【正文】 本研究小組選擇的是面部皮膚細(xì)胞 中山亞彌 俞君英： 威斯康星大學(xué) 》 獨(dú)自確定了 14種新的候選重組基因 》 通過(guò)系統(tǒng)的排除，最終使用了 4個(gè)基因 — OCT3， SOX2， NANOG和 LIN28，其中前兩個(gè)和 Yamanaka小組是相同的 》 Thomson和同事利用的是胎兒皮膚細(xì)胞以及一個(gè)新生兒的包皮細(xì)胞 》 與 Yamanaka小組相比，這項(xiàng)研究需要 1萬(wàn)個(gè)細(xì)胞才能分離出一個(gè) iPS細(xì)胞系，但對(duì)實(shí)驗(yàn)而言已經(jīng)足夠了 》 利用此前研究的 4種基因副本 — Oct3/4， Sox2， cMyc和 Klf4，導(dǎo)入方式也與此前的小鼠實(shí)驗(yàn)類似，只不過(guò)實(shí)現(xiàn)基因重組的細(xì)胞分別來(lái)自一位 36歲婦女的表皮和一位 69歲男性的結(jié)締組織 》 研究人員表示，利用該技術(shù)，大約每 5000個(gè)細(xì)胞就能制造一個(gè) iPS細(xì)胞系，這一高效率保證他們?cè)诿宽?xiàng)實(shí)驗(yàn)中都能得到數(shù)個(gè)細(xì)胞系 中山亞彌： 日本京都大學(xué) 四種母源影響基因的mRNA和蛋白沿果蠅卵子和胚胎前 后軸分布的濃度變化圖 A P BICOID CAUDAL HUNCHBACK NANOS 果蠅體節(jié)發(fā)育的調(diào)控 Bicoid 蛋白定位 ? 受精后 bcd mRNA迅速翻譯， BCD蛋白在前端積累并向后端彌散，形成從前向后穩(wěn)定的濃度梯度 ? BCD蛋白主要覆蓋胚胎前 2／ 3區(qū)域 免疫染色 母性效應(yīng)基因（ maternaleffect genes） 》 母性效應(yīng)基因編碼轉(zhuǎn)錄因子、受體和調(diào)節(jié)翻譯的蛋白，在卵子發(fā)生中轉(zhuǎn)錄，產(chǎn)物儲(chǔ)存在卵母細(xì)胞中，沿前 后軸呈梯度分布 》 母性效應(yīng)基因產(chǎn)物的梯度起始胚胎發(fā)育 ,突變研究指出，調(diào)節(jié)果蠅發(fā)育的母性效應(yīng)基因約 40個(gè) 幼體 胚外組織 ：絨毛膜和胎盤等 外部細(xì)胞 內(nèi)細(xì)胞團(tuán) 囊胚的發(fā)育 動(dòng)物極 植物極 囊胚腔 基因表達(dá)與調(diào)控 ? 基因表達(dá)（ gene expression):基因通過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯，產(chǎn)生蛋白質(zhì)產(chǎn)物和直接轉(zhuǎn)錄 RNA參與生物功能的過(guò)程 ? 基因調(diào)控： 涉及基因的啟動(dòng)關(guān)閉，活性的增加或減弱 ,發(fā)生在轉(zhuǎn)錄階段，轉(zhuǎn)錄后加工階段和翻譯階段 ? 負(fù)調(diào)控（ Negative control ）： 阻遏蛋白（ repressor protein）結(jié)合在受控基因上時(shí)不表達(dá)，不結(jié)合時(shí)就表達(dá)的形式 ? 正調(diào)控（ Positive control ）： 基因表達(dá)的活化物（ activators ）結(jié)合在受控基因上時(shí)，激活基因表達(dá)，不結(jié)合時(shí)就不表達(dá)的形式 》 真核基因的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括幾種不同的控制轉(zhuǎn)錄的調(diào)控元件 ,主要的元件有：?jiǎn)?dòng)子 、 增強(qiáng)子 、 弱化子 、 絕緣子 、沉默子 》 這些調(diào)控元件可鄰接 ， 位于之中或遠(yuǎn)離該基因 ， 它們可以與許多類蛋白相互作用從而起到調(diào)節(jié)這些元件活性的作用 ， 這些蛋白稱為 轉(zhuǎn)錄因子 下面將用通用的模型說(shuō)明這些元件和因子在真核基因表達(dá)調(diào)控中的功能 