【正文】 起始密碼前有一個長162bp的mRNA片段，稱為前導(dǎo)去區(qū)◆弱化子：DNA中可導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄過早終止的一段核苷酸序列（123~150區(qū)序列），該區(qū)mRNA可以通過自我配對形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)，有典型終止子的特點(diǎn)◆前導(dǎo)肽：前導(dǎo)序列包括起始密碼子AUG和終止密碼子UGA，如果翻譯起始于AUG，就應(yīng)該產(chǎn)生一個含有14個氨基酸的多肽，這個假設(shè)的多肽被稱為前導(dǎo)肽▲在前導(dǎo)肽的第10和第11位上游有相鄰的兩個色氨酸密碼子，trp前導(dǎo)區(qū)堿基序列有4四個片段區(qū)，可以1234配對形成抗終止的發(fā)卡結(jié)構(gòu)，只有34配對時形成的環(huán)終止轉(zhuǎn)錄★色氨酸操縱子的特點(diǎn)：①trpR（阻遏基因）與trpABCDE不連鎖②操縱區(qū)在啟動子內(nèi)③有弱化子（衰減子）④啟動子和結(jié)構(gòu)基因不直接相連，二者被前導(dǎo)序列隔開trpR P O L弱化子 結(jié)構(gòu)基因▲轉(zhuǎn)錄后調(diào)控：①mRNA自身結(jié)構(gòu)元件對翻譯起始的調(diào)節(jié)SD序列的微小變化導(dǎo)致表達(dá)效率的變化，因?yàn)楹塑账岬淖兓淖兞诵纬蒻RNA5端二級結(jié)構(gòu)的自由能，影響了核糖體30S亞基與mRNA的結(jié)合，從而造成了蛋白質(zhì)合成效率上的差異②mRNA穩(wěn)定性對轉(zhuǎn)錄水平的影響所有細(xì)胞都有一系列核酸酶，用來清除無用的mRNA，mRNA分子被降解的可能性取決于它們的二級結(jié)構(gòu)③調(diào)節(jié)蛋白的調(diào)控作用mRNA特異性抑制蛋白通過與核糖體競爭性結(jié)合mRNA分子來抑制翻譯的起始④反義RNA的調(diào)節(jié)作用◆反義RNA：是指與mRNA互補(bǔ)的RNA分子也包括與其它RNA互補(bǔ)的RNA分子，由于核糖體不能翻譯雙鏈的RNA，所以反義RNA與mRNA特異性的互補(bǔ)結(jié)合，即抑制了該mRNA的翻譯⑤稀有密碼子對翻譯的影響由于細(xì)胞內(nèi)對應(yīng)于稀有密碼子的tRNA較少，高頻率使用這些密碼子的基因翻譯過程容易受阻，影響了蛋白質(zhì)合成的總量⑥重疊基因?qū)Ψg的影響⑦翻譯的阻遏⑧魔斑核苷酸水平對翻譯的影響◆魔斑核苷酸：受嚴(yán)緊控制的細(xì)菌生長過程中一旦缺乏氨基酸供應(yīng)，細(xì)菌會產(chǎn)生一個應(yīng)急反應(yīng)，使蛋白質(zhì)和RNA的合成速率迅速降下來。魔斑核苷酸指的就是此過程中由大量GTP合成的鳥苷四磷酸和鳥苷五磷酸，它們的主要作用可能是影響RNA聚合酶與啟動子結(jié)合的專一性，誘發(fā)應(yīng)急反應(yīng)，幫助細(xì)菌渡過難關(guān)基因的表達(dá)與調(diào)控（真核基因表達(dá)與調(diào)控的一般規(guī)律）★真核生物中基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)：最明顯的特征是能在特定的時間和特定的細(xì)胞中激活特定的基因，以正調(diào)控為主①多層次②無操縱子和弱化子③個體發(fā)育復(fù)雜④受到環(huán)境的影響▲真核生物基因調(diào)控的分類：①瞬時調(diào)控（可逆性調(diào)控）：相當(dāng)于原核細(xì)胞對環(huán)境變化所做出的反應(yīng)，包括某種底物或激素水平升降時，或細(xì)胞周期不同階段中酶活性的調(diào)節(jié)②發(fā)育調(diào)控（不可逆調(diào)控）：真核基因調(diào)控的精髓部分，它決定了真核細(xì)胞生長、分化、發(fā)育的全部進(jìn)程根據(jù)基因調(diào)控在同一事件中發(fā)生的先后次序分為：DNA水平調(diào)控—轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控—轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