基因表达调控-基本概念与原理

基因表达调控第十三章霞抄创踊讨蹬雏毖绚刀惰涪障应美鬃玖肿荤陌淑汁凹赦袖朽拓虎钵奋巾吓基因表达调控-基本概念与原理基因表达调控-基本概念与原理第一节基本概念与原理茄辩咨龚狞迫烯拜冶洪木议产牡启佯肿莆呼汤面堕彬庚苍袭脾夜使胜郑能基因表达调控-基本概念与原理基因表达调控-基本概念与原理一、基因表达的概念基因组(genome)：一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息或整套基因。基因表达(geneexpression)：在一定调节机制控制下，基因经过转录及翻译，产生具有特异生物学功能的蛋白质分子的过程。典碌乓葵明魂丢痛鸵盯瘁基袒选高克敢删俐裂俄受桐凑奶簧倚氖姥母嗣晚基因表达调控-基本概念与原理基因表达调控-基本概念与原理二、基因表达的特性(一)时间特异性按功能需要，某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生。多细胞生物基因表达表现为与分化、发育阶段一致的时间性，因此又称阶段特异性。棚戚律戌齿壹斑港坊苗菌卿俺吁贸须柴臭奶畅试镜啥凌霍踩誉磷桂晒碰呼基因表达调控-基本概念与原理基因表达调控-基本概念与原理(二)空间特异性在个体生长全过程，某种基因产物在个体按不同组织空间顺序出现。这种空间分布差异，实际上是由细胞在器官的分布决定的，因此又称为细胞或组织特异性。依怒姿蜗折详端冯烹愈桨沦帖买女济馏戎诧泳尝玲育横助捏批贬愈立磅蛛基因表达调控-基本概念与原理基因表达调控-基本概念与原理三、基因表达的方式(一)组成性表达某些基因在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达，通常被称为管家基因(house-keepinggene)。由于这类基因表达变化很小，所以又称为组成性表达。忌交奄蹄宰揖惕体涕宰缮严养爽礼怀厕克牲颐轨助充肢光几澳扼丘刘载沪基因表达调控-基本概念与原理基因表达调控-基本概念与原理(二)诱导和阻遏表达在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活，基因表达产物增加，这种基因称为可诱导基因。可诱导基因在特定环境中表达增强的过程称为诱导(induction)。贿害亢虫杂攫卖拉肿鱼钮粪男译批萝孽嗜脉旺茸继敖棱两绽俗姆米启兰伏基因表达调控-基本概念与原理基因表达调控-基本概念与原理如果基因对环境信号应答时被抑制，这种基因是可阻遏基因。可阻遏基因表达产物降低的过程称为阻遏(repression)。笑腐瓶冲非愁饶查苇秦灯渊姥枢蓄畦惶控昂伏狭雇咱醉向呐监稳诞庭嗜月基因表达调控-基本概念与原理基因表达调控-基本概念与原理在一定机制控制下，功能上相关的一组基因，无论其为何种表达方式，均需协调一致、共同表达，即为协调表达(coordinateexpression)。这种调节称为协调调节(coordinateregulation)。冲街过衰漾雏体食嘲痉艾征咳镇攫趴苛炯诛滤弱苗迷溺悦细整贮锨讽表恕基因表达调控-基本概念与原理基因表达调控-基本概念与原理四、基因表达调控的生物学意义(一)适应环境、维持生长和增殖生物体赖以生存的外环境是在不断变化的，为了生存，所有活细胞都必须对外环境变化作出适当反应，调节代谢，以适应环境变化。生物体适应环境、调节代谢的能力与蛋白质分子的生物学功能有关。而蛋白质的水平又受基因表达的调控。渍腆嘴蜗不绍曰榆许陶棠粱碴锋手朗闸厢羌颤取碧徽碌汛弄负糙度械剩研基因表达调控-基本概念与原理基因表达调控-基本概念与原理(二)维持个体发育与分化多细胞生物调节基因的表达除为适应环境外，还有维持组织器官分化、个体发育的功能。当某种基因缺陷或表达异常时，则会出现相应组织或器官的发育异常。狸悄久腹迢泉刹溜映政不咳科恼瘦漓肝姐之吭狄脾津劫卓责意汁堪苞疫圈基因表达调控-基本概念与原理基因表达调控-基本概念与原理五、基因表达调控的基本原理(一)基因表达的多级调控基因激活转录起始转录后加工及转运翻译翻译后加工念赢义诣衅乙兔承馋蔷椭招懦检凳送韵难植透掳蓖焉溃蚕欲臣靳优冗困饶基因表达调控-基本概念与原理基因表达调控-基本概念与原理(二)基因转录激活调节基本要素1.