第7章真核基因表达调控中.ppt

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1、第七章第七章 真核基因表达调控真核基因表达调控绪论绪论第一节第一节 真核基因组的一般构造特点真核基因组的一般构造特点 第二节第二节 DNA水平上的基因表达调控水平上的基因表达调控第三节第三节 真核基因的转录真核基因的转录第四节第四节 反式作用因子对转录的影响反式作用因子对转录的影响第五节第五节 蛋白质乙酰化对基因表达的影响蛋白质乙酰化对基因表达的影响第六节第六节 真核基因表达调控举例真核基因表达调控举例第七节第七节 真核基因转录后表达调控的多样性真核基因转录后表达调控的多样性第七章第七章 真核基因表达调控真核基因表达调控第三节第三节 真核基因的转录真核基因的转录1.启动子启动子1.1核心启动子

2、：核心启动子：TATA框启动子框启动子1.2上游启动子元件：上游启动子元件：不典型的启动子不典型的启动子v富含富含GC，无，无TATA框的基因转录框的基因转录v转录起始子与无转录起始子与无TATA框、框、GC框的基因转录框的基因转录真核生物真核生物RNA聚合酶聚合酶的启动子结构的启动子结构第三节第三节 真核基因的转录真核基因的转录2.转录模板：转录模板：一个转录单元，包括转录起始位点到一个转录单元，包括转录起始位点到终止处的全部终止处的全部DNA序列。序列。3.RNA聚合酶聚合酶II：多个亚基组成。多个亚基组成。4.转录所需的蛋白因子：转录所需的蛋白因子：参与转录的起始、延伸和参与转录的起始、

3、延伸和终止。终止。第七章第七章 真核基因表达调控真核基因表达调控第三节第三节 真核基因的转录真核基因的转录5.增强子增强子 增强子是指能使它连锁的基因转录频率明显增增强子是指能使它连锁的基因转录频率明显增强的强的DNA序列。序列。SV40增强子结构示意图增强子结构示意图第三节第三节 真核基因的转录真核基因的转录第七章第七章 真核基因表达调控真核基因表达调控第三节第三节 真核基因的转录真核基因的转录5.增强子增强子5.1特性特性v增强效应十分明显增强效应十分明显v增强效应与其位置和取向无关增强效应与其位置和取向无关v大多为重复序列大多为重复序列v其增强效应有严密的组织和细胞特异性其增强效应有严密

4、的组织和细胞特异性v没有基因专一性，可以在不同的基因组合上表现没有基因专一性，可以在不同的基因组合上表现增强效应增强效应v许多增强子还受外部信号的调控许多增强子还受外部信号的调控第三节第三节 真核基因的转录真核基因的转录5.增强子增强子 增强子的功能是可以累加的。增强子的功能是可以累加的。SV40增强子序列可增强子序列可以被分为两半，每一半序列本身作为增强子功能很弱，以被分为两半，每一半序列本身作为增强子功能很弱，但合在一起，即使其中间插入一些别的序列，仍然是但合在一起，即使其中间插入一些别的序列，仍然是一个有效的增强子。因此，要使一个增强子失活必须一个有效的增强子。因此，要使一个增强子失活必

5、须在多个位点上造成突变。对在多个位点上造成突变。对SV40增强子而言，没有增强子而言，没有任何单个的突变可以使其活力降低任何单个的突变可以使其活力降低10倍。倍。第三节第三节 真核基因的转录真核基因的转录5.增强子增强子5.2增强子的作用原理增强子的作用原理v影响模板附近影响模板附近DNA 的双螺旋结构，以蛋白质之间的双螺旋结构，以蛋白质之间的相互作用为媒介形成增强子与启动子之间的相互作用为媒介形成增强子与启动子之间“成环成环”连接，活化基因转录；连接，活化基因转录；v将模板固定在细胞核内特定位置，促进将模板固定在细胞核内特定位置，促进RNA聚合聚合酶酶II在在DNA链上的结合和滑动；链上的结

6、合和滑动；v增强子区可以作为反式作用因子或增强子区可以作为反式作用因子或RNA聚合酶聚合酶II进进入染色体结构的入染色体结构的“入口入口”。增强子作用机理增强子作用机理 一个增强子可通过将蛋一个增强子可通过将蛋白质带到启动子附近行使其白质带到启动子附近行使其功能。增强子在长线形功能。增强子在长线形DNA的相反末端不起作用，但当的相反末端不起作用，但当DNA在蛋白质桥作用下连接在蛋白质桥作用下连接成环状时，却能有效地发挥成环状时，却能有效地发挥作用。增强子和启动子在两作用。增强子和启动子在两个分开的个分开的DNA环上时不起作环上时不起作用，但两环连接时却发生作用，但两环连接时却发生作用。用。非活

7、化结构非活化结构活化结构活化结构蛋白质桥蛋白质桥相互连接成环相互连接成环第四节第四节 反式作用因子对转录的影响反式作用因子对转录的影响 根据各个蛋白质成分在转录中的作用，能将整根据各个蛋白质成分在转录中的作用，能将整个复合体分为个复合体分为3部分：部分：v 参与所有或某些转录阶段的参与所有或某些转录阶段的RNA聚合酶亚基，聚合酶亚基，不具有基因特异性；不具有基因特异性；v 与转录的起始或终止有关的辅助因子，不具有与转录的起始或终止有关的辅助因子，不具有基因特异性；基因特异性；v 与特异调控序列结合的转录因子。与特异调控序列结合的转录因子。真核生物中转录因子活性调节的主要方式真核生物中转录因子活

