真核生物基因结构

第二节、真核生物基因结构及功能一、基因的概念基因的概念随着分子遗传学、分子生物学、生物化学领域的进展而不断完善。从遗传学角度看：基因是生物的遗传物质，是遗传的基本单位----突变单位、重组单位和功能单位。从分子生物学角度看：基因是负载着特定遗传信息的DNA分子片段，在一定条件下能够表达这种遗传信息，执行特定的生理功能。1一）基因的一般特性从分子水平看，基因有以下基本特性：1、Gene自我复制------半保留复制2、基因决定性状：ProteinGene→mRNA→enzyme淘汰3、Gene突变生物进化保留遗传病2二）Gene类别依其功能分为：1、结构Gene---编码蛋白和酶分子结构；2、调控Gene---调节结构基因表达；3、转录而不翻译的Gene：rDNAGene→rRNA→核仁形成区，核糖体组成。tRNAGene→tRNA→转运氨基酸。3三）原核与真核生物基因比较原核生物Gene：无核膜，散在细胞质。一般只有一个DNA或RNA分子，Gene是连续的。大多数是双链环状，少数为单链、线状；如：大肠杆菌，双链环状DNA分子，3000~4000个基因，4.2x106bp,已经定位900多个基因真核生物Gene：有核膜，在核中和C质的线粒体中。Gene结构复杂，断裂基因，3～4万个Gene；Gene大小差别很大。β珠蛋白基因（1700bp）=3个外显子+2个内含子。DMD基因（2300kb）79个外显子，78个内含子。（迄今认识的最大的基因）4二、真核生物基因结构真核生物的结构基因的DNA序列由编码序列和非编码序列两部分组成，编码序列是不连续的，被非编码序列分割开来，称为断裂基因（splitgene）。1、外显子和内含子2、侧翼序列与调控序列2.1启动子2.2增强子2.3终止子51、外显子和内含子在结构基因中，编码序列称为外显子(exon)，表达多肽链部分。非编码序列称为内含子(Intron)，又称插入序列。β珠蛋白基因（1700bp）=3个外显子+2个内含子。DMD基因（2300kb）=79个外显子+78个内含子。（迄今认识的最大的基因）6外显子和内含子真核生物内含子和外显子不是完全固定不变的，有时同一DNA链上的某一段DNA序列，当它作为编码某一多肽链的基因时是外显子，而作为编码另一多肽链时，则是内含子。这样，同一基因却可以转录两种或两种以上的mRNA。真核生物某些结构Gene没有内含子，如组蛋白Gene，干扰素Gene等。它们多以基因簇形式存在，大多数的酵母结构Gene也没有内含子。75`GT——AG3`法则在每个外显子和内含子的接头区都是一段高度保守的共有序列，内含子的5`端是GT，3端是AG，这种接头方式称为GT-AG法则，普遍存在于真核生物中，是RNA剪接的识别信号，转录后的前体RAN中的内含子剪接位点。82、侧翼序列与调控序列每个结构基因的第一个和最后一个外显子的外侧，都有一段不被转录的非编码区，称为侧翼序列（Flankingsequence）。它是基因的调控序列，对基因的有效表达起调控作用，包括：启动子、增强子、终止子等。92.1启动子启动子（Promoter）是一段特定的核苷酸序列，位于Gene转录起始点上游的100bp范围内，是RNA聚合酶的结合部位，能促进转录过程。Promoter决定DNA中的转录链。TATA框（TATABox）是一段高度保守序列，7个bp，TATAA/TAA/T，位于转录起始点上游25～30bp（-30～50）。TATA框与转录因子TFII结合，再与RNA聚合酶II形成复合物，从而准确地识别转录起始位置，对转录水平有定量效应。10CAAT框（CAATBox）:是一段保守序列，9bp,GGGC/TCAATAC,位于转录起始点上游-70～-80bp,转录因子CTF识别位点并与之结合，激活转录。GC框（GCBox）:顺序为GGCGGG,有两个拷贝，位于CAATBox两侧，与转录因子SP1结合。（SP1有锌指区可以与DNA结合，在N端有激活转录的作用）GC框有激活转录的功能。112.2增强子增强子（Enhancer）包括启动子上游或下游的一段DNA序列，可以增强启动子发动转录，提高转录效率。特点：在任意位置都有效无方向性有组织特异性例如：Beta珠蛋白Gene增强子是由串联重复的两个72bp长的相同序列组成，位于转录起点上游-1400bp或下游3300bp处，均可增强转录效率（活性）200倍。增强子在转录起始点的上下游一定范围内增强转录效率。作用可以是5’～3’，也可以是3’～5’方向。122.3终止子终止子（Terminator）由一段回文序列以及特定的序列（PolyA）5’--AATAAA--3’组成。回文序列为转录终止号。PolyA为附加信号。终止子为反向重复序列，是RNA聚合酶停止工作的信号，反向重复序列转录后，可以形成发夹式结构，并且形成一串U。发夹式结构阻碍了RNA聚合酶的移动。一串U的U与DNA模板中的A的结合不稳定，从模板上脱落下来，终止转录。132.4调控序列调控序列（RegulatorSequence）包括启动子，增强子和终止子均属于基因的顺式调控因子（顺式作用元件），是人类Gene组中的一些特殊序列，起调控基因表达的作用。反式作用元件：TFII、CTF、SP1。14