真核基因表达系统 .
97页1、第八章 真核表达系统 Chapter 8 Eukaryotic expression system,概述( introduction ) 真核基因结构及表达调控特点( Features of eukaryotic gene structure and regulation) 真核表达系统(eukaryotic gene expression system) 酵母表达系统(yeast expression system) 哺乳动物细胞表达系统(mammalian cell expression) 昆虫细胞表达系统(insect cell expression ),内 容,第一节 概述,一、真核基因组的复杂性 二、原核表达系统的局限性 三、真核表达系统的必要性及优势,一、真核基因组的复杂性,1. 真核基因组巨大 大肠杆菌基因组约4106bp,哺乳类基因组在109bp数量级 大肠杆菌约有4000个基因,人则约有10万个基因 2. 真核生物遗传信息复杂 原核生物的基因组基本上是单倍体,而真核基因组是二倍体 真核生物主要的遗传物质与组蛋白等构成染色质,被包裹在核膜内,核外还有遗传成分(如线粒体D
2、NA等),这就增加了基因表达调控的层次和复杂性。 ,细菌多数基因按功能相关成串排列,组成操纵子,共同开启或关闭,转录出多顺反子(polycistron)的mRNA; 真核生物则是一个结构基因转录生成一条mRNA,即mRNA是单顺反子(monocistron),基本上没有操纵子的结构。 真核细胞的许多活性蛋白是由相同和不同的多肽形成的亚基构成的,这就涉及到多个基因协调表达的问题,真核生物基因协调表达要比原核生物复杂得多。,3. 真核生物基因协调表达,4. 真核生物基因编码复杂,原核基因组的大部分序列都为基因编码,而核酸杂交等实验表明:哺乳类基因组中仅约10%的序列为蛋白质、rRNA、tRNA等编码,其余约90%的序列功能至今还不清楚。 原核生物的基因为蛋白质编码的序列绝大多数是连续的,而真核生物为蛋白质编码的基因绝大多数是不连续的,即有外显子(exon)和内含子(intron),转录后需经剪接(splicing)去除内含子,才能翻译获得完整的蛋白质,这就增加了基因表达调控的环节。 原核基因组中除rRNA、tRNA基因有多个拷贝外,重复序列不多。哺乳动物基因组中则存在大量重复序列(repe
3、titive sequences)。 真核生物mRNA 5有帽状结构,3末端有PolyA尾巴,1、没有转录后的剪接和加工系统 2、缺乏翻译后加工修饰系统:不能进行糖基化、磷酸化、甲基化的修饰,影响某些蛋白的活性。,二、 原核表达系统的局限性,3、在原核细胞中表达的真核蛋白不稳定 易被细菌蛋白酶降解; 难实现真正的分泌出胞,其产量很低; 而且容易出现信号肽不被切割,或不在特异位置上切割。 表达产物常以包涵体的形式存在,后期变性、复性的效率低 4、内毒素的污染 (contamination of endotoxin),1. 具转录后加工系统: 2. 具翻译后修饰系统 3. 可实现真正的分泌表达,三、真核表达系统的必要性及优势 ( advantages of eukaryotic expression system ),(一)真核基因表达调控特点 -多层次、多方面 (二)真核基因表达的调控模式,第二节 真核基因表达调控特点Features of Eukaryotic gene structure and expression,真核基因表达的调控模式 ( The regulating mode
4、l of eukaryotic gene expression),1、转录前水平(基因组水平) :gene level 2、转录水平调控: transcription level 3、转录后调控: post-transcription level 4、翻译水平的调控: translation level 5、翻译后修饰: post-translation modification,1、转录前水平(基因组水平): gene level 基因结构的改变、稳定持久、不可逆,组蛋白修饰,DNA甲基化等,2. 转录水平调控 顺式调控元件(cis-acting element) 反式作用因子(trans-acting factor),(1 )顺式调控元件(cis-acting element) 结构基因周围能与特异转录因子结合而启动 转录的DNA序列,主要包括: 起正性调节作用:启动子、增强子 起负性调节作用:沉寂子,终止子,加尾信号,启动子 位于基因5末端与转录起始有关的核苷酸序列。作用特点是近距离作用、具有方向性、空间位置较恒定。一般包括 核心启动子元件(core promoter eleme
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