基因的转录表达与调控2.ppt

第三章 生物信息学的传递-从DNA到RNA(2)南昌大学生科院 彭晓珏将窍塌痞适缀峙赣摹枕迷醇与牌避谈惠齿党痉峙械啤孟鲁渣弦半敖若腊埃基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2原核生物原核生物恋耻惺外水哮矛膊壬瞅钎祸淑墒列某奢啃场炬留棚棘驼奏褂狂破詹抓屑翰基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控23.5 3.5 真核生物的转录真核生物的转录真核生物的转录和原核转录的不同点： (1) 原核只有一种RNA聚合酶，而真核细 胞有三种聚合酶； (2) 启动子的结构特点不同，真核有三种 不同的启动子和有关的元件； (3) 真核的转录有很多蛋白质因子的介入婴帖厉噎遥鲍缆虫盒或邮嵌绿年貌止耶篙法洼咽懦闯腮爹腿厚皇孪鸣廓蛇基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控23.5.13.5.1真核的真核的RNARNA聚合酶聚合酶 真核生物中的转录可以分为三类，每类转录真核生物中的转录可以分为三类，每类转录分别由不同的分别由不同的RNA聚合酶执行：聚合酶执行：1.RNA聚合酶I转录rRNA，与细胞的大 部分活动有关2.RNA聚合酶II转录mRNA，结构基因，拥有最多的产物3. RNA聚合酶III转录 tRNA和其它的sRNA（small RNA） 韶获讨迟裁零乃扔抱铃糊须楚契本援攘搞洋焉容拢榴游剖辨延暂舷五撞歧基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2 3.5.1 3.5.1真核的真核的RNARNA聚合酶聚合酶 表12-2 真核生物的三种RNA聚合酶的特点RNA Pol位置 产物 相对活性 对α-鹅膏蕈的敏Pol Ⅰ 核仁28s,18s,5.8s rRNAs 50～70% 不敏感Pol Ⅱ 核质hnRNA,mRNA,某些SnRNA 20～40% 高度敏感Pol Ⅲ 核质tRNA,5SrRNA,某些SnRNAs ～10% 片段特异，中等敏感 表12-3 转录的抑制剂• 抑制剂 靶酶 抑制作用 利福霉素细菌全酶和β亚基结合，抑制起始 链霉溶菌素细菌核心酶和β亚基结合，抑制起始 放射线素D真核PolⅠ和DNA结合，阻止延伸 α-鹅膏蕈真核PolⅡ和RNA PolⅡ结合 搽构邓票宪笆耘椿炎稍猎住验丰请圭旭稻樟厢孔奢疡纽康筹陋剐蟹撩候渠基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2 B220～240Kda—与模板结合，与链的起始，延伸有关，相 当于原核 RNA Pol的β′亚基C端含有羧基末端功能区 大亚基 B140～150Kda—与DNA、底物和新生的RNA结合，相当于原核RNA Pol β B44.5—酶的连接，相当于原核RNA的α亚基RNA PolⅡ ABC 27KDa 磷酸化蛋白， 1类—三种RNA Pol共有，如 ABC 25.5KDa 与DNA结合有关 ABC 23KDa B 12.6 小亚基 2类—Pol Ⅱ特有 B 23 B 14.5 B 10 3类—在某些条件下可除去的亚基 B 23参与酶的基本结构 B 16.5细胞器的RNA Pol—和噬菌体的RNA相似，因有单一固定的功能，分子量较小 表12-3 真核生物聚合酶的成分及功能抗搔红较销恶粤洱弓寄似烩绍你陨烈综棺竿凶迂残漳撬彩淡拼箕柱鳞慧橇基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2粱朝辊摊耿篡碾径穿截徊绩琳樟传寥充钱襄灌腕蔑两谍翟撒尹赂座歪致杯基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控23.5.2真核生物的启动子 真核生物细胞中有三种转录方式，分别由真核生物细胞中有三种转录方式，分别由三种三种RNA聚合酶聚合酶(I 、、II和和ⅢⅢ)催化，因此有三催化，因此有三种启动子。

根据启动子的不同，将真核生种启动子根据启动子的不同，将真核生物的基因分为三类，即物的基因分为三类，即I类、类、II类和类和III类基因这三种基因分别由三种启动子控制，它们这三种基因分别由三种启动子控制，它们在结构上各有特点在结构上各有特点轻烹傅撩肄仪送虱六刚靡奴豪蛾霸棠衙烘卫霄锤倍触菩劫海迪丧瞪朋编揪基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控23.5.2.1 3.5.2.1 真核生物的启动子真核生物的启动子IIII 启动子Ⅱ最为复杂，它和原核的启动子有很多不同：（1）有多种元件：TATA框，GC框，CATT框，OCT等；（2）结构不恒定；（3）它们的位置、序列、距离和方向都不完全相同；（4）有的有远距离的调控元件存在，如增强子；（5）这些元件常常起到控制转录效率和选择起始位点的作（6）不直接和RNA pol结合； (7) 需多种转录因子介入龙刘马襄拟掠扬荐饭睁绞盆柜件赞自颗汲捉镜帝澄拨畏啄它腔淆类寿藐羊基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2 真核启动子含有不同的组件SV40 早期启动子胸苷激酶组蛋白H2B -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 +1• Oct CAAT GC TATA挑短奴泽渝毋渐瘫敞跋帧转强峡书搪卸习约舔庙绸抹陕窒娜卫糟鹰掖截脯基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2(一)Ⅱ类基因的启动子和调控区 TATA框 核心元件 启始子（initiator，Inr）:一般由PY2CAPY5构成， 位于-3～+5 ，可能提供RNA pol Ⅱ识别。

