【正文】 6. RNA的編輯 ,產(chǎn)生過程 ,意義。 4. 說出幾種 DNA聚合酶 II的轉(zhuǎn)錄因子及其識(shí)別序列和 DNA結(jié)合域的結(jié)構(gòu)特征。 原核生物與真核生物基因 表達(dá)調(diào)控機(jī)制具有驚人的相似性 共同的起源與共同的分子基礎(chǔ) 調(diào)控機(jī)理上 調(diào)控層次上 核酸分子間的互作 核酸與蛋白質(zhì)分子間的互作 蛋白質(zhì)分子間的互作 transcriptional level post— transcriptional level translational level post— translational level summary 思考題 1. 什么是順式作用和反式作用 ? 順式作用元件和反式作用元件有哪些？什么是反式作用因子？ 2. 反式作用因子 /轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)構(gòu)特征 ,各部分的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 如果是負(fù)控制 ,須 90種阻遏物 。 ? 經(jīng)濟(jì) :在分化了的細(xì)胞中 ,只須表達(dá)一部分 (套 )基因 ,其他的關(guān)閉。 一個(gè)多細(xì)胞生物基因的調(diào)節(jié)位點(diǎn) (順式元件 )至少是 5個(gè)。這種情況下 ,保證基因特異表達(dá)的方法之一是使用多個(gè)調(diào)控蛋白 ,并同時(shí)與順式元件結(jié)合形成復(fù)合物 ,才能啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄 , 而且必須是正調(diào)控。 真核生物主要采用正控制模式 無調(diào)節(jié)蛋白存在時(shí)，基因關(guān)閉 有調(diào)節(jié)蛋白存在時(shí)，基因開啟 ? 真核 RNA pol 對(duì)其啟動(dòng)子的親和性 ? 轉(zhuǎn)錄的啟動(dòng)是依賴多種激活蛋白的作用（與多個(gè)順式元件結(jié)合）。 ? 某些蛋白質(zhì)必須位于細(xì)胞內(nèi)特定位置，如溶酶體、線粒體、葉綠體 。 翻譯后水平的調(diào)控 ? 翻譯后產(chǎn)生的多數(shù)蛋白質(zhì)無生物活性，必須經(jīng)過切割加工、水解、化學(xué)修飾、剪接 。非翻譯區(qū)中的 IRE也與 IREBP特異結(jié)合，有效地阻止了 TfR mRNA的降解，促進(jìn) TfR蛋白的合成。 ? IRE與 IRE結(jié)合蛋白（ IREBP）相互作用控制了這兩個(gè)mRNA的翻譯效率。 7 例 轉(zhuǎn)鐵蛋白 mRNA的翻譯調(diào)控 ? 轉(zhuǎn)運(yùn)鐵蛋白受體（ TfR） 和 鐵蛋白 負(fù)責(zé)鐵吸收和鐵解毒。 ? 在二倍體細(xì)胞中都有 4個(gè) αβ， 2個(gè) β； ? 如果它們相同轉(zhuǎn)錄和翻譯的話它們之間的濃度比應(yīng)是 α： β=2： 1， 而實(shí)際上是 1： 1， α珠蛋白和 β珠蛋白是在翻譯水平上存在的差異 ， 即和翻譯起始因子的親和性不同 。 ? 當(dāng)細(xì)胞處在異常環(huán)境（如饑餓、 pH變動(dòng)、重金屬處理、加入化學(xué)藥品等）或蛋白質(zhì)生物合成受抑制時(shí)，都可以檢測(cè)到細(xì)胞內(nèi) eIF2的磷酸化作用。 ? Poly(A)對(duì)翻譯的促進(jìn)作用是需要 PABP（ poly(A)結(jié)合蛋白）的存在。 mRNA3’端的結(jié)構(gòu)對(duì)翻譯速率和 mRNA壽命的影響 ? mRNA 3′端的 poly(A)不僅和 mRNA穿越核膜的能力有關(guān) ， 而且影響到 mRNA的穩(wěn)定性和翻譯效率 。 ? 5’端非翻譯區(qū)的長(zhǎng)度也會(huì)影響到翻譯的效率和起始的精確性 ， 當(dāng)此區(qū)長(zhǎng)度在 17～ 80Nt之間時(shí) ， 體外翻譯效率與其長(zhǎng)度變成正比 。 表 特殊效 應(yīng) 分子 對(duì) 于各 種組織 和 細(xì) 胞中的 mRNA穩(wěn) 定性的 調(diào)節(jié) mRNA 組織 或 細(xì)胞 調(diào) 控因子 mRNA的半衰期 有 調(diào)節(jié)因子 無 調(diào)節(jié) 因子 卵 黃 蛋白原 肝 （ 蛙 ） 雌激素 500h 16h 卵 黃 蛋白原 肝 （ 母 雞 ） 雌激素 ～ 24h 3h 極 低密度脂蛋白原 肝 （ 母 雞 ） 雌激素 ～ 2024h 3h 卵 清 蛋白 /伴 清蛋白 卵巢 （ 母雞 ） 雌激素 ， 孕激素 類 24h 25h 酪蛋白 乳腺 （ 大鼠 ） 促乳素 92h 5h 前列腺 甾類結(jié) 合蛋白 前 列 腺（ 大鼠 ） 雄激素 增加 30倍 mRNA的選擇性降解在很大程度上是由于核酸酶和 mRNA內(nèi)部結(jié)構(gòu)相互作用的結(jié)果 3 mRNA的結(jié)構(gòu) mRNA5’前導(dǎo)序列對(duì)翻譯水平的影響 ? 5’m7G帽結(jié)構(gòu)是否存在和是否易于接近 eIF4F的程度對(duì)翻譯效率有著明顯的影響 。 ? 在細(xì)胞質(zhì)中所有的 RNA都要受到 降解控制（ degradation control） 。 ? 高等真核生物迅速生長(zhǎng)的細(xì)胞中 mRNA的半衰期平均 3h。 ? 合成的 RNA大約有 1/12能被運(yùn)出核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì) ，50％ 左右的在核內(nèi)降解 ， 還有一些留在核 。 