【正文】 節(jié)來控制的。在高等生物基因組中有一套程序建立了細(xì)胞發(fā)育的命運，即身體發(fā)育的基本藍(lán)圖。在大多數(shù)生物中，分化的第一個影響因素是卵細(xì)胞中蛋白質(zhì)分布的不均一性。進(jìn)一步的分化是通過細(xì)胞間及細(xì)胞與環(huán)境間的相互作用來完成。分化反映了不同蛋白系列的形成。在動物中有三種不同的圖式形成：一種是完全程序化的（鑲嵌式），另一種是非程序化的（調(diào)節(jié)式），第三種是半程序化的。在早期發(fā)育中胞質(zhì)決定和和細(xì)胞之間相互作用的相對優(yōu)勢在動物界中是不同的。通常，胞質(zhì)決定出現(xiàn)在大多數(shù)無脊椎動物胚胎，呈現(xiàn)鑲嵌式圖式形成，而細(xì)胞之間相互作用是在脊椎動物發(fā)育中，呈現(xiàn)調(diào)節(jié)式圖式形成。宅猩確圾毋句屢翻豌融表豆向撰乃擰哎泌糟片汐子壽蠅葉拘紐虱終社拱瀾13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育一、果蠅一、果蠅 調(diào)節(jié)蛋白基因的定位轉(zhuǎn)錄活性調(diào)節(jié)蛋白基因的定位轉(zhuǎn)錄活性在果蠅的卵中，沿著主要的體軸建立母體調(diào)節(jié)蛋白的濃度梯度。合子中由這些蛋白質(zhì)來控制主要調(diào)節(jié)蛋白基因的定位轉(zhuǎn)錄活性。果蠅的合胞體沿著前后軸 ,通過轉(zhuǎn)錄因子 BCD(bcd基因編碼 )和 HBM(hbm基因編碼 )的濃度梯度開始建立位置信息。在卵子發(fā)生時，bcd mRNA通過 3`UTR的微管特異性結(jié)合序列錨定在微管負(fù)的一端，位于前極。 nos mRNA錨定在微管的正端進(jìn)入發(fā)育中的卵母細(xì)胞，位于前極。 BCD蛋白于早期核分裂時開始翻譯，在胞質(zhì)中通過擴(kuò)散建立起從翻譯場所附近到遠(yuǎn)處的濃度梯度。 NOS蛋白以 BCD蛋白相反的梯度進(jìn)行擴(kuò)散分布。在胚胎前后軸的后極最高。hbm 的 mRNA也來源于母體 , 但 hbm mRNA的翻譯可被 nos基因編碼的翻譯抑制蛋白 NOS所阻斷。 nos mRNA在合胞體階段開始翻譯，通過從后到前產(chǎn)生的梯度使被抑制的 HBM 蛋白也隨之呈現(xiàn)從前到后的梯度。所以 HBM蛋白的梯度形成是由轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)產(chǎn)生的。這些調(diào)節(jié)蛋白顯示了進(jìn)化的保守性，幾乎在所有的高等動物中它們都存在，并控制著主要的發(fā)育途徑。重點訪糖又福迪緒胸淺煮杭常蠻棵擅差榆題拷游夠襖睛虹濟(jì)質(zhì)廈垣腐蚤幣擇戰(zhàn)13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育果蠅胚胎前后軸的定位決定果蠅胚胎前后軸的定位決定蛋白 NOS抑制 hbm mRNA的翻譯。所以，使 HBM蛋白的最終形成與 BCD蛋白一致的梯度分布。缺脯坊嘉牲昏勢塑不寇慘拓梅揩裸警咖簍挪多椿跳閹醚稱蘿戮龔淋生喲兵13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育果蠅前后軸圖式形成中所涉及的部分基因果蠅前后軸圖式形成中所涉及的部分基因幼胚發(fā)育的遺傳調(diào)控的非常復(fù)雜的，涉及一系列基因拳咀折打翠蔫徐危腕寶規(guī)帥心甚諾霄閨尖出撲毀逆形狠役涪俘蓑良握壯減13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育二、細(xì)胞信號和果蠅的背腹軸二、細(xì)胞信號和果蠅的背腹軸在很多情況下，發(fā)育場 (developing field)中的位置信息必須依賴細(xì)胞局部區(qū)域分泌的蛋白，這些分泌蛋白擴(kuò)散到細(xì)胞外空間形成不同梯度濃度的配體。這些配體通過受體信號誘導(dǎo)系統(tǒng)以濃度依賴的方式來激活靶細(xì)胞。比如果蠅胚胎中背腹軸（ D－ V）的建立。 D－ V位置信號的近距離效應(yīng)是細(xì)胞中產(chǎn)生 DL蛋白沿著 D－ V軸的活性梯度。DL蛋白是由 dl基因編碼的轉(zhuǎn)錄因子，位于核中時為激活的轉(zhuǎn)錄因子，位于胞質(zhì)中的是與 cact基因編碼的 CACT蛋白結(jié)合成復(fù)合體的失活蛋白。 dl mRNA和 DL蛋白的分布在卵母細(xì)胞中及非常早期的胚胎中是均一的。但在合胞體階段 DL蛋白出現(xiàn)了活性梯度，在胚胎腹部的中間是活性的高位點。卵母細(xì)胞本身和腹側(cè)的體細(xì)胞相互作用形成復(fù)合體，并分泌一些蛋白，其中一個是 spz基因編碼的 SPZ配體。 SPZ配體直到合胞體階段末期才被活化，在腹部的中間濃度最高，結(jié)合到由 Toll基因編碼的 TOLL跨膜受體上。 SPZ－ TOLL復(fù)合體以濃度依賴的方式導(dǎo)致DLCACT復(fù)合體磷酸化 ,使其解離為有活性的游離 DL和細(xì)胞質(zhì)蛋白CACT。活化的 DL蛋白能進(jìn)入細(xì)胞核 ,作為轉(zhuǎn)錄因子來激活那些建立腹部命運所需的基因。