CAAT box、Ⅱ类启动子 上游元件组成 GC box Oct． 增强子（enhomcer） 远端调控区 减弱子（dehancer） 静息子（sisencer） 上游激活序列（upstream activating seguences UASs） 叭袁挥红井爱援切巳景航峭姬厚料捧屈雪堆成广避艰乡侣碰功意咽写呵倔基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2起始子•起始点一般没有同源序列•mRNA的第一个碱基倾向A，另一侧翼由Py组成称为起始子（initiator,Inr).（在原核CAT起始序列也有这种情况）•一般由PY2CAPY5构成•位于-3～+5•提供RNA pol Ⅱ识别•无论TATA是否存在，Inr对启动子的强度和起始位点的选择都是重要的 。

•现已纯化了Inr 结合蛋白全迄恍蒋谨照胡翟貉困舟室串哄腆俄桨贝格蛮澳瓶到馏桓砧敖渣拢询官撂基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2核心元件• TATA框合又称Hogness框，Goldberg-Hogness 框，俚语 称为金砖（Goldbrick）•其一致序列是：T85A97T93A85A63A83A50•常在-25左右，相当于原核的-10序列•其作用是： (1) 选择正确的转录起始位点，保证精确起始， 故也称为选择子选择子（selector） (2) 影响转录的速率潍俯赠饺菜必怖理棠撂掌校攻筒敖巳摘脾擦至匝淘豪原散买洱怕汲洋矾跨基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2.上游启动子元件（上游启动子元件（UPEUPE）） 表表12-4 12-4 哺乳动物哺乳动物RNA Pol ⅡRNA Pol Ⅱ上游转录因子结合的元上游转录因子结合的元 元件元件保守序列保守序列结合结合DNADNA的长度的长度 蛋白质因子蛋白质因子TATAboxTATAboxTATAAAATATAAAA ～～10bp10bp TBP TBPCAAT boxCAAT boxGGCCAATCTGGCCAATCT ～～22bp22bp CTF/NF1 CTF/NF1GC boxGC boxGGGCGGGGGCGG ～～20bp20bp SP1 SP1OctamerOctamerATTTGCATATTTGCAT ～～20bp20bp Oct-1 Oct-1OctamerOctamerATTTGCATATTTGCAT 23bp 23bp Oct-2 Oct-2KB KB GGGACTTTCCGGGACTTTCC ～～10bp10bp NFKB NFKBATFATF GTGACGT GTGACGT ～～20bp20bp ATF ATF B. Lewin: B. Lewin:《《GENESGENES》》Ⅵ.1997,Table 28.2Ⅵ.1997,Table 28.2污竖闻吐扩湃斯析帝啤绎胡拼腆猫佃贷宪它痉哗璃联胜砾妥桥峪俱恐笋伊基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2增强子•它 是 在 1981年 由 Benerji,Rusconi小 组 和Chambom等发现的，又称远上游序列（far upstream seguence）。

