真核生物基因表达调控.ppt

挂哪弃伴芹份亨面战先率资科氢透儡烽滞毗姨催谊使载远鲍胸挫钮桩揪笨真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控真核基因表达调控第第  七七  讲讲冈列挞给晾检瞥挟谩闲妇汹时瘴颁畴仍乾星吁矮宋航沽癸事庞呆宛延充凿真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控n绪论n一、 真核基因组的一般构造特点n二、 真核基因的转录n三、 反式作用因子对转录的影响n四、 真核基因表达调控的主要模式n五、 真核基因转录后加工的多样性本章主要内容挂发柔建大锚衫铰兆贡辨酣玲葵评薪符圭创驼呢罐并号南切面市邯区幻年真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控　　绪论　　绪论n真核生物（除酵母、藻类和原生动物等单细胞类真核生物（除酵母、藻类和原生动物等单细胞类之外）主要由多细胞组成，每个真核细胞所携带之外）主要由多细胞组成，每个真核细胞所携带的基因数量及总基因组中蕴藏的遗传信息量都大的基因数量及总基因组中蕴藏的遗传信息量都大大高于原核生物人类细胞单倍体基因组就包含大高于原核生物人类细胞单倍体基因组就包含有有3×109bp总总DNA，约为大肠杆菌总，约为大肠杆菌总DNA的的1000倍，是噬菌体总倍，是噬菌体总DNA的的10万倍左右！万倍左右！n  真核基因表达调控的最显著特征是能在特定时间真核基因表达调控的最显著特征是能在特定时间和特定的细胞中激活特定的基因，从而实现和特定的细胞中激活特定的基因，从而实现"预定预定"的、有序的、不可逆转的分化、发育过程，并使的、有序的、不可逆转的分化、发育过程，并使生物的组织和器官在一定的环境条件范围内保持生物的组织和器官在一定的环境条件范围内保持正常功能。

正常功能脖余池规亦怂馁叭痢篓途烟绘芒呻涵乘囚醋击厚伸驳综朝幕允辩缴棵吹揣真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控n　　真核生物基因调控，根据其性质可分为两大类：　　真核生物基因调控，根据其性质可分为两大类：  　第一类是瞬时调控或称可逆性调控，它相当于原　第一类是瞬时调控或称可逆性调控，它相当于原核细胞对环境条件变化所做出的反应，包括某种底核细胞对环境条件变化所做出的反应，包括某种底物或激素水平升降及细胞周期不同阶段中酶活性和物或激素水平升降及细胞周期不同阶段中酶活性和浓度的调节浓度的调节  　第二类是发育调控或称不可逆调控，是真核基因　第二类是发育调控或称不可逆调控，是真核基因调控的精髓部分，它决定了真核细胞生长、分化、调控的精髓部分，它决定了真核细胞生长、分化、发育的全部进程发育的全部进程n转录水平调控；转录水平调控；转录后水平调控转录后水平调控；翻译水平调控翻译水平调控；蛋白质加工水平的调控等蛋白质加工水平的调控等涝睛碍拣逃恤盛困皖胀积篙里裴拂肖妥啃养声肄颇券晨熬然惠仙藉什勤孰真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控研究基因调控主要应回答的3个问题：n①① 什么是诱发基因转录的信号？什么是诱发基因转录的信号？②② 基因调控主要是在哪一步（模板基因调控主要是在哪一步（模板DNA的的转录、转录、mRNA的成熟或蛋白质合成）实现的的成熟或蛋白质合成）实现的？？③③ 不同水平基因调控的分子机制是什么？不同水平基因调控的分子机制是什么？屉胆弱轨服熔鲤案偷鼠加酮宵帆凰椒伴暑阿态稠臣悲拔唐履臻貌保晦太逆真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控一、一、 真核基因组的一般构造特点真核基因组的一般构造特点n1、真核基因组的复杂性、真核基因组的复杂性n　　　　▲真核基因组比原核基因组大得多，大肠杆真核基因组比原核基因组大得多，大肠杆菌基因组约菌基因组约4×106bp，哺乳类基因组在，哺乳类基因组在109bp数数量级，比细菌大千倍；大肠杆菌约有量级，比细菌大千倍；大肠杆菌约有4000个基因，个基因，人则约有人则约有10万个基因。

万个基因n　　　　▲真核生物主要的遗传物质与组蛋白等构成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，核外还有遗传成分染色质，被包裹在核膜内，核外还有遗传成分(如如线粒体线粒体DNA等等)，这就增加了基因表达调控的层次，这就增加了基因表达调控的层次和复杂性和复杂性n　　 ▲原核生物的基因组基本上是单倍体，而真核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基因组是二倍体赡溶烦瑰挠舷了齿肘吏作欢煌晓庭傈宦兽拍谎朵仪座拓州耍梯袜撑戒婪资真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控　　　　▲细菌多数基因按功能相关成串排列，组成操纵元的基细菌多数基因按功能相关成串排列，组成操纵元的基因表达调控的单元，共同开启或关闭，转录出多顺反子的因表达调控的单元，共同开启或关闭，转录出多顺反子的mRNA；真核生物则是一个结构基因转录生成一条；真核生物则是一个结构基因转录生成一条mRNA，即，即mRNA是单顺反子，基本上没有操纵元的结构，而真是单顺反子，基本上没有操纵元的结构，而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。

构成的，这就涉及到多个基因协调表达的问题n　　　　▲原核基因组的大部分序列都为基因编码，而核酸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交等实验表明：哺乳类基因组中仅约10%的序列为蛋白的序列为蛋白质、质、rRNA、、tRNA等编码，其余约等编码，其余约90%的序列功能至今的序列功能至今还不清楚还不清楚n　　　　▲原核生物的基因为蛋白质编码的序列绝大多数是连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，即有外显子的，即有外显子(exon)和内含子和内含子(intron)，转录后需经，转录后需经剪接剪接(splicing)去除内含子，才能翻译获得完整的蛋白质，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这就增加了基因表达调控的环节淀辅猩匙眶毯大航统暴九恨三漂弊带唐话限弦奴娠仗拼单壮个存普骂淫祈真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控n　　　　▲原核基因组中除原核基因组中除rRNA、、tRNA基因有多个拷贝外，重基因有多个拷贝外，重复序列不多。

哺乳动物基因组中则存在大量重复序列：复序列不多哺乳动物基因组中则存在大量重复序列：n　　　　①①高度重复序列，这类序列一般较短，长高度重复序列，这类序列一般较短，长10－－300bp，，在哺乳类基因组中重复在哺乳类基因组中重复106次左右，占基因组次左右，占基因组DNA序列总量序列总量的的10－－60%，人的基因组中这类序列约占，人的基因组中这类序列约占20%，功能还不，功能还不明了n　　　　②②中度重复序列，这类序列多数长中度重复序列，这类序列多数长100－－500bp，重复，重复101－－105次，占基因组次，占基因组10-40%在人的基因组中在人的基因组中18S/28SrRNA基因重复基因重复280次，次，5SrRNA基因重复基因重复2000次，次，tRNA基因重复基因重复1300次，次，5种组蛋白的基因串连成簇重复种组蛋白的基因串连成簇重复30-40次n　　　　③③单拷贝序列，这类序列基本上不重复，占哺乳类基因单拷贝序列，这类序列基本上不重复，占哺乳类基因组的组的50-80%，在人基因组中约占，在人基因组中约占65%绝大多数真核生物绝大多数真核生物为蛋白质编码的基因在单倍体基因组中都不重复，是单拷贝为蛋白质编码的基因在单倍体基因组中都不重复，是单拷贝的基因。

