遗传学第十四章基因表达的调控.ppt

第十四章 基因表达的调控,一、原核生物基因表达的调控 （一）大肠杆菌乳糖操纵子的调控机制 1、大肠杆菌对乳糖的利用和酶诱导 诱导作用（induction) 可诱导系统（inducible system) 与乳糖分解利用相关的酶： β-半乳糖苷酶(Z)；半乳糖透性酶(Y)； 硫代半乳糖苷转乙酰基酶(A).,,（二）大肠杆菌乳糖操纵子的负调控 1961，法国F.Jacob和J.Monod提出 乳糖操纵子学说（operon hypothesis).,,,,,,,野生型乳糖操纵子（I+O+Z+Y+A+）的负调控作用 ◆ 细胞中没有乳糖时，阻遏物连到操纵基因上，阻断转录，没有酶产生 ◆ 细胞中有乳糖时，乳糖与阻遏物连接，诱导转录，产生相应的酶三）建立乳糖操纵子模型的相关实验分析 1、相关突变体 （1）结构基因本身改变的突变体 Z+ : 能合成β-半乳糖苷酶 Z- : 不能合成β-半乳糖苷酶 （2）组成型突变体 没有诱导物存在，也能进行酶合成的突变型 多发生在I基因和O基因上lacI-：该组成型突变使阻遏物发生改变，不能连到操纵基因区，结构基因总是处于开放状态 lacOc：该组成型突变使操纵基因的DNA序列发生改变，不能与正常的阻遏物分子连接，结构基因处于转录状态。

（3）超阻遏物突变体 突变株丧失合成结构基因产物的能力 lacIs：该突变的效应与lacI-相反，产生的阻遏物分子不能与乳糖相互作用，而是连在操纵基因序列上，使结构基因转录关闭2、部分二倍体分析 将带调节基因的Fˊ导入E.coli F- 细胞，构建不同组合的部分二倍体，比较在乳糖存在或没有乳糖时，野生型和突变型基因的活性3、调节基因I的功能及其产物分析 （1）调节基因I的功能 P328 表14-1 （2） lac阻遏物的晶体结构分析 ◇阻遏物单体 ◇阻遏物二聚体，连到两个21bp的操纵基因DNA片段阻遏物单体,,阻遏物二聚体，连到两个21bp的操纵基因DNA片段,,,,,4、操纵基因（O）的确定 操纵基因序列的突变将导致阻遏物不能识别和结合到该部位上从而造成乳糖利用物质继续合成 如何识别突变体Oc和I- 部分二倍体实验 5、启动子 RNA聚合酶识别和结合部位： -10区： 序列特征 5’-TATGTT-3’ -35区： 序列特征 5’-TTTACA -3’,,（四）乳糖操纵子的正调控 大肠杆菌的葡萄糖效应,,,,,,二、色氨酸操纵子中基因表达时的衰减作用 （一）色氨酸操纵子的结构 编码色氨酸合成相关的五个基因trpE,trpD, TrpC,TrpB,trpA；在这五个结构基因上游有启动 区和操纵基因（trpO）；在第一个结构基因trpE 和trpO之间，有一长达160bp的核苷酸序列，称为 前导序列（L），其中含一段衰减子（A）区段。

二、真核生物基因表达调控 （一）真核生物基因转录水平调节 1、真核基因转录调节中的两种主要成分 （1）顺式调节元件 启动子；近启动子；增强子和沉默子 （2）转录调节蛋白（反式作用因子） 转录因子；激活因子；铺激活因子；阻遏物2、染色质修饰与基因表达 DNA甲基化与基因组印迹 如小鼠基因组中 IGF-Ⅱ基因二）转录后水平的调控 1、选择性剪接 如 小鼠前速激肽mRNA（preprotachykinin mRNA，PPTmRNA）的不同剪接 PPT基因中的两个外显子P和K，P神经肽主要存在于神经组织中；K神经肽主要发现于肠和甲状腺中当剪接除去所有内含子和K外显子时，产生α-PPTmRNA，翻译产生P神经肽当剪接只除去内含子时,产生β-PPTmRNA，翻译产生P和K神经肽小鼠前速激肽mRNA（preprotachykinin mRNA，PPTmRNA）的不同剪接,,,2、反式剪接,,3、RNA编辑,,（三）翻译水平的调控 卵母细胞中隐蔽mRNA的调控P366 （四）翻译后调节 蛋白质剪接 （五）基因表达中的RNA调节 RNAi , miRNA,。