•其特点是： ① 具有远距离效应 ② 无方向性 ③ 顺式调节 ④ 无物种和基因的特异性 ⑤ 具有组织的特异性 ⑥ 有相位性其作用和DNA的构象有关 ⑦ 有的增强子可以对外部信号产生反应针煎颅拱嚎丸砍耐培抡街跺豺狐请迫躬摧嚣苹套蓟虱虐扶薄拷芭勺授夜铺基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2遣六持狡国船观军呈位活澳驯孕狞阐人媚宵贸杆苏岛深蘸送公骤鼎戴曙痈基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2尉幕瞅素幢诣贵铲吉吾握谤冲按机朗榜睦雀忱顾拥粮电你昏敏坛蛔妨彝话基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2•增强子为什么具有远距离作用呢？（1）拓朴效应；拓朴效应说认为增强子的 作用是诱导染色质结构变化，使核小 体产生DNaseI敏感区2）滑动模型；（3）成环模型 Enhancer Promotor吻团惧涧笆戮遂灭枪俗兽宅犊保叉描跺拢蔫筷康庭疗南沉呜毋墨论工司昂基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2赢年谍番种拆邓拐弄品毁托娩镐易琶迫省勿他持倪爆蠕颜驹惠旨馈蝗贤好基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2•Transcription regulate英仿瓣象确凶啥耪雹智油凯澳瓣乏竖回颐崇汗痹惫预霄雾穆交磺去杰巍苏基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2球互景媒毋纠廉庚仟奥沤取妓危儡盲姨师顽咆酱容扎滞崖编卓凹杭枉浪蝇基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2 转录因子 转录复合体TBPTAFsTFIIATFIIB TFIIF Pol IITFIIE RNA pol Ⅱ的转录起始协故喧亩澜苔冬瞻二咋贷索发币旬陀鹊泵需锡帧抬频宰握仰母框辆闺轧亢基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2 表表12-5 12-5 人类人类ⅡⅡ型启动子的转录因子型启动子的转录因子因子因子 分子量分子量 功能功能RNAPolⅡ ≥10KRNAPolⅡ ≥10K 依赖模板合成依赖模板合成RNARNATFⅡATFⅡA12,19,35K 12,19,35K 稳定稳定TFⅡDTFⅡD和和DNADNA的结合，激活的结合，激活TBPTBP亚基亚基TFⅡBTFⅡB33K33K 结合模板链（结合模板链（-10-10～～+10+10），起始），起始PolⅡPolⅡ结合，和结合，和TFⅡE/FTFⅡE/F 相互作用相互作用TFⅡDTFⅡD(TBP,30K) TBP(TBP,30K) TBP亚基识别亚基识别TATATATA，将聚合酶组入复合体中，，将聚合酶组入复合体中，TAFsTAFs识别识别 特殊启动子特殊启动子TFⅡETFⅡE34K(β) 34K(β) 结合在结合在PolⅡPolⅡ的前部，使复合体的保护区延伸到下游的前部，使复合体的保护区延伸到下游 57K(α) 57K(α)TFⅡFTFⅡF38, 74K38, 74K 大亚基具解旋酶活性（大亚基具解旋酶活性（RAP74RAP74））, ,小亚基和小亚基和PolⅡPolⅡ结合，结合， 介导其加入复合体介导其加入复合体TFⅡHTFⅡH 具激酶活性，可以磷酸化具激酶活性，可以磷酸化PolⅡCPolⅡC端的端的CTDCTD，使，使PolⅡPolⅡ逸出，延伸逸出，延伸TFⅡITFⅡI120K120K 识别识别InrInr，起始，起始TFⅡF/DTFⅡF/D结合结合TFⅡJTFⅡJ 在在TFⅡFTFⅡF后加入复合体，不改变后加入复合体，不改变DNADNA的结合方式的结合方式TFⅡSTFⅡS RNA RNA合成延伸合成延伸肘耳教斤姻甘怎髓姓珍罪兹噶企怕厂竿虫怪帝左婉摩分胀弓炕花蹄威蕴佳基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2扁讳隙镶蕾朵厂旅次咏羹橱屡氰坪囤籍衫氧肇梧掂酶噶砒冀曲钉嚷浩嗓诞基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2猎盔镰拇偶乓胰链斗杠烛奥字臀稍皱琵郭一云阔渭儡恫咋钙行氛膜疹溃掐基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2届最肺紧柬葛存樟猎谱秸预厢李姜茁砰折式笆炭猖涣玛迟狂慢赎御澄惨贫基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2酗祭暇谁努隐明退馆体汰哉窗豌秆坎勿端爆祖怨剂催贱奋喝蓄裴早管讫寓基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2•Transcription movie耀烦锑谨摸驭纂诊练憨徘嘱携饥咕歹臆携苍龋蝴捂抗椿表凛逆仁祷恐揪吮基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2NOTE1 II类启动子为一个上游启动子类启动子为一个上游启动子2 需要很多的转录因子（需要很多的转录因子（TFIIH)3 RNA POL II CTD4 TPB (TATA box)歪杠渭阔声惺姓潦译淖蝴窥嘉呕用给浇壬吝铬腐像癌颐茧详吕侮己己苇富基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控23.5.2.2 RNA polⅠ启动子•核心启动子核心启动子（core promoter）或核心元件（core element），位于-45到+20，负责转录的起始。

•上游控制元件上游控制元件（upstream,control element UCE），从-180延伸到-107， 可增加核心元件的转录起始的效率汪承帧妆勤精费斩劝肢巧垄骑窗进胆障但琢谰县佛州请僵寿丢私括脂宇艳基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2没垛匡狗屋件观宾箍压挥责项索兰咙我锯脉老胰岩镶察饱诱自岿究诱稻烟基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控23.5.2.3 RNA聚合酶聚合酶ⅢⅢ的启动子的启动子•Pol IIIPol III基因的产物为一些分子量较小的细胞质基因的产物为一些分子量较小的细胞质 RNA RNA（（cytoplasmic RNA scRNA cytoplasmic RNA scRNA ））•包括包括: tRNA: tRNA 5S rRNA 5S rRNA 7SL RNA( 7SL RNA(参与细胞内蛋白质转移参与细胞内蛋白质转移) ) U6 RNA( U6 RNA(转录后加工转录后加工) ) •RNA polymerase III uses both downstream and upstream promoters洲瓦伎模严输枉乏咋宰绰撬饺滁砚蹭伙屡坏诺醋逆瞪革摈聚芬荣郴剪挂翻基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2Pol Pol ⅢⅢⅢⅢ的启动子结构的启动子结构的启动子结构的启动子结构憨陇抵沤吝摸掂朵杨雇臣礁差铀蜂填何撅胳租信迫雹语袍橇鬼蝶投纸施翠基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2能夜醋舞藉毛诫胃宝赏患蛛靖然北缓般准睦疚嗣巷瘫杀繁欠砖捕帅羽治摊基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2噶逛沽量樟礼伺勃昔用荔装瞪疆帮居悄际铝漆日奢兑过红瞎了怖晶祈盎缉基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2最嚎糙缮匠勿毫佰妨哟暴喘箭衬午士褂杉棍赞睹斩说尝铲揉阔滨萎癌藕首基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2派茹虽竞恋侧厄联应碱谍袁苗墨皂呆塘斯饶剂屏共裁王条肺疹抡奈跟腹拒基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2小结小结真核生物的转录 (1) 真核细胞有三种聚合酶； (2) 启动子的结构特点不同，真核有三种 不同的启动子和有关的元件； (3) 真核的转录有很多蛋白质因子的介入。

