真核生物基因表達(dá)調(diào)控-文庫(kù)吧
2025-01-01 20:03 本頁(yè)面
【正文】 體。又如 MTX是葉酸的結(jié)構(gòu)類(lèi)似物，一些哺乳類(lèi)細(xì)胞會(huì)對(duì)含有利用葉酸所必需的二氫葉酸還原酶 (DHFR)基因的 DNA區(qū)段擴(kuò)增 40?00倍，使 DHFR的表達(dá)量顯著增加，從而提高對(duì) MTX的抗性?；虻臄U(kuò)增無(wú)疑能夠大幅度提高基因表達(dá)產(chǎn)物的量，但這種調(diào)控機(jī)理至今還不清楚。 (2)真核基因的轉(zhuǎn)錄與染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化相關(guān) ? ：松散的常染色質(zhì)中的基因可以轉(zhuǎn)錄。緊湊折疊結(jié)構(gòu)的異染色質(zhì)從未見(jiàn)有基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)，可見(jiàn)緊密的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)阻止基因表達(dá)。 ? ：組蛋白是堿性蛋白質(zhì)，帶正電荷，可與 DNA鏈上帶負(fù)電荷的磷酸基相結(jié)合，從而遮蔽了 DNA分子，妨礙了轉(zhuǎn)錄，可能扮演了非特異性阻遏蛋白的作用。 ? ：高敏感點(diǎn)常出現(xiàn)在轉(zhuǎn)錄基因的 5′側(cè)區(qū)、 3′末端或在基因上，多在調(diào)控蛋白結(jié)合位點(diǎn)的附近，分析該區(qū)域核小體的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，可能有利于調(diào)控蛋白結(jié)合而促進(jìn)轉(zhuǎn)錄。 ? ：天然雙鏈 DNA的構(gòu)象大多是負(fù)性超螺旋。當(dāng)基因活躍轉(zhuǎn)錄時(shí)， RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄方向前方 DNA的構(gòu)象是正性超螺旋，其后面的 DNA為負(fù)性超螺旋。正性超螺旋會(huì)拆散核小體，有利于 RNA聚合酶向前移動(dòng)轉(zhuǎn)錄；而負(fù)性超螺旋則有利于核小體的再形成。 ? ：真核 DNA中的胞嘧啶約有5%被甲基化為 5－甲基胞嘧啶，這種甲基化最常發(fā)生在某些基因 5′側(cè)區(qū)的 CpG序列中，這段序列甲基化可使其后的基因不能轉(zhuǎn)錄，甲基化可能阻礙轉(zhuǎn)錄因子與 DNA特定部位的結(jié)合從而影響轉(zhuǎn)錄。如果用基因打靶的方法除去主要的 DNA甲基化酶，小鼠的胚胎就不能正常發(fā)育而死亡，可見(jiàn) DNA的甲基化對(duì)基因表達(dá)調(diào)控是重要的。 (3)真核基因表達(dá)以正性調(diào)控為主 真核 RNA聚合酶對(duì)啟動(dòng)子的親和力很低，基本上不依靠自身來(lái)起始轉(zhuǎn)錄，需要依賴(lài)多種激活蛋白的協(xié)同作用。真核基因調(diào)控中雖然也發(fā)現(xiàn)有負(fù)性調(diào)控元件，但其存在并不普遍；真核基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)的調(diào)控蛋白也有起阻遏和激活作用或兼有兩種作用者，但總的是以激活蛋白的作用為主。即多數(shù)真核基因在沒(méi)有調(diào)控蛋白作用時(shí)是不轉(zhuǎn)錄的，需要表達(dá)時(shí)就要有激活的蛋白質(zhì)來(lái)促進(jìn)轉(zhuǎn)錄。換言之：真核基因表達(dá)以正性調(diào)控為主導(dǎo)。 真核生物基因家族 ? ① 簡(jiǎn)單多基因家族 ? ● rRNA基因家族 ② 復(fù)雜多基因家族 ? ● 組蛋白基因家族 ③ 發(fā)育控制的復(fù)雜多基因家族 ? 珠蛋白基因家族 ? 人類(lèi)發(fā)育階段中血紅蛋白組成的變化： 發(fā)育階段 血紅蛋白組成 胚胎期（ 8周前） ξ2ε2 ξ2γ2 α2ε2 胎兒期 α2γ2 成年期 α2δ2 α2β2 真核基因的斷裂結(jié)構(gòu) 真核生物 DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控 DNA甲基化與基因表達(dá) ? DNA甲基化是最早發(fā)現(xiàn)的修飾途徑之一，可能存在于所有高等生物中。 DNA甲基化能關(guān)閉某些基因的活性，去甲基化則誘導(dǎo)了基因的重新活化和表達(dá)。 ? DNA甲基化的主要形式 ? 