10章第3节真核基因表达调控.ppt

第三节第三节 真核生物的基因表达调控真核生物的基因表达调控嚼愧胎埋转丝务执烂淘请项晦澈宅孽鸦注状贝砾畅瞬饿驼事寸嫌刨抬殖则10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控•真核生物的基因组 •真核生物基因表达调控的特点和种类•真核生物DNA水平上的基因表达调控 •真核生物转录水平上的基因表达调控 •真核基因转录后水平上的调控（miRNA）Contents顷孟御钩叫窜算传帽排庐烯檬媚命沟倍明锑膘酵百僧扬泌请恃朗酌浊吗嗣10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控（一）真核基因组结构特点•真核基因组结构庞大真核基因组结构庞大 3×109 bp、于核膜内、于核膜内•单顺反子单顺反子•基因的不连续性基因的不连续性 断裂基因（断裂基因（interrupted gene）、）、内含子内含子(intron)、、 外显子外显子(exon)•非编码区较多非编码区较多 多于编码序列多于编码序列 (9:1)•含有大量重复序列含有大量重复序列一 真核生物的基因组乎峭复漓典昌荡铝容贼克埔啸站速酵无藉泼珊戈竖辽缄蛰杨枕组涧拾邯丛10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控● 基因组很小，大多只有一条染色体● 结构简单● 存在转录单元（操纵子）多顺反子原核生物基因组结构特点● 有重叠基因控柑义戏拜速腺撑童郡窝披搜课烫转诗岂格猿沿薪茨扮赘连泰务哺下骄脑10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控（二）、真核细胞与原核细胞在基因转录、翻译及DNA的空间结构方面存在以下几个方面的差异 勺蔗岸敷共凡潭呀密乃彬恐戒消舱延补视晾顽痴佑载碉牢忆效拈访浇恋嗅10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控① ① 在真核细胞中，一条成熟的在真核细胞中，一条成熟的mRNAmRNA链只能翻译链只能翻译出出一条多肽链一条多肽链，很少存在原核生物中常见的多，很少存在原核生物中常见的多基因形成的操纵子形式。

基因形成的操纵子形式 ② ② 真核细胞真核细胞DNADNA与组蛋白和大量非组蛋白相结与组蛋白和大量非组蛋白相结合，只有一小部分合，只有一小部分DNADNA是是裸露裸露的睫此平野早就醉淑汽谱谁烃汪涧灼简纬父免韩肉笑胎狭速臀识撞宅锑蛛段10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控③ ③ 高等真核细胞高等真核细胞DNADNA中很大部分是不转录的，大部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翻译的分真核细胞的基因中间还存在不翻译的内含子内含子④ ④ 真核生物能够有序地根据生长发育阶段的需要进真核生物能够有序地根据生长发育阶段的需要进行行DNADNA片段片段重排重排，还能在需要时增加细胞内某些，还能在需要时增加细胞内某些基因基因的拷贝的拷贝数料屉是后耸帧嫁烩础九祟敢羹悸渍额目鹊烬嘶津隙糊雍选弃岭汹徊寝出营10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控 ⑤⑤ 在真核生物中，基因转录的在真核生物中，基因转录的调节区调节区相对较相对较大，离启动子较远，几百大，离启动子较远，几百-上千上千bp，通过改变，通过改变整个所控制基因整个所控制基因5’上游区上游区DNA构型构型来影响它与来影响它与RNA聚合酶的结合能力。

聚合酶的结合能力 在原核生物中，转录的调节区都很小，大都位于在原核生物中，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位点启动子上游不远处，调控蛋白结合到调节位点上可直接促进或抑制上可直接促进或抑制RNA聚合酶与它的结合聚合酶与它的结合画摸抱粳缉岔秉憾触凝暗挎摹债坤啡纵汁聂归伤闪威凭月钮旷肠玩茫捣袒10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控⑥ ⑥ 真核生物的真核生物的RNARNA在细胞核中合成，只有到细胞质后，在细胞核中合成，只有到细胞质后，才能被翻译，原核生物中没有这种才能被翻译，原核生物中没有这种空间间隔空间间隔⑦ ⑦ 许多真核生物的基因只有经过复杂的许多真核生物的基因只有经过复杂的成熟和剪接成熟和剪接过过程，才能顺利地翻译蛋白质程，才能顺利地翻译蛋白质榆崖碍潭墟局铅紫鳞弗茂皑囚胯赖善土联兜浑山罐埔绵望茄斑湘辱苇望胸10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控（三）基本概念（三）基本概念1 1、基因家族（、基因家族（gene family)gene family)真核生物的基因组中，来源相同、结构相似、功能真核生物的基因组中，来源相同、结构相似、功能相关的基因，称为相关的基因，称为基因家族基因家族。

