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基因表达调控汇总重点难点基因表达调控的基本概念与特点(BasicConceptsandFeaturesoftheRegulationofGeneExpression)2.基因表达(geneexpression)基因表达就是基因转录及翻译的过程。在一定调节机制控制下,大多数基因经历基因激活、转录及翻译等过程,产生具有特异生物学功能的蛋白质分子,赋予细胞或个体一定的功能或形态表型,但并非所有基因表达过程都产生蛋白质。rRNA、tRNA编码基因转录产生RNA的过程也属于基因表达。(一)时间特异性(一)有些基因几乎在所有细胞中持续表达(二)有些基因的表达受到环境变化的诱导和阻遏(三)生物体内不同基因的表达受到协调调节2.反式作用因子(trans-actingfactor)某些基因的调控序列远离被调控的编码序列,实际上是其他分子的编码基因,只能通过其表达产物来发挥作用,这类调控基因产物称为调节蛋白质。调节蛋白质不仅能对处于同一条DNA链上的结构基因的表达进行调控,而且还能对不在一条DNA链上的结构基因的表达起到同样的作用。因此,这些蛋白质分子被称为反式作用因子。2.转录水平的调节原核基因表达调控(RegulationofGeneExpressioninProkaryotes)1.原核生物大多数基因表达调控是通过操纵子机制实现的通常在转录起始点上游-10及-35区域存在一些相似序列,称为共有序列。E.coli及一些细菌启动序列的共有序列在-10区域是TATAAT,又称Pribnow盒,在-35区域为TTGACA。这些共有序列决定启动子的转录活性大小。b.操纵元件:是一段能被特异的阻遏蛋白识别和结合的DNA序列。1.结构基因:Z、Y及A,分别编码β-半乳糖苷酶、透酶和乙酰基转移酶1.阻遏蛋白的负性调节:无乳糖时,I序列表达的Lac阻遏蛋白与O序列结合,阻碍RNA聚合酶与P序列结合,抑制转录启动。lac操纵子与阻遏蛋白的负性调节lac操纵子的调节1.细胞内无色氨酸时,阻遏蛋白不能与O序列结合,因此色氨酸操纵子处于开放状态,结构基因得以表达。1.转录衰减(transcriptionattenuation):使已经开始转录的mRNA合成终止的基因表达调节方式,称为转录衰减。这种作用是利用原核生物中转录与翻译过程偶联进行,翻译时先合成的一段前导序列L来实现的。色氨酸操纵子的结构及其关闭机制A.前导序列的结构特征;B.在Trp低浓度时,核糖体停滞在序列1上,2/3发卡结构形成,转录继续进行;C.在Trp高浓度时,3/4发卡结构和多聚U序列使得转录提前终止3.转录衰减的机制1.调节蛋白结合mRNA靶位点,阻止核糖体识别翻译起始区,从而阻断翻译的机制。反义控制(antisensecontrol):有些细菌或病毒,能够转录产生反义RNA,反义RNA含有与特定mRNA翻译起始部位互补的序列,通过与mRNA杂交阻断30S小亚基对起始密码子的识别及与SD序列的结合,抑制翻译起始。这种调节称为反义控制。真核基因表达调控(RegulationofGeneExpressioninEukaryotes)1.真核基因组比原核基因组大得多。2.原核基因组的大部分序列都为编码基因,而哺乳类基因组中大约只有10%的序列编码蛋白质、rRNA、tRNA等,其余90%的序列,包括大量的重复序列功能至今还不清楚,可能参与调控。3.真核生物编码蛋白质的基因是不连续的,转录后需要剪接去除内含子,这就增加了基因表达调控的层次。4.原核生物的基因编码序列在操纵子中,多顺反子mRNA使得几个功能相关的基因自然协调控制;而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),许多功能相关的蛋白、即使是一种蛋白的不同亚基也将涉及多个基因的协调表达。5.真核生物DNA在细胞核内与多种蛋白质结合构成染色质,这种复杂的结构直接影响着基因表达。6.真核生物的遗传信息不仅存在于核DNA上,还存在线粒体DNA上,核内基因与线粒体基因的表达调控既相互独立而又需要协调。二、染色质结构与真核基因表达密切相关2.组蛋白修饰对染色质结构和功能的影响组蛋白1.DNA甲基化:真核基因组中胞嘧啶的第5位碳原子可以在DNA甲基转移酶(DNAmethyltransferase)的作用下被甲基化修饰为5-甲基胞嘧啶,并且以序列CG中的胞嘧啶甲基化更加常见。三、转录起始的调节1.真核生物启动子结构和调节远较原核生物复杂2.增强子是一种能够提高转录效率的顺式调控元件3.沉默子能够抑制基因的转录(二)转录因子是转录起始调控的关键分子1.通用转录因子3.转录因子的结构特点(2)转录因子的转录激活结构域(三)转录起始复合物的组装是转录调控的主要方式四、转录后调控主要影响真核mRN