【正文】 一系列同源異形盒基因的表達(dá)將決定果蠅各體節(jié)發(fā)育的形態(tài)。這些基因的突變會(huì)導(dǎo)致身體的一部分發(fā)育成另一部分的表型。 果蠅發(fā)育調(diào)控有關(guān)的基因 ?（ 1） 母性基因 （ maternal genes）：通過母體在卵母細(xì)胞中表達(dá)，它們可能對(duì)成熟的卵母細(xì)胞起作用或者在早期胚中起作用； ?（ 2） 分節(jié)基因 （ segmentation genes）：在受精后表達(dá)，這些基因的突變會(huì)改變體節(jié)的數(shù)目或極性。 成年果蠅存活約 9天。 果蠅發(fā)育的不同時(shí)期分析 果蠅發(fā)育的時(shí)間周期取決于溫度，在 25℃ 下約 914天為一個(gè)周期。 八 . 翻譯后調(diào)控（見 10章） 九 . 真核生物發(fā)育過程中的基因表達(dá)調(diào)控 果蠅的胚胎發(fā)育 — 發(fā)育過程了解得最為詳細(xì)的模式動(dòng)物 果蠅是一種雙翅目昆蟲，其幼蟲和成蟲依賴于正在腐爛的果實(shí)。 ， miRNA可抑制靶標(biāo)基因的翻譯，也可以導(dǎo)致靶標(biāo)基因降解，即在轉(zhuǎn)錄水平后和翻譯水平起作用，而 siRNA只能導(dǎo)致靶標(biāo)基因的降解，即為轉(zhuǎn)錄水平后調(diào)控。 ， miRNA是不對(duì)稱加工， miRNA僅是剪切 premiRNA的一個(gè)側(cè)臂，其他部分降解；而 siRNA對(duì)稱地來源于雙鏈 RNA的前體的兩側(cè)臂。 miRNA與 siRNA miRNA是內(nèi)源的，是生物體的固有因素；而 siRNA是人工體外合成的，通過轉(zhuǎn)染進(jìn)入人體內(nèi)，是 RNA干涉的中間產(chǎn)物。 siRNA小或短干擾 RNA（ small/short interfering RNA, siRNA）是一類 2025個(gè)核苷酸長(zhǎng)度的雙鏈 RNA分子，其主要在 RNAi通路中起作用，干擾特異基因的表達(dá)。盡管切割的確切機(jī)制尚不明了，但每個(gè) RISC都包含一個(gè) siRNA和一個(gè)不同于 Dicer的 RNA酶。激活 RISC。證據(jù)表明； Dicer酶 ，是 RNase III家族中特異識(shí)別雙鏈 RNA的一員，它能以一種ATP依賴的方式逐步切割由外源導(dǎo)入或者由轉(zhuǎn)基因，病毒感染等各種方式引入的雙鏈 RNA，切割將 RNA降解為 1921bp的雙鏈 RNAs(siRNAs)，每個(gè)片段的3’ 端都有 2個(gè)堿基突出。 ? 生化和遺傳學(xué)研究表明， RNA干擾包括起始階段和效應(yīng)階段 (inititation and effector steps)。 4. RNA干擾（ RNA interference, RNAi) ? 將與 mRNA對(duì)應(yīng)的正義 RNA和反義 RNA組成的雙鏈 RNA(dsRNA)導(dǎo)入細(xì)胞，可以使 mRNA發(fā)生特異性的降解，導(dǎo)致其相應(yīng)的基因沉默。后者的存在影響 40S亞基起始復(fù)合物對(duì)模板 mRNA的識(shí)別結(jié)合和滑動(dòng)搜索，因此對(duì)翻譯有抑制作用。 從 5’帽子結(jié)構(gòu)到起始密碼子 AUG之間的前導(dǎo)序列， 當(dāng)長(zhǎng)度 12個(gè)核苷酸， 40S亞基翻譯起始復(fù)合物不能識(shí)別第一個(gè) AUG； 當(dāng)長(zhǎng)度 =20個(gè)核苷酸，可防止發(fā)生滑過現(xiàn)象； 當(dāng)長(zhǎng)度 17～ 80個(gè)核苷酸，體外翻譯效率與前導(dǎo)序列的長(zhǎng)度成正比。 