【正文】 * 真核細(xì)胞基因及其調(diào)控區(qū)域受到染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的限制 ，轉(zhuǎn)錄的活化與轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)域 、 轉(zhuǎn)錄區(qū)域內(nèi)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的諸多變化相關(guān)； ? 真核生物轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控 ? 染色質(zhì)水平 ? 核小體中組蛋白解離、乙?；? ? DNA去甲基化、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化 ? 轉(zhuǎn)錄活化因子的活化和表達(dá) ? 轉(zhuǎn)錄因子磷酸化、去磷酸化 ? 轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的組裝和活化 ? 轉(zhuǎn)錄終止的調(diào)節(jié) ? 真核生物轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控 ? 真核生物翻譯水平的調(diào)控 第一部分 Control of Transcription Initiation 轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控 (一）基因活化蛋白質(zhì)改變局部染色質(zhì)結(jié)構(gòu) ? 異染色質(zhì) （ heterochromatin） 是轉(zhuǎn)錄非活性的 。 Lehninger39。 啟動序列 編碼序列 操縱序列 pol 阻遏蛋白 3) 其他調(diào)節(jié)序列、調(diào)節(jié)蛋白 例如 激活蛋白 (activator)可結(jié)合啟動序列鄰近的 DNA序列 ， 促進(jìn) RNA聚合酶與啟動序列的結(jié)合 ， 增強(qiáng) RNA聚合酶活性 。 如果基因?qū)Νh(huán)境信號應(yīng)答是被抑制 ， 這種基因是 可阻遏基因 。 ? 內(nèi)含子（非編碼區(qū)） ? 隔斷基因的線性表達(dá)，而在剪接過程中被除去的核酸序列。轉(zhuǎn)錄延長過程中可以觀察到 核小體移位和解聚 現(xiàn)象。 ? 依賴 Rho (ρ)因子的轉(zhuǎn)錄終止 ? 非依賴 Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止 分類： 依賴 Rho因子 的轉(zhuǎn)錄終止 A T P ρ因子： ? 1969年 Roberts在被 T4噬菌體感染的 E. coli 中發(fā)現(xiàn) ? 與 RNA轉(zhuǎn)錄物結(jié)合，改變 RNApol構(gòu)象，使其停頓 ? 有 ATP酶活性，解旋酶（ helicase）活性 非依賴 Rho因子 的轉(zhuǎn)錄終止 DNA模板上靠近終止處，有些特殊的堿基序列，轉(zhuǎn)錄出 RNA后， RNA產(chǎn)物形成特殊的結(jié)構(gòu)來終止轉(zhuǎn)錄。 c g t g a t g t a c a g His 3′ mRNA NRNA Transcription amp。 Val C 肽 轉(zhuǎn)錄 翻譯 5′ ? 類似 DNA復(fù)制的時(shí)候 原核生物轉(zhuǎn)錄的延伸 原核生物轉(zhuǎn)錄過程中的羽毛狀現(xiàn)象 5? 3? DNA 核糖體 RNA RNA聚合酶 電子顯微鏡照片 轉(zhuǎn)錄未完成，翻譯已經(jīng)在進(jìn)行著 原核生物 轉(zhuǎn)錄終止 指 RNA聚合酶在 DNA模板上停頓下來不再前進(jìn)，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物 RNA鏈從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物上脫落下來。 ? RNApol前移處處都遇上核小體。 3? hnRNA 真核生物的轉(zhuǎn)錄后修飾 真核生物轉(zhuǎn)錄后修飾 （ posttranscriptional modification） ? 幾種主要的修飾方式 1. 剪接 (splicing) 2. 剪切 (cleavage) 3. 修飾 (modification) 4. 添加 (addition) 一、 mRNA的 首、尾的修飾 ? 