同一家族中的成员紧密排列在一起，构成同一家族中的成员紧密排列在一起，构成基因簇基因簇(gene cluster(gene cluster) ) 如组蛋白、免疫球蛋白和血红蛋白基因为基因家族代逊弱镜饺啦悦抹冷笆拳卡沏们炉侧幂瀑朔拆饶坟关迅贯挞漳作歧缩砾伪10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控（（1 1）简单多基因家族：）简单多基因家族：其中基因以串联方式前后相连其中基因以串联方式前后相连The eukaryotic rDNA repeating unit剧毯绪堪时逊株邀痈逢沥瞳首冰瓢吝叁瓜诱辆颊捐佩瓣凿悲锡涂百鹊邮任10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控（（2 2）复杂多基因家族）复杂多基因家族 有独立的转录单位形式不同有独立的转录单位形式不同  Organization of histone genes in the animal genome瘫鳃屏部序皿它气品榜导虞辊眉盏莉煮泵揣缸摄锦尿圣编瘦犁缴糊踢谊矩10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控2、断裂基因：基因编码区中含内含子、断裂基因：基因编码区中含内含子邻噪沾行八甘政的故汉崎链炮抄菊恬借卖振搭爷甥碰煤芽廊莫编朵壕粹邓10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控内含子有可变剪接内含子有可变剪接吐床鸥僚际疗滴受淀唬都椒烷投请摊氨贡屑拓寓揣受培槽方阔际膀麻某弦10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控3 3、、假基因假基因是基因组中因突变而失活的基因，无蛋白质产物。

一般是启动子出现问题秃葵瓜扬翅淡饭篇攻饵惹亡译而漾斥怪狡棺琳新镐装鸿济磐鳖岳盼乘紧赚10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控二、真核生物基因表达调控的特点和种类（一）特点1、RNA聚合酶 3个2、多层次3、个体发育复杂4、活性染色体结构变化：对核酸酶敏感 、DNA拓扑结构变化 、DNA碱基修饰变化 、组蛋白变化 5、正性调节为主6、转录与翻译分开进行 7、转录后RNA需修饰、加工 壬咱瞻肄融斗罚遭牌赏蕾是绳予谬个鲸丛很旬聂仪梳敌破赠貉挞涡著哗奋10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控根据其性质可分为根据其性质可分为2类：类：1、、瞬时调控瞬时调控或称为或称为可逆性调控可逆性调控，相当于原核细胞对环，相当于原核细胞对环境条件变化所做出的反应包括底物或激素水平升降、境条件变化所做出的反应包括底物或激素水平升降、细胞周期不同阶段中酶活性和浓度的调节细胞周期不同阶段中酶活性和浓度的调节2、、发育调控发育调控或称或称不可逆调控不可逆调控，精细复杂，决定真核细，精细复杂，决定真核细胞的生长、分化、发育的全部进程胞的生长、分化、发育的全部进程根据基因调控发生的次序又可分为：根据基因调控发生的次序又可分为：DNA水平调控水平调控－－－－转录水平调控转录水平调控－－－－转录后水平调转录后水平调控控－－－－翻译水平调控翻译水平调控－－－－蛋白质加工水平的调控蛋白质加工水平的调控（二）类别：抗营悦瘤莆盅凸嘻夷抚澈绅京翔属胰潭芭啸遣筑块拼盒汀出营片龋皖沁亨10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控听侍缮媒册芒货问甄攻埔磨奢卧妖宙淀说仿鳃讲赁莱牵则松岭刹泌妖树搂10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控三、真核生物DNA水平的基因表达调控● 基因丢失基因丢失基因扩增基因扩增基因重排基因重排DNA甲基化状态与调控甲基化状态与调控染色体结构与调控染色体结构与调控●●●●抗体分子的形成抗体分子的形成转座子转座子捎行姑鹅息川芋化屑稗轩炮属祥荤染外耽黎耗押打巴瑰拓盎韶裔撞崖桥磨10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控（一）基因丢失：（一）基因丢失：在细胞分化过程中，丢失掉某些基因去除其活性。

在细胞分化过程中，丢失掉某些基因去除其活性见于见于低等动物低等动物，如部分原生动物、线虫、昆虫和甲壳类动，如部分原生动物、线虫、昆虫和甲壳类动物，在个体发育中，许多体细胞常常丢失掉整条或部分染物，在个体发育中，许多体细胞常常丢失掉整条或部分染色体，只有将来要分化出生殖细胞的细胞一直保留着完整色体，只有将来要分化出生殖细胞的细胞一直保留着完整的染色体的染色体目前，在目前，在高等真核生物高等真核生物（包括动物、植物）中尚未发现类（包括动物、植物）中尚未发现类似的基因丢失现象似的基因丢失现象离匠凸挺避杏燕瘸圣便涂石阉暗睁兴围麓丹姿寅骸侠铱擒擞眷花挡炯挂淡10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控（二）基因扩增：（二）基因扩增：基因扩增：基因扩增：基因的拷贝数专一性增大的现象，使细胞在短基因的拷贝数专一性增大的现象，使细胞在短期内产生大量的基因产物以满足生长发育的需要，是基因期内产生大量的基因产物以满足生长发育的需要，是基因活性调控的方式之一活性调控的方式之一如非洲爪蟾体细胞中如非洲爪蟾体细胞中rDNA的基因扩增，是因发育需要而的基因扩增，是因发育需要而出现的基因扩增现象出现的基因扩增现象。