的基因详配迁魔姥欧紊摊缆包酋晚挥榷伏寿祈伯责圈坯嗅掘赚丫佬宰隔叉力禄沂真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控2、真核基因组的一般构造特点真核基因组的一般构造特点n　　　　①① 在真核细胞中，一条成熟的在真核细胞中，一条成熟的mRNA链只能链只能翻译出一条多肽链，不存在原核生物中常见的多翻译出一条多肽链，不存在原核生物中常见的多基因操纵子形式基因操纵子形式　　　　②② 真核细胞真核细胞DNA都与组蛋白和大量非组蛋白都与组蛋白和大量非组蛋白相结合，只有一小部分相结合，只有一小部分DNA是裸露的是裸露的　　　　③③ 高等真核细胞高等真核细胞DNA中很大部分是不转录的，中很大部分是不转录的，大部分真核细胞的基因中间还存在不被翻译的内大部分真核细胞的基因中间还存在不被翻译的内含子　　　　④④ 真核生物能够有序地根据生长发育阶段的真核生物能够有序地根据生长发育阶段的需要进行需要进行DNA片段重排，还能在需要时增加细胞片段重排，还能在需要时增加细胞内某些基因的拷贝数内某些基因的拷贝数寅所孔怪忘拎长燎莆矿漂它劝潮勒歉泵讶伐喂筹晰涤息虎凝誉意轰酱氓恫真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控n　　　　⑤⑤ 在真核生物中，基因转录的调节区相对较在真核生物中，基因转录的调节区相对较大，它们可能远离启动子达几百个甚至上千个碱大，它们可能远离启动子达几百个甚至上千个碱基对，这些调节区一般通过改变整个所控制基因基对，这些调节区一般通过改变整个所控制基因5‘上游区上游区DNA构型来影响它与构型来影响它与RNA聚合酶的结合聚合酶的结合能力。

在原核生物中，转录的调节区都很小，大能力在原核生物中，转录的调节区都很小，大都位于启动子上游不远处，调控蛋白结合到调节都位于启动子上游不远处，调控蛋白结合到调节位点上可直接促进或抑位点上可直接促进或抑RNA聚合酶与它的结合聚合酶与它的结合 　　　　⑥⑥ 真核生物的真核生物的RNA在细胞核中合成，只有经在细胞核中合成，只有经转运穿过核膜，到达细胞质后，才能被翻译成蛋转运穿过核膜，到达细胞质后，才能被翻译成蛋白质，原核生物中不存在这样严格的空间间隔白质，原核生物中不存在这样严格的空间间隔　　　　⑦⑦ 许多真核生物的基因只有经过复杂的成熟许多真核生物的基因只有经过复杂的成熟和剪接过程，才能顺利地翻译成蛋白质和剪接过程，才能顺利地翻译成蛋白质坎慑罚剐铜墟垮薛卡悠糙茎卯堤淘危俗弃鸳泄晓硅翻荚踊亚剁甸炎功娱胁真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控3、真核基因表达调控的特点n(1)真核基因表达调控真核基因表达调控的环节更多的环节更多n真核基因转录发生在细胞核真核基因转录发生在细胞核(线线粒体基因的转录粒体内粒体基因的转录粒体内)，，翻译则多在胞浆，两个过程是分翻译则多在胞浆，两个过程是分开的，因此其调控增加了更多的开的，因此其调控增加了更多的环节和复杂性，转录后的调控占环节和复杂性，转录后的调控占有了更多的分量。

有了更多的分量n图中标出了真核细胞在分化过程图中标出了真核细胞在分化过程中会发生基因重排，即胚原性基中会发生基因重排，即胚原性基因组中某些基因会再组合变化形因组中某些基因会再组合变化形成第二级基因成第二级基因鹃岔扼稻很圈矩衣奄粕堂银领蠢谚竣乏廊诚竣笛狄胆婪挑够改摸原韭雾眯真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控n此外，真核细胞中还会发生基因扩增，即基因组此外，真核细胞中还会发生基因扩增，即基因组中的特定段落在某些情况下会复制产生许多拷贝中的特定段落在某些情况下会复制产生许多拷贝最早发现的是蛙的成熟卵细胞在受精后的发育过最早发现的是蛙的成熟卵细胞在受精后的发育过程中其程中其rRNA基因基因(可称为可称为rDNA)可扩增可扩增2000倍，倍，以后发现其他动物的卵细胞也有同样的情况，这以后发现其他动物的卵细胞也有同样的情况，这很显然适合了受精后迅速发育分裂要合成大量蛋很显然适合了受精后迅速发育分裂要合成大量蛋白质，需要有大量核糖体又如白质，需要有大量核糖体又如MTX是叶酸的结是叶酸的结构类似物，一些哺乳类细胞会对含有利用叶酸所构类似物，一些哺乳类细胞会对含有利用叶酸所必需的二氢叶酸还原酶必需的二氢叶酸还原酶(DHFR)基因的基因的DNA区段区段扩增扩增40?00倍，使倍，使DHFR的表达量显著增加，从的表达量显著增加，从而提高对而提高对MTX的抗性。

基因的扩增无疑能够大幅的抗性基因的扩增无疑能够大幅度提高基因表达产物的量，但这种调控机理至今度提高基因表达产物的量，但这种调控机理至今还不清楚还不清楚贺医肥嚎冈怀咐下框腮弄许乔您丹壕陛赫釜埠弱厕郴巫舰拄赣庄违完站副真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控(2)真核基因的转录与染色质的结构变化相关n1.染色质结构影响基因转录：松散的常染色质中染色质结构影响基因转录：松散的常染色质中的基因可以转录紧凑折叠结构的异染色质从未的基因可以转录紧凑折叠结构的异染色质从未见有基因转录表达，可见紧密的染色质结构阻止见有基因转录表达，可见紧密的染色质结构阻止基因表达基因表达n2.组蛋白的作用：组蛋白是碱性蛋白质，带正电组蛋白的作用：组蛋白是碱性蛋白质，带正电荷，可与荷，可与DNA链上带负电荷的磷酸基相结合，从链上带负电荷的磷酸基相结合，从而遮蔽了而遮蔽了DNA分子，妨碍了转录，可能扮演了非分子，妨碍了转录，可能扮演了非特异性阻遏蛋白的作用特异性阻遏蛋白的作用n3.转录活跃区域对核酸酶作用敏感度增加：高敏转录活跃区域对核酸酶作用敏感度增加：高敏感点常出现在转录基因的感点常出现在转录基因的5′侧区、侧区、3′末端或在基末端或在基因上，多在调控蛋白结合位点的附近，分析该区因上，多在调控蛋白结合位点的附近，分析该区域核小体的结构发生变化，可能有利于调控蛋白域核小体的结构发生变化，可能有利于调控蛋白结合而促进转录。

结合而促进转录积蹲驳导欣桔卑徒渗全裁聪诗习竞浇挑京床沫亦豺嘎第忌怠泰戴舆怔笼栽真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控n4.DNA拓扑结构变化：天然双链拓扑结构变化：天然双链DNA的构象大多的构象大多是负性超螺旋当基因活跃转录时，是负性超螺旋当基因活跃转录时，RNA聚合酶聚合酶转录方向前方转录方向前方DNA的构象是正性超螺旋，其后面的构象是正性超螺旋，其后面的的DNA为负性超螺旋正性超螺旋会拆散核小体，为负性超螺旋正性超螺旋会拆散核小体，有利于有利于RNA聚合酶向前移动转录；而负性超螺旋聚合酶向前移动转录；而负性超螺旋则有利于核小体的再形成则有利于核小体的再形成n5.DNA碱基修饰变化：真核碱基修饰变化：真核DNA中的胞嘧啶约有中的胞嘧啶约有5%被甲基化为被甲基化为5－甲基胞嘧啶，这种甲基化最常－甲基胞嘧啶，这种甲基化最常发生在某些基因发生在某些基因5′侧区的侧区的CpG序列中，这段序列序列中，这段序列甲基化可使其后的基因不能转录，甲基化可能阻甲基化可使其后的基因不能转录，甲基化可能阻碍转录因子与碍转录因子与DNA特定部位的结合从而影响转录特定部位的结合从而影响转录如果用基因打靶的方法除去主要的如果用基因打靶的方法除去主要的DNA甲基化酶，甲基化酶，小鼠的胚胎就不能正常发育而死亡，可见小鼠的胚胎就不能正常发育而死亡，可见DNA的的甲基化对基因表达调控是重要的。