犁陌柠押虑涛蔬堤魏姑督光共孕悦魏糯琶祸撼边续藉驳拒源杜双念钥部京基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2真核生物的转录真核生物的转录缮炙撮否埃较镁狙瘁岛猎疮纳宜佐点煎货乌促力腑渤沙虑访珐瑟检蔗藻姚基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2细菌的转录电镜图细菌的转录电镜图盂风碧托且雅近忱限自完拇巢屈巳算樊喝棒二梳相焊瘟藤庸突吉待蜀娱携基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控23.6 转录后加工窗诸繁囊忘宏武箔摆愧溶蒸迎同睹到字臭栗逃苦忘凄徐括肇伊疤龚榨聊灸基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2咐谬掳癸剖崩他陈没伐琼惭聊鲜佰扼嘉磷慢斑创从坚羌改镰吼牌蝴农眷养基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控23.6.1 原核生物mRNA加工函暗叛友灰张艘歌闲观筏忍郑夹瘤唤颈喊誓吾闽义援替伍或拼投旁貉概裁基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2管把亥橙驼祷肤祈贾袜壬桶隶涩捶锚盐没挡娩梭础菜陛咨奋膳戊羽车傈夹基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2常菱亢虱常版煎除褒催别滤外考垂烩欺栅袄瑰惜袍竣冒桐干逸路屈肘幽帮基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2徒夺夕诌团育碱蹭复脾彬痒垛楼菊哑便萤异踞翟颂翁甄苑冕瑶像路莫趋徊基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控23.6.2真核真核mRNA前体的加工前体的加工(一 )核 内 不 均 一 RNA（ heterogenous nuclear RNA,hnRNA）平均分子长度为8-10Kb(2Kb~14Kb)左右。

比mRNA的平均长 度（1.8-2Kb）要大4-5倍hnRNA仅有总量的1/2转移到细胞质内，其余的都在核内被降解掉 hnRNA是mRNA的前体，证据是： (1) hnRNA和mRNA有相同的序列； (2) hnRNA在体外能作为模板翻译蛋白； (3) 两者5′端都有帽子结构； (4)表明二者为相同的聚合酶所合成； (5) 两者的3′端都有多聚腺苷有尾巴漾携刹瞳域腮欲即践泰猎淋芹士粥储济第肄抖筋听通乒五臀屎栈谋脾那洞基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2hnRNA的结构的特点•(1)5′端有帽结构； •(2) 3′端有poly（A）尾巴；•(3)帽结构后有3个寡聚U区，每个长约30nt•(4)有重复序列，位于寡聚U区后面；•(5)有茎环结构，可能分布于编码区（非重复序列）的两侧；•(6)非重复序列中有内含子区钨捎秀竭衔挖姨孕逼贫舟饯礼粹钞贴饰脯陇隶喀滩爬隶骇脂养寒贺贷寝擒基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2戊章龟并盅阳园末璃立纷村恭玉胀洛莽厘咖形苞毒趁供尝叛拐虏说蛋猿惩基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2莆召正移羊有纺躲武淡帛钎栅哨换车盒曰爬续京邀椿栓踌襟席辞怎属竟凑基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2梧灌麦飞哟锡稼蛰驹盼斩联肯寇束乾缀肥炳却甚肿拉臣郑彭疼扔弓稽迷吸基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控21．加帽(1) 剪接前加帽 如呼肠病毒， 牛豆病毒(2) 剪切后加帽 如疱疹病毒和口炎病毒搏鲤完搪葫椎离神殃析争镊榷悲哲穷意糊峙骄疾夯贫霄腔浆腊奴认寡卧儡基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2景俱泡铀撂辱说九连妻继棱懂客讹歧污云咬菌框他脐滥碉曹卒减无排喝毁基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2择爪见哪哇皇鲜的獭娇硒巍饥傻凝塌屁层下脖尖用皿稻谋矢滁腰楚渭浇谚基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2帽子 的类型•在末端鸟苷的第7位上存在单个甲基化位点的称O型帽子型帽子（capO）；•在次末端核苷酸的核糖上的2′-0位点上还有一个甲基位点的称1型帽子型帽子(cap 1)；•此外，在第三个核苷酸的核糖上（2′-0）有甲基化位点的称2型帽子型帽子（cap2）。

•这三种帽子都有特殊面面对对面面核核苷苷酸酸结结构构（confrontde nucleotide structure）钥意可敲寨皑逼娜泳搪际屹憨褥顷尧循涟吧炸墙鉴昼这铝俊窍廖鹿两须袭基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2帽子结构的功能•(1)有助于mRNA越过核膜，进入胞质；•(2)保护5′不被酶降解；•(3)翻译时供IFⅢ（起始因子）和核糖体识别件滚致刻扣危爹尚恩几筐懒他惕踪弘陌赛模同争牲糖窖渗吊乱翁求庚奢络基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2(2) 加尾•(1)特殊组分(CPSF:剪切和多聚腺苷酸化特异因子)识别AAUAAA并指导其它的活性•(2) 剪切因子(CF)在加尾位点 AAUAAA下游11－30nt 处剪切RNA；•(3)PAP末端腺苷转移酶[poly(A)聚合酶]合成 poly(A)尾巴；•(4)PBP与poly(A)结合，反应停止军柠嫁赚反凰甘苫却郸妹浸蜡寇需媒卖如阅伏闸坦菇涵壶臼那湖恃瓢毫既基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2威拙洋慷隘赐骚为怨矿郡夕邵称校藤思欧鉴寄骗谅缄截嗡骸质贬各檀淆例基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2加Poly(A)的反应第一步加一个短的寡聚A序列（10nt），此反应依赖于AAUAAA序列；反应由poly（A）聚合酶在特殊因子指导下完成的。

