蛋白质磷酸化，
②蛋白质糖基化，③多肽的剪接
胰岛素的结构及其生物合成
N
信号肽
▪ CAAT框(CAAT box)：在-70～-78 bp处还有
一段共同序列CCAAT
▪ GC框：位于-80～-110bp处，GCCACACCC
or GGGCGGG
2. 增强子(Enhancer)和弱化子
▪ 增强子：生物中能够增强基因表达的调控序
列
▪ 作用特征：
1. 可以相隔数千个碱基对远距离发生调控作用 2. 不管正向或反向，均可以发挥调控作用 3. 在结构基因的上游或下游都具有调控的作用
5. 应答元件Response element
▪ 位于基因上游能被转录因子识别和结合，
从而调控基因专一性表达的DNA序列
▪ 热激应答元件(heat shock response element，
HSE)、金属应答元件(metal response element， MSE)、糖皮质激素应答元件(glucorticoid response element，GRE)和血清应答元件 (serum response element，SRE)等