4) mRNA 的前導(dǎo)序列 真核 mRNA的前導(dǎo)序列就是 5’端非翻譯區(qū)。脊椎動(dòng)物細(xì)胞 mRNA出現(xiàn)最多的是 ACC和 GCC，而非脊椎動(dòng)物 mRNA為 AAA和 ACA。但低等真核生物 mRNA起始密碼子的側(cè)翼序列與共同序列略有差異。 3） AUG側(cè)翼序列 mRNA起始密碼子 AUG兩側(cè)有共同序列。 但也有些 mRNA的翻譯不符合 AUG規(guī)律，這些 mRNA的 5’ UTR中有多個(gè) AUG。因此，大多數(shù)真核生物 mRNA的翻譯起始活性依賴于 5’端帽子結(jié)構(gòu)的存在。 AUUUA序列也是一種順式作用元件 ，對(duì)翻譯效率有抑制作用，其抑制強(qiáng)弱取決于 AUUUA序列拷貝數(shù)的多少，與距離終止密碼子的遠(yuǎn)近無關(guān)。數(shù)個(gè) UUAUUUAU八核苷酸核心序列稱為AUUUA序列。 3. RNA的轉(zhuǎn)運(yùn) EJC ： exon junction plex，外顯子連接復(fù)合體 ? mRNA的穩(wěn)定性與基因表達(dá)調(diào)控 ? mRNA 5`前導(dǎo)序列對(duì)翻譯水平的影響 ? 翻譯起始因子的磷酸化可抑制或選擇性地加強(qiáng)蛋白質(zhì)的合成 ? mRNA 3`端的結(jié)構(gòu)對(duì)翻譯速率和 mRNA壽命的影響 ? 真核生物 mRNA翻譯起始的控制 ? 翻譯延伸過程對(duì)蛋白質(zhì)合成的影響 ? 微小的干擾 RNA對(duì) mRNA翻譯的負(fù)控制 ? 蛋白質(zhì)的加工折疊轉(zhuǎn)運(yùn)的調(diào)控 七 .翻譯水平的調(diào)控 mRNA分子的穩(wěn)定性 真核生物 mRNA的穩(wěn)定性差異很大； 真核生物 mRNA的 3’端 polyA是增加 mRNA穩(wěn)定性的重要用因素 細(xì)胞中蛋白質(zhì)合成旺盛時(shí)， mRNA鏈上核糖體的數(shù)量就多， mRNA鏈上的 poly(A)也較長(zhǎng)；當(dāng)某些mRNA鏈不再被翻譯時(shí)，核糖體就被釋放出來，其poly(A)也相應(yīng)縮短。 ?在完成合成和加工后， mRNA以轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)合體的形式從細(xì)胞核內(nèi)被轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)中。 ④ RNA編輯還可能使基因產(chǎn)物獲得新的結(jié)構(gòu)和功能，與生物進(jìn)化有關(guān) 。 2）指導(dǎo) RNA 3） RNA編輯的生物學(xué)意義 RNA編輯的生物學(xué)意義主要表現(xiàn)在 : ① RNA編輯能夠改變和補(bǔ)充遺傳信息 。 ? 指導(dǎo) RNA與被編輯區(qū)及其周圍部分核酸序列互補(bǔ)，但該 RNA上存在一些未能配對(duì)的腺嘌呤，形成缺口，為插入尿嘧啶提供了模板。 ( 參考 B. L ew i n : 《 G E N E S 》 Ⅵ , 1 9 9 7 ， Fi g 3 1 . 1 5 ) ? RNA編輯的一種形式是尿苷酸的缺失和添加。方框表示與酵母、人類同源的氨基酸。