5甲基胞嘧啶， N6甲基腺嘌呤和 7甲基鳥(niǎo)嘌呤。在真核生物中， 5甲基胞嘧啶主要出現(xiàn)在 CpG和 CpXpG中，原核生物中CCA/TGG和 GATC也常被甲基化。 ? 真核生物細(xì)胞內(nèi)存在兩種甲基化酶活性：一種被稱(chēng)為日常型（ maintenance）甲基轉(zhuǎn)移酶，另一種是 從頭合成（ denovo synthesis）甲基轉(zhuǎn)移酶。前者主要在甲基化母鏈（模板鏈）指導(dǎo)下使處于半甲基化的DNA雙鏈分子上與甲基胞嘧啶相對(duì)應(yīng)的胞嘧啶甲基化。日常型甲基轉(zhuǎn)移酶常常與DNA內(nèi)切酶活性相耦聯(lián)，有 3種類(lèi)型。 II類(lèi)酶活性包括內(nèi)切酶和甲基化酶兩種成分，而I類(lèi)和 III類(lèi)都是雙功能酶，既能將半甲基化DNA甲基化，又能降解外源無(wú)甲基化 DNA。 ? 由于甲基化胞嘧啶極易在進(jìn)化中丟失，所以，高等真核生物中 CG序列遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其理論值。哺乳類(lèi)基因組中約存在 4萬(wàn)個(gè) CG islands，大多位于轉(zhuǎn)錄單元的 539。區(qū)。 ? 沒(méi)有甲基化的胞嘧啶發(fā)生脫氨基作用，就可能被氧化成為 U，被 DNA修復(fù)系統(tǒng)所識(shí)別和切除，恢復(fù)成 C。已經(jīng)甲基化的胞嘧啶發(fā)生脫氨基作用 , 它就變?yōu)?T, 無(wú)法被區(qū)分。因此 , CpG序列極易丟失。 二、 真核基因的轉(zhuǎn)錄（順式作用元件） ? 真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控是通過(guò)順式作用元件和反式作用因子相互作用實(shí)現(xiàn)的。此節(jié)主要介紹 順式作用元件。 ? 真核細(xì)胞的三種 RNA聚合酶 (Ⅰ 、 Ⅱ 和 Ⅲ )中，只有 RNA聚合酶 Ⅱ 能轉(zhuǎn)錄生成 mRNA ? 真核基因的順式調(diào)控元件是基因周?chē)芘c特異轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合而影響轉(zhuǎn)錄的 DNA序列。其中主要是起正性調(diào)控作用的順式作用元件，包括： ? 啟動(dòng)子 ? 增強(qiáng)子 ? 近年又發(fā)現(xiàn)起負(fù)性調(diào)控作用的元件沉寂子 真核基因的啟動(dòng)子 啟動(dòng)子是一段特定的直接與 RNA聚合酶及其轉(zhuǎn)錄因子相結(jié)合、決定基因轉(zhuǎn)錄起始與否的DNA序列。不同的啟動(dòng)子對(duì) RNA聚合酶的親和力不同，所結(jié)合的反式作用因子也不同，因此，基因轉(zhuǎn)錄活性也很不相同。 人金屬硫蛋白基因的調(diào)控區(qū) 說(shuō)明真核基因上游啟動(dòng)子元件的組織情況和各元件相應(yīng)結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子 ? 典型的原核啟動(dòng)子有四大要素 ? 轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)， 10區(qū)， 35區(qū)和 10區(qū)與 35區(qū)之間的間隔。 ? 原核基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)：通常是嘌呤，其序列為 CAT ? 10區(qū)：是一個(gè) 6堿基保守序列（常以 10為中心）。 T80A95t45A60A50T96，有助于 DNA的解鏈。 35區(qū)：是另一個(gè) 6堿基保守序列（常以 35為中心）。 T82T84G78A65C54a45 ? 真核基因啟動(dòng)子：?jiǎn)?dòng)子中的元件可以分為兩種： ? ①核心啟動(dòng)子元件： 指 RNA聚合酶起始轉(zhuǎn)錄所必需的最小的 DNA序列，包括轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)及其上游－ 25/－ 30bp處的 TATA盒。核心元件單獨(dú)起作用時(shí)只能確定轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)和產(chǎn)生基礎(chǔ)水平的轉(zhuǎn)錄。 ? ②上游啟動(dòng)子元件：包括通常位于－ 70bp附近的 CAAT盒和 GC
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