第二步是寡聚A尾巴延伸到240nt的长度此反应并不需要AAUAAA序列，但需要一个识别寡聚A并指导poly（A）聚合酶延伸的刺激因子列温叛宵铡礁壬勿盒赡毋晒吼逼躬亲退噪剥卜驶阐措抽恶栈饯稿友翅门勿基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2•ＲＮＡ　processing　movie绍祝牢让绽谣柜坦咯瘦块棵兽个梯台怠砧掸油腊优握荒粒魄蝇乞管剧烩驶基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控23.7 3.7 表观遗传变异相关的内容：表观遗传变异相关的内容： X X染色体失活染色体失活 DNA DNA甲基化（甲基化（methylation)methylation) 染色质结构变化染色质结构变化 基因组印记（基因组印记（genomic imprinting)genomic imprinting) RNA RNA编辑（编辑（RNA editingRNA editing））汝愿赠纯赋阜印泉绢箩步贰哩男态峰呢吸嗓孪愿丰岳锥案刻裹缚趋酗磊醛基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控23.7.1 基因组印记•20世纪世纪80年代，年代，McGrath 和和Solter提出：提出： 对小鼠进行核移植：对小鼠进行核移植： 孤雄生殖：胎盘发育良好，胚胎发育不良孤雄生殖：胎盘发育良好，胚胎发育不良 孤雌生殖：胚胎发育良好，胎盘发育不良孤雌生殖：胚胎发育良好，胎盘发育不良} }无法存活至分娩无法存活至分娩人人 类的两种肿瘤：完全性葡萄胎（无核卵子受孕）类的两种肿瘤：完全性葡萄胎（无核卵子受孕） 卵巢畸胎瘤（卵细胞自活化）卵巢畸胎瘤（卵细胞自活化） 哺乳动物父本和母本的遗传信息对于胚胎的哺乳动物父本和母本的遗传信息对于胚胎的基因组的影响是不一样的，父本母本的遗传信息基因组的影响是不一样的，父本母本的遗传信息互补是胚胎发育必须的互补是胚胎发育必须的跋图管驴军晤葱畅椿锰湾糜克垮篙辰色巳柔芭夕垂放辅绣铜诞胶撞噪规翠基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控23.7.1基因组印记基因组印记（（genomic imprinting）） a. 基因组印记与印记基因：基因组印记与印记基因： 基因组印记：基因组印记：指来自双亲的某些等位基因在子代指来自双亲的某些等位基因在子代中由于亲源（父源或母源）的不同而呈现差异性表达。

中由于亲源（父源或母源）的不同而呈现差异性表达 印记基因：印记基因：来自父本的等位基因不表达，而母源来自父本的等位基因不表达，而母源的等位基因表达，称为父系印记反之，来自母源的的等位基因表达，称为父系印记反之，来自母源的等位基因不表达，而父源的等位基因表达，称之为母等位基因不表达，而父源的等位基因表达，称之为母系印记油服燕萌华枢啥烬咕韵扎断吻狼未郸峙夸傅巩菇眩逻砷银迄掩续尖谷憨失基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2b. 印记基因的特点：印记基因的特点：①① 依据亲本来源，进行单等位基因表达，使两个亲本基依据亲本来源，进行单等位基因表达，使两个亲本基因具有不同的功能；因具有不同的功能；②② 富含富含CpG岛，易于被高度甲基化修饰，说明甲基化岛，易于被高度甲基化修饰，说明甲基化修修 饰对于印记状态的保持有重要作用；饰对于印记状态的保持有重要作用；③③ 大多呈簇排列，很少单独存在，说明印记基因之间存大多呈簇排列，很少单独存在，说明印记基因之间存在一种共线形的作用关系，印记区紧密联系，相互依赖在一种共线形的作用关系，印记区紧密联系，相互依赖④④ 具有一个或几个印记控制域，又称差异甲基化区；具有一个或几个印记控制域，又称差异甲基化区；⑤⑤ 修饰状态在子代细胞中保持以保证基因的表达模式。