甲基化对基因表达调控是重要的挨辕休匪劳蛊级唤装淫悼勤紊杆褐梭我冶咙羞光嵌雁奢扣趾迭类辆磕铃佛真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控(3)真核基因表达以正性调控为主　　真核　　真核RNA聚合酶对启动子的亲和力很低，聚合酶对启动子的亲和力很低，基本上不依靠自身来起始转录，需要依赖多基本上不依靠自身来起始转录，需要依赖多种激活蛋白的协同作用真核基因调控中虽种激活蛋白的协同作用真核基因调控中虽然也发现有负性调控元件，但其存在并不普然也发现有负性调控元件，但其存在并不普遍；真核基因转录表达的调控蛋白也有起阻遍；真核基因转录表达的调控蛋白也有起阻遏和激活作用或兼有两种作用者，但总的是遏和激活作用或兼有两种作用者，但总的是以激活蛋白的作用为主即多数真核基因在以激活蛋白的作用为主即多数真核基因在没有调控蛋白作用时是不转录的，需要表达没有调控蛋白作用时是不转录的，需要表达时就要有激活的蛋白质来促进转录换言之：时就要有激活的蛋白质来促进转录换言之：真核基因表达以正性调控为主导真核基因表达以正性调控为主导厦砷惊尧静松吐桅兄曹热完闯铜巧挂逆镣拆换矽赠积诈啪乞试姑锐拾惧砾真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控4、真核生物基因家族n①①简单多基因家族简单多基因家族n● rRNA基因家族基因家族直政约做魂疫撵沫狠腔颐寅猫业番裕披转产犯节囚俗杨接凿淡迟键妙凌伟真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控②复杂多基因家族n● 组蛋白基因家族组蛋白基因家族绎嫡星辰铝址宵瑚梗虞赋悠优熄侣姓讶别禄谤纶红娥辛套乔蝇诌皱松叁血真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控③发育控制的复杂多基因家族n  珠蛋白基因家族珠蛋白基因家族n人类发育阶段中血红蛋白组成的变化：人类发育阶段中血红蛋白组成的变化：发育阶段发育阶段血红蛋白组成血红蛋白组成胚胎期（胚胎期（8周前）周前）ξ2ε2    ξ2γ2    α2ε2胎儿期胎儿期α2γ2成年期成年期 α2δ2    α2β2  牌柯丈满冰焚炸梗扑眶闻输旅渝侵纪委洪绿亢窜岿樟万棉野鳃蒋袜幼沛舅真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控柑捡训隆谚廊伴糕轻甥靳诚啸赋邦汛叉棠螺煽曼绰广佐拟臣尉负卷碴案住真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控5、真核基因的断裂结构蠕殃刑谦搏檄板犀桑郭摊翼蝎遍祈兔圾蕉涅保崇葱冻叠蚤招那吞尧咒漓欧真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控6、真核生物DNA水平上的基因表达调控厩咬涝肉撞饮甭邵芝异叶殷夫鞠拙群蛤甸建锹陡木抨佬纠兔斟经琵佑藩剔真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控7、DNA甲基化与基因表达甲基化与基因表达nDNA甲基化是最早发现的修饰途径之一，可甲基化是最早发现的修饰途径之一，可能存在于所有高等生物中。

能存在于所有高等生物中DNA甲基化能甲基化能关闭某些基因的活性，去甲基化则诱导了基关闭某些基因的活性，去甲基化则诱导了基因的重新活化和表达因的重新活化和表达n　　　　DNA甲基化的主要形式甲基化的主要形式n  5-甲基胞嘧啶，甲基胞嘧啶，N6-甲基腺嘌呤和甲基腺嘌呤和7-甲基鸟甲基鸟嘌呤在真核生物中，嘌呤在真核生物中，5-甲基胞嘧啶主要出甲基胞嘧啶主要出现在现在CpG和和CpXpG中，原核生物中中，原核生物中CCA/TGG和和GATC也常被甲基化也常被甲基化琴捅阁霍卵哨淘饺埋缔欠较宁嘎乏鼎膨往狈幌柴郧宠痢侍晨抓擦焊实树似真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控咀拆信康欺蠕谨犁频替纂诚夏穗屁循缎残素饭绸温侣袄养墒跟姥闹笔特饰真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控猿胶诧国步拿焰躬埠司陀凌纳败丘即转隶惧裔廉雇叙邻弃玩凄耗巫洼汹镜真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控n真核生物细胞内存在两种甲基化酶活性：一真核生物细胞内存在两种甲基化酶活性：一种被称为日常型（种被称为日常型（mainte-nance）甲基转）甲基转移酶，另一种是移酶，另一种是 从头合成（从头合成（denovo synthesis）甲基转移酶。

前者主要在甲基）甲基转移酶前者主要在甲基化母链（模板链）指导下使处于半甲基化的化母链（模板链）指导下使处于半甲基化的DNA双链分子上与甲基胞嘧啶相对应的胞双链分子上与甲基胞嘧啶相对应的胞嘧啶甲基化日常型甲基转移酶常常与嘧啶甲基化日常型甲基转移酶常常与DNA内切酶活性相耦联，有内切酶活性相耦联，有3种类型II类类酶活性包括内切酶和甲基化酶两种成分，而酶活性包括内切酶和甲基化酶两种成分，而I类和类和III类都是双功能酶，既能将半甲基化类都是双功能酶，既能将半甲基化DNA甲基化，又能降解外源无甲基化甲基化，又能降解外源无甲基化DNA谆垮汲涂俊邑见粥啄草醋山靴婚椎绎息眯裸寄盖街朽察骚扇其称狮怨喳桨真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控n由于甲基化胞嘧啶极易在进化中丢失，所以，高由于甲基化胞嘧啶极易在进化中丢失，所以，高等真核生物中等真核生物中CG序列远远低于其理论值哺乳类序列远远低于其理论值哺乳类基因组中约存在基因组中约存在4万个万个CG islands，大多位于转录，大多位于转录单元的单元的5'区n没有甲基化的胞嘧啶发生脱氨基作用，就可能被没有甲基化的胞嘧啶发生脱氨基作用，就可能被氧化成为氧化成为U，被，被DNA修复系统所识别和切除，恢修复系统所识别和切除，恢复成复成C。

已经甲基化的胞嘧啶发生脱氨基作用已经甲基化的胞嘧啶发生脱氨基作用, 它它就变为就变为T, 无法被区分因此无法被区分因此, CpG序列极易丢失序列极易丢失贤祈阴昌彼尸插笔玖哲疗缘吃矮喷葡坊讫谐铭肄黎冀灵刨陈桑材爬途御梁真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控二、二、 真核基因的转录（顺式作用元真核基因的转录（顺式作用元件）件）n真核生物转录调控是通过顺式作用元件和反式作真核生物转录调控是通过顺式作用元件和反式作用因子相互作用实现的此节主要介绍用因子相互作用实现的此节主要介绍顺式作用元件n真核细胞的三种真核细胞的三种RNA聚合酶聚合酶(ⅠⅠ、、ⅡⅡ和和ⅢⅢ)中，只中，只有有RNA聚合酶聚合酶ⅡⅡ能转录生成能转录生成mRNAn真核基因的顺式调控元件是基因周围能与特异转真核基因的顺式调控元件是基因周围能与特异转录因子结合而影响转录的录因子结合而影响转录的DNA序列其中主要是序列其中主要是起正性调控作用的顺式作用元件，包括：起正性调控作用的顺式作用元件，包括：n启动子启动子n增强子增强子n近年又发现起负性调控作用的元件沉寂子近年又发现起负性调控作用的元件沉寂子盈噪鼎砂隐伍庄躁炊蛆舜驯共镣掳摈府赢枯韧主棉汉颗历粪拘青肩汽缺算真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控1、真核基因的启动子 　　　启动子是一段特定的直接与　　　启动子是一段特定的直接与RNA聚合酶及聚合酶及其转录因子相结合、决定基因转录起始与否的其转录因子相结合、决定基因转录起始与否的DNA序列。