Cisacting 順式作用 與靶基因位于同一條染色體上的 DNA序列發(fā)揮調(diào)控作用 Transacting 反式作用 基因編碼產(chǎn)物， RNA或 protein調(diào)控另一簇基因的表達(dá) 順式作用元件與反式作用因子 》 細(xì)菌啟動(dòng)子含有順式作用核苷酸序列 ， 是 RNA聚合酶結(jié)合的識(shí)別位點(diǎn) ，因此它含有啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄所必要的區(qū)域并緊挨它可調(diào)節(jié)的基因 》 真核啟動(dòng)子是由 RNA聚合酶 II（將基因轉(zhuǎn)錄為 mRNA）識(shí)別的，它常含有一些短的典型的 DNA序列，其位于基因 5’ 上游 100bp區(qū)間內(nèi) 》 啟動(dòng)子的核心區(qū)有位于轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游 2530bp的 TATA框，在 8 bp的共有序列中僅有 TA對(duì)，兩側(cè)有富含 GC的區(qū)域 啟動(dòng)子 啟動(dòng)子 DNA分子上能與 RNA聚合酶結(jié)合并形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合體的區(qū)域，在許多情況下，還包括促進(jìn)這一過(guò)程的調(diào)節(jié)蛋白的結(jié)合位點(diǎn) 增強(qiáng)子（ enhancer） 增強(qiáng)子 是 生物中能夠增強(qiáng)基因表達(dá)的調(diào)控序列 作用特征： 1. 可以相隔數(shù)千個(gè)堿基對(duì)遠(yuǎn)距離發(fā)生調(diào)控作用 2. 不管正向或反向，均可以發(fā)揮調(diào)控作用 3. 在結(jié)構(gòu)基因的上游或下游都具有調(diào)控的作用 》 由蛋白質(zhì)因子參與的轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用主要是正向調(diào)控 》 在討論這些因子怎樣調(diào)節(jié)基因表達(dá)之前 ， 我們先來(lái)了解它們是怎樣結(jié)合到核酸上的 轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)構(gòu)模式： 》 真核生物因子的 DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域有多種形式 ， 它們具有不同的三維結(jié)構(gòu) ， 主要有三種主要的結(jié)構(gòu)模式： （ 1）螺旋 轉(zhuǎn)角 螺旋結(jié)構(gòu)（ helixturnhelix， HTH） （ 2）鋅指結(jié)構(gòu)（ Zinc fingers） （ 3）亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)（ leucine zipper） 調(diào)節(jié)基因 操縱子 Lac 阻遏物 β －半乳糖苷酶 β －半乳糖苷 透性酶 β －半乳糖苷 乙?；D(zhuǎn)移酶 誘導(dǎo)型 Lac操縱子結(jié)構(gòu)模型 基因 長(zhǎng)度 PI: i基因啟動(dòng)子 gene i：調(diào)節(jié)基因 P： 結(jié)構(gòu)基因啟動(dòng)子 gene Z,Y,A：結(jié)構(gòu)基因 O： 操縱單元 92 一個(gè)真核基因的典型結(jié)構(gòu) enhancer or silencer 5’ UTR 3’ UTR 5’ 端加帽 （ 5’ capping ） ?在 mRNA轉(zhuǎn)錄鏈長(zhǎng)度超過(guò) 2030nt之前，其 5’ 端經(jīng)化學(xué)修飾被加上 7甲基鳥(niǎo)苷殘基，這種 5’ 端的修飾稱為帽子結(jié)構(gòu) ?