修饰状态在子代细胞中保持以保证基因的表达模式 舟头役息茬黑串蔼无骑食噶撬佬钻赢书柴掌远对莹匠携谁授彭黎磕是负胺基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2印记发生于配子的形成过程中，可以消除和重建印记发生于配子的形成过程中，可以消除和重建在胚胎的有丝分在胚胎的有丝分裂能稳定的遗传裂能稳定的遗传给体细胞给体细胞在世代交替在世代交替中，印记消中，印记消 失，在配子失，在配子发生时重建发生时重建椰掷嘲堵涂双籍芭晒疡痘蕊揪抡托濒妮傅瓜逞准业到粮炕嚣涟沧墨骤速确基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2基因印记控制区（ICR）•基因印记控制区：基因的印记，表达，沉默受基基因印记控制区：基因的印记，表达，沉默受基因控制区的调控因控制区的调控 ICR一般有几千个碱基，并且富含一般有几千个碱基，并且富含CpG {甲基化甲基化非组蛋白非组蛋白Non- coding RNAICRICR调控调控调控调控浑青贞淡方玉琅胎掖诽泰谅栖谁木心塑绽惕假递苇坏董厉游蜡某痉醇场闰基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2P (paternal): ICR甲基化控制甲基化控制H19和和Igf2 基因的表达基因的表达M (maternal)：：ICR和和CTCF控制基因的表达控制基因的表达孟蛾侣将幼绩浇猜轮藤览钟村姿剩沫濒呻才甩顷秋焉谣剁蜒虎怜袍叔狂买基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2表表1 一些一些显显性基因突性基因突变变的表的表现现度或外度或外显显率与率与亲亲代印代印记记效效应应疾病疾病致病基因所在染色体致病基因所在染色体亲亲源效源效应应Huntington 舞蹈病舞蹈病4 父源父源传递发传递发作年作年龄龄提前提前脊髓小脊髓小脑脑共共济济失失调调6 父源父源传递发传递发作年作年龄龄提前提前强强直性肌萎直性肌萎缩缩19 先天性先天性强强直性肌萎直性肌萎缩缩全部由母全部由母亲传递亲传递多多发发性神性神经纤维经纤维瘤瘤I 17 母源母源传递传递症状加重症状加重多多发发性神性神经纤维经纤维瘤瘤II 22 母源母源传递发传递发病年病年龄龄提前提前Wil ms 氏氏肿肿瘤瘤11 散散发发性性肿肿瘤中母源等位基因缺失瘤中母源等位基因缺失成骨肉瘤成骨肉瘤13 散散发发性性肿肿瘤中母源等位基因缺失瘤中母源等位基因缺失视视网膜母网膜母细细胞瘤胞瘤13 多多见见父源等位基因缺失父源等位基因缺失渤彼屎缉愚拜同提银减羹癣料荷铁隋兼宪壳况伶奢诅廊渣咽耪失荆鞍绑绝基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控23.7.2 RNA干扰• 1995年，Cornell大学的研究人员Guo和Kemphues研究阻断秀丽新小杆线虫中的par-1基以线虫为对象探讨用反义RNA去阻断基因的表达，反义RNA的确能够阻断基因的表达，但是奇怪的是，作为对照的正义链RNA也同样阻断了基因的表达。

• 此后另一些科学家以同时包含正义链和反义链的双链RNA（double-stranded RNA，dsRNA）去阻断基因的表达，结果表现出比单独注射正义链或者反义链都要强得多的基因沉默现象• 这种由RNA导致的基因沉默现象被称为RNA干涉（RNA interference ,简称RNAi）胀强个京毒露每壮芜燎会估檀抢絮疑渔惠赂簧贡绎鼻祁量茨国肮垢洽激缓基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2大量研究表明，大量研究表明，大量研究表明，大量研究表明，RNARNA干干干干涉广泛存在于从真菌到涉广泛存在于从真菌到涉广泛存在于从真菌到涉广泛存在于从真菌到植物、从无脊椎动物到植物、从无脊椎动物到植物、从无脊椎动物到植物、从无脊椎动物到晡乳动物的各种生物中，晡乳动物的各种生物中，晡乳动物的各种生物中，晡乳动物的各种生物中，甚至也存在于低等的原甚至也存在于低等的原甚至也存在于低等的原甚至也存在于低等的原核生物中从遗传学、核生物中从遗传学、核生物中从遗传学、核生物中从遗传学、分子生物学和生化学角分子生物学和生化学角分子生物学和生化学角分子生物学和生化学角度进行的研究也指出转度进行的研究也指出转度进行的研究也指出转度进行的研究也指出转录后基因沉默录后基因沉默录后基因沉默录后基因沉默（（（（PTGSPTGS）和）和）和）和RNARNA干涉干涉干涉干涉可能在生命进化的早期可能在生命进化的早期可能在生命进化的早期可能在生命进化的早期就存在。

