真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控ppt課件(已修改)
2025-05-13 22:13 本頁(yè)面
【正文】 第七章 真核生物基因的表達(dá)及其調(diào)控 第一節(jié) 真核生物表達(dá)調(diào)控特點(diǎn) 真核生物基因的表達(dá)調(diào)控系統(tǒng)遠(yuǎn)比原核生物復(fù)雜 ? 真核生物和原核生物由于基本生活方式不同所決定基因表達(dá)調(diào)控上的巨大差別。 ? 原核生物 的調(diào)控系統(tǒng)就是要在一個(gè)特定的環(huán)境中為細(xì)胞創(chuàng)造高速生長(zhǎng)的條件，或使細(xì)胞在受到損傷時(shí)，盡快得到修復(fù)，所以，原核生物基因表達(dá)的開關(guān)經(jīng)常是通過控制轉(zhuǎn)錄的起始來調(diào)節(jié)的。 ? 真核生物 （除酵母、藻類和原生動(dòng)物等單細(xì)胞類之外）主要由多細(xì)胞組成，每個(gè)真核細(xì)胞所攜帶的基因數(shù)量及總基因組中蘊(yùn)藏的遺傳信息量都大大高于原核生物。人類細(xì)胞單倍體基因組就包含有 3 109bp總 DNA，約為大腸桿菌總 DNA的1000倍，是噬菌體總 DNA的 10萬倍左右！ ? 真核基因表達(dá)調(diào)控的最顯著特征是能在 特定時(shí)間和特定的細(xì)胞中 激活特定的基因，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)定 的、有序的、不可逆轉(zhuǎn)的分化、發(fā)育過程，并使生物的組織和器官在一定的環(huán)境條件范圍內(nèi)保持正常功能。 真核生物基因調(diào)控，根據(jù)其性質(zhì)可分為兩大類 ： 第一類是 瞬時(shí)調(diào)控 或稱可逆性調(diào)控，它相當(dāng)于原核細(xì)胞對(duì)環(huán)境條件變化所做出的反應(yīng)，包括某種 底物或激素水平升降 及 細(xì)胞周期不同階段中酶活性和濃度 的調(diào)節(jié)。 第二類是 發(fā)育調(diào)控 或稱不可逆調(diào)控，是 真核基因調(diào)控的精髓 部分，它決定了真核細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、發(fā)育的全部進(jìn)程。 ? 原核生物 真核生物 操縱元調(diào)控 。 多樣化調(diào)控 ， 更為復(fù)雜 。 基因組小，大腸桿菌：總長(zhǎng) 106bp, 編碼 4288個(gè)基因 , 每個(gè)基因約 1100bp。 基因組大 ， 人類基因組全長(zhǎng) 3 109 bp， 編碼 10萬個(gè)基因 ， 其余為重復(fù)序列 。 基因分布在同一染色體上 ， 操縱元控制 。 DNA與組蛋白結(jié)合成染色質(zhì) ， 染色質(zhì)的變化調(diào)控基因表達(dá)；基因分布在不同的染色體上 ， 存在不同染色體間基因的調(diào)控問題 。 適應(yīng)外界環(huán)境 ， 操縱元調(diào)控表達(dá) 。 基因差別表達(dá)是細(xì)胞分化和功能的核心 。 轉(zhuǎn)錄和翻譯同時(shí)進(jìn)行，大部分為轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控。 轉(zhuǎn)錄和翻譯在時(shí)間和空間上均不同 ，從 DNA到蛋白質(zhì)的各層次上都有調(diào)控 ，但多數(shù)為轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控 真核生物與原核生物的調(diào)控差異 ? 一、真核基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn) ?與原核生物比較它具有一些明顯的特點(diǎn)： ?(一 ) 基因表達(dá)是基因經(jīng)過轉(zhuǎn)錄、翻譯、產(chǎn)生有生物活性的蛋白質(zhì)的整個(gè)過程。同原核生物一樣，轉(zhuǎn)錄依然是真核生物基因表達(dá)調(diào)控的主要環(huán)節(jié)。但真核基因轉(zhuǎn)錄發(fā)生在細(xì)胞核 (線粒體基因的轉(zhuǎn)錄在線粒體內(nèi) )，翻譯則多在胞漿，兩個(gè)過程是分開的，因此其調(diào)控增加了更多的環(huán)節(jié)和復(fù)雜性，轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控占有了更多的分量。 ? (二 )真核基因的轉(zhuǎn)錄與染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化相關(guān) 。 ?真核基因組 DNA絕大部分都在細(xì)胞核內(nèi)與組蛋白等結(jié)合成染色質(zhì)，染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)、染色質(zhì)中DNA和組蛋白的結(jié)構(gòu)狀態(tài)都影響轉(zhuǎn)錄，至少有以下現(xiàn)象： ? ?染色體結(jié)構(gòu)復(fù)雜 由 DNA、組蛋白、非組蛋白等大分子組成 。 DNA順序重復(fù) ?；虿贿B續(xù)性 ,真核生物基因的不連續(xù)性和轉(zhuǎn)錄后加工是真核基因有別于原核基因的又一重要特征。 存在許多基因家族 (gene family) ? 來源相同、結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)的基因組成單一的 基因簇或稱基因家族。 ? 同一家族中的成員有時(shí)緊密地排列在一起，成為一個(gè)基因簇；更多的時(shí)候，它們卻分散在同一染色體的不同部位，甚至位于不同的染色體上，具有各自不同的表達(dá)調(diào)控模式。 組蛋白的作用： ?組蛋白與 DNA結(jié)合阻止 DNA上基因的轉(zhuǎn)錄，去除組蛋白基因又能夠轉(zhuǎn)錄。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；染色質(zhì)中的非組蛋白成分具有組織細(xì)胞特異性，可能消除組蛋白的阻遏，起到特異性的去阻遏促轉(zhuǎn)錄作用。 ? 。 這些都表明核小體結(jié)構(gòu)影響基因轉(zhuǎn)錄。 ? 。 活躍進(jìn)行轉(zhuǎn)錄的染色質(zhì)區(qū)域受 DNase Ⅰ 消化常出現(xiàn) 100－ 200bp的 DNA片段，且長(zhǎng)短不均一，說明其 DNA受組蛋白掩蓋的結(jié)構(gòu)有變化，出現(xiàn)了對(duì) DNase Ⅰ 高敏感點(diǎn)(hypersensitive site)。 ?這種高敏感點(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。 ? 6. DNA堿基修飾變化： ? 真核 DNA中的胞嘧啶約有 5%被甲基化為 5甲基胞嘧啶 (5methylcytidine,m5C)，而活躍轉(zhuǎn)錄的 DNA段落中胞嘧啶甲基化程度常較低。這種甲基化最常發(fā)生在某些基因 5′側(cè)區(qū)的 CG序列中 ? 實(shí)驗(yàn)表明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 DNA的甲基化對(duì)基因表達(dá)調(diào)控是重要的。 ? 由此可見，染色質(zhì)中的基因轉(zhuǎn)錄前先要有一個(gè)被激活的過程，但目前對(duì)激活機(jī)制還缺乏認(rèn)識(shí)。 (三 )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起始轉(zhuǎn)錄，需要依賴多種激活蛋白的協(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
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