5?端形成 帽子結(jié)構(gòu) (m7GpppGp — ) ? 生成甲基化的三磷酸雙鳥苷 ? 在核內(nèi)完成 ? hnRNA剛剛合成 2530 nt時(shí)，就形成了“帽子”結(jié)構(gòu) ? 起始蛋白質(zhì)翻譯的必須 ? 避免被 RNA核酸酶降解 ? 3?端加上 多聚腺苷酸尾巴 (poly A tail) ? 維持 mRNA作為模板的活性 ? 增加 mRNA本身的穩(wěn)定性 主要功能 帽子結(jié)構(gòu) 甲基化的三磷酸雙鳥苷 帽子結(jié)構(gòu)的生成 ? 轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物 hnRNA第一個核苷酸往往是 5’三磷酸鳥苷 pppG 5? pppGp… 5? GpppGp… pppG ppi 鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶 5? m7GpppGp… 甲基轉(zhuǎn)移酶 SAM 5? ppGp… 磷酸酶 Pi ? 磷酸酶水解 ? 與另一個 pppG反應(yīng)，生成 三磷酸雙鳥苷 ? 甲基化，第一或第二鳥嘌呤堿基發(fā)生甲基化 ? 帽子結(jié)構(gòu)完成 二、 mRNA的剪接（去除內(nèi)含子） 核內(nèi)的蛋白質(zhì) 小分子核糖核蛋白體 snRNP （ small nuclear ribonucleoprotein） snRNA RNA剪接的場所 ? hnRNA 和 snRNA ? hnRNA (heteronuclear RNA)： 核內(nèi)的初級轉(zhuǎn)錄物（成熟的 RNA剪接前的“前體”） ? snRNA (small nuclear RNA) ? hnRNA 和 snRNA ? 外顯子 (exon)和內(nèi)含子 (intron) ? 外顯子（編碼區(qū)） ? 在斷裂基因及其初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物上出現(xiàn)，并表達(dá)為成熟 RNA的核酸序列。 可誘導(dǎo)基因在特定環(huán)境中表達(dá)增強(qiáng)的過程 ，稱為 誘導(dǎo) (induction)。 2? 操縱序列 —— 阻遏蛋白 (repressor)的結(jié)合位點(diǎn) 當(dāng)操縱序列結(jié)合有 阻遏蛋白 時(shí) ， 會阻礙RNA聚合酶與啟動序列的結(jié)合 ， 或是 RNA聚合酶不能沿 DNA向前移動 ， 阻礙轉(zhuǎn)錄 。 mRNA 低半乳糖時(shí) 高半乳糖時(shí) 葡萄糖低 cAMP濃度高 葡萄糖高cAMP濃度低 RNApol O O O 若有葡萄糖或葡萄糖 /乳糖共同存在時(shí)，細(xì)菌 優(yōu)先利用葡萄糖 。單一啟動子可以被分散在 DNA分子上 、 數(shù)量近乎無限的調(diào)節(jié)序列所控制 。 ?染色質(zhì)重塑（ chromatin remodeling） 基因活化蛋白質(zhì)可以通過改變基因的啟動子和調(diào)節(jié)序列區(qū)域的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)來促進(jìn)轉(zhuǎn)錄開始。 ? 但更多的基因調(diào)控區(qū)域結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ? 順式作用元件 (cisacting element) ? 與基因表達(dá)調(diào)控有關(guān)的 DNA序列 ? 分子內(nèi)作用元件 ? 反式作用因子 (transacting factor) ? 與基因表達(dá)調(diào)控有關(guān)的 蛋白質(zhì) ? 分子間作用因子 ?對 順式作用元件 反式作用因子 相互作用的各種信號進(jìn)行解讀 ， 并整合所獲信息來決定鄰近基因的開與關(guān) 。 ?增強(qiáng)子的作用通常與其所處的位置和方向無關(guān) 。 二、反式作用因子：轉(zhuǎn)錄因子 基因調(diào)節(jié)蛋白（ gene regulatory proteins） 反式作用因子（ transacting factors） 轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子 (transcription regulation factors) 轉(zhuǎn)錄因子是由不同的功能結(jié)構(gòu)域構(gòu)成的調(diào)節(jié)蛋白 ? 