控—翻譯水平調(diào)控—蛋白質(zhì)加工水平調(diào)控★真核細(xì)胞與原核細(xì)胞在基因轉(zhuǎn)錄、翻譯及DNA的空間結(jié)構(gòu)方面存在的差異：①真核細(xì)胞中，一條成熟的mRNA鏈只能翻譯出一條多肽鏈，類似原核生物中常見的多基因操縱子形式不多②真核細(xì)胞DNA與組蛋白和大量非組蛋白結(jié)合，只有一小部分DNA是裸露的③高等真核細(xì)胞DNA中很大一部分是不轉(zhuǎn)錄的，大部分真核細(xì)胞的基因中還存在不被翻譯的內(nèi)含子④真核生物能夠有序的根據(jù)生長發(fā)育階段的需要進(jìn)行DNA片段重排，還能在需要時增加細(xì)胞內(nèi)某些基因的拷貝數(shù)⑤原核生物中，轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)區(qū)很小，大部分位于轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游不遠(yuǎn)處，調(diào)控蛋白結(jié)合到調(diào)節(jié)位點(diǎn)上可直接促進(jìn)或抑制RNA聚合酶對它的結(jié)合。真核生物基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)區(qū)大、多，遠(yuǎn)離啟動子較遠(yuǎn)，不直接影響啟動子區(qū)對于RNA聚合酶的接受程度，而是通過改變整個所控制基因5’上游區(qū)DNA構(gòu)型來影響它與RNA聚合酶的結(jié)合能力⑥真核生物的RNA在細(xì)胞核中合成，只有經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)穿過核膜，到達(dá)細(xì)胞質(zhì)后，才能被翻譯成蛋白質(zhì)⑦許多真核生物的基因只有經(jīng)過復(fù)雜的成熟和剪接過程，才能被順利地翻譯成蛋白質(zhì)◆基因家族：生物基因組中有很多來源相同，結(jié)構(gòu)相似，功能相關(guān)的基因，這些基因成套組合，被稱為基因家族。同一個家族中的成員有時緊密地排列在一起，成為一個基因簇◆簡單多基因家族：簡單多基因家族中，基因一般以串聯(lián)方式前后相連◆復(fù)雜多基因家族：由幾個相關(guān)的基因家族構(gòu)成，基因家族之間由間隔序列隔開，并作為獨(dú)立的轉(zhuǎn)錄單位▲真核基因的斷裂結(jié)構(gòu)：大多數(shù)真核基因都是由蛋白質(zhì)編碼序列和非編碼序列兩部分組成，編碼序列稱為外顯子，非編碼序列稱為內(nèi)含子。在一個結(jié)構(gòu)基因中，編碼某一蛋白質(zhì)不同區(qū)域的各個外顯子并不連續(xù)排列在一起，而是常常被長度不等的內(nèi)含子所隔開，形成鑲嵌排列的斷裂方式，所有真核基因又被稱為斷裂基因▲外顯子與內(nèi)含子的連接區(qū)：外顯子與內(nèi)含子的連接區(qū)是指外顯子和內(nèi)含子的交界或邊界序列，有兩個特征：①內(nèi)含子兩端序列之間沒有廣泛的同源性。②外顯子與內(nèi)含子的連接區(qū)序列雖然很短，但高度保守，是RNA剪接的信號序列，5’GTAG3’◆組成型剪接：通過剪接一個基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物只能產(chǎn)生一種成熟的mRNA，編碼一個多肽◆選擇性剪接：同一基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物由于不同的剪接方式形成不同mRNA的過程◆假基因：基因組中因突變而失活的基因，無蛋白質(zhì)產(chǎn)物，一般是啟動子出現(xiàn)問題▲真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控◆基因丟失在細(xì)胞分化過程中，可以通過丟失掉某些基因而去除這些基因的活性。某些原生動物、線蟲、昆蟲和甲殼類動物在個體發(fā)育中，許多體細(xì)胞常常丟失掉整條或部分的染色體，只有將來分化產(chǎn)生生殖細(xì)胞的那些細(xì)胞一直保留著整套的染色體。目前，在高等真核生物（包括動物、植物）中尚未發(fā)現(xiàn)類似的基因丟失現(xiàn)象?！