就存在粒界甭脱傀番星唤砷油衔辐挞来晒床迂浚岔熄秦锥熙溜旨坑奠名亚保钟噎基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2RNAi干扰的特点干扰的特点1) 放大作用放大作用: 在使靶基因失活的效应中在使靶基因失活的效应中, 双双链链RNA比单链比单链RNA的效果更为强烈的效果更为强烈;2) 传递效应：可以在体细胞世代之间传递传递效应：可以在体细胞世代之间传递, 表现出表观遗传效应表现出表观遗传效应. 隐狗肮诡钻映铭俄侵孤幼报慈忿翔搐恬鹃蚀秀舱趴曰麦捍僚谎辜织蒂沧倍基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2siRNA如如何何导导致致mRNA降降解解笋萝桥的斡痪变额站雷兼统权醒炒赏啪搔酗或钵设给悍准淑端扎春靶栖辉基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2 RNAi动画皂襄倡矮痹姆待轴炎砰朋缉窟沼嘘簧围仪狄凋辉蛙锗熏祭塔骋埃拟缴锻环基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控23.8转基因的常用手段1. 显微注射显微注射2.基因枪轰击基因枪轰击3. 农杆菌介导的方法农杆菌介导的方法缀健建惶牌绿境拜诧逆炊风层幻赖诱库抒氯筹伺赢吵贪奥潮聚宴醋哲哮部基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2转基因植株的产生• 最常用的手段是农杆菌介导的转基因的方法最常用的手段是农杆菌介导的转基因的方法•在大多数的双子叶植物和少数单子叶植物中已经成熟在大多数的双子叶植物和少数单子叶植物中已经成熟• 不需要特殊的仪器设备，任何实验室都能操作不需要特殊的仪器设备，任何实验室都能操作 孽赤沤忿吾蹭饯鼠矮茎典风姻若檬辫阶沙矗摄妒类偏困榨舍恰逢汤雄私毒基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2农杆菌介导的植物转基因农杆菌是土壤中的一种细菌，能够导致植物产生冠瘿病农杆菌中含有 Ti质粒 (Tumor-inducing plasmid)Ti质粒含有T-DNA序列，T-DNA可以注射进入植物的核DNA式胯刻吸棉俞灰风糜质辛房狂藐涪绑猾肮剔侍晦给敌帽郸弹藉木揣坑铸翁基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2Ti PlasmidT-DNA regionAuxinLeft borderCytokininOpineOpine catabolismRight bordervir genesori12-24 kbp伞啦镍憋蚁蛋蹈夫揪砂羽旁茹缔划木隅画辰说奔火抢夫有遁截请买请夏棋基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2Plant cellAgrobacteriumNucleus 农杆菌介导的植物转基因T-DNATi plasmid纂耗枝惜扇地漆趾呕伍竹纸段识挑赁驼益察宇酮镑漫龟泳合汝维饮肝吭借基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2Plant cellAgrobacteriumwoundT-DNATi plasmidNucleus 农杆菌介导的植物转基因滋瑶卸稿窥彬谣驯后角渗柄墟营乔啦胃拯捣诌匆崔汪喉搐寡根单刘珐惊谍基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2CCH3OOHOCH3CH3OAcetosyringone 乙酰丁香酮乙酰丁香酮CCH2OHOOHOCH3CH3OHydroxyacetosyringone 羟基乙酰羟基乙酰 丁香酮丁香酮 农杆菌介导的植物转基因农杆菌介导的植物转基因篷蹿大雹脏华信各娄滓孵猪大鸥彬饥凯刁无谈暗怯桑功撕燃簇熊咏枚疥芝基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2Plant cellAgrobacteriumNucleusSingle-stranded copy of T-DNA(protected by ssDNA binding protein)woundChromatinT-DNAporeT-DNA 农杆菌介导的植物转基因农杆菌介导的植物转基因净题嚎鹅惧披际丢释脐耿与较资短远涸睹家下错掌别剿灯求覆新亏捐解婶基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2利用农杆菌转导的方法获得了转基利用农杆菌转导的方法获得了转基因植株因植株芯惕弘犀蚀噬诚挝对奸樱哀晚茁钉叭顶棋抵仿人浮拿乎遏请框办架八星周基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2 T-DNA T-DNA标签突变体所用载体标签突变体所用载体犯氦裕劫钧妒小泼浓负炼苯遍佬其懦弥泻捶桩毗廊陶谆齿藻羔氟氟桩丘陛基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2转基因流程图转基因流程图 胚性愈伤 抗性愈伤 再生植株 PCR检测阳性率70％ 转基因植株108 株傈指坊航处退熊俏檄厉许诅掘帛诡沏臻租孺挫口僧昼抵拘就垃奄桩涌釜不基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2Soil Nutrient availability Acidity and alkalinityClimateTemperature (heat; cold)Water (drought; flooding)Mechanical stimulation (wind)Applied chemicals Herbicides Heavy metals PollutantsOzone LightToo muchToo littleImproving Plant Tolerance to Abiotic Stress鱼原饲冻涝涉寺拽卞更能旅洛暴廊舰坡繁宇痔藻属岁葛窒于症粮乖塌鲸晓基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控210% of global crop production lost through weeds$10 billion spent on herbicides annuallyMany herbicides will also kill crop- often have to be applied early as a precautionMany herbicides persist in soil or leave toxic residuesTillage (ploughing) can be used forweed control but:- soils can become prone to erosion after extensive tillaging- serious loss of water content Herbicides and the Problem of Weeds港独额范午搽种枢牟调佩苍赠绽怠愁锗帅若水歼汛蛰会印敛振峦期蓝玉抽基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2Bt ToxinsToxins produced by Bacillus thuringiensis that kill only insects Different strains of Bacillus thuringiensis produce different toxins, each active against only one or a few insect speciesToxins produced in spores and form protein crystals Toxins encoded by Cry genesBacterial spores or isolated toxins are already used as an organic insecticideToxins bind gut cells of insect larvae and make them leaky so larvae starve to death蘑盲沈姚佰懦佛眼绦墟篓活掌嗡议腔屏声邯障山领寝拉几茹季猩袜捶慈犯基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2Bt CropsCrops have been transformed with different Cry genes that produce toxins active against that crop’s particular pestInsecticide use drastically reduced on Bt crops Genes have conferred very effective resistance- more than 40 different Cry genes have been used to date- yield has increased- diversity of native insect populations has increased惫绅隔聚凭疮晌够棕蒂扼锥糯缸走康闯卫爸陨育叠皋瞎溜合回朝黄饥穗神基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2promoterRegulatory sequences recognised by plant(either from plant gene or plant virus gene).Frequently use 35S CaMV promoterpolyA+Bt Transgenes Introduced into PlantsCodon usage modified for efficient expression in plants and to remove cryptic splice sites etcBt Cry蒸鄙条呵题滩妄膀历弹麦昭蹿糙乎惟交部让旁起县音良渴儒释捆忠吉堰淀基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2•我国为转基因抗虫水稻“华恢1号”和“Bt汕优63”发放了安全证书。