上游因子（ upstreamfactors）： 與上游調(diào)控元件結(jié)合的蛋白質(zhì) ? 可誘導(dǎo)因子（ inducible factors）： 在某些特殊生理情況下才被誘導(dǎo)產(chǎn)生的，可與調(diào)控元件結(jié)合的蛋白質(zhì) 2. 真核基因的調(diào)節(jié)蛋白 還有蛋白質(zhì)因子可特異識別 、 結(jié)合自身基因的調(diào)節(jié)序列 ， 調(diào)節(jié)自身基因的表達(dá) ，稱 順式作用 。 異 （ 源 ） 二聚體 （ heterodimer） 的形成增加了結(jié)構(gòu)和功能的多樣性 。 此外 ， 多數(shù)全酶復(fù)合體中缺少一些通用轉(zhuǎn)錄因子 ， 如 TFIID與 TFIIA， 它們需要在啟動子處分別組裝 ， 最后形成穩(wěn)定的 轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物 （ transcription initiation plex） ， 啟動轉(zhuǎn)錄 。 ③ 促進(jìn) mRNA從細(xì)胞核運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞漿； ② 協(xié)助 mRNA的剪接 。 三、 RNA編輯可以改變 RNA分子信息的內(nèi)涵 某些 mRNAs在翻譯前被編輯 (editing)。 經(jīng)常需要的基因產(chǎn)物： 其 mRNA 可在多代細(xì)胞中穩(wěn)定存在 。 ? 簡述真核生物 mRNA轉(zhuǎn)錄后加工修飾。 ?可將 poly(A)直接從 mRNA分子上切除 。 引導(dǎo) RNA可能作為編輯過程的模板 ， 并將其 3?端的 U轉(zhuǎn)移給被編輯的 mRNAs。 人視黃醛還原酶 mRNA的選擇性剪接 mRNA PremRNA 同種異型 mRNA 初始轉(zhuǎn)錄本含有所有選擇性加工途徑所需要的分子信號 。 ② 基因阻遏蛋白與基因活化蛋白分別與 DNA調(diào)節(jié)序列結(jié)合 ， 但阻遏蛋白通過與活性蛋白的基因活化區(qū)域相互作用 ， 使后者不能發(fā)揮活化作用； 真核細(xì)胞阻遏蛋白有更多可能的作用機(jī)制： ① 結(jié)合沉默子或與基因活化蛋白競爭同一 DNA調(diào)節(jié)序列； ⑤ 吸引組蛋白脫乙?；?。 ⑵ 調(diào)節(jié)蛋白與 RNA聚合酶活性 一些特異調(diào)節(jié)蛋白在適當(dāng)環(huán)境信號刺激下表達(dá) ， 然后通過 DNA蛋白質(zhì) 、 蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)相互作用影響 RNA聚合酶活性 。 通過結(jié)合它的調(diào)節(jié)序列直接 、 或間接活化或阻遏特異基因的轉(zhuǎn)錄 。下游內(nèi)含子當(dāng)中 ， 乃至下游最后外顯子以外的序列也可含有增強(qiáng)子 。 典型的 啟動子核心序列 （ core sequences） 是在轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游 25~35 bp處 ， 有一保守的 TATA序列 ， 被稱為TATA 盒 （ TATA box ） ， 真核細(xì)胞的 TATA 盒 多 為TATAAAA序列 。 作用： 使染色質(zhì)進(jìn)入轉(zhuǎn)錄活性狀態(tài)；還可能促進(jìn)或防止與其它轉(zhuǎn)錄或調(diào)節(jié)相關(guān)蛋白的相互作用 。 轉(zhuǎn)錄活化染色質(zhì)與非活化染色質(zhì)在結(jié)構(gòu)上有很大不同 ?；罨癄顟B(tài)的基因表現(xiàn)為： 的組蛋白 。 乳糖操縱子的調(diào)節(jié)機(jī)制 ? 沒有乳糖的時(shí)候，該基因是不需要表達(dá)的，即該基因的表達(dá)是被抑制的。 原核生物 蛋白質(zhì)因子 —— 操縱子 (operon) 機(jī)制 特異 DNA序列 編碼序列 啟動序列 操縱序列 其他調(diào)節(jié)序列 (promoter) (operator) 操縱子 ? 通常由 2個以上 結(jié)構(gòu)基因 和多種 表達(dá)調(diào)控元件在基因組中成簇串聯(lián)組成 ? 表達(dá)調(diào)控元件：promoter， operator ? 原核生物中最常見的表達(dá)調(diào)控單位 雅各布 (1920～ ) 法國生物學(xué)家、分子生物學(xué)家 莫諾 (1910～ 1976) 法國生物學(xué)家