真核生物基因表达其他水平上的调控

第七章第四节真核生物基因表达其他水平上的调控主讲：水银色的舞动生物技术及应用主要内容一：转录后水平的调控二：翻译水平的调控一：转录后水平的调控各种基因的转录产物都是RNA，无论是rRNA、tRNA,还是mRNA,初级转录产物只有经过加工才能成为有生物功能的活性分子.1.rRNA和tRNA的加工成熟2.mRNA的加工成熟3.真核生物基因转录后加工的多样性4.mRNA有效性的调控1.rRNA和tRNA的加工成熟rRNA的加工包括分子内的切割和化学修饰两个方面.rRNA基因转录主要在细胞核内进行,初级转录产物45S前体rRNA很快就被加工降解,生成不同分子质量的成熟的rRNA.rRNA的化学修饰主要是甲基化.一般认为,tRNA基因的初级转录产物在进入细胞质后,首先经过核苷的修饰,生成4.5S前体tRNA,再行剪切成为成熟的tRNA(4S).2.mRNA的加工成熟编码蛋白质的基因转录产生mRNA.这类基因在转录后经过一系列的的加工成为成熟的有生物功能的mRNA.与rRNA、tRNA相同,编码蛋白质的基因转录时首先生成核不均一RNA,然后再加工剪接成为成熟mRNA.3.真核生物基因转录后加工的多样性真核生物的基因按其转录方式可以分为简单转录单位和复杂转录单位两大类.这两种转录方式虽然最终都会产生蛋白质,但他们转录后加工方式不同.(1).简单转录单位(2).复杂转录单位(1).简单转录单位这类基因编码只产生一个多肽,其原始转录产物有时需要加工,有时不需要加工.这类基因转录后加工有3种不同形式.(图)(2).复杂转录单位含有复杂转录单位的主要是一些编码组强和发育特异性蛋白质的基因,它们除了含有数量不等的内含子外,其原始转录产物能通过不同方式加工成两个或两个以上的mRNA.4.mRNA有效性的调控真核生物能否长时间,及时的利用成熟的mRNA分子翻译出蛋白质以供生长和发育的需要,是与mRNA的稳定性以及屏蔽状态的解除密切相关的.二：翻译水平的调控翻译过程主要涉及到细胞的四种装置:①核糖体,它是蛋白质生物合成的场所;•②mRNA,它是信息传递的媒介;③tRNA,它是氨基酸的携带者;④可溶性蛋白因子,它是蛋白质生物合成所必须的因子.可溶性蛋白因子可溶性蛋白因子按功能可分为三类:一是起始因子,如eIF-2,eIF-2B,eIF-3等.二是延伸因子,如EF-1,EF-2等.三是终止因子,如RF等.mRNA在蛋白质合成中的调控功能1.可溶性蛋白因子的修饰与翻译起始的调控2.mRNA的“扫描模式”与蛋白质合成的起始3.mRNA5’末端帽子结构的识别与蛋白质合成4.mRNA稳定性的调节5.反义RNA对翻译的调控作用1.可溶性蛋白因子的修饰与翻译起始的调控许多可溶性蛋白因子对蛋白质的合成起重要作用.研究发现,对许多可溶性蛋白因子的修饰也会影响翻译其始.例如，肽链起始因子eIF-2在激酶的作用下发生磷酸化，可以抑制蛋白质的合成。eIF-2发生磷酸化后阻碍蛋白质合成的原因，很可能是因为eIF-2经α亚基磷酸化以后导致eIF-2与eIF-2B紧密结合，直接影响了eIF-2的再利用，从而影响了蛋白质合成起始复合物的生成。HCL非活性型HCL-P活性型ATPADP氯高铁血红素eIF-2活性型eIF-2（α-P）非活性型HTP-HCL-PHTP-HCL2.mRNA的“扫描模式”与蛋白质合成的起始大量实验证明，在真核生物起始蛋白质合成时，40s核糖体亚基及有关的合成起始因子首先与mRNA模板靠近5`末端处结合，然后向3`方向滑行，发现AUG起始密码子时再与60s大亚基形成80s复合物。这就是Kozak提出的真核生物蛋白质合成起始的“扫描模式”。3.mRNA5’末端帽子结构的识别与蛋白质合成因为绝大多数真核生物mRNA5`末端都带有帽子结构，所以核糖体起始蛋白质的合成，首先面临的问题是如何识别这顶帽子。（1）帽子的类型与功能（2）帽子结合蛋白类型结构mRNAO型5`m7GpppA/GpNp-3`酵母，黏虫Ⅰ型5`m7GpppA/GmpNp-3`海胆胚，卤虫Ⅱ型5`m7GpppN1mpN2p-3`哺乳动物5`m7GpppN1mpN2mp-3`哺乳动物5.反义RNA对翻译的调控作用天然反义RNA首先在原核细胞中发现，近年来，在真核生物中也发现了一些可能的天然反义RNA。在蛋白质的生物合成过程中，特别是在起始反应过程中，mRNA的“可翻译性”是起决定作用的，其5`末端的帽子结构、二级结构与rRNA的互补性，以及起始密码附近的核苷酸序列都是蛋白质生物合成信号系统。蛋白质生物合成的调控。就是通过mRNA本身所固有的这些信号与可溶性蛋白质因子或者核糖体之间的相互作用而实现的。