第7章基因表达调控.ppt
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1、第第7 7章章 基因表达调控基因表达调控1 1、原核生物原核生物表达调控表达调控 2 2、真核生物表达调控、真核生物表达调控本次内容本次内容 组成型基因(蛋白质)组成型基因(蛋白质)诱导型(调节型)基因(蛋白质)诱导型(调节型)基因(蛋白质)本底水平的基因表达本底水平的基因表达 基因的表达包括转录和翻译两步过程,基因的表达包括转录和翻译两步过程,基因的表达调控可以发生在基因表达的任何基因的表达调控可以发生在基因表达的任何阶段,涉及到多种因子。阶段,涉及到多种因子。转录水平的调控转录水平的调控 转录后水平的调控转录后水平的调控基因表达调控基因表达调控mRNA加工成熟水平调控加工成熟水平调控翻译水
2、平调控翻译水平调控 基因活性的调控主要通过基因活性的调控主要通过反式作用因子反式作用因子(trans-acting factor,通常是蛋白质)通常是蛋白质)与与顺式作用元件顺式作用元件(cis-acting element,通常为通常为DNA上的特定序列)上的特定序列)相互作用而实现。相互作用而实现。顺式作用顺式作用:任一不转变为任何其他形式的:任一不转变为任何其他形式的DNA序列,它只序列,它只在原位发挥在原位发挥DNA序列的作用,它仅影响与其在物理上相连序列的作用,它仅影响与其在物理上相连的的DNA,有时顺式调节序列最终发挥作用的分子不是有时顺式调节序列最终发挥作用的分子不是DNA,而是
3、而是RNA。顺式作用元件顺式作用元件:是指对基因表达有调节活性的:是指对基因表达有调节活性的DNA序列,序列,其活性影响与其自身同处在一个其活性影响与其自身同处在一个DNA分子上的基因;同时,分子上的基因;同时,这种序列通常这种序列通常不编码蛋白质不编码蛋白质,多位于基因傍侧或内含子中。,多位于基因傍侧或内含子中。反式作用反式作用:游离基因产物扩散至目标场所的过程。因此游离基因产物扩散至目标场所的过程。因此反式作用因子的编码基因与其识别或结合的靶核苷酸序反式作用因子的编码基因与其识别或结合的靶核苷酸序列一般不在同一个列一般不在同一个DNA分子上。分子上。反式作用因子反式作用因子:由调节基因编码
4、,调节基因是一种特殊:由调节基因编码,调节基因是一种特殊的结构基因,其编码产物(的结构基因,其编码产物(RNA或蛋白质,通常是蛋或蛋白质,通常是蛋白质或蛋白质亚基)可以扩散,控制其他基因的表达。白质或蛋白质亚基)可以扩散,控制其他基因的表达。基因表达的调节控制基本上是反式作用因子与顺式作基因表达的调节控制基本上是反式作用因子与顺式作用元件的相互作用。反式作用因子只识别用元件的相互作用。反式作用因子只识别DNA上非常短的上非常短的一段序列(顺式元件)。一段序列(顺式元件)。Cis-elementTrans-acting factorRegulator RNA polymarase 为了区分调控过
5、程中的调控成分和其调控的基因,又使用结构基因(Structural gene)和调控基因(Regulator gene)的概念。n结构基因结构基因是编码蛋白质或RNA的任何基因。结构基因编码大量结构和功能各异的蛋白质,包括结构蛋白、具有催化活性的酶和调控蛋白。n调控基因调控基因(调节基因调节基因)是参与其它基因表达调控的蛋白质的结构基因。调控的关键调控的关键是调控基因编码的蛋白质通过与DNA 上的特异位点的结合来调控转录。这种相互作用可以通过正(Positive)调控的方式(打开基因的作用)和负(Negative)调控的形式(关闭基因的作用)来调控一个靶基因(Target gene)。它们在D
6、NA上的位点通常但不是专一的位于目的基因的上游。多顺反子(多顺反子(polycistronic mRNA):是一组相邻或相互是一组相邻或相互重叠基因的重叠基因的 转录产物,是编码多个蛋白质的转录产物,是编码多个蛋白质的mRNA。由操纵区同两个或多个功能相关的结构基因连在一起,由操纵区同两个或多个功能相关的结构基因连在一起,受同一调节基因和启动区的调控,形成一个受同一调节基因和启动区的调控,形成一个操纵子操纵子(operon)。它包括结构基因、操纵位点、调节基因。是。它包括结构基因、操纵位点、调节基因。是基因表达和调节的单位。基因表达和调节的单位。大多数细菌基因的表达调控依赖于大多数细菌基因的表
7、达调控依赖于操纵区操纵区(operator),这这是与启动子连接的一段序列,可控制基因的转录起始是与启动子连接的一段序列,可控制基因的转录起始。操纵区操纵区(operator):基因编码序列前面的基因编码序列前面的DNA区,它区,它可结合阻遏物或活化物,从而可结合阻遏物或活化物,从而控制基因的转录起始控制基因的转录起始。操纵基因位于基因的启动子后面,或与启动子重叠。操纵基因位于基因的启动子后面,或与启动子重叠。阻遏蛋白阻遏蛋白/物物(repressor):基因或操纵子转录起始点基因或操纵子转录起始点上游特定上游特定DNA序列(操纵基因)上的结合蛋白,可阻序列(操纵基因)上的结合蛋白,可阻止止R
8、NA多聚酶开始合成多聚酶开始合成mRNA,即阻止基因表达。即阻止基因表达。1.2.1 原核基因调控的类型和特点。1.2.2 弱化子对基因活性影响n弱化子(衰减子):n举例:色氨酸操纵子1.2.3 降解物1.2.4 细菌的应急反应 氨基酸饥饿空载tRNA激活焦磷酸转移酶 ppGpp关闭许多基因(/打开氨基酸合成基因)2.2 乳糖操纵子与负控诱导系统o Jacob 和Monod提出的操纵子学说 原核生物基因表达调控的模式和机制 围绕着乳糖操纵子转录启始位点,阻遏蛋白和RNA聚合酶的结合区域相互重叠。当抑制因子(当抑制因子(lactose repressor)附着在操纵子上时基因关闭附着在操纵子上时
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- 关 键 词:
- 基因 表达 调控