重點召蘑莽診甲屋跟豪待擯伴禿乘弘耽簍慧諧止鵝四藤弗上鄙隆菲盈腋裕挾思13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育細(xì)胞信號與果蠅的背腹軸關(guān)系圖解細(xì)胞信號與果蠅的背腹軸關(guān)系圖解腹側(cè)特異性分泌蛋白 SPZ配體的背腹軸梯度，決定了轉(zhuǎn)錄因子DL蛋白特異性地只在腹側(cè)活化，從而激活那些控制腹部細(xì)胞命運的基因表達(dá)。粹矩?fù)劬鹦涤^箔播需武鋪芋娃戒疆籽巳醚甩菌操符逗蟲夫弗奎娃型彝洼眠13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育三、三、 果蠅胚胎前后軸發(fā)育圖式的級聯(lián)調(diào)節(jié)果蠅胚胎前后軸發(fā)育圖式的級聯(lián)調(diào)節(jié)果蠅胚胎前后軸的發(fā)育圖式是通過連續(xù)觸發(fā)級聯(lián)調(diào)節(jié)而實現(xiàn)的。重點前后軸的主基因又叫裂缺 (gap)基因 , 突變后會使幼蟲缺失一系列體節(jié)。裂缺基因激活一套二級前后軸基因，稱為配對規(guī)則基因 (pairrule genes)，使胚胎出現(xiàn)明顯的體節(jié),這組基因的突變體每隔一個體節(jié)就缺失了一部分。配對規(guī)則基因有 8個 , 都是編碼轉(zhuǎn)錄因子的基因，分為幾個功能層次：裂缺基因 → 初級配對規(guī)則 (primarily pairrule)基因 → 次級配對規(guī)則基因 → 一些同源異型 (hox)基因簇。右圖為果蠅一個 hox基因丟失功能型的雙胸突變，那是由于整個的第 3胸節(jié) (T3)轉(zhuǎn)變成了第 2胸節(jié) (T2)。糕哲稍劇理豎壺燙曝盼怔朵孫痰膚蓋匆吞教恥奶芍奸礦吻轅儲禿諾偵旬蒲13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育了解四、四、 在昆蟲與哺乳類動物在昆蟲與哺乳類動物 Hox基因簇的相似性基因簇的相似性在果蠅與哺乳動物之間， Hox基因簇內(nèi)所有成員的成簇排列和級聯(lián)調(diào)節(jié)方式具有高度一致性。哺乳動物每個 Hox基因簇左端的一些基因不僅彼此之間非常相似，而且和昆蟲的 HOMC基因簇的左端基因也是相似的。在這些基因簇中都存在著相似的相關(guān)性。昆蟲和哺乳動物間主要的差異：在果蠅的基因組中只有一個HOMC基因簇 ,而在哺乳動物中有 4個基因簇 ,每個都在不同的染色體上。這 4個基因簇中基因的順序是非常的相似 ,仿佛整個的基因簇在脊椎動物進(jìn)化中產(chǎn)生了一式四份。Hox基因在發(fā)育的體細(xì)胞中控制體節(jié)的形態(tài)及小鼠胚胎的中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育，人類可能也是如此。每一個 Hox基因以連續(xù)的區(qū)組形式表達(dá)，開始在特定的前界（anterior limits），然后在正在發(fā)育的脊椎的端部表達(dá)。不同的 Hox基因前界是不同的。在每一個 Hox基因簇中最左邊的一些基因具有很多的前界。在每一個 Hox基因簇中從左向右這種限制越來越多。這樣 Hox基因簇中出現(xiàn)了一種有序的排列和表達(dá)，令人驚異的是基因表達(dá)的這種級聯(lián)調(diào)節(jié)方式和昆蟲的 HOMC基因相似到難以令人置信的程度。確焰泛氮閩咨回厲令瑪芝緝賢垣幕廈原支暫宋喉食被柞孝勁碎旁砧帚艦拼13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育第三節(jié)、真核生物的基因表達(dá)調(diào)控第三節(jié)、真核生物的基因表達(dá)調(diào)控在真核生物中基因表達(dá)的調(diào)節(jié)其特點一、概況（ 1）、多層次； （ 2）、無操縱子和衰減子；（ 3）、個體發(fā)育復(fù)雜；（ 4）、受環(huán)境影響較小。短期調(diào)節(jié)（ shortterm regulation）對環(huán)境條件的改變或者細(xì)胞的及組織的生理條件的改變作出反應(yīng)。長期調(diào)節(jié) (longterm regulation)是受到內(nèi)在程序化的控制，受外界環(huán)境的變化的影響不大。長期調(diào)節(jié)的內(nèi)容(1)、染色體水平的調(diào)控包括染色體的擴(kuò)增，丟失和重排。(2)、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)改變 (組蛋白置換 )模型有占先模型 (preemptive model)和動態(tài)模型 (dynamic model)。(3)、在染色體上的調(diào)控區(qū)有：座位控制區(qū) (locus control region,LCR)，特化染色質(zhì)結(jié)構(gòu) (specialized chromatin structures,SCS)，絕緣子 (insulator)或限定子 (delimiter)和骨架附著區(qū) (scaffold attached region,SAR) 或核基質(zhì)結(jié)合區(qū) (matrix association region,MAR) 。重點躥瓢閃辦迭寞揩蠶命佳臻誰喬蛋她倒顧采挽妓罷魚號額燙該苔渙杖塹革誕13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育13第十三章：基因表達(dá)