【正文】 Shanghai Ocean University 斑馬魚早期發(fā)育中 vasa mRNA的時空表達（原位雜交） 一、差異基因表達的研究方法 上海海洋大學(xué) Shanghai Ocean University （一）珠蛋白基因的轉(zhuǎn)錄 ?血紅蛋白 =珠蛋白 +血紅素 ?利用珠蛋白 mRNA的探針，對雞胚紅細(xì)胞發(fā)育中血紅蛋白最初的轉(zhuǎn)錄進行監(jiān)控。 上海海洋大學(xué) Shanghai Ocean University 血紅蛋白 ?血紅蛋白是一個四聚體蛋白質(zhì)，在人和許多動物中，胚胎、胎兒和成體紅細(xì)胞的血紅蛋白分子的組成都不相同。 上海海洋大學(xué) Shanghai Ocean University 血紅蛋白 ?妊娠第 3個月： γ珠蛋白基因表達逐漸停止，同時 β和 δ基因開始表達，產(chǎn)量逐漸增加。 ?β珠蛋白基因家族的表達顯示了一種調(diào)控機制，即指導(dǎo)其從 胚胎型 → 胎兒型→ 成體型 轉(zhuǎn)變的順序開關(guān)。 ?體細(xì)胞型 ： 400個，合成體細(xì)胞的 95％以上 5SrRNA，卵發(fā)生早期開始一直可以檢測到。 ?當(dāng) RNA聚合酶 Ⅲ 與該復(fù)合物結(jié)合時 5SrRNA的基因的轉(zhuǎn)錄即發(fā)生 。 ?編碼一個蛋白質(zhì)的序列常以 外顯子和內(nèi)含子鑲嵌排列的方式存在 。這個區(qū)域負(fù)責(zé)與RNA聚合酶結(jié)合，同時與以后的轉(zhuǎn)錄起始有關(guān)。 ① ① ① ② ③ 上海海洋大學(xué) Shanghai Ocean University 人 β珠蛋白基因的 10個區(qū)域 ?④ 第一外顯子 ：長 90bp，編碼人 β珠蛋白的 130個氨基酸。 ?⑧ 第三外顯子 ：長 126bp，編碼人 β珠蛋白的 105146個氨基酸。在 3’末端非翻譯區(qū)序列中，從AATAAAA位點后 600900bp具有增強子功能，對于成體紅細(xì)胞前體 β珠蛋白基因適時的和組織特異性的表達是必需的。 上海海洋大學(xué) Shanghai Ocean University ?啟動子 ：是位于 轉(zhuǎn)錄起始位點上游 的特殊 DNA序列 。另外在 TATA框的上游還有一個或多個上游啟動子元件，如： CCAAT(CAAT框）、GGGCGGG(GC序列）、 GGGAGAGGG和 ATGCAAAT序列。絕大多數(shù) 真核生物的細(xì)胞有 3種類型 RNA聚合酶 ，即RNA聚合酶 Ⅰ 、 RNA聚合酶 Ⅱ 和 RNA聚合酶 Ⅲ 。 基本轉(zhuǎn)錄因子負(fù)責(zé)識別啟動子序列中 TATA框 ，并與 RNA聚合酶 Ⅱ 一起形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物，進而起始轉(zhuǎn)錄。 上海海洋大學(xué) Shanghai Ocean University ?增強子 (enhancer)指增加同它連鎖的基因轉(zhuǎn)錄頻率的 DNA序列。 ?增強子的作用同增強子的取向 (5’3’或 3’5’)無關(guān)，甚至遠(yuǎn)離靶基因達幾千 kb也仍有增強作用。 ?由于增強子中有的能夠 調(diào)節(jié)基因表達的時間 ； ?有的能夠 調(diào)節(jié)基因表達的組織和細(xì)胞特異性 ； ?有的 具有前述兩種功能 ； ?還有的增強子 與激素或其他分子相關(guān) 。 MBT類型的基因由于含有一種時間特異性增強子，在囊胚中期被特異性激活。 上海海洋大學(xué) Shanghai Ocean University (2)組織特異性增強子 ?調(diào)節(jié) β珠蛋白基因 表達的增強子，除了 3’末端的臨時性特異性增強子 之外，還有其他 兩種增強子 ，由它們 調(diào)節(jié) β珠蛋白基因表達的 組織特異性 。 ―主 ‖增強子的功能可能是使整個轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子區(qū)域打開。 