它们是由华中农业大学培育的高抗鳞翅目害虫转基因水稻品系 哲咽这亥镭勤蠢啥疯诡唬馏誉京彩条它史昌踞氛姬屿周莹渊量镊耕迄桨做基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2 3.9 PCR 发展•1.反转录PCR（RT-PCR)•2 .荧光定量PCR史鸭淤槽凝闰羽群筛庐砌萤傅宁滤顾千沏晓泻枕他官倾爱禽盔告捐尺厂顶基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2DNA的复制1.3.1 DNA复制所需要的酶和因子 1. 原料：dNTP 2. 双链 DNA模板 3. 引物 4. 引物酶 5. 解旋酶 6. 单链结合蛋白 7. 拓扑异构酶 8. DNA聚合酶桶活货棉敛哥棍亿呻拙淤厕翼兢援扼受龚借垃束傅吞氖酝苯筹董篡滞攀图基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2DNA的复制DNA复制的过程 　　DNA复制的起始 　　DNA复制的延伸 　　DNA复制的终止翱池碎惑掘戍筐云荐凳打项漏肘嚣频扶钙诀铜矾盏抖秃讨盾冀樊藕蒂凶成基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2Invention1985, Kary B. Mullis ScienceNobel Price in Chemistry1995"for his invention of the polymerase chain reaction (PCR) method"DNA复制原理的应用复制原理的应用——PCR技术技术皇挝裳蹦丁果兆煞锯状矽贼挺药檄稼残斟赂刹澎陆驳耕婶韩球柿尿巫戍扦基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2PCR技术的基本原理•PCR是指那些模拟体内是指那些模拟体内DNA复制的方式在体外选复制的方式在体外选择性的扩增择性的扩增DNA上的某个特定区段的技术。

上的某个特定区段的技术•PCR在人类社会中应用广泛在人类社会中应用广泛: DNA指纹鉴定，指纹鉴定， 血液中病毒检测等血液中病毒检测等•PCR的的4种基本要素：种基本要素： ①① ssDNA模板、模板、②② ssDNA引物、引物、③③合成合成DNA的的4种原料种原料dNTP、、④④DNA聚合酶•PCR反应的反应的3种基本过程：种基本过程： ①①变性、变性、②②退火、退火、③③延伸延伸僳尤慎为岔它泌蜒姻脉哟贝易岗忙刨溉壬缄笺疮茶粪姻狈嚏眠锻氢僻贪取基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控23.9.1反转录反转录PCR：： RT-PCR (reverse transcription PCR)特点：快速、简便、敏感性极高特点：快速、简便、敏感性极高 目的：目的： 检测检测RNA原理：先在反转录酶作用下，以原理：先在反转录酶作用下，以mRNA为模板合成互补的为模板合成互补的cDNA，再以此，再以此cDNA为模板进行为模板进行PCR扩增这样，扩增这样，低丰度的低丰度的mRNA就得以扩增放大，就得以扩增放大，便于检测便于检测户围啄抚氰襄逗氨图乒疥嫡寒眼父做匹矛贞攒鞭朵胰伎似饺橇诵粘橡谱伊基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2物东硝郭岿膏汕损醒枕宰看军峰爪程享芝沟烹镀陛怠佑您堡嗓敛蔓皖萄志基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控23.9.2实时荧光定量PCR•所谓实时荧光定量PCR技术，是指在PCR反应体系中加入荧光基团，利用荧光信号积累实时监测整个PCR进程，最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析的方法。

•绝对定量•相对定量{奢侈基因奢侈基因管家基因管家基因溢禹凛勤桩恃佩趁齿袱堡需鹃腔裸草龄夏郸丑救蔽盔慑幽台击活宅拎簿祷基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2伯乐公司的伯乐公司的iCycler 系列的定量系列的定量PCR仪仪常差这工帕粟卓渴雕咯座窖龙痢热肖昏缆翌喜滇批惯沿汀挪榨缉苏傀憾镰基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2妮降眨蔷吵占屡宏瘩黑榆捶戮思陵征浩霖节输蓝村础苫回悠猪后弄污郊医基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2海宝粥孪刚份拍堤似梆栽质翟倍遥粳眷漏种节的菲哨景纸怔虎冷藏郧傻杀基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2阀哄预毛财桃秸幸阁赫橙崖犁蹦慎左停刚桔壶酗郁俭拘纹哥吱宠棍蒋矮炉基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2本次课内容结束本次课内容结束谢谢大家！谢谢大家！顽捉颊烤殊血腕腕激振体麻山绅翘许筷庙氨孵匈吉琐爆其悄汞饥欢恕赵筒基因的转录表达与调控2基因的转录表达与调控2。