【正文】 機(jī)制 ? 正常環(huán)境， HSF是單體，無 DNA結(jié)合能力，hsp70參與維持 HSF單體形式。 ? 熱激或環(huán)境脅迫，變性蛋白與 hsp70結(jié)合， HSF形成三體，能與 HSE結(jié)合，促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄。 ? HSF還會(huì)迅速被磷酸化。 Hsp70大量表達(dá)。 ? 脅迫消失，出現(xiàn)游離的 hsp70，又與 HSF結(jié)合。 金屬硫蛋白基因的多重調(diào)控 ? 金屬硫蛋白質(zhì) (Metallothionein， MT)基因：多余重金屬離子的螯合蛋白。 ? MT 蛋白質(zhì)保護(hù)細(xì)胞免受過多重金屬損傷。它與重金屬結(jié)合，并將其排出細(xì)胞。 ? 受重金屬離子（鎘）或糖皮質(zhì)激素的誘導(dǎo)而高效表達(dá)。 ? 金屬硫蛋白 (metallothionein)基因則是單一基因受多種不同的調(diào)控機(jī)制的調(diào)控。不同元件中的任何一種，無論位于啟動(dòng)子內(nèi)，還是位于增強(qiáng)子內(nèi)，都能單獨(dú)激活基因表達(dá)，這是調(diào)控的通用原理。 Response elements identify genes under mon regulation ? 人類金屬硫蛋白 (MT)基因調(diào)控區(qū)的啟動(dòng)子含有對(duì)金屬誘導(dǎo)應(yīng)答的序列，增強(qiáng)子含有對(duì)糖皮質(zhì)激素應(yīng)答的序列。 ? 基礎(chǔ)水平的組成型表達(dá)還需要兩個(gè)基礎(chǔ)水平元件 (Basic level element， BLE)， 適用于啟動(dòng)子的常規(guī)轉(zhuǎn)錄。 ? 初始轉(zhuǎn)錄物通過 5’ 端加帽 (Capping) ， 3 ’ 末端多腺苷化 (Polyadenylation)進(jìn)行修飾。內(nèi)含子從割裂基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中去除。成熟 RNA從核內(nèi)運(yùn)輸?shù)桨|(zhì)。 ? 在核 RNA水平上進(jìn)行序列選擇完成基因表達(dá)調(diào)控，可以發(fā)生在任何一個(gè)階段， 但證據(jù)最充分的是剪接(Splicing)中的變化。 ? 基因是通過可變剪接 (Alternativesplicing)方式表達(dá)的，可變剪接調(diào)控控制著蛋白質(zhì)產(chǎn)物的類型。 四、轉(zhuǎn)錄后水平上的基因調(diào)控 ? RNA加工成熟 ? 翻譯水平的調(diào)控 （一） RNA的加工成熟 ? rRNA和 tRNA的加工及化學(xué)修飾： rRNA的化學(xué)修飾主要是甲基化。 ? mRNA的加工成熟： ? 前體 RNA（ hnRNA）的剪接。 ? 剪接發(fā)生在核內(nèi)，與其它一些修飾同時(shí)進(jìn)行，以產(chǎn)生成熟的 RNA。 ? 核內(nèi) RNA 內(nèi)含子的去除和 RNA 的自我剪接。 轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控 ? 5′端加帽 (cap)和 3′端多聚腺苷酸化 (polyA)的調(diào)控意義 ? 使 mRNA穩(wěn)定，在轉(zhuǎn)錄過程中不被降解 ? mRNA的選擇剪接 (alternative splicing)對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控 ? 外顯子選擇 (optional exon)、內(nèi)含子選擇 (optional intron)、互斥外顯子、內(nèi)部剪接位點(diǎn) ? mRNA 運(yùn)輸?shù)目刂? 轉(zhuǎn)錄后加工的多樣性 ? 按轉(zhuǎn)錄方式分為兩類： ? 簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)錄單位： 編碼產(chǎn)生一個(gè)多肽，加工方式簡(jiǎn)單。 ? 