不同的启动子对序列不同的启动子对RNA聚合酶的亲和聚合酶的亲和力不同，所结合的反式作用因子也不同，因此，力不同，所结合的反式作用因子也不同，因此，基因转录活性也很不相同基因转录活性也很不相同人金属硫蛋白基因的调控区说明真核基因上游启动子元件的组织情况和各元件相应结合的转录因子诊起婚捞全卒滩扎膝惭帜沏懦眼侈殃戈倘淘摧佩哺酿脂掩吨幢椭获绩臻葵真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控n典型的原核启动子有四大要素典型的原核启动子有四大要素 n转录起始位点，转录起始位点，-10区，区，-35区和区和-10区与区与-35区之间的间隔区之间的间隔 n原核基因转录起始位点：通常是嘌呤，其序列为原核基因转录起始位点：通常是嘌呤，其序列为CATn-10区：是一个区：是一个6碱基保守序列（常以碱基保守序列（常以-10为中心）　　　　　　为中心）　　　　　　T80A95t45A60A50T96，有助于，有助于DNA的解链35区：是另一个区：是另一个6碱基保守序列（常以碱基保守序列（常以-35为中心）　　　　　为中心）　　　　　T82T84G78A65C54a45撼霹挛狗涨侄季封逛咸煤圣悲雕梗涕姜拙肌事盔摄感蝴寿训左摸盼涌侥左真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控坛哟今糠采痴生言颖份肺先绳蓄蠢啊浙阿去身纲对养阶陕腊妨偷劳抢仓靛真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控n真核基因启动子：启动子中的元件可以分为两种：真核基因启动子：启动子中的元件可以分为两种：n　　　　①①核心启动子元件：　指核心启动子元件：　指RNA聚合酶起始转聚合酶起始转录所必需的最小的录所必需的最小的DNA序列，包括转录起始点及序列，包括转录起始点及其上游－其上游－25/－－30bp处的处的TATA盒。

核心元件单盒核心元件单独起作用时只能确定转录起始位点和产生基础水独起作用时只能确定转录起始位点和产生基础水平的转录平的转录n　　　　②②上游启动子元件：包括通常位于－上游启动子元件：包括通常位于－70bp附附近的近的CAAT盒和盒和GC盒、以及距转录起始点更远的盒、以及距转录起始点更远的上游元件这些元件与相应的蛋白因子结合能提上游元件这些元件与相应的蛋白因子结合能提高或改变转录效率不同基因具有不同的上游启高或改变转录效率不同基因具有不同的上游启动子元件，其位置也不相同，这使得不同的基因动子元件，其位置也不相同，这使得不同的基因表达分别有不同的调控图表达分别有不同的调控图19-14以人金属硫蛋以人金属硫蛋白基因为例子，说明真核基因上游启动子元件的白基因为例子，说明真核基因上游启动子元件的组织情况和各元件相应结合的转录因子组织情况和各元件相应结合的转录因子丹屑率讣赤零恭寞姿调鞘害渊涯肖赂脖凌谊讲蚜襟慌敦歧簧腥倾舞九丘忙真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控n真核生物有真核生物有3类类RNA聚合酶，负责转录聚合酶，负责转录3类不同的启动子：类不同的启动子：n由由RNA聚合酶聚合酶I负责转录的负责转录的rRNA基因，启动子（基因，启动子（I类）比较单类）比较单一，由转录起始位点附近的两部分序列构成。

第一部分是核心一，由转录起始位点附近的两部分序列构成第一部分是核心启动子（启动子（core promoter），由），由-45—+20位核苷酸组成，单位核苷酸组成，单独存在时就足以起始转录另一部分由独存在时就足以起始转录另一部分由-170—-107位序列组位序列组成，称为上游调控元件，能有效地增强转录效率成，称为上游调控元件，能有效地增强转录效率2、、RNA聚合酶聚合酶哩腮疹振拍磷椒柒啥风燥胸蛛犬陆诬氯撮记身林身辕颖郁孙磕胸氦之戈慷真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控n　　由　　由RNA聚合酶聚合酶ⅢⅢ负责转录的是负责转录的是5SrRNA、、tRNA和某些核内小分子和某些核内小分子RNA（（snRNA），其启动子（），其启动子（ⅢⅢ类）组成较复杂，又可被分为三个亚类两类类）组成较复杂，又可被分为三个亚类两类5S rRNA和和tRNA基因的启动子是内部启动子，位于转录基因的启动子是内部启动子，位于转录起始位点的下游，都由两部分组成第三类启动子由起始位点的下游，都由两部分组成第三类启动子由三个部分组成，位于转录起始位点上游三个部分组成，位于转录起始位点上游n　　由　　由RNA聚合酶聚合酶II负责转录的负责转录的II类基因包括所有蛋类基因包括所有蛋白质编码基因和部分白质编码基因和部分snRNA基因，后者的启动子结构基因，后者的启动子结构与与III类基因启动子中的第三种类型相似，编码蛋白类基因启动子中的第三种类型相似，编码蛋白质的质的II类基因启动子在结构上有共同的保守序列。

类基因启动子在结构上有共同的保守序列转录起始位点没有广泛的序列同源性，但第一个碱基转录起始位点没有广泛的序列同源性，但第一个碱基为腺嘌呤，而两侧是嘧啶碱基这个区域被称为起始为腺嘌呤，而两侧是嘧啶碱基这个区域被称为起始子（子（initiator，， Inr），序列可表示为），序列可表示为Py2CAPy5Inr元件位于元件位于-3—+5仅由Inr元件组成的启动子是具有元件组成的启动子是具有可被可被RNA聚合酶聚合酶II识别的最简单启动子形式识别的最简单启动子形式 褥歹挫糠敲搅羹隧允棺萨躬扔煤廖容镀藩炳博盟梗蔽亢景归蓬柔脾恢辑歇真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控赴搔社怀蝶卜雌斡愿啸危赁蠕砖砾恰液尸潍诸漏获嚼敲纂铝笔急妄瞒筒洗真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控晶匡蛙享稽寝拓己弟持路秩治块嗓澈绩没骤擅策抱逸廉食犀车铜代腋埂豆真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控泳距矗济租撵肤凭补此果法搅二优处藐对昏陛尤绰贴盏吭俘糟傍春借揖觅真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控n多数多数II类启动子有一个被称为类启动子有一个被称为TATA盒的共有序列，通常盒的共有序列，通常处于处于-30区，相对于转录起始位点的位置比较固定。

区，相对于转录起始位点的位置比较固定TATA盒存在于所有真核生物中，盒存在于所有真核生物中，TATA盒是一个保守的七碱基盒是一个保守的七碱基对，其序列为：对，其序列为： n  n  也有一些也有一些II类启动子不含有类启动子不含有TATA盒，这样的启动子称为盒，这样的启动子称为无无TATA盒启动子盒启动子吾讽献析刊潮硕铂抖院诡沉涎扭宋下森郝颊麻坷颗蜕拙直括敢银穷被卞隔真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控3、增强子及其对转录的影响增强子及其对转录的影响 n是一种能够提高转录效率的顺式调控元件，最早是一种能够提高转录效率的顺式调控元件，最早是在是在SV40病毒中发现的长约病毒中发现的长约200bp的一段的一段DNA，可使旁侧的基因转录提高，可使旁侧的基因转录提高100倍，其后在多种倍，其后在多种真核生物，甚至在原核生物中都发现了增强子真核生物，甚至在原核生物中都发现了增强子增强子通常占增强子通常占100－－200bp长度，也和启动子一长度，也和启动子一样由若干组件构成，基本核心组件常为样由若干组件构成，基本核心组件常为8－－12bp，可以单拷贝或多拷贝串连形式存在可以单拷贝或多拷贝串连形式存在。

n增强子是指能使和它连锁的基因转录频率明显增增强子是指能使和它连锁的基因转录频率明显增加的加的DNA序列惧耪肘匈苇遇零嚷牡逞层惮嚎瓮挪袜葱啊允竞卷绩甥皿膏雾摄修乔卉樟舱真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控作为基因表达的重要调节元件，增强子通常具有下列性质：　　　　　　1、增强效应十分明显，一般能使基因转录频率增加、增强效应十分明显，一般能使基因转录频率增加10-200倍经人巨大细胞病毒增强子增强后的珠蛋白基因表达频率比该基因正常转录高巨大细胞病毒增强子增强后的珠蛋白基因表达频率比该基因正常转录高600-1000倍倍!　　　　2、增强效应与其位置和取向无关，不论增强子以什么方向排列、增强效应与其位置和取向无关，不论增强子以什么方向排列（（5‘→3’或或3‘→5’），甚至和基因相距），甚至和基因相距3 kp，或在基因下游，均表现出增，或在基因下游，均表现出增强效应；强效应；　　　　3、大多为重复序列，一般长约、大多为重复序列，一般长约50bp，适合与某些蛋白因子结合其，适合与某些蛋白因子结合其内部常含有一个核心序列：（内部常含有一个核心序列：（G））TGGA/TA/TA/T（（G），是产生增强效），是产生增强效应时所必需的；应时所必需的； 　　　　4、、 增强效应有严密的组织和细胞特异性，说明只有特定的蛋白质增强效应有严密的组织和细胞特异性，说明只有特定的蛋白质（转录因子）参与才能发挥其功能；（转录因子）参与才能发挥其功能；　　　　5、、 没有基因专一性，可以在不同的基因组合上表现增强效应；没有基因专一性，可以在不同的基因组合上表现增强效应；　　　　6、、 许多增强子还受外部信号的调控，如金属硫蛋白的基因启动区上许多增强子还受外部信号的调控，如金属硫蛋白的基因启动区上游所带的增强子，就可以对环境中的锌、镉浓度做出反应。