如何插入多個(gè) U？ guide RNA ? 5570nt ? 5’端與 RNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物互補(bǔ) ? 3‘端有 525個(gè) U 插入 U 的兩步轉(zhuǎn)酯反應(yīng) gRNA的 3’OH攻擊 mRNA 產(chǎn)生 5‘段 3’段 (5‘端與 gRNA3’相連 ) 5‘段的 3’OH攻擊 gRNA的 UU 生成 RNA編輯產(chǎn)物 (插入一個(gè) U) gRNA（少一個(gè) U） ? RNA編輯相繼在真核生物和病毒中發(fā)現(xiàn) : 如小鼠腦中的谷氨酸受體，哺乳動(dòng)物載脂蛋白 B，植物線粒體中的細(xì)胞色素氧化酶亞基。 因此 coxII的基因比成熟的 mRNA小了很多 ， 故稱其 隱匿基因 。很多 U( 紅色 ) 在 DNA 中未編碼，而另一些在 D N A 中編碼的 T( 紫色 ) 在 m R N A 中被刪除了。黑體表示編輯位點(diǎn)。蛋白質(zhì)以單個(gè)字母表示。 ( 參考 B . L e w i n : 《 G E N E S 》Ⅵ , 1 9 9 7 ， F i g 3 1 . 1 4 ) 編輯的調(diào)控作用 基因組中編碼 I S S L C I K V E N L V G V M D N A 序列 A T A T C A A G T T T A G C T T A T A A A G T A G A G A A C C T G G T A G G T G T A A T 4 8 0 4 0 0 5 0 0 移框 － 1 個(gè)堿基 R N A 序列 A U A U C A A G U U U A G G U A U A A A A G U A G A U U G U A U A C C U G G U A G G U G U A A U蛋白質(zhì)順序 I S S L G I K V D C I P G R C N圖 1 3 4 3 錐蟲 co x Ⅱ 基因片斷及其產(chǎn)物順序的比較。 ( 參考 B . L ew i n : 《 G E N E S 》 Ⅵ , 1 9 9 7 ， Fi g 3 1 . 1 6 ) 編輯的生物學(xué)意義： ? (1) 校正作用； ? (2) 調(diào)控翻譯； ? (3) 擴(kuò)充遺傳信息 。 錐蟲細(xì)胞色素氧化酶亞基 Ⅱ (coxII) 基因的編輯 TU A U A U G U U U U G UU G U U U A UU A U G U GA UU A U GG U U U U G U U U U U U A UU G G U A U U U U U U A U A UUU AUUU AA U U U G UU GA U A A A U A C A U U U U A U U U G UU UG UU AA U U U U U U U G U U U U G U G U U U U U G G UU TT TTTTU A G G U U U U U U U G UU G U U G UU G U U U U G U A UU A U GA UU G A G UUU G UU G U U U GG U U U U U U G U U U U TT TTTTUU G U G A A A C C A G UU A U G A G A G U U U G C A UU G UU A UUU A UU ACA UU A A G UU G G U G U U U U U GG UU C 圖 1 3 4 4 錐蟲 ( T . b r u cei ) c o x Ⅱ 基因的部分 R N A 順序。 即 RNA的編碼序列與轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生它的 DNA序列不同 ， 轉(zhuǎn)錄后的 RNA在編碼區(qū)發(fā)生 堿基的加入 ， 丟失或轉(zhuǎn)換 等現(xiàn)象 。即 SL RNA和 U1 snRNA一樣具有可以和內(nèi)含子 5′端剪接位點(diǎn)識(shí)別和結(jié)合的功能。 ? 典型例子是 錐蟲表面糖蛋白基因 VSG， 線蟲肌動(dòng)蛋白基因 和 衣藻葉綠體 DNA中的 psa基因 。因此基因的定義也應(yīng)隨之?dāng)U展，即不應(yīng)以多肽產(chǎn)物為單位，應(yīng)以 獨(dú)立轉(zhuǎn)錄的一段 DNA作為確定一個(gè)基因的標(biāo)準(zhǔn)？ 2 mRNA前體的反式剪接 ? 順式剪接 （ cissplicing） ：內(nèi)含子的剪接一般都是發(fā)生在同一個(gè)基因內(nèi) ， 切除內(nèi)含子 ， 相鄰的外顯子彼此連接 。 40％～ 60％人類編碼蛋白的基因發(fā)生可變剪接； 高等真核生物基因組很大，完全能容納更多的基因。 不同的剪接位點(diǎn)－ 選擇不同外顯子 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 C 1 m R N A 2 0 k b A U G ( 在砂囊中 ) 1 4 9 aa L C 3 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 R N A 在不同的組織中進(jìn)行不同的選擇性拼接 剪接選擇不同的 5′端，內(nèi)含子 剪接選擇不同的 3′端，內(nèi)含子 3 5 ’ 非編碼 編碼外顯子 降鈣素的 CG RP CG RP 非編碼 3 ’ 外顯子 的共同區(qū) 編碼外顯子 編碼外顯子 外顯子 5 ’ 3 ’ C1 C2 A A T A A A A A T A A