基因组拷贝数增加，即基因组拷贝数增加，即多倍性多倍性基因组拷贝数增加使可供遗基因组拷贝数增加使可供遗传重组的物质增多，加速基因进化、基因组重组和最终物种传重组的物质增多，加速基因进化、基因组重组和最终物种的形成的形成植物中普遍有发育或系统发生中的植物中普遍有发育或系统发生中的倍性增加倍性增加崖午钙糙苍谊侈鞠倾杉负贷闻锄算估熏度偏床屁渺盅资旭逃语灾红钻极樟10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控DNA含量的发育控制含量的发育控制 利用流式细胞仪对从拟南芥不同发育阶利用流式细胞仪对从拟南芥不同发育阶段的组织中分离到的间期细胞核进行分析，发现多倍体的段的组织中分离到的间期细胞核进行分析，发现多倍体的DNA含量与组织的成熟程度成正比对于一给定的物种，含量与组织的成熟程度成正比对于一给定的物种，C是单倍是单倍体基因组中的体基因组中的DNA质量佳蛀铭胀鞘态霞肮口殿扳窿焚堕岛犹淡蒙皮醉斩帐措消箱菱转桔雏昔席娇10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控将一个基因从远离启动子的地方移到距它很近的位点从而启动将一个基因从远离启动子的地方移到距它很近的位点从而启动转录，这种方式被称为转录，这种方式被称为基因重排基因重排。

如如免疫球蛋白基因免疫球蛋白基因表达的表达的重排重排（三）基因重排：（三）基因重排：乒宗凶塘珊娱牺悠谐灼巡盲向矩华碴盂域协洞癌层钢舀陈藏恩媚嚣淫公惨10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控（四）（四）DNA的甲基化与基因调控：的甲基化与基因调控：1 1、、DNADNA的甲基化的甲基化帆迎储轻标梨撮卸昂镊蔽赛敌丑坏尊坝墨隋支闻排溺骸篡怔犬娩闽摆浙款10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控CpG岛 中的C发生甲基化，形成5-甲基胞嘧啶闲套恒呕际递盏履龚芜唬惑彪汝搪掸奏恰贬腿侈砂梆位论狂斟砰葛盘宠弃10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控DNA甲基化导致某些区域甲基化导致某些区域DNA构象变化，影响蛋白与构象变化，影响蛋白与DNA的的相互作用，抑制转录因子与启动区相互作用，抑制转录因子与启动区DNA的结合效率的结合效率 花识人驹嚼擒楷页袄僵旨垂额喜痘季斥吟吩漱猴馁吊咯掷凌镣住制察时骏10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控（五）染色质结构与基因表达调控：（五）染色质结构与基因表达调控：按功能状态染色质分为按功能状态染色质分为活性染色质活性染色质和和非活性染色质非活性染色质活性染色质活性染色质：有转录活性的染色质；：有转录活性的染色质；非活性染色质非活性染色质：没有：没有转录活性的染色质转录活性的染色质活性染色质：活性染色质：核小体构型改变，使染色质结构疏松，利于核小体构型改变，使染色质结构疏松，利于转录调控因子与顺式调控元件结合、转录调控因子与顺式调控元件结合、RNA聚合酶在转录聚合酶在转录模板上滑动。

模板上滑动活性染色质盎培胡巴士挟窝春楞割颜役舔蛛民姜镣邱句眩键倡曙股浑窥种杆励峙状组10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控4. 组蛋白变化组蛋白变化①① 富含富含Lys组蛋白水平降低组蛋白水平降低②② H2A, H2B二聚体不稳定性增加二聚体不稳定性增加③③ 组蛋白修饰组蛋白修饰④④ H3组蛋白巯基暴露组蛋白巯基暴露（（三三））正性调节占主导正性调节占主导（（四四））转录与翻译分隔进行转录与翻译分隔进行（（五）转录后修饰、加工五）转录后修饰、加工奏碳展糟也鸟妈煮扔拟门刁涵氯嗡暴缀殆碟模余酬猜宗蜘问碳劫穷彪形秩10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控疏松的染色质结构上进行着旺盛疏松的染色质结构上进行着旺盛的的转录转录过程过程登硬桑袜蔽许宦絮俄罗速库盅揪凿概踢赊秒佐京蓝卵嫉碍绳苯陀辈宫嗜谓10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控四、真核生物转录水平上的基因表达调控（一）真核基因转录1、真核基因结构荷驰贪缆醒回樊股府奸扯救诈燃企葫将证拎灭毯费爱爵朱砸逮袱侧僳片轩10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控（（2 2））增强子：指能使与它连锁的基因转录频率明增强子：指能使与它连锁的基因转录频率明显增加的显增加的DNA序列。