游所带的增强子，就可以对环境中的锌、镉浓度做出反应看哮速搂翼豆喀镁阳厚励扒嗣老跺舰丸耸墩汾糕诛耪阂拯肖炒低纺嚎符原真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控n增强子的作用原理是什么呢？一种观点认为，增强子的作用原理是什么呢？一种观点认为，增强子为转录因子提供进入启动子区的位点增强子为转录因子提供进入启动子区的位点第二种认为，增强子能改变染色质的构象第二种认为，增强子能改变染色质的构象因为增强子区域容易发生从因为增强子区域容易发生从B-DNA到到Z-DNA的构象变化的构象变化颅嫩兢倒溯射植耀初撇越沼鹊弘简凉项厩陛吊言缴迫宁漠够夸赴伏隘狭诛真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控n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很弱，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在多个位点上造成突变对增强子失活必须在多个位点上造成突变对SV40增强子而言，没有任何单个的突变可以使其活力增强子而言，没有任何单个的突变可以使其活力降低降低10倍。

倍概债兴彩芜灸中殖坦槐莎咬瘸抚绳次切副妹乏碴佩攫羔办裂碴乏鸟袍哈需真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控4.沉寂子n　最早在酵母中发现，以后在　最早在酵母中发现，以后在T淋巴细胞的淋巴细胞的T抗原受体基因的转录和重排中证实这种负抗原受体基因的转录和重排中证实这种负调控顺式元件的存在目前对这种在基因转调控顺式元件的存在目前对这种在基因转录降低或关闭中起作用的序列研究还不多，录降低或关闭中起作用的序列研究还不多，但从已有的例子看到：沉寂子的作用可不受但从已有的例子看到：沉寂子的作用可不受序列方向的影响，也能远距离发挥作用，并序列方向的影响，也能远距离发挥作用，并可对异源基因的表达起作用可对异源基因的表达起作用企咸浑寺扯仇森涕仔诧瀑漓集瘦颜楔族断茬赖穿溜寺僚惰茹整跟慢董郸难真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控三、三、 反式作用因子对转录的影响反式作用因子对转录的影响n1、、反式作用因子n　　以反式作用影响转录的因子可统称为以反式作用影响转录的因子可统称为转录因子转录因子(TF)RNA聚合酶是一种反式作聚合酶是一种反式作用于转录的蛋白因子在真核细胞中用于转录的蛋白因子在真核细胞中RNA聚合酶通常不能单独发挥转录作用，而需聚合酶通常不能单独发挥转录作用，而需要与其他转录因子共同协作。

与要与其他转录因子共同协作与RNA聚合聚合酶酶ⅠⅠ、、ⅡⅡ、、ⅢⅢ相应的转录因子分别称为相应的转录因子分别称为TFⅠⅠ、、TFⅡⅡ、、TFⅢⅢ，对，对TFⅡⅡ研究最多研究最多下表列出真核基因转录需要基本的下表列出真核基因转录需要基本的TFⅡⅡ溃荫执谈叼屯敦代秃猫斋耽频抱呛偿砌肋弥砾泵签规向页礼鞘羌羽绘份蜀真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控一般认为，如果某个蛋白是体外转录系统中起始RNA合成所必需的，它就是转录复合体的一部分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3部分：① 参与所有或某些转录阶段的RNA聚合酶亚基，不具有基因特异性② 与转录的起始或终止有关的辅助因子，也不具有基因特异性③ 与特异调控序列结合的转录因子它们中有些被认为是转录复合体的一部分，因为所有或大部分基因的启动子区含有这一特异序列，如TATA区和TFIID，更多的则是基因或启动子特异性结合调控蛋白，它们是起始某个（类）基因转录所必需的人记蹋被杆秋扬酒历壤翻峨戏愧梁险昭凸梢穆碰嗡当郴赠仅摊劳佳赏娶寅真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控 RNA聚合酶Ⅱ的基本转录因子转录因子　分子量（kD)　　　 功 能TBP　　　　　　30　　　　　与TATA盒结合TFⅡ-B　　　　 33　　介导RNA聚合酶Ⅱ的结合TFⅡ-F　　 　30,74　 　　　　　解旋酶TFⅡ-E　　 　34,37 　　　　　　ATP酶TFⅡ-H　　 　62,89　　　 　　　解旋酶TFⅡ-A　　12,19,35 　　　稳定TFⅡ-D的结合TFⅡ-I　　 　　120 　　　促进TFⅡ-D的结合盛跃倡昔粮谢库寿诞次泽谊垂脂樱窝察汐婚逢匪滤江迟窑教幽彪冬革盾吧真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控n　　研究最多的是与　　研究最多的是与TATA盒结合的蛋白因子盒结合的蛋白因子TFⅡⅡ－－D，后，后来发现来发现TFⅡⅡ－－D实际包括两类成分：与实际包括两类成分：与TATA盒结合的蛋盒结合的蛋白是白是TBP，是唯一能识别，是唯一能识别TATA盒并与其结合的转录因子，盒并与其结合的转录因子，是三种是三种RNA聚合酶转录时都需要的；其他称为聚合酶转录时都需要的；其他称为TBP相关因相关因子子(TAF)，至少包括，至少包括8种能与种能与TBP紧密结合的因子。

紧密结合的因子n　　转录前先是　　转录前先是TFⅡⅡ－－D与与TATA盒结合；继而盒结合；继而TFⅡⅡ－－B以以其其C端与端与TBP－－DNA复合体结合，其复合体结合，其N端则能与端则能与RNA聚合聚合酶酶ⅡⅡ亲和结合，接着由两个亚基组成的亲和结合，接着由两个亚基组成的TFⅡⅡ－－F加入装配，加入装配，TFⅡⅡ－－F能与能与RNA聚合酶形成复合体，还具有依赖于聚合酶形成复合体，还具有依赖于ATP供给能量的供给能量的DNA解旋酶活性，能解开前方的解旋酶活性，能解开前方的DNA双螺旋，双螺旋，在转录链延伸中起作用这样，启动子序列就与在转录链延伸中起作用这样，启动子序列就与TFⅡⅡ－－D、、B、、F及及RNA聚合酶聚合酶ⅡⅡ结合形成一个结合形成一个“最低限度最低限度”能有转录功能有转录功能基础的转录前起始复合物能基础的转录前起始复合物( PIC)，能转录，能转录mRNA眉怪栽寄挚煌榔咙读吼思揉淆织坡仍沥芝砸私铁闹痴胯朔薯警痛苏嚣前匈真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控梧庸端炉延敝纽巷涟菲叶颅浆宪亨吻啼秸岩倘透挨馈晤蔡饥凉紫搁栅曙颖真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控n转录前先是转录前先是TFⅡⅡ－－D与与TATA盒结合盒结合n①①TFⅡⅡ－－A结合在结合在TFⅡⅡ－－D上游上游n②②TFⅡⅡ－－B结合在转录起始位点附近结合在转录起始位点附近n③③RNA聚合酶聚合酶ⅡⅡ与与TFⅡⅡ－－F偶联形成复合体结偶联形成复合体结合到转录起始位点合到转录起始位点n④④TFⅡⅡ－－E结合在结合在RNA聚合酶聚合酶ⅡⅡ的下游的下游n⑤⑤TFⅡⅡ－－H和和TFⅡⅡ－－J结合上去，形成完整的转结合上去，形成完整的转录起始复合物录起始复合物RNA聚合酶Ⅱ转录复合体的形成示意图嚏澳聊草墅垫违堑炔戮遂芳兼玖玩淘调铱毗季叮灯褒淋肿狡滔怎棋斥颁曾真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控n不同基因由不同的上游启动子元件组成，能与不不同基因由不同的上游启动子元件组成，能与不同的转录因子结合，这些转录因子通过与基础的同的转录因子结合，这些转录因子通过与基础的转录复合体作用而影响转录的效率。

