真核生物基因表达调控
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真核生物基因表达的调控远比原核生物复杂,可以发生在DNA水平、转录水平、转录后的修饰、翻译水平和翻译后的修饰等多种不同层次。但是,最经济、最主要的调控环节仍然是在转录水平上。
DNA水平的调控
DNA水平上的调控主要指通过染色体DNA的断裂,删除,扩增,重排,修饰(如甲基化与去甲基化,乙酰化与去乙酰化等)和染色质结构变化等改变基因的数量、结构顺序和活性而控制基因的表达。
转录水平的调控
转录水平的调控包括染色质的活化和基因的活化。通过染色质改型,组蛋白乙酰化,染色质变得疏松化及DNA去甲基化以便被酶和调节蛋白作用,基因的表达受顺式作用元件包括启动子及应答元件,转座元件,增强子,抑制子的调控,同时受反式作用因子包括基本转录因子,上游转录因子和转录调节因子等的调控。
转录后调控
转录后调控包括hnRNA的选择性加工运输和RNA编辑
在真核生物中,蛋白质基因的转录产物统称为hn RNA,必须经过加工才能成为成熟的mRNA分子。加工过程包括三个方面:加帽、加尾和去掉内含子。同一初级转录产物在不同细胞中可以用不同方式剪接加工,形成不同的成熟mRNA分子,使翻译成的蛋白质都可能不同。转录后的RNA在编码区发生碱基插入,缺失或转换的现象。
翻译水平的调控
阻遏蛋白与mRNA结合,可以阻止蛋白质的翻译并使成熟的mRNA变为失活状态贮存起来。一些调控作用的micRNAh和siRNA 还可以与mRNA作用降解mRNA,阻止其翻译
此外,还可以控制mRNA的稳定性和有选择的进行翻译。
翻译后调控
直接来自核糖体的线状多肽链是没有功能的,必须经过加工才具有活性。在蛋白质翻译后的加工过程中,还有一系列的调控机制。
1.蛋白质折叠
线性多肽链必须折叠成一定的空间结构,才具有生物学功能。在细胞中,蛋白质的折叠必须有分子伴侣的作用下才能完成折叠。
2.蛋白酶切割
末端切割
有些膜蛋白、分泌蛋白,在氨基端具有一段疏水性强的氨基酸序列,称为信号肽,用于前体蛋白质在细胞中的定位。信号肽必须切除多肽链才具有功能。
多聚蛋白质的切割
有些新合成的多肽链含有几个蛋白质分子的序列,切割以后产生具有不同功能的蛋白质分子。
3、蛋白质的化学修饰
简单的化学修饰是将一些小的化学基团,如乙酰基、甲基、磷酸基加到氨基酸侧链上,或者加到氨基端或羧基端。
复杂的修饰是蛋白质的糖基化(glycosylation),就是将一些分子量很大的碳水化合物加到多肽链上。
4、切除蛋白质内含子
有些mRNA翻译的最初产物也具有内含子(intein)序列,位于多肽链序列的中间,经剪接后,蛋白质的外显子(extein)才能连接成为成熟的蛋白质。