【正文】 s, UASs） 。 TATA盒與原核細胞的啟動子一樣 ， 對RNA聚合酶 II的轉錄起始位點起 定位 作用 。 （一）近起始點的 TATA盒 /起始子是真核生物 啟動子的核心序列 真核細胞的啟動子 是包括 轉錄起始點 （ transcription initiation site或 transcription start site） 在內的 、 有通用轉錄因子及 RNA聚合酶組裝 、 結合的一段 DNA序列 。 1. 順式作用元件 (cisacting element) —— 可影響自身基因表達活性的 DNA序列 B A DNA 編碼序列 轉錄起始點 不同真核生物的順式作用元件中也會發(fā)現(xiàn)一些共有序列 ， 如 TATA盒 、 CAAT盒等 ， 這些共有序列是 RNA聚合酶或特異轉錄因子的結合位點 。 ? 有些基因的調控區(qū)域結構簡單，可被一個單一信號啟動“開關”。 可逆轉： 組蛋白脫乙?；?(histone deacetylase)減少核小體的乙?；?， 使染色質恢復轉錄非活性狀態(tài) 。 時間： 基因活化蛋白質結合在轉錄調節(jié)區(qū)域后。這種改變局部染色質結構的過程被稱為 染色質重塑 。 ? DNA修飾： 真核細胞 DNA的 CpG序列 （ CpG島 ）中的胞嘧啶被甲基化為 5甲基胞嘧啶是常見現(xiàn)象 ，但轉錄活性染色質區(qū)域胞嘧啶被 甲基化的程度降低 。 轉錄活化染色質與非活化染色質的組蛋白共價修飾的方式也不相同 。 很多高敏感位點是調節(jié)蛋白質的結合序列 ， 而這些區(qū)域核小體的相對缺少也使得這些蛋白質易于與之結合 。 真核細胞對基因表達起始的調控至少在下面幾個方面與原核細胞存在不同： * 真核細胞基因及其調控區(qū)域受到染色質結構的限制 ，轉錄的活化與轉錄調控區(qū)域 、 轉錄區(qū)域內染色質結構的諸多變化相關； ? 真核生物轉錄水平的調控 ? 染色質水平 ? 核小體中組蛋白解離、乙?；? ? DNA去甲基化、拓撲結構變化 ? 轉錄活化因子的活化和表達 ? 轉錄因子磷酸化、去磷酸化 ? 轉錄起始復合物的組裝和活化 ? 轉錄終止的調節(jié) ? 真核生物轉錄后水平的調控 ? 真核生物翻譯水平的調控 第一部分 Control of Transcription Initiation 轉錄起始調控 (一）基因活化蛋白質改變局部染色質結構 ? 異染色質 （ heterochromatin） 是轉錄非活性的 。 因此 ， 在轉錄的基本狀態(tài)受到制約的情況下 ， 使得每個真核細胞基因需要活化才能被轉錄； * 真核細胞有更大 、 更為復雜 、 種類更多的調節(jié)蛋白 。 最有效的調節(jié)環(huán)節(jié)，通過 DNA元件與調控蛋白相互作用來調控基因表達。 LINE： long interspersed element SINE： short interspersed element ? 比原核生物復雜 ? 30億堿基對， ，2－ 15％表達 真核生活基因表達 的多級調控 基因激活 轉錄起始 轉錄后加工 mRNA降解 蛋白質翻譯 翻譯后加工修飾 蛋白質降解等 DNA RNA 蛋白質 DNA暴露堿基后 RNA聚合酶才能有效結合。 Lehninger39。 葡萄糖對 lac 操縱子的阻遏作用稱 分解代謝阻遏 (catabolic repression)。 mRNA 阻遏蛋白 I DNA Z Y A O P pol 沒有乳糖存在時 阻遏基因 ? 有乳糖存在的時候，需要表達，降解乳糖 mRNA 阻遏蛋白 有乳糖存在時 I DNA Z Y A O P pol 啟動轉錄 mRNA 乳糖 半乳糖 β半乳糖苷酶 ? CAP的正性調節(jié) + + + + 轉錄 無葡萄糖， cAMP濃度高時 有葡萄糖， cAMP濃度低時 Z Y A O P DNA CAP CAP CAP CAP CAP CAP 協(xié)調調節(jié) ※ 當阻遏蛋白封閉轉錄時 ， CAP對該系統(tǒng)不能發(fā)揮作用； ※ 如無 CAP存在 ， 即使沒有阻遏蛋白與操縱序列結合 ， 操縱子仍無轉錄活性 。 操縱子的結構與功能 ? 典型的操縱子結構： 控制區(qū) 信息區(qū) 結構基因 I 調節(jié)基因 （阻遏或增強） P 啟動基因 O 操縱基因 DNA 乳糖操縱子調節(jié)機制 （ 一 ） 乳糖操縱子 (lac operon)的結構 結構基因 Z： β半乳糖苷酶 Y： 透酶 A：乙?；D移酶 編碼與乳糖分解代謝有關的基因 Z Y A O P DNA 調控區(qū) CAP結合位點 啟動序列 操縱序列 阻遏基因 乳糖操縱子 (lac operon)的結構 Lehninger39。 