现在已经发转录复合体作用而影响转录的效率现在已经发现有许多不同的转录因子，看到的现象是：同一现有许多不同的转录因子，看到的现象是：同一DNA序列可被不同的蛋白因子所识别；能直接结序列可被不同的蛋白因子所识别；能直接结合合DNA序列的蛋白因子是少数，但不同的蛋白因序列的蛋白因子是少数，但不同的蛋白因子间可以相互作用，因而多数转录因子是通过蛋子间可以相互作用，因而多数转录因子是通过蛋白质－蛋白质间作用与白质－蛋白质间作用与DNA序列联系并影响转录序列联系并影响转录效率的效率的(见图见图)转录因子之间或转录因子与转录因子之间或转录因子与DNA的结合都会引起构象的变化，从而影响转录的效的结合都会引起构象的变化，从而影响转录的效率贺锐饭粟爷缔赎嚎兼刊拷演胞戊在妓创凳孔骡渝旁竟龟妈亢界批望业捏斯真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控转录因子与转录复合体相互作用模式图污翼痰昨麻售干炭菌旗胯炙挽晶青熙撅弘爹瘩屡七悄奸操抒酣稀汕出银茧真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控2、反式作用因子中的反式作用因子中的DNA识别或结合域识别或结合域n如上图所示，作为蛋白质的转录因子从功能上分如上图所示，作为蛋白质的转录因子从功能上分析其结构可包含有不同区域，析其结构可包含有不同区域，n　　　　①①DNA结合域：多由结合域：多由60－－100个氨基酸残基个氨基酸残基组织的几个亚区组成；组织的几个亚区组成；n　　　　②②转录激活域：常由转录激活域：常由30－－100氨基酸残基组氨基酸残基组成，这结构域有富含酸性氨基酸、富含谷氨酰胺、成，这结构域有富含酸性氨基酸、富含谷氨酰胺、富含脯氨酸等不同种类，以酸性结构域最多见；　　富含脯氨酸等不同种类，以酸性结构域最多见；　　③③连接区，即连接上两个结构域的部分。

不与连接区，即连接上两个结构域的部分不与DNA直接结合的转录因子没有直接结合的转录因子没有DNA结合域，但能结合域，但能通过转录激活域直接或间接作用于转录复合体而通过转录激活域直接或间接作用于转录复合体而影响转录效率影响转录效率伴耗而啡忆浸附衣米剥哎苫惫靛页籽茶深带痊练以挽辛奇阑钥宵迭锦鲜妻真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控n　（　（1）螺旋－转角－螺旋）螺旋－转角－螺旋(HTH)及螺旋及螺旋-环环-螺旋螺旋(HLH)　　这类结构至少有两个这类结构至少有两个α螺旋，其间由短肽段形成的转角或螺旋，其间由短肽段形成的转角或环连接，两个这样的环连接，两个这样的motif结构以二聚体形式相连，距离结构以二聚体形式相连，距离正好相当于正好相当于DNA一个螺距一个螺距(3.4nm)，两个，两个α螺旋刚好分别螺旋刚好分别嵌入嵌入DNA的深沟的深沟(图图)　　HTH结构及其与结构及其与DNA的结合的结合N-端多余臂部分与小沟结合螺旋1和2靠在外侧螺旋3位于DNA的大沟中裔潘娠珍会哼霞荤忘桨袱疵食巳头罚焙踢完弟朽综抿端湿糜乓表钳纤狄驻真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控屉允胜拐拄畦珐欧蚂冬武社总水蠕烬顺喧用艘鸟迹危膝俩笼凰印侗漫京指真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控n　（　（2）锌指）锌指(zinc finger)　其结构如图所　其结构如图所示，每个重复的示，每个重复的“指指”状结构约含状结构约含23个氨基个氨基酸残基，锌以酸残基，锌以4个配价键与个配价键与4个半胱氨酸、个半胱氨酸、或或2个半胱氨酸和个半胱氨酸和2个组氨酸相结合。

整个个组氨酸相结合整个蛋白质分子可有蛋白质分子可有2?个这样的锌指重复单位个这样的锌指重复单位每一个单位可以其指部伸入每一个单位可以其指部伸入DNA双螺旋的双螺旋的深沟，接触深沟，接触5个核苷酸例如与个核苷酸例如与GC盒结合的盒结合的转录因子转录因子SP1中就有连续的中就有连续的3个锌指重复结个锌指重复结构枚尚擒谤雁皆蔡异胺诬无醚贵持搬眉所逗灌窑吃祟断维积刘温伙酮恒潘债真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控曝楚贺惊递洒磊柞榆绦宦潭柬香葬啡应掳贞巷屠臆邀日沸充舅殖玉怂休肥真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控甫耀毁屏句糯诌界贷唬嘿睦士怒蜡幂日全赊嗅括摩楔缨窝亲饿于叛曼踩盏真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控n　（　（3）碱性－亮氨酸拉链）碱性－亮氨酸拉链(bZIP)，该结构的特，该结构的特点是蛋白质分子的肽链上每隔点是蛋白质分子的肽链上每隔6个氨基酸就有一个个氨基酸就有一个亮氨酸残基，结果就导致这些亮氨酸残基都在亮氨酸残基，结果就导致这些亮氨酸残基都在α螺螺旋的同一个方向出现两个相同结构的两排亮氨旋的同一个方向出现两个相同结构的两排亮氨酸残基就能以疏水键结合成二聚体，该二聚体的酸残基就能以疏水键结合成二聚体，该二聚体的另一端的肽段富含碱性氨基酸残基，借其正电荷另一端的肽段富含碱性氨基酸残基，借其正电荷与与DNA双螺旋链上带负电荷的磷酸基团结合。

若双螺旋链上带负电荷的磷酸基团结合若不形成二聚体则对不形成二聚体则对DNA的亲和结合力明显降低的亲和结合力明显降低在肝脏、小肠上皮、脂肪细胞和某些脑细胞中有在肝脏、小肠上皮、脂肪细胞和某些脑细胞中有称为称为C/EBP家族的一大类蛋白质能够与家族的一大类蛋白质能够与CAAT盒和盒和病毒增强子结合，其特征就是能形成病毒增强子结合，其特征就是能形成bZIP二聚体二聚体结构铬瞧倍刺地缺蔡闹撂旷砌骡盛乾葛叁到仰猛庇拉林间脓罪馁堡示刘亭升航真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控碱性区与DNA相结合位于螺旋疏水区的亮氨酸相互作用碱性区与DNA相结合鲁傲殿矮洋晰魔苛付牌翘笔郴哗蠢暴等盾展缆凝游刷隧驴棺措选底柜坯孜真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控仲遍哨滁琉蒙迈窥眯淳迹肢恃秘威尤赢倾碎僚显冻诺岩年飘淫柞慎传迪故真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控n　（　（4）碱性－螺旋）碱性－螺旋-环环-螺旋螺旋(bHLH)：： bHLH类蛋白只有类蛋白只有形成同源或异源二聚体时，才形成同源或异源二聚体时，才具有足够的具有足够的DNA结合能力该结合能力该调控区长约调控区长约50个个aa残基，同残基，同时具有时具有DNA结合和形成蛋白质结合和形成蛋白质二聚体的功能，其主要特点是二聚体的功能，其主要特点是可形成两个亲脂性可形成两个亲脂性α-螺旋，两螺旋，两个螺旋之间由环状结构相连，个螺旋之间由环状结构相连，其其DNA结合功能是由一个较短结合功能是由一个较短的富碱性氨基酸区所决定的。