連接方式是 3’ 5’ 連接，與正常的 3’ 5’ 連接方式不同，是由 mRNA鳥(niǎo)苷轉(zhuǎn)移酶催化 這一添加核苷酸反應(yīng) 3’ 端剪切及加尾 3’cleavage and polyadenylation ?大部分成熟 mRNA具有 3’ 多聚 A尾巴，它是經(jīng)過(guò)剪切后再加上一串 A殘基而成，通常叫做 poly A尾巴，這個(gè)特征可用于純化 mRNA ?特定序列元件： ?1） 5‘ AAUAAA3’’ 聚腺苷酸信號(hào)序列 ， ?2）在其后 11~20nt處緊隨著一個(gè)? 5‘ YA3’ ? 結(jié)構(gòu)， ?3）在其下游方向的 GUGUGUG 這些序列共同決定了 聚腺苷酸化位點(diǎn)(polyadenylation site) 可變剪接 Alternative splicing 可變剪接 是指從一個(gè)特定的基因轉(zhuǎn)錄物中通過(guò)利用不同 5 ’ 、 3’ 剪接位點(diǎn)產(chǎn)生出不同的成熟的 mRNA的過(guò)程 ，主要有四種方式： （ 1）利用不同的啟動(dòng)子 （ 2）利用不同的 Poly（ A）位點(diǎn) （ 3）保留某些內(nèi)含子 （ 4）保留或去除某些外顯子 可變剪接導(dǎo)致 α 淀粉酶基因 在不同組織中的表達(dá)差異 siRNA miRNA RNA acts as a regulator of gene expression 基因沉默 遺傳性狀 質(zhì)量性狀 （ qualitative character） 數(shù)量性狀 （ quantitative character） 質(zhì)量性狀與數(shù)量性狀 ? 質(zhì)量性狀： ( 血型） 質(zhì)量性狀指表型可以明確分成不同的類型 , 遺傳方式為單基因的孟德?tīng)柺竭z傳 , 環(huán)境因素對(duì)表型的影響很小 , 通?？梢院雎?. ? 數(shù)量性狀：（血壓、身高） 由于多個(gè)基因各自的微小影響 ,數(shù)量性狀表現(xiàn)為連續(xù)分布的變異 , 如果由多個(gè)影響平均的微效基因控制 , 群體中的個(gè)體數(shù)呈現(xiàn)正態(tài)分布 . F F PF 1 F 2 H 質(zhì)量性狀遺傳 數(shù)量性狀遺傳 圖 6 質(zhì)量性狀遺傳和數(shù)量性狀遺傳的區(qū)別數(shù)量性狀和質(zhì)量性狀的區(qū)別 基因控制 變異分布 表型分布 受環(huán)境影響 遺傳規(guī)律 性狀特點(diǎn) 研究對(duì)象 數(shù)量性狀 多基因 正態(tài)分布 連續(xù) 大 非孟德?tīng)栠z傳 易度量 群體 質(zhì)量性狀 單基因 二項(xiàng)分布 分散 小 孟德?tīng)栠z傳 不易度量 個(gè)體和 群體 ? 在一個(gè)有性生殖的自然群體中，在符合以下 5個(gè)條件則被稱為理想群體。在理想群體中各等位基因的頻率和基因型頻率在一代一代的遺傳中是穩(wěn)定不變的： 種群無(wú)限大 種群中個(gè)體間的交配是隨機(jī)的 沒(méi)有突變發(fā)生 沒(méi)有新基因加入 沒(méi)有自然選擇 理想群體 HardyWeinberg law的數(shù)學(xué)表達(dá) A基因的頻率為 p， a基因的頻率為 q。 在理想群體中， p和 q都將不會(huì)變。所以在隨機(jī)交配時(shí)，將是 A與 a的自由組合： 1. 一對(duì)等位基因隨機(jī)交配 雄配子♂ 雌配子♀ A(p) a(q) A(p) AA(p2) Aa(pq) a(q) Aa(pq) aa(q2) （ 1）配子隨機(jī)結(jié)合 （ 3）數(shù)學(xué)等式 (p+q)2 = p2 + 2pq + q2 =1 p + q = 1 ? 拉馬克 (J. B. Lamarck)于 1809年提出的關(guān)于生物進(jìn)化的學(xué)說(shuō)。認(rèn)為物種由其他物種變化而來(lái)，生物存在由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的等級(jí)，強(qiáng)調(diào)生物內(nèi)因?yàn)檫M(jìn)化動(dòng)力，主