復(fù)雜轉(zhuǎn)錄單位： 編碼組織和發(fā)育特異性蛋白，含有數(shù)量不等的內(nèi)含子，原始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物能加工成兩個(gè)或兩個(gè)以上的 mRNA。 簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)錄單位 三種形式： ? 組蛋白基因。無內(nèi)含子，無 poly (A) ，轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)是回文結(jié)構(gòu)。 ? 酵母蛋白質(zhì)基因。無內(nèi)含子，不需要剪接，但需要 poly (A)。 ? α 和 β珠蛋白基因。有內(nèi)含子，需要進(jìn)行轉(zhuǎn)錄后加工，還要加 poly (A) 。 復(fù)雜轉(zhuǎn)錄單位 ? （ 1）利用多個(gè) 5′端轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)和剪接位點(diǎn)產(chǎn)生不同蛋白質(zhì)。 P1 P2 ?amylase in salivary gland (Stronger splicing) ?amylase in liver (weaker splicing) Alternative selection of promoters 淀粉酶基因 P S 外顯子 S P L 外顯子 L 外顯子 2 外顯子 3 D N A 5 0 b 2 8 0 0 b p 1 6 1 b p 4 5 0 0 b p 2 0 5 b p 3 2 7 b p 初始轉(zhuǎn)錄本： 在唾腺中轉(zhuǎn)錄 成熟 m R NA ： 1 6 6 3 n t 初始轉(zhuǎn)錄本： 在肝中轉(zhuǎn)錄 成熟 m R NA ： 1 7 7 3 n t 圖 1 8 5 7 小鼠淀粉酶 ( a m y ) 基因利用不同啟動(dòng)子產(chǎn)生兩個(gè)不同的 m R NA D N A 5 ’ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 3 ’ T A T A T A T A A A T A A A 1 4 5 6 7 8 9 ( 在心臟中 ) 1 9 0 aa L C1 m RN A 2 0 k b A U G ( 在砂囊中 ) 1 4 9 aa L C3 1 0 k b 2 3 5 6 7 8 9 圖 1 8 5 8 雞肌球蛋白輕鏈前體 m RN A 在不同的組織中進(jìn)行不同的選擇性拼接 ? （ 2）利用不同加 poly (A) 位點(diǎn)和不同剪接方式產(chǎn)生不同蛋白質(zhì)。 The transcript is polyadenylated at different locations 1 2 3 4 5 6 AATAA AATAA 1 2 3 4 4 5 6 3 2 1 Calcitonin (thyoid cell 甲狀腺 ) CGRP ( brain ) Alternative selection of poly(A) sites PermRNA polyA2 polyA1 Membraneanchor protein in virgin cell Secreted form in plasma Immunoglobulin heavy chain: ? （ 3）無剪接，但有多個(gè)轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn) 或 加 poly (A) 位點(diǎn)。 ? 基因表達(dá)時(shí)，產(chǎn)生不同 5’ 端或 3’ 端的 mRNA。形成不同蛋白質(zhì)。 （二）翻譯水平的調(diào)控 ? 胞質(zhì)中 mRNA 的翻譯也可被特異性調(diào)控。在體細(xì)胞中，此機(jī)制還缺乏證據(jù)，但它可發(fā)生在胚胎期。調(diào)控機(jī)制為通過特異性蛋白質(zhì)因子阻斷某些 mRNA翻譯的起始。 關(guān)鍵因素： ? 核糖體 ? 蛋白質(zhì)合成的模板 mRNA ? 可溶性蛋白因子 ? tRNA ′ 端對(duì)翻譯的影響 ? 5′端帽不被翻譯，相對(duì)較短。 ? 體外實(shí)驗(yàn)證明，將帽子去掉會(huì)使翻譯效率降低。 