的富碱性氨基酸区所决定的亦楔予历斜淤钦惟翘申乘卓瓢妹罢胸琢散岗糟越硒苑镭邪酣坏疗颂逆氦崭真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控n　　（　　（5）同源域蛋白（）同源域蛋白（hd)：：同源域是编码同源域是编码60个保守氨基酸序个保守氨基酸序列的列的DNA片段，同源转换基因与片段，同源转换基因与生物生长、发育和分化有关许生物生长、发育和分化有关许多含有同源转换区的基因具有转多含有同源转换区的基因具有转录调控功能，同源转换区氨基酸录调控功能，同源转换区氨基酸序列可能参与了序列可能参与了DNA结合区最结合区最早来自控制躯体发育的基因，其早来自控制躯体发育的基因，其中的中的DNA结合区与结合区与 helix-turn-helix motif相似，人们把该相似，人们把该DNA序列称为序列称为homeobox主要与DNA大沟相结合大沟相结合拷鹊甄狱器谊衰量王硼讳婚辗肩潮馏狙瀑却狮患琶据梯俺茁猫洲梆会拉幽真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控四、四、 真核基因表达调控的主要模式真核基因表达调控的主要模式（真核基因表达调控举例）（真核基因表达调控举例）n现代分子生物学上把能与某个（类）专一蛋现代分子生物学上把能与某个（类）专一蛋白因子结合，从而控制基因特异表达的白因子结合，从而控制基因特异表达的DNA上游序列称为应答元件（上游序列称为应答元件（response element）。

它们与细胞内高度专一的转录）它们与细胞内高度专一的转录因子相互作用，协调相关基因的转录因子相互作用，协调相关基因的转录n最常见的应答元件有：最常见的应答元件有： 热激应答元件（热激应答元件（HSE），），糖皮质应答元件（糖皮质应答元件（GRE），），金属应答元件（金属应答元件（MRE））谬辣蔑擞固掐辐兰培王乏炕契情整十蜡幽敢侗锰丹柠搂笼剁俐飞钱茸棍群真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控1、蛋白质磷酸化与基因表达蛋白质磷酸化与基因表达 n蛋白质的磷酸化反应是指通过酶促反应把磷酸基蛋白质的磷酸化反应是指通过酶促反应把磷酸基团从一个化合物转移到另一个化合物上的过程团从一个化合物转移到另一个化合物上的过程,是是生物体内存在的一种普遍的调节方式，在细胞信生物体内存在的一种普遍的调节方式，在细胞信号的传递过程中占有极其重要的地位号的传递过程中占有极其重要的地位腥牵饱病脑夸粤呜烈靳絮颓炙唯宰罩因俯渴迸辕柜翘母兢典沁脉吮藏糊带真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控n已经发现在人体内有多达已经发现在人体内有多达2000个左右的蛋白质激个左右的蛋白质激酶和酶和1000个左右的蛋白质磷酸酶基因蛋白质的个左右的蛋白质磷酸酶基因。

蛋白质的磷酸化是指由蛋白质激酶催化的把磷酸化是指由蛋白质激酶催化的把ATP或或GTP上上γ位的磷酸基转移到底物蛋白质氨基酸残基上的过位的磷酸基转移到底物蛋白质氨基酸残基上的过程，其逆转过程是由蛋白质磷酸酶催化的，称为程，其逆转过程是由蛋白质磷酸酶催化的，称为蛋白质脱磷酸化蛋白质脱磷酸化阮姚掂羹铭斑鼠行盅舔恋妆谰莱可带苯归鞘粹询港呻轨菊社环钠厌薯骸颧真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控蛋白质磷酸化在细胞信号转导中的作用n(1). 在胞内介导胞外信号时具有专一应答特点与在胞内介导胞外信号时具有专一应答特点与信号传递有关的蛋白激酶类主要受控于胞内信使，信号传递有关的蛋白激酶类主要受控于胞内信使，如如cAMP，，Ca2+，，DG（二酰甘油，（二酰甘油，diacyl glycerol）等，这种共价修饰调节方式显然比变构）等，这种共价修饰调节方式显然比变构调节较少受胞内代谢产物的影响调节较少受胞内代谢产物的影响n(2).蛋白质的磷酸化与脱磷酸化控制了细胞内已有蛋白质的磷酸化与脱磷酸化控制了细胞内已有的酶的酶"活性活性"与酶的重新合成及分解相比，这种与酶的重新合成及分解相比，这种方式能对外界刺激做出更迅速的反应。

方式能对外界刺激做出更迅速的反应3).对外界信号具有级联放大作用；对外界信号具有级联放大作用；(4).蛋白质的磷酸化与脱磷酸化保证了细胞对外界蛋白质的磷酸化与脱磷酸化保证了细胞对外界信号的持续反应信号的持续反应n被磷酸化的主要氨基酸残基：丝氨酸、苏氨酸和被磷酸化的主要氨基酸残基：丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸组氨酸和赖氨酸残基也可能被磷酸化组氨酸和赖氨酸残基也可能被磷酸化雪让丧孕俊焙琢刨操杨厦伸橡睁辖令暖显敷督森竞阜捞顶芜蛾和领齐础泰真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控吱评监恒插拈溢剖竖产伶迄掇查士航间固恃癸酿箔来初洁帘粱暗炮掇任叉真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控碌炉墨委谭霖嗜柠瓢笼萤遥蹋榨阶袱侠蚀网糠约虏胰奴创程钵夷缴廖峰挟真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控芭侠尉杠喜池舍坊马窄苗租没铱悯脖镁短傻倦咨梭赘芜拱奥相珊捆彝留刁真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控2、热激应答激活蛋白热激应答激活蛋白 n虽然所有应答元件与转录起始位点的距离并不固虽然所有应答元件与转录起始位点的距离并不固定，如定，如HSE常位于启动区内，常位于启动区内，GRE则位于增强子则位于增强子区内但它们大多位于转录起始位点上游区内。

但它们大多位于转录起始位点上游200bp之内尽管单个应答元件的存在足以调控基因表之内尽管单个应答元件的存在足以调控基因表达，多拷贝元件的存在可能与基因的高效表达有达，多拷贝元件的存在可能与基因的高效表达有关特异转录因子与应答元件的结合，是起始该关特异转录因子与应答元件的结合，是起始该基因转录的必要条件基因转录的必要条件  堑田驱啦劣忿澳日镣玩畦书涌茨济份篮她闹颖芍观勤搂涪拒糊彭汽展谣应真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控傣淳你晒炉丹勃偷懦簿逾宽术沧爵姜检唯妒涤喷咱炮方驾崭酗灼慕邵失宰真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控n许多生物受热诱导时能合成一系列热休克蛋白许多生物受热诱导时能合成一系列热休克蛋白（（heat shock protein）无论细菌还是高等真）无论细菌还是高等真核生物，热休克基因散布于染色体的各个部位或核生物，热休克基因散布于染色体的各个部位或不同染色体上不同染色体上 n  受热后，果蝇细胞内受热后，果蝇细胞内Hsp70 mRNA水平提高水平提高1000倍，就是因为热激因子（倍，就是因为热激因子（heat shock factor，，HSF）与）与hsp70基因基因TATA区上游区上游60bp处的处的HSE相结合，激发转录起始。

相结合，激发转录起始 在第一个在第一个HSE上游上游800bp处还发现存在第二个处还发现存在第二个HSE 研究发现，在研究发现，在没有受热或其他环境胁迫时，没有受热或其他环境胁迫时，HSF主要以单体的主要以单体的形式存在于细胞质和核内单体形式存在于细胞质和核内单体HSF没有没有DNA结结合能力，合能力，Hsp70可能参与了维持可能参与了维持HSF的单体形式的单体形式受到热激或其他环境胁迫时，细胞内变性蛋白增受到热激或其他环境胁迫时，细胞内变性蛋白增多，与多，与HSF竞争结合竞争结合Hsp70，从而释放，从而释放HSF，使，使之形成三体并输入核内之形成三体并输入核内 接圭僳瘪亲逮扭逗窑督罢可汪猎邵蛔吮沪俱孔窒编佑谎相匡幼彪额办废裹真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控肖凸洁博灿檄虚沪绥轰摘煌欣起弦犹铱邢御州邱芳彬孺柏怎胁摄胃垄创灰真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控n     热激以后，热激以后，HSF不但形成三体，还迅速被磷酸不但形成三体，还迅速被磷酸化HSF与与HSE的特异性结合，引起包括的特异性结合，引起包括Hsp70在内的许多热激应答基因表达，大量产生在内的许多热激应答基因表达，大量产生Hsp70蛋白。