艋驍U(kuò)增基因擴(kuò)增是指某些基因的拷貝數(shù)專一性增大的現(xiàn)象，它使得細(xì)胞在短期內(nèi)產(chǎn)生大量的基因產(chǎn)物以滿足生長發(fā)育的需要，是基因活性調(diào)控的一種方式。如非洲爪蟾體細(xì)胞中rDNA的基因擴(kuò)增是因發(fā)育需要而出現(xiàn)的基因擴(kuò)增現(xiàn)象。未減數(shù)分裂前500→雙線期200萬發(fā)育或系統(tǒng)發(fā)生中的倍性增加在植物中普遍存在基因組拷貝數(shù)增加，即多倍性，在植物中是非常普遍的現(xiàn)象?；蚪M拷貝數(shù)增加使可供遺傳重組的物質(zhì)增多，這可能構(gòu)成了加速基因進(jìn)化、基因組重組和最終物種形成的一種方式。◆基因重排將一個基因從遠(yuǎn)離啟動子的地方移到距它很近的位點(diǎn)從而啟動轉(zhuǎn)錄，這種方式被稱為基因重排。通過基因重排調(diào)節(jié)基因活性的典型例子是免疫球蛋白結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)。◆DNA的甲基化與基因調(diào)控①DNA的甲基化在真核生物中，5甲基胞嘧啶主要出現(xiàn)在CpG序列、CpXpG、CCA/TGG和GATC中 CpG二核苷酸通常成串出現(xiàn)在DNA上，稱為CpG島 ②DNA甲基化抑制基因轉(zhuǎn)錄的機(jī)理DNA甲基化導(dǎo)致某些區(qū)域DNA構(gòu)象變化，從而影響了蛋白質(zhì)與DNA的相互作用，抑制了轉(zhuǎn)錄因子與啟動區(qū)DNA的結(jié)合效率。 對于弱啟動子來說，稀少的甲基化就能使其完全失去轉(zhuǎn)錄活性。當(dāng)這一類啟動子被增強(qiáng)時（帶有增強(qiáng)子），即使不去甲基化也可以恢復(fù)其轉(zhuǎn)錄活性。若進(jìn)一步提高甲基化密度，即使增強(qiáng)后的啟動子仍無轉(zhuǎn)錄活性?！羧旧|(zhì)結(jié)構(gòu)與基因表達(dá)調(diào)控按功能狀態(tài)的不同可將染色質(zhì)分為活性染色質(zhì)和非活性染色質(zhì)，所謂活性染色質(zhì)是指具有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)；非活性染色質(zhì)是指沒有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)?；钚匀旧|(zhì)由于核小體構(gòu)型發(fā)生構(gòu)象的改變，往往具有疏松的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)從而便于轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子與順式調(diào)控元件結(jié)合和RNA聚合酶在轉(zhuǎn)錄模板上滑動。真核細(xì)胞中基因轉(zhuǎn)錄的模板是染色質(zhì)而不是裸露的DNA，因此染色質(zhì)呈疏松或緊密結(jié)構(gòu)，即是否處于活化狀態(tài)是決定RNA聚合酶能否有效行使轉(zhuǎn)錄功能的關(guān)鍵?！婧松镛D(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控“基因”的分子生物學(xué)定義：產(chǎn)生一條多肽鏈或功能RNA所必需的全部核苷酸序列?！繇樖阶饔迷x：影響自身基因表達(dá)活性的非編碼DNA序列。 例： 啟動子、增強(qiáng)子、沉默子等（1）啟動子：在DNA分子中，RNA聚合酶能夠識別、結(jié)合并導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄起始的序列。真核基因啟動子由核心啟動子和上游啟動子兩個部分組成，是在基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)（+1）及其5’上游大約100～200bp以內(nèi)的一組具有獨(dú)立功能的DNA序列，每個元件長度約為7～20bp，是決定RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)和轉(zhuǎn)錄頻率的關(guān)鍵元件?！