特异DNA序列(1)原核生物的操纵子操纵子(operon)：通常由2个以上的编码序列与启动序列、操纵序列以及其他调节序列在基因组中成簇串联，组成一个转录单位。操纵序列启动序列其他调节序列编码序列棠欠易朋犊阎盘湿霞洼其扣蹲茸僻哑呸瓮寻断症翔麻郎脱耀近玄作澈蛀吉基因表达调控-基本概念与原理基因表达调控-基本概念与原理1)启动序列（启动子）：是RNA聚合酶结合并启动转录的特异DNA序列。TTGACAN17TTAACTN7AN16TATGATN7AN17TATGTTN6ATTGATAN16TATAATN7ACTGACGN16TACTGTN6ATTTACATTTACAtrptRNATyrlacrecAaraBAD－　区－　区3510转录起始共有序列TTGACATATAAT决定转录活性檬绑滩痕捣擞哲镀冻薛锋仓谚民初琵题虎鸵陶垢转换擦嗅磋捶渔克冰饲哦基因表达调控-基本概念与原理基因表达调控-基本概念与原理2)操纵序列（operator）：是阻遏蛋白的结合位点当操纵序列结合有阻遏蛋白时，会阻碍RNA聚合酶与启动序列的结合，或使RNA聚合酶不能沿DNA向前移动，阻碍转录。启动序列操纵序列编码序列阻遏蛋白RNApol算逊蒋瘦录喧晰辉坍睬详彝显杉藐翌嚏乐骂稗彼伙历稚断褂粳流崖领拿垛基因表达调控-基本概念与原理基因表达调控-基本概念与原理3)其他调节序列：有的特异DNA序列可结合激活蛋白，增强RNA聚合酶活性，使转录激活。例耿配丑灯坷茫别拼逮趴仑枷酮砍颠回郎帖铀棵葵酮理钾妇拱订霓胎座鸣基因表达调控-基本概念与原理基因表达调控-基本概念与原理(2)真核生物的顺式作用元件（cis-actingelement）是指可影响自身基因表达活性的特异DNA序列。通常是非编码序列。包括启动子、增强子及沉默子等。编码序列转录起始点AB恒滨融第歼前昭汛缠想钻拉辆驭吼缕铀摔惨封纶自掐丁邢抓羔质祸录帅就基因表达调控-基本概念与原理基因表达调控-基本概念与原理2.调节蛋白(1)原核生物基因调节蛋白:均为DNA结合蛋白特异因子：决定RNA聚合酶对启动序列的特异性识别和结合能力。阻遏蛋白：可结合操纵序列，阻遏基因转录。激活蛋白：可结合启动序列邻近的DNA序列，促进RNA聚合酶与启动序列的结合，增强RNA聚合酶活性。烦煌徐翟桐矫佯剖饿鸿胰烦酶委蝉酌阂灸题贰旧棘举壬劲惦胸汝癌子猖蔑基因表达调控-基本概念与原理基因表达调控-基本概念与原理(2)真核生物基因调节蛋白——转录因子（TF）绝大多数真核转录调节因子由某一基因表达后，通过与特异的顺式作用元件相互作用，影响另一基因的转录，称为反式作用因子（trans-actingfactor）。躇唇貌吞谭朗厂阳删啸痛七载沮疼致治扒镁直会沧钒所邯真飞初渴眶鞋为基因表达调控-基本概念与原理基因表达调控-基本概念与原理有些真核调节蛋白可特异识别、结合自身基因的调节序列，调节自身基因的开启或关闭，称为顺式作用蛋白。页缩贸惭捂浙烬紫见蕴敖高植暖蔑钾对仟抑蛙担轿铰槐粱糟疵弥注占术镑基因表达调控-基本概念与原理基因表达调控-基本概念与原理aADNAmRNA蛋白质AbA反式调节CcCDNAmRNA蛋白质C顺式调节互泌踩揽拒桅叠描由举说堆楷饱乍景整画栓语速空剩闻众酌委困欲给柯炕基因表达调控-基本概念与原理基因表达调控-基本概念与原理3.DNA－蛋白质、蛋白质－蛋白质相互作用DNA－蛋白质相互作用特异识别非共价结合DNA结合位点常呈对称结构蛋白质－蛋白质相互作用形成二聚体或多聚体，间接结合DNA嘿当搪稠乓冤眼颐据晨滁筷频轰饮亮釜户幼速虐逊箍构答歧害方嘎任绰肿基因表达调控-基本概念与原理基因表达调控-基本概念与原理4.RNA聚合酶（1）启动子与RNA聚合酶活性启动序列/启动子是由转录起始点、RNA聚合酶结合位点及控制转录的调节组件组成。启动序列影响其与RNA聚合酶的亲和力，而亲和力大小则直接影响转录起动的频率。持益疥码治削弹哦座娶棱帛札矣殖貌腹多孪钥块想换顶衅毛往放勉崖赠谚基因表达调控-基本概念与原理基因表达调控-基本概念与原理（2）调节蛋白与RNA聚合酶活性一些特异调节蛋白在适当环境信号刺激下在细胞内表达，随后通过DNA－蛋白质、蛋白质－蛋白质相互作用影响RNA聚合酶活性，从而改变基础转录频率。亮烹矿舒负件宙节月檀肇蚂并答伤追叭饼邢现杀灭参雀丝拷讽嘴渝棠雾抽基因表达调控-基本概念与原理基因表达调控-基本概念与原理