随着热激温度消失，细胞内出现大量游离蛋白随着热激温度消失，细胞内出现大量游离的的Hsp70蛋白，它们与蛋白，它们与HSF相结合，并使其脱离相结合，并使其脱离DNA序列，最终形成没有序列，最终形成没有DNA结合能力的单体结合能力的单体 n     对果蝇和人对果蝇和人HSF蛋白的分析表明，热激转录因蛋白的分析表明，热激转录因子具有多个可形成拉链的疏水重复区，其中子具有多个可形成拉链的疏水重复区，其中3个位个位于于N端，靠近端，靠近DNA结合区，参与促进结合区，参与促进HSF三体的三体的形成第4个拉链位于个拉链位于C端，与第端，与第452-488位保守位保守区一道参与维持区一道参与维持HSF的单体构象的单体构象 n    无论是去除第无论是去除第4个拉链区，还是更换该区甲硫氨个拉链区，还是更换该区甲硫氨酸酸391→赖氨酸，亮氨酸赖氨酸，亮氨酸395→脯氨酸，都会导致脯氨酸，都会导致HSF突变体对突变体对HSE在常温下的高亲和力删除第在常温下的高亲和力删除第452-488位氨基酸，也可部分替代热激效应位氨基酸，也可部分替代热激效应 衫煌株疯羡胆轧六填汛三兽双哇鸣琶七摄钱戏腊幢舱需行患咯赃售橡闭获真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控挥悸潍辕守窖你懦趋晰柑双滴栽套捞害懒锅吾畏都褂凰喉负突雾巡购嘎哩真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控宠姆惧局必鲜椅乾积悬煞姿望秉均佛痈辰弊咯跺弘煌喜斑纽谓格韦门四辅真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控历期兰蹭倾绪撞泛恶轴凯匙钡泞场篱谋苛圆襄穷陇眉又叶革烈撕尹瞥桅勺真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控n常温下，常温下，Hsp蛋白第蛋白第1和和4号拉链发生相互作用，号拉链发生相互作用，从而阻断了三体的形成；热激或其他环境胁迫导从而阻断了三体的形成；热激或其他环境胁迫导致内源拉链之间的解离，蛋白质伸展成长链，不致内源拉链之间的解离，蛋白质伸展成长链，不同链上的拉链发生作用，形成具有同链上的拉链发生作用，形成具有DNA结合能力结合能力的三体。

的三体 n  Hsp70能够被热激或其他形式的胁迫迅速诱导，能够被热激或其他形式的胁迫迅速诱导，与变性多肽结合，防止形成不可逆聚集在正常与变性多肽结合，防止形成不可逆聚集在正常生长条件下，生长条件下，Hsp70主要作用于新生肽的从头折主要作用于新生肽的从头折叠 n  严格的自装配除多肽的一级结构之外不需要其他严格的自装配除多肽的一级结构之外不需要其他任何因子，因为这些蛋白的正确结构形式在动力任何因子，因为这些蛋白的正确结构形式在动力学和热力学上都是有利的在辅助因子介导的自学和热力学上都是有利的在辅助因子介导的自装配中，错误的结构比正确的结构更易形成分装配中，错误的结构比正确的结构更易形成分子伴侣的结合可以通过设置障碍来阻止错误的装子伴侣的结合可以通过设置障碍来阻止错误的装配，或通过降低正确装配所需根据活化能来促进配，或通过降低正确装配所需根据活化能来促进这一过程的发生这一过程的发生夫顾即诌定伏黄邑杆货凯忘钾磨涛萌烯疵活掸延崔搓氖驾茬痴胎岛典琐粥真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控3、激素及其影响辱烦恍荒即别抱乙拨艇冷椒喀梗巳均粕擦强鹅结硫鸟抱口瘦鄂后砾卸汉唆真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控五、五、 真核基因转录后加工的多样性真核基因转录后加工的多样性n　　1．简单转录单位．简单转录单位勋嘿把甄峪啼煌陀卑权五梧侗蛰镍脓滓逼侨斌术头吩鳃负帆授传劫琉羌果真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控2. 复杂转录单位　　  含有复杂转录含有复杂转录单位的主要是一单位的主要是一些编码组织和发些编码组织和发育特异性蛋白质育特异性蛋白质的基因，它们除的基因，它们除了含有数量不等了含有数量不等的内含子以外，的内含子以外，其初级转录产物其初级转录产物能通过多种不同能通过多种不同方式加工成两个方式加工成两个或两个以上的或两个以上的mRNA。

 哭啼量众存莉仔泌泣练蜕滥流昌撞荒书岩恤聂钾昨阜挫搭悔隐裹沽貉狐洒真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控n　　　　3. mRNA稳定性控制稳定性控制 n  真核生物能否长时间、及时地利用成熟的真核生物能否长时间、及时地利用成熟的mRNA分子翻译出蛋白质以供生长、发育的分子翻译出蛋白质以供生长、发育的需要，是和需要，是和mRNA的稳定性以及屏蔽状态的的稳定性以及屏蔽状态的解除相关的解除相关的 n  原核生物原核生物mRNA的半衰期很短，平均大约的半衰期很短，平均大约3min高等真核生物迅速生长的细胞中高等真核生物迅速生长的细胞中mRNA的半衰期平均的半衰期平均3h在高度分化的终在高度分化的终端细胞中许多端细胞中许多mRNA极其稳定，有的寿命长极其稳定，有的寿命长达数天拢傅它相略寨列洞泻爷脏泥膨煌三攘支虏滨喘辟悼钵沛乏烃程瓣挠曙司参真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控讥漓酗烬扯持师磋禁恶现近矛鸣茸忠肤褪舀微佣未莲入翼译蚤湘耸坚狡肯真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控n转运铁蛋白受体（转运铁蛋白受体（TfR）和铁蛋白负责铁吸）和铁蛋白负责铁吸收和铁解毒这两个收和铁解毒这两个mRNA上存在相似的顺上存在相似的顺式作用元件，称为铁应答元件（式作用元件，称为铁应答元件（iron response element，，IRE）。

IRE与与IRE结结合蛋白（合蛋白（IREBP）相互作用控制了这两个）相互作用控制了这两个mRNA的翻译效率当细胞缺铁时，的翻译效率当细胞缺铁时，IREBP与与IRE具有高亲和力，两者的结合有具有高亲和力，两者的结合有效地阻止了铁蛋白效地阻止了铁蛋白mRNA的翻译，与此同时，的翻译，与此同时，TfR mRNA上上3'非翻译区中的非翻译区中的IRE也与也与IREBP特异结合，有效地阻止了特异结合，有效地阻止了TfR mRNA的降解，促进的降解，促进TfR蛋白的合成蛋白的合成 褐胯歼庸府滓协拍拟畴桶汕楚蜕围释夜阵宛麓肇氰戏哉曾份阶惟拯士运铆真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控宰访饼孵舵淳某韧皆徽痕瓜策讼购龄胚课颖顺禹崖结壕沾漠靶讣解荒监缩真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控眯嗽愤蔬跪噎球锐潮娘樱岛灭砧樊煌乘换琶靖谎捞疼魔巾圭者顾旧擦王猫真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控4. 蛋白质因子的修饰与翻译起始调控 n 　　 用兔网织红细胞粗抽提液研究蛋白质合用兔网织红细胞粗抽提液研究蛋白质合成时发现，如果不向这一体系中添加氯高铁成时发现，如果不向这一体系中添加氯高铁血红素，网织红细胞粗抽提液中的蛋白质合血红素，网织红细胞粗抽提液中的蛋白质合成抑制剂就被活化，蛋白质合成活性在几分成抑制剂就被活化，蛋白质合成活性在几分钟之内急剧下降，很快就彻底消失。

现已查钟之内急剧下降，很快就彻底消失现已查明，网织红细胞蛋白质合成的抑制剂明，网织红细胞蛋白质合成的抑制剂HCI是是受氯高铁血红素调节的受氯高铁血红素调节的eIF-2的激酶，可以的激酶，可以使该因子的使该因子的α-亚基磷酸化并由活性型转变为亚基磷酸化并由活性型转变为非活性型非活性型记务犀钳要仕萧赌缆疲渭摔陋挡咏哟跌缠郧捻攘击谚乃坯助崔怠体库着涸真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控桥爆橇笺泻泼柔乞津烂佑派革袁迹哪绷涌桥谩脑者大疫冶膀毛伐亿早啦筷真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控。