啟動序列 編碼序列 操縱序列 pol 阻遏蛋白 3) 其他調節(jié)序列、調節(jié)蛋白 例如 激活蛋白 (activator)可結合啟動序列鄰近的 DNA序列 ， 促進 RNA聚合酶與啟動序列的結合 ， 增強 RNA聚合酶活性 。 某些特異因子 （ 蛋白質 ） 決定 RNA聚合酶 對一個或一套啟動序列的特異性識別和結合能力 。 是 RNA聚合酶結合并啟動轉錄的特異 DNA序列。 Lehninger39。 如果基因對環(huán)境信號應答是被抑制 ， 這種基因是 可阻遏基因 。區(qū)別于其他基因，這類基因表達被視為 基本（組成性）基因表達 (constitutive gene expression) 編碼物質代謝有關酶類： ? 編碼分解代謝的酶 —— 可誘導型 ? 乳糖操縱子 ? 編碼合成代謝的酶 —— 可阻遏型 ? 色氨酸操縱子 原核生物的基因結構 ?特點（與真核生物的主要區(qū)別）： ?無內含子 ?操縱子 —— 轉錄單元 ?多順反子 mRNA ?轉錄沒有結束，翻譯已經開始 誘導和阻遏表達 在特定環(huán)境信號刺激下 ， 相應的基因被激活 ， 基因表達產物增加 ， 這種基因稱為 可誘導基因 。 人類 apo B（載脂蛋白 B）基因 mRNA（ 14500個核苷酸） 肝臟 apo B100 （分子量為 500 000） 腸道細胞 apo B48 （分子量為 240 000） mRNA編輯 C變?yōu)?U 小結： mRNA的轉錄后加工 ? 加“帽子”、“尾巴” ? mRNA的剪接（ hnRNA 去除內含子） ? mRNA的編輯 (mRNA editing) tRNA的轉錄后加工 tRNA前體 RNA pol Ⅲ TGGCNNAGTGC GGTTCGANNCC DNA DHUloop Tψloop tRNA的轉錄后加工 RNAaseP 內切酶 tRNA核苷酸轉移酶 連接酶 ATP ADP 堿基修飾 （ 1） （ 1） （ 3） （ 2） （ 4） （ 2）還原反應 如： U ? DHU （ 4）脫氨反應 如： A ? I 如： A ? mA G ? mG （ 1）甲基化 （ 3）核苷內的轉位反應 如： U ? ψ rRNA的轉錄后加工 轉錄 45S rRNA 剪接 18S rRNA 28SrRNA rDNA 內含子 28S 18S 內含子 基因轉錄激活調節(jié)基本要素 ? 基因 的結構 、 性質 ? 生物個體或細胞所處的內 、 外 環(huán)境 ? 細胞內所存在的轉錄 調節(jié)蛋白 1. 特異 DNA序列 2. 調節(jié)蛋白 3. DNA蛋白質、蛋白質 蛋白質 4. RNA聚合酶 基因表達調控的生物學意義 （一）適應環(huán)境、維持生長和增殖 （二）維持個體發(fā)育與分化 功能不同的基因的表達不同 ?不受調控的基因 ： （相對） ?基本（組成性）基因表達（ constitutive gene expression） ?管家基因（ housekeeping genes） ?表達受調控的基因： ?某些基因的表達在生命過程的某個時期，或外界環(huán)境的改變發(fā)生了變化 ?誘導和阻遏 基本（組成性）基因表達 （ constitutive gene expression） ?某些基因在一個個體的幾乎所有細胞中持續(xù)表達，通常被稱為 管家基因 (housekeeping gene)。 C A B D 編碼區(qū)（外顯子） A、 B、 C、 D 非編碼區(qū) （內含子） 雞卵清蛋白基因及其轉錄、轉錄后修飾 雞卵清蛋白基因 hnRNA 首、尾修飾 hnRNA剪接 成熟的 mRNA 雞卵清蛋白基因及其轉錄、轉錄后修飾 雞卵清蛋白成熟 mRNA與 DNA雜交（模擬電鏡圖片） 基因全長為 ，肽鏈長 386個氨基酸 ? hnRNA 和 snRNA ? 外顯子 (exon)和內含子 (intron) ? 內含子的分類 ? 根據(jù)基因的類型和剪接的方式，通常分為 4類 I：主要存在于線粒體、葉綠體及某些低等真核生物的 rRNA基因； II：也發(fā)現(xiàn)于線粒體、葉綠體，轉錄產物是 mRNA； III：是常見的形成套索結構后剪接，大多數(shù) mRNA基因有此類內含子； IV：是 tRNA基因及其初級轉錄產物中的內含子，剪接過程需酶及 ATP。 ? 內含子（非編碼區(qū)） ? 隔斷基因的線性表達，而在剪接過程中被除去的核酸序列。轉錄延長過程中可以觀察到 核小體移位和解聚 現(xiàn)象。 Ⅱ B 拼板理論 (piecing theory) ? 不同的轉錄因子相互辨認，以多種組合搭配方式結合，生成有活性，有專一性的復合物，再與RNA聚合酶搭配而有針對性地結合、轉錄相應的基因 “七巧板理論” ? 人類基因組中幾萬個基因的表達， 30