核酸序列的數(shù)字是以起始密碼子 A U G 的 A 開始編號(hào)。 1） RNA編輯的形式 編輯類型 機(jī)制 存在 U的插入與刪除 gRNA的轉(zhuǎn)酯反應(yīng) 錐蟲線粒體 mRNA C、 A或 U的插入 多頭絨孢菌線粒體的 mRNA和 tRNA G的插入 RNA聚合酶重復(fù)轉(zhuǎn)錄 副粘病毒的 P基因 C轉(zhuǎn)變?yōu)?U 酶促脫 氨 哺乳類腸的 apoB C轉(zhuǎn)變?yōu)?U或 U轉(zhuǎn)變?yōu)?C 脫 氨 或氨基化 植物線粒體 mRNA和 tRNA 牛心線粒體 tRNA A轉(zhuǎn)變?yōu)?I 脫氨 腦谷氨酸受體亞基 mRNA 常見： (AI,CU)， ２，尿苷酸的缺失和添加 A p o B 基因有 29 個(gè)外顯子 C A A 第 2153 個(gè)密碼子編碼 G l u 編輯 C A A U A A 翻譯 翻譯 在肝中剪接后的 m RN A 腸中的 m RN A 經(jīng)編輯 編碼了 4 5 6 3 a a 的載脂蛋白 產(chǎn)生了終止密碼子，在 2 1 5 3 a a 處終止合成 圖 1 3 4 2 載脂蛋白的基因 A p o B 在腸中經(jīng)過編輯， 引入終止密碼子，不能翻譯成完整的載脂蛋白。它導(dǎo)致了 DNA所編碼的遺傳信息的改變。 參與可變剪接的反式作用因子 順式剪接 ：剪接發(fā)生在同一條 RNA分子上； 反式剪接 ：剪接發(fā)生在不同的 RNA分子上。因 外顯子３中有終止密碼子 ，翻譯會(huì)提前終止，引起以后一系列反應(yīng)，發(fā)育為有雄性特征的果蠅 1 2 3 4 5 6 7 8 stop codon Female alternative splicing Male normal splicing 1 2 4 5 6 7 8 AAAA 1 2 4 5 6 7 8 3 Active protein Inactive protein AAAA 選擇性剪接過程受到許多順式元件和反式因子的調(diào)控 ,并與基本剪接過程緊密聯(lián)系 ,剪接體中的一些剪接因子也參與了對(duì)選擇性剪接的調(diào)控 .選擇性剪接也是 1個(gè)伴隨轉(zhuǎn)錄發(fā)生的過程 ,不同的啟動(dòng)子可調(diào)控產(chǎn)生不同的剪接產(chǎn)物 .mRNA的選擇性剪接機(jī)制多種多樣 ,已發(fā)現(xiàn) RNA編輯和反式剪接也可參與選擇性剪接過程 . 選擇性剪接的機(jī)制 參與可變剪接的順式作用元件（ RNA元件）： ? 外顯子剪接增強(qiáng)子； ?內(nèi)含子剪接增強(qiáng)子； ? 外顯子剪接沉默子； ? 內(nèi)含子剪接沉默子 一類富含嘌呤核苷酸的外顯子剪接增強(qiáng)子（ exon splicing enhancer, ESE）是最常見的一種剪接增強(qiáng)子 ,剪接增強(qiáng)子多位于它們所調(diào)節(jié)的剪接位點(diǎn)附近，有助于吸引剪接因子到剪接位點(diǎn)上； 調(diào)控因子 Tra,Tra2和兩個(gè) SR 蛋白結(jié)合到 ESE上 ,促進(jìn) U2AF 結(jié)合至 3’ 剪接位點(diǎn)或 U1snRNP發(fā)生剪接 。 （１）外顯子跨越或外顯子缺失； （２）外顯子延長(zhǎng)； （３）內(nèi)含子保留； （４）外顯子交替。 （ 3）核受體（ nuclear receptor)的結(jié)構(gòu) 激素受體元件 HRE （ 4）固醇類激素受體對(duì)基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控 六 . 轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控 /選擇性剪接（ alternative splicing) ? 在高等真核生物個(gè)體發(fā)育或細(xì)胞分化過程中可以 有選擇性地越過某些外顯子或某個(gè)剪接點(diǎn)進(jìn)行變位剪接，產(chǎn)生出組織或發(fā)育階段特異性 mRNA，稱為內(nèi)含子的 可變 剪接 。 作用： 調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄 如：類固醇激素受體、甲狀腺素受體 (2) 4種途徑 ? 通過 cAMP途徑 ? 鈣及肌醇三磷酸作用途徑 ? 受體的酪氨酸激酶途徑 ? 固醇類激素受體調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄速度 典型的核受體由 A/B、 C、 D、 E和 F（從 N末端到 C末端）等 5個(gè)區(qū)域組成： N末端結(jié)構(gòu)域（ A/B結(jié)構(gòu)域）為轉(zhuǎn)錄激活域 ，是整個(gè)蛋白可變性最高的部分，其長(zhǎng)度從 50個(gè)到 500個(gè)氨基酸不等； C結(jié)構(gòu)域?yàn)?DNA結(jié)合域 ，是最保守的區(qū)域； D結(jié)構(gòu)域是鉸鏈區(qū)，起連接 DBD和 LBD兩個(gè)結(jié)構(gòu)域的作用；核定位信號(hào) NLS位于 C和 D之間； E結(jié)構(gòu)域，即配體結(jié)合域 ，是最大的結(jié)構(gòu)域，其保守性僅次于 DBD。 ?固醇類激素受體屬于核受體。這種二聚體一旦與目的基因啟動(dòng)子結(jié)合，即可直接啟動(dòng)目的基因轉(zhuǎn)錄。在細(xì)胞中，固醇類激素與其受體結(jié)合形成二聚體。 ? 真核細(xì)胞主要通過控制染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)，從整體上對(duì)轉(zhuǎn)錄因子加以控制，而較少采取類似于原核阻遏物那樣的機(jī)制； ? 在真核生物中，并非所有的調(diào)節(jié)蛋白都是激活蛋白，也有一些是阻遏蛋白，它們可以通過不同的方式發(fā)揮作用。 （ 2）介導(dǎo)因子 ? 介導(dǎo)因子可與 RNA聚合酶 II互作來增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄； ? 介導(dǎo)因子不能直接結(jié)合 DNA，但與 RNA聚合酶II未磷酸化的 CTD結(jié)合，形成完整 RNA聚合酶 II復(fù)合物，一旦轉(zhuǎn)錄開始， CTD磷酸化使得介導(dǎo)因子與 RNA聚合酶 II解離， RNA聚合酶 II沿 DNA延伸，而介導(dǎo)因子則參與新一輪的轉(zhuǎn)錄重復(fù)起始。 ?UAS序列具有 4個(gè) GAL4蛋白質(zhì) (Gal4p)結(jié)合位點(diǎn)，無論基因是否轉(zhuǎn)錄，這四個(gè)位點(diǎn)總是與 Gal4p結(jié)合 ?GAL80P總是與 GAL4P結(jié)合，覆蓋了 GAL4P的活性中心，當(dāng)磷酸化的半乳糖與 GAL80P/GAL4P復(fù)合體結(jié)合時(shí)，改變他們的構(gòu)型，使 GAL4P的活性中心外露，集中其他轉(zhuǎn)錄因子，使 GAL基因表達(dá)。 ?半乳糖的存在與否決定半乳糖代謝基因是否表達(dá)：在沒有