艉诵膯幼樱菏侵副ＷCRNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)及轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游25～30bp處的TATA盒。核心啟動子確定轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)并產(chǎn)生基礎(chǔ)水平的轉(zhuǎn)錄?！羯嫌螁幼釉ㄍǔＮ挥?0bp附近的CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等，能通過TFIID復(fù)合物調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄起始的頻率，提高轉(zhuǎn)錄效率。（2）增強(qiáng)子：指能使與它連鎖的基因轉(zhuǎn)錄頻率明顯增加的DNA序列。 最早在SV40的轉(zhuǎn)錄單元上發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游約200 bp處有兩段長72 bp的正向重復(fù)序列?！镌鰪?qiáng)子特點(diǎn)：① 增強(qiáng)效應(yīng)十分明顯(10200倍)② 增強(qiáng)效應(yīng)與其位置和取向無關(guān)不論增強(qiáng)子以什么方向排列（5‘→3’或3‘→5’），甚至和靶基因相距3 kb，或在靶基因下游，均表現(xiàn)出增強(qiáng)效應(yīng)；③大多為重復(fù)序列，一般長約50bp，其內(nèi)部常含有一個核心序列：（G）TGGA/TA/TA/T（G）④ 增強(qiáng)效應(yīng)有嚴(yán)密的組織和細(xì)胞特異性，說明增強(qiáng)子只有與特定的蛋白質(zhì)（轉(zhuǎn)錄因子）相互作用才能發(fā)揮其功能；⑤ 沒有基因?qū)Ｒ恍裕梢栽诓煌幕蚪M合上表現(xiàn)增強(qiáng)效應(yīng)；⑥ 許多增強(qiáng)子還受外部信號的調(diào)控如金屬硫蛋白的基因啟動區(qū)上游所帶的增強(qiáng)子，就可以對環(huán)境中的鋅、鎘濃度做出反應(yīng)。增強(qiáng)子的功能受DNA雙螺旋空間構(gòu)象的影響?！鰪?qiáng)子可能有如下3種作用機(jī)制:影響模板附近DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致DNA雙螺旋彎折或在反式因子的參與下，以蛋白質(zhì)之間①的相互作用為媒介形成增強(qiáng)子與啟動子之間“成環(huán)”連接，活化基因轉(zhuǎn)錄。②將模板固定在細(xì)胞核內(nèi)特定位置，如連接在核基質(zhì)上，有利于DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶改變DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的張力，促進(jìn)RNA聚合酶在DNA鏈上的結(jié)合和滑動。③增強(qiáng)子區(qū)可以作為反式作用因子或RNA聚合酶且進(jìn)入染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的 “入口”。（3）沉默子：某些基因含有負(fù)性調(diào)節(jié)元件——沉默子，當(dāng)其結(jié)合特異蛋白因子時，對基因轉(zhuǎn)錄起阻遏作用。真核基因的表達(dá)調(diào)控主要以正調(diào)控為主◆反式作用因子能直接或間接地識別或結(jié)合在各類順式作用元件核心序列上，參與調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄效率的蛋白質(zhì)，具有DNA結(jié)合域、轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄復(fù)合物中，根據(jù)各個蛋白質(zhì)成分在轉(zhuǎn)錄中的作用，能將整個復(fù)合物分為3部分：①參與所有或某些轉(zhuǎn)錄階段的RNA聚合酶亞基，不具有基因特異性。