第十八基因表达的调节章问题 生物化学清晰易学版课件

2. 细胞中蛋白含量的改变可在7个水平上调节
• 初始mRNA的合成 • mRNA的转录后修饰 • mRNA的降解 • 蛋白质的合成 • 蛋白质的翻译后修饰 • 蛋白质降解 • 蛋白质的投递和运输
3. 基因表达的方式
1) 组成型表达
• 某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达， 通常被称为持家基因。
4. RNA聚合酶-启动子相互作用——转录起始调节
• 启动子：可被RNA聚合酶结合并诱发转录起始的 DNA序列
• 启动子序列差异→RNA聚合酶结合亲和力→转录 起始频率
• RNA聚合酶与启动子相互作用决定组成型基因表 达——启动子序列差异→不同持家基因表达水平 差异
• 启动子序列决定非持家基因的基线表达——调节 蛋白影响RNA聚合酶与启动子结合
• CAP（CRP）的正性调节：环境中葡萄糖浓度高时，胞内 cAMP浓度低，CAP无活性，不能结合于相应DNA序列促进转 录；环境中葡萄糖浓度低时，胞内cAMP浓度高，CAP被激 活，结合于CRP结合位点，促进转录。
• 正负调节协同作用：Lac操纵子的开启需要活性CAP与诱导 物的共同作用，单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作碳源； 若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在时，细菌首先利用葡 萄糖。
5. 转录起始受DNA结合蛋白调节
3种蛋白质调节RNA聚合酶转录起始：
• 特殊蛋白因子：调节RNA聚合酶对启动子的特 异性——大肠杆菌RNA聚合酶σ亚基；真核细 胞通用转录因子
• 激活子蛋白：增强RNA聚合酶与启动子的相互 作用——正调节；增强子；信号调节
• 阻遏子：阻止RNA聚合酶与启动子接近——负 调节；操纵序列；信号调节
8.操纵子
• 原核生物中某一途径相关基因串联排列于染色体， 由单一启动子控制，构成Biblioteka Baidu个转录单位，共同转 录。
9.乳糖操纵子调节机制
• 阻遏蛋白的负性调节：环境中无乳糖时，I基因编码阻遏 蛋白，阻遏蛋白结合于操纵序列，阻碍RNA聚合酶的作用， 阻断结构基因的转录起始；环境中有乳糖或诱导物（IPTG） 时，别乳糖（或IPTG）与阻遏蛋白结合，阻断阻遏蛋白与 操纵序列的结合，起始转录。
10.真核基因表达调节与原核生物基因表达 调节机制的主要差异
• 转录激活与染色质转录区域结构的多重改变相 联系
• 同时存在正、负调节系统；正调节机制占绝对 优势
• 转录、翻译空间分隔 • 需要更大、更复杂的多亚基调节蛋白
11.RNA聚合酶II结合启动子所需的辅助蛋白
• 基本转录因子： RNA聚合酶II结合启动子所必需 的蛋白因子
13.几个概念
• 转录衰减作用：转录正常开始，转录过程可因胞 内氨基酸浓度升高而终止的调节机制
• 染色质重构： 转录相关染色质结构的改变 • 增强子：真核细胞中促进转录的DNA序列
6. DNA结合蛋白的主要结构模体
• 调节蛋白侧链Asn、Gln、Glu、Lys和Arg残基可 与DNA碱基（大沟）形成氢键
• 调节蛋白DNA结合结构域中与DNA直接结合的特 征性亚结构——结构模序（模体）
➢ 螺旋-转角-螺旋 ➢ 锌指 ➢ 同质异形结构域
7.蛋白质间相互作用的主要结构模序 • 亮氨酸拉链 • 碱性螺旋-环-螺旋
• 持家基因在个体各个生长阶段的大多数或几乎全部 组织中持续表达，或变化很小（几乎不用调节—— 组成型（结构型）基因表达。
2) 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。过程—— 诱导。
3) 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。
• 结合DNA的反激活蛋白：可与增强子结合促进转 录
• 辅激活因子： 调节RNA聚合酶II、基本转录因子、 结合DNA的反激活蛋白间的相互作用
12.转录激活过程
• 染色质重构 • 结合DNA反激活蛋白结合于DNA，促进染色
质重构；促进其他蛋白结合 • 结合反激活子通过辅激活蛋白复合物（TFIID
或中介子），稳定RNA聚合酶II与相关转录因 子的结合，促进预转录复合物形成
第十八章 基因表达的调节
1. 基因表达具有时、空特异性
➢ 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。
➢ 空间特异性：在个体生长全过程，某种基因产物 在个体按不同组织空间顺序出现。基因表达伴随 时间顺序所表现出的这种分布差异，实际上是由 细胞在器官的分布决定的，所以空间特异性又称 细胞或组织特异性。