8、性调节的主要方式无蛋白质无蛋白质蛋白质合成蛋白质合成真核生物中转录因子活性调节的主要方式真核生物中转录因子活性调节的主要方式真核生物中转录因子活性调节的主要方式真核生物中转录因子活性调节的主要方式1.DNA结合结构域基序结合结构域基序 a.螺旋螺旋-转角转角-螺旋结构（螺旋结构（Helix-turn-helix）是最早发现于原核生物中的一个关键因子，该结构是最早发现于原核生物中的一个关键因子，该结构域长约域长约20个个aa，主要是，主要是两个两个-螺旋区螺旋区和将其隔开的和将其隔开的转转角角。其中的一个被称为识别螺旋区，因为它常常带有数。其中的一个被称为识别螺旋区，因为它常常带有数个直接与个直

9、接与DNA序列相识别的氨基酸。序列相识别的氨基酸。第四节第四节 反式作用因子对转录的影响反式作用因子对转录的影响螺旋螺旋-转角转角-螺旋结构螺旋结构螺旋转角螺旋（helixturnhelix，HTH）基序 b.锌指结构（锌指结构（Zinc finger）长约长约30个个aa，其中其中4个氨基酸（个氨基酸（2个个Cys（半胱（半胱氨酸），氨酸），2个个His（组氨酸）与一个（组氨酸）与一个Zinc原子相原子相结合结合。与。与Zinc结合后锌指结构较稳定，结合后锌指结构较稳定，有有Zinc参参与时才具有转录调控活性与时才具有转录调控活性。第四节第四节 反式作用因子对转录的影响反式作用因子对转录的影

10、响锌指结构锌指结构锌指(zinc finger)c.同源域蛋白（同源域蛋白（Homeodomain）最早来自控制躯体发育的基因，最早来自控制躯体发育的基因，长约长约60个氨基酸，其中的个氨基酸，其中的DNA结结合区与合区与 helix-turn-helix motif相似，相似，人们把该人们把该DNA序列称为序列称为homeobox。主要与主要与DNA大沟相结合。大沟相结合。第四节第四节 反式作用因子对转录的影响反式作用因子对转录的影响d.亮氨酸拉链（亮氨酸拉链（Leucine zippers）是亲脂性（是亲脂性（amphipathic）的）的螺旋，包含有许多集中在螺旋一边的螺旋，包含有许多集

11、中在螺旋一边的疏水氨基酸，疏水氨基酸，两条多肽链以此形成二两条多肽链以此形成二聚体聚体。每隔每隔6个残基出现一个亮氨酸个残基出现一个亮氨酸。由赖氨酸（由赖氨酸（Lys）和精氨酸（）和精氨酸（Arg）组成组成DNA结合区。结合区。第四节第四节 反式作用因子对转录的影响反式作用因子对转录的影响碱性亮氨酸拉链(basic leucine zipper,bZIP)第四节第四节 反式作用因子对转录的影响反式作用因子对转录的影响亮氨酸拉链亮氨酸拉链e.碱性螺旋碱性螺旋-环环-螺旋螺旋（basic helix-loop-helix）该调控区长约该调控区长约50个个aa残基，残基，同时具有与同时具有与DNA结

12、合和形成蛋白结合和形成蛋白质二聚体的功能，其主要特点是质二聚体的功能，其主要特点是可形成可形成两个亲脂性两个亲脂性-螺旋，两个螺旋，两个螺旋之间由环状结构相连螺旋之间由环状结构相连，其，其DNA结合功能是由一个较短的富结合功能是由一个较短的富碱性氨基酸区所决定的。碱性氨基酸区所决定的。第四节第四节 反式作用因子对转录的影响反式作用因子对转录的影响第四节第四节 反式作用因子对转录的影响反式作用因子对转录的影响2.DNA结合蛋白主要转录激活结构域结合蛋白主要转录激活结构域 a.酸性酸性-螺旋螺旋(acidic-helix)该结构域含有由酸性氨基酸残基组成的保守序列，该结构域含有由酸性氨基酸残基组成

13、的保守序列，多呈带负电荷的亲脂性多呈带负电荷的亲脂性-螺旋螺旋，增加激活区的负电荷数增加激活区的负电荷数能提高激活转录的水平能提高激活转录的水平。可能是通过非特异性的相互作。可能是通过非特异性的相互作用与转录起始复合物上的用与转录起始复合物上的TFD等因子结合生成稳定的等因子结合生成稳定的转录复合物而促进转录。转录复合物而促进转录。2.DNA结合蛋白主要转录激活结构域结合蛋白主要转录激活结构域 b.谷氨酰胺丰富区谷氨酰胺丰富区(glutamine-rich domain)SP1是启动子是启动子GC盒的结合蛋白，其盒的结合蛋白，其N末端含有末端含有2个主个主要的转录激活区，要的转录激活区，氨基酸

14、组成中有氨基酸组成中有25%的谷氨酰胺的谷氨酰胺，很少，很少有带电荷的氨基酸残基。酵母的有带电荷的氨基酸残基。酵母的HAP1、HAP2和和GAL2及及哺乳动物的哺乳动物的OCT-1、OCT-2、Jun、AP2和和SRF也含有这也含有这种结构域。种结构域。第四节第四节 反式作用因子对转录的影响反式作用因子对转录的影响2.DNA结合蛋白主要转录激活结构域结合蛋白主要转录激活结构域 C.脯氨酸丰富区脯氨酸丰富区(proline-rich domain)CTF家族（包括家族（包括CTF-1、CTF-2、CTF-3）的）的C末末端与其转录激活功能有关，端与其转录激活功能有关，含有含有20%-30%的脯氨酸的脯氨酸残基残基，很难形成，很难形成-螺旋。螺旋。第四节第四节 反式作用因子对转录的影响反式作用因子对转录的影响