②與轉(zhuǎn)錄的起始或終止有關(guān)的輔助因子，不具基因特異性。③與特異調(diào)控序列結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子?！鬌NA結(jié)合域（DNA binding domain）結(jié)合DNA元件部分，多由60100個氨基酸殘基組成的幾個亞區(qū)組成；◆轉(zhuǎn)錄激活域（activating domain）與其它蛋白質(zhì)相互作用區(qū)域，具有激活轉(zhuǎn)錄作用，常由30100氨基酸殘基組成，這結(jié)構(gòu)域有富含酸性氨基酸、富含谷氨酰胺、富含脯氨酸等不同種類；◆DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域螺旋轉(zhuǎn)折螺旋有兩個α螺旋其間由短肽段形成的轉(zhuǎn)角，兩個這樣的motif結(jié)構(gòu)以二聚體形式相連，距離正好相當(dāng)于DNA一個螺距（）,兩個α螺旋剛好分別嵌入DNA的深溝。鋅指結(jié)構(gòu)是一種常出現(xiàn)在DNA結(jié)合蛋白中的結(jié)構(gòu)基元。是由一個含有大約30個氨基酸的環(huán)和一個與環(huán)上的4個Cys或2個Cys和2個His配位的Zn構(gòu)成，形成的結(jié)構(gòu)像手指狀。 堿性亮氨酸拉鏈（basiclducine zipper,Bzip)，二聚體亮氨酸之間相互作用形成二聚體，形成“拉鏈”。肽鏈氨基端20～30個富含堿性氨基酸結(jié)構(gòu)域與DNA結(jié)合。堿性螺旋環(huán)螺旋(bHLH)兩個雙性α螺旋被非螺旋的環(huán)狀結(jié)構(gòu)隔開，N端富含堿性氨基酸，bHLH類蛋白只有形成同源或異源二聚體時才具有足夠的DNA結(jié)合力，當(dāng)異源二聚體中一方不含堿性區(qū)時，該二聚體明顯缺乏對靶DNA的親和力。◆轉(zhuǎn)錄激活域在真核生物中，反式作用因子的功能由于受蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)之間相互作用的調(diào)節(jié)變得精密、復(fù)雜，完整的轉(zhuǎn)錄調(diào)控功能通常以復(fù)合物的方式來完成，因此，是否具有轉(zhuǎn)錄活化域就成為反式作用因子中唯一的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。反式作用因子功能具有多樣性，其轉(zhuǎn)錄活化域也有多種，通常依賴于DNA結(jié)構(gòu)域以外的30100個氨基酸殘基。在不同的轉(zhuǎn)錄活化域有下列特征性結(jié)構(gòu)：帶負(fù)電荷的螺旋結(jié)構(gòu)。哺乳動物細(xì)胞中糖皮質(zhì)激素受體的兩個轉(zhuǎn)錄活化域，AP1家族的Jun及GAL4都有酸性的螺旋結(jié)構(gòu)，它們可能與TFIID復(fù)合物中某個通用因子或RNA聚合酶II本身結(jié)合，具有穩(wěn)定轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的作用。富含谷氨酰胺的結(jié)構(gòu)。SP1是啟動子GC盒的結(jié)合蛋白，共有4個參與轉(zhuǎn)錄活化的區(qū)域，其中最強(qiáng)的轉(zhuǎn)錄活化域含25%左右的谷氨酰胺富含脯氨酸的結(jié)構(gòu)。CTFNF1因子羧基端富含脯氨酸（達(dá)20%～30%），很難形成α螺旋。在OctJun、APSRF等哺乳動物因子中也有富含脯氨酸的結(jié)構(gòu)域。▲轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控加帽、加尾、甲基化修飾、剪接、編輯，再編碼▲翻譯水平的調(diào)控可溶性蛋白因子的修飾、mRNA穩(wěn)定性的調(diào)節(jié)、mRNA的運(yùn)輸、mRNA有選擇性的進(jìn)行翻譯、mRNA翻譯能力的調(diào)節(jié)、mRNA翻譯的阻遏，反義RNA的調(diào)控▲翻譯后水平的調(diào)控多肽鏈的切割、化學(xué)修飾、連接、加工折疊26 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