南方医科大学《生物化学与分子生物学》第13章基因表达调控

• 降钙素：肺癌
二、基因表达的特异性
（一）时间特异性 (temporal specificity) 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。 阶段特异性 (stage specificity) • 与分化、发育阶段一致
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基因表达调控
Regulation of Gene Expression
南方医科大学 基因工程研究所 危 敏 副教授
第 一 节
基本概念与原理
Basic Conceptions and Principle
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一、基因表达的概念
基因表达 (gene expression) 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。
调节表达产物的多少以满足生物体的自身需求
以及适应环境变化的过程。
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基因表达是受调控的
• 在某一特定时期或生长阶段，基因组中只有 一小部分基因处于表达状态。
• 个体某种功能的基因产物在细胞中的数量随 着时间、环境而变化。
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举例：色氨酸充分
色氨酸合成酶编码基因抑制
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（三）协调表达 (coordinate expression)
在一定机制控制下，功能上相关的一组 基因，无论其为何种表达方式，均需协调一 致、共同表达，即为协调表达，这种调节称 为协调调节(coordinate regulation)。
一个基因是不是所有组织中表达？ 肝细胞、肾细胞等基因组是否一样？
为什么功能不同？
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• 差异基因表达（differential gene expression） • 基因表达谱（gene expression profile）
• 不同细胞基因表达的种类和强度，决定了细胞 的分化状态和功能。
（二）诱导和阻遏表达
在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活，基 因表达产物增加，这种基因称为可诱导基因。
可诱导基因在特定环境中表达增强的过程，称为 诱导 (induction)。
举例：DNA损伤
修复酶基因激活
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（二）诱导和阻遏表达
如果基因对环境信号应答是被抑制，这种基因是 可阻遏基因。 可阻遏基因表达产物水平降低的过程称为阻遏 (repression)。
二、基因表达的特异性
（二）空间特异性 (spatial specificity) 在个体生长全过程，某种基因产物在个体
的不同组织或器官表达。
•
细胞或组织特异性 (cell or tissue specificity)。
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基因表达与空间的关系
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三、基因表达的方式 （一）基本表达
某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达， 通常被称为管家基因 (housekeeping gene)。 • 基本或组成性基因表达 (constitutive gene expression)。
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操纵子
通常由2个以上的编码序列与启动序列、操纵序 列以及其他调节序列在基因组中成簇串联组成。
果蝇发育
母亲效应基因
（maternal effect genes）
分节基因
（segmentation genes）
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第 二 节
基因表达调控的基本原理
Basic Principle of Regulation of Gene Expression
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四、基因表达调控的生物学意义
（一）适应环境、维持生长和增殖
原核生物：葡萄糖、乳糖代谢
高等生物：常饮酒者体内醇氧化酶活性高
（二）维持个体发育与分化
各组织、器官的发育、分化是由特定的基因控制的。
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甲基化
二、基因转录激活调节基本要素
1. 特异DNA序列 有调节功能的DNA序列。 原核生物
—— 操纵子(operon) 机制
wk.baidu.com真核生物
—— 顺式作用元件
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操纵子学说
• 1961年，法国科学家莫诺（J· L· Monod）与雅可
布（F· Jacob）发表“蛋白质合成中的遗传调节 机制”一文，提出操纵子学说，开创了基因调 控的研究。 • 四年后的1965年，莫诺与雅可布即荣获诺贝尔 生理学与医学奖。
• • 并非所有基因表达过程都产生蛋白质。 如 基因转录生成 rRNA，tRNA
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基因表达调控
• Gene expression regulation
• 生物体通过特定的蛋白质与DNA、蛋白质与蛋
白质之间的相互作用来控制基因是否表达，或
肿瘤的特异基因表达
• 肿瘤标志物(Tumor Marker)是反映肿瘤存在的化学类 物质。它们或不存在于正常成人组织而仅见于胚胎组 织，或在肿瘤组织中的含量大大超过在正常组织里的 含量，提示肿瘤的性质，借以了解肿瘤的组织发生、 细胞分化、细胞功能，以帮助肿瘤的诊断、分类、预 后判断以及治疗指导。 • 甲胎蛋白是肝癌的特异性标志
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2010-4
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一、基因表达调控的多层性和复杂性
基本控制点 转录起始
DNA扩增 DNA重排
转录水平
转录后加工 mRNA降解 蛋白质翻译 翻译后加工修饰 蛋白质降解
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