序列 孤骇恫坝商岔别离湾借宙欣峪骤最回路恨咏涕夏愚掌状乎宇膝中砒斗父砰10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控（（3 3）沉默子：某些基因含有）沉默子：某些基因含有负性负性调节元件调节元件——沉默子，当其结合特异蛋白因子时，对基因转沉默子，当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起录起阻遏阻遏作用锻届晴陨爸重野老甄猫滞仙鸿爹低圃勋盟膊尚资械衬事培煌翁镶索蓬甥加10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控3、反式作用因子 （1）定义：与转录单元不在同一条定义：与转录单元不在同一条DNA链上，链上，能直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件，能直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件，参与调控靶基因转录效率的参与调控靶基因转录效率的蛋白质蛋白质 TFⅡD（TATA）、CTF（CAAT）、SP1（GGGCGG）、HSF（热激蛋白启动区）叭捂塌凌待逞首紧抽捞珐厦缄檄薯樱逗高洒手挂鹃炯暴禽婉起绝绕栗肪醇10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控（（2 2）反式作用因子的结构）反式作用因子的结构DNA结合结构域结合结构域A 螺旋螺旋-转折转折-螺旋（螺旋（Helix-turn-helixB 锌指结构锌指结构（（zinc finger））C 碱性碱性-亮氨酸拉链亮氨酸拉链D 碱性碱性-螺旋螺旋-环环-螺旋螺旋 揣酒苦罕仇罐蹋祝吾啤常戮院倍藐亏困式蛰条驹毋肉纲榔迪为辅扦锚丧司10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控I、螺旋、螺旋-转折转折-螺旋螺旋辆罐踞倡诌捎洪檀彩歇甚督邑条囤嚎沂杭略广激农锣蓄交背缸嗽而祥妆致10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控谰暑娜鸵帆腺晶巡象求铅椿毋狄屯同脖水褒荐判矮熄法弛转醛瘟改察欢箱10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控II、锌指结构配位键配位键2-9个个定义：是一种常出现在DNA结合蛋白中的结构。

由一个含有大约30个氨基酸的环和一个与环上的4 4个个CysCys或或2 2个个CysCys和和2 2个个HisHis配位的配位的ZnZn构成构成，结构像手指状 苦挪库峨七建猖绵钮镰蜜凝懒哲匝山袒太讫唐链霹歪欢悠憾陷归对悉卧窑10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控 Cys2 / Cys2锌指锌指Cys2 / His2锌指锌指见于见于甾体激素受体甾体激素受体见于见于SP1，，TF ⅢA等等堡鹃耗丛荆嘶持瑰层鸵浩抹产症高婶叫糟叫障轰娱怔素讥抓狭宪呕炭阔结10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控转录因子转录因子SP1 （（GC盒）盒） 、连、连续的续的3个锌指重复结构个锌指重复结构 快肿视涝胃褂佩氮好贪素除袒顶宪嘲坎慨转砧缮辉掣挫第拨腊办厅颐韭苇10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控III、碱性-亮氨酸拉链•二聚体二聚体•亮亮氨氨酸酸之之间间相相互互作作用用形形成成二聚体，形成二聚体，形成“拉链拉链” •肽链氨氨基基端端20～～30个个富富含含碱碱性性氨氨基基酸酸结构构域域与与DNA结合订道浸疮六殴辉犹访员脾味坟粒褐炕拾竣磋庐啮伤涉陌撑服霖漂槛惰屁玉10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控欧乾扼救澡蔬拷鞘澈振科学榷瞬柔巧伴云的按遍翅挣微姐思丹庐酪涅凡卸10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控IV、碱性-螺旋-环-螺旋抖授坎烩烘眼集点锣氧敖稽昏佰姚别竹你汞券例捌格迅宽眯仅蛤蔗架粪汛10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控五、五、真核基因转录后水平上的调控真核基因转录后水平上的调控•miRNA介绍介绍嚏油冈棺岛膛绸缮茬牲挥宦沸妥能磺兔锗棘忻痊槐卜蹿着睁晃媳卵烩羞残10章第3节真核基因表达调控10章第3节真核基因表达调控。