氯霉素乙配轉(zhuǎn)移酶 (CAT)的基因活性很容易檢測，同時在哺乳動物中不表達，可作為哺乳動物的報道基因。果蠅有兩種卵黃蛋白基因， yp1和 yp2，他們在 DNA上的位置鄰近但是轉(zhuǎn)錄的方向相反。同時 yp2的mRNA僅在 卵巢組織 中檢測到，而 yp1得 mRNA僅在 脂肪體 中表達。 ?轉(zhuǎn)錄因子既含有 特異性 DNA結(jié)合域 ，又含有能與啟動子或增強子結(jié)合并刺激基因轉(zhuǎn)錄的 結(jié)構(gòu)域 。 ?特殊轉(zhuǎn)錄因子 ：能識別特殊的 DNA調(diào)節(jié)序列并與其結(jié)合，或與 RNA聚合酶和其他轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合以行駛功能。形成的激素 受體復(fù)合物進入細(xì)胞核并與特異性 DNA序列結(jié)合，激活啟動子調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄。每一種 B淋巴細(xì)胞本身具有產(chǎn)生 107種以上不同的抗體分子的能力，但由于 基因重排 ，每個細(xì)胞僅僅只合成一種抗體分子，并且將其置于細(xì)胞膜表面作為抗原受體。 β 珠蛋白 RNA的 3’UTR中含有 3個 C富集區(qū)，穩(wěn)定，半衰期 17h 一種生長因子 mRNA的半壽期不超過 30min 第二節(jié) 翻譯和翻譯后的調(diào)控 上海海洋大學(xué) Shanghai Ocean University mRNA降解性能的差異可以影響細(xì)胞的功能 Cfos mRNA 5’UTR coding sequence 3’UTR 成纖維細(xì)胞 腫瘤細(xì)胞 AU富集區(qū) cfos基因編碼正常成纖維細(xì)胞分裂必需的一種蛋白質(zhì) 上海海洋大學(xué) Shanghai Ocean University 早期發(fā)育中母體效應(yīng)因子的影響 卵母細(xì)胞中合成并貯藏大量的發(fā)育信息（ mRNA和蛋白質(zhì)），這些信息在排卵以前至早期發(fā)育過程中逐漸被利用； 每個卵母細(xì)胞中貯藏 20 000 – 50 000種不同的mRNA，每種 mRNA大約 1 600個拷貝； 貯藏的信息在卵細(xì)胞中梯度分布或者均勻分布 上海海洋大學(xué) Shanghai Ocean University 激素對特定 mRNA穩(wěn)定性的影響 如 Prolactin（泌乳刺激素）僅提高牛的 casein（酪蛋白）基因轉(zhuǎn)錄水平 2倍，提高其 mRNA壽命 25倍，使 mRNA更多次的翻譯。如海膽未受精卵的組蛋白 mRNA定位于原核中，受精后原核破裂， mRNA才能進入胞質(zhì)開始翻譯。 三、翻譯和翻譯后調(diào)控的機制 上海海洋大學(xué) Shanghai Ocean University Poly(A)對翻譯的調(diào)控： 在小鼠的未成熟卵母細(xì)胞質(zhì)中可以翻譯的mRNA具有較長的 poly(A), 減數(shù)成熟分裂后 poly(A)降解，翻譯終止。 ? 除去某些保護 /抑制性片段而激活， Dorsal。 上海海洋大學(xué) Shanghai Ocean University 四、表觀遺傳修飾與細(xì)胞分化 上海海洋大學(xué) Shanghai Ocean University 表觀遺傳修飾 上海海洋大學(xué) Shanghai Ocean University 上海海洋大學(xué) Shanghai Ocean University 上海海洋大學(xué) Shanghai Ocean University 上海海洋大學(xué) Shanghai Ocean University 上海海洋大學(xué) Shanghai Ocean University 小 RNA與細(xì)胞分化 上海海洋大學(xué) Shanghai Ocean University miRNA與干細(xì)胞自我復(fù)制和分化