40S亞基同 mRNA的結(jié)合需要幾種輔助因子，其中就包括識(shí)別帽子結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。 ? AUG起始密碼子位于 mRNA 5′端 40個(gè)堿基內(nèi)，使帽結(jié)構(gòu)和 AUG都位于核糖體結(jié)合的范圍內(nèi)。但在很多mRNA中帽和 AUG之間的距離要遠(yuǎn)的多，可達(dá)到~1000 個(gè)堿基。但帽結(jié)構(gòu)的存在對(duì)在起始密碼子形成穩(wěn)定的復(fù)合物是必要的。 ? 翻譯起始的調(diào)控 ? “掃描模型” ? 40S 亞基先識(shí)別 5 端帽子，然后沿著 mRNA 移動(dòng)。當(dāng) 40S 亞基掃描先導(dǎo)序列時(shí)，遇到二級(jí)發(fā)夾結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定的發(fā)夾結(jié)構(gòu)會(huì)阻止亞基的移動(dòng)。 ? 對(duì) mRNA 的識(shí)別需要幾種因子；它們功能中很重要的就是改變 mRNA 中的二級(jí)結(jié)構(gòu) 40S亞基遇到 AUG起始密碼子時(shí)停止移動(dòng) ? AUG本身不能阻止亞基移動(dòng)；只有在合適的位置上它才會(huì)被高效的識(shí)別。這個(gè)位置含有序列 GCCAGCCAUGG，在 AUG前三個(gè)堿基位置上的嘌呤 (A或 G)和隨后的 G 是最重要的。 ? mRNA穩(wěn)定性調(diào)節(jié) ?3′端非編碼區(qū)結(jié)構(gòu)影響其穩(wěn)定性： 3′端富含 A和U的結(jié)構(gòu)，引起 mRNA 不穩(wěn)定 ? 原核生物 mRNA半衰期短，平均 3min。 ? 真核生物 mRNA半衰期長(zhǎng)，平均 3h。 ? mRNA壽命延長(zhǎng)是 mRNA有效性的一個(gè)重要因素。 蛋白因子的修飾與翻譯起始調(diào)控 ? 翻譯起始因子的調(diào)控： eIF2，血紅素對(duì)珠蛋白合成的調(diào)節(jié)。 ? 紅細(xì)胞抽提液中若無血紅素，蛋白質(zhì)合成速度急劇下降。 ? 血紅素可以阻斷 HCI（ eIF2 激酶）的活化。 ? eIF2的 α 亞基被磷酸化，會(huì)與 eIF2B緊密結(jié)合，影響了 eIF2的再利用。 翻譯起始因子 (eIF2)的調(diào)控 總結(jié) ? 調(diào)控中 mRNA的可翻譯性起決定作用。 ? 信號(hào)系統(tǒng)：帽子結(jié)構(gòu)、二級(jí)結(jié)構(gòu)、與 rRNA的互補(bǔ)性以及起始密碼附近的核苷酸序列。 ? 蛋白質(zhì)生物合成的調(diào)控是通過 mRNA本身所固有的信號(hào)系統(tǒng)與可溶性蛋白因子或核糖體之間的相互作用而實(shí)現(xiàn)的。 Posttranslation Processing in eukaryote 翻譯后加工 ? 蛋白質(zhì)的定位 Sorting ? 蛋白質(zhì)的修飾 Modification ? 蛋白質(zhì)的折疊 Folding ? 蛋白質(zhì)的降解 Degradation 蛋白質(zhì)合成后的靶向輸送 （ protein targeting） ? 蛋白質(zhì)合成后的去向 ?留在胞漿 ?進(jìn)入核、線粒體或其它細(xì)胞器（前導(dǎo)肽） ?分泌至體液，輸送至靶器官 ?靶向輸送 蛋白質(zhì)合成后，定向地到達(dá)其執(zhí)行功能的目標(biāo)地點(diǎn) ? 分泌性蛋白質(zhì) (secretory proteins) ? 穿過合成所在的細(xì)胞到其它組織細(xì)胞去的蛋白質(zhì) ? 信號(hào)肽 (signal peptide) ?N端的一段疏水氨基酸 ， 10～ 40個(gè)氨基酸 ? 把合成的蛋白質(zhì)移向胞膜并與胞膜結(jié)合，然后把合成的蛋白質(zhì)送出胞外 翻譯后水平的調(diào)控 ? 新生肽鏈的水解：酶解 ? 肽鏈 N端的第一個(gè)氨基酸：穩(wěn)定化氨基酸（ Met、 Ser、 Thr、 Ala、Val、 Cys、 Gly、 Pro）與去穩(wěn)定氨基酸 ? 肽鏈中氨基酸的共價(jià)修飾：磷酸化、甲基化、?；?