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1、基本概念与原理一、基因表达的时间性及空间性,（一）时间特异性,目 录,第八章 真核生物基因表达调控,（二）空间特异性,基因表达伴随时间顺序所表现出的这种分布差异，实际上是由细胞在器官的分布决定的，所以空间特异性又称细胞或组织特异性(cell or tissue specificity)。,在个体生长全过程，某种基因产物在个体按不同组织空间顺序出现，称之为基因表达的空间特异性(spatial specificity)。,目 录,二、基因表达的方式,按对刺激的反应性，基因表达的方式分为：,（一）组成性表达,某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达，通常被称为管家基因(housekeeping g
2、ene)。,无论表达水平高低，管家基因较少受环境因素影响，而是在个体各个生长阶段的大多数或几乎全部组织中持续表达，或变化很小。区别于其他基因，这类基因表达被视为组成性基因表达(constitutive gene expression)。,（二）诱导和阻遏表达,在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活，基因表达产物增加，这种基因称为可诱导基因。,可诱导基因在特定环境中表达增强的过程，称为诱导(induction)。,如果基因对环境信号应答是被抑制，这种基因是可阻遏基因。可阻遏基因表达产物水平降低的过程称为阻遏(repression)。,在一定机制控制下，功能上相关的一组基因，无论其为何种表达方式，
3、均需协调一致、共同表达，即为协调表达(coordinate expression)，这种调节称为协调调节(coordinate regulation)。,三、基因表达调控的基本原理,（一）基因表达的多级调控,基因激活,转录起始 转录后加工mRNA降解,转录起始,（二）基因转录激活调节基本要素,基因表达的调节与基因的结构、性质，生物个体或细胞所处的内、外环境，以及细胞内所存在的转录调节蛋白有关。,1. 特异DNA序列和调节蛋白质,指的是反式作用因子与顺式作用元件之间的特异识别及结合。通常是非共价结合，被识别的DNA结合位点通常呈对称、或不完全对称结构。,绝大多数调节蛋白质结合DNA前，需通过蛋白
4、质-蛋白质相互作用，形成二聚体(dimer)或多聚体(polymer)。,3. RNA聚合酶, 原核启动序列/真核启动子与RNA聚合酶活性,RNA聚合酶与其的亲和力，影响转录。, 调节蛋白与RNA聚合酶活性,一些特异调节蛋白在适当环境信号刺激下表达，然后通过DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质相互作用影响RNA聚合酶活性。,第一节 概述 真核生物和原核生物在基因表达调控上有以下几点不同：1. 真核生物的转录激活总是伴随着转录区染色质结构的变化。2. 基因表达调控一般以正调控为主。3.真核生物的转录和翻译在时间和空间上是分离的，调控的环节更多，复杂性更高。4 真核生物基本上是采取逐个基因调控表达的形式
5、。,真核生物转录的起始是基因表达调控最主要的步骤。真核生物基因的表达能在几个连续步骤中的任一步中以基因特有（gene specific）的方式受到调控。真核生物体内各种细胞表型的差异主要是编码蛋白质的基因的表达不同引起的。这些编码蛋白质的基因都经过RNA聚合酶转录。,DNA水平的调控,染色质丢失 低等生物及动物红细胞，不可逆基因扩增基因重排 基因片段改变原衔接顺序，重排为完整的转录单位,DNA甲基化 与基因的表达成反比关系直接改变基因的构型影响转录因子与顺式作用元件结合5端调控序列甲基化后与核内甲基化CG序列结合蛋白结合DNase高敏感区为去甲基化的标志,真核细胞会发生基因扩增(gene am
6、plification)，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。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还不清楚。,真核生物基因表达调控的主要控制点包括：1. 基因结构的激活（基因的活化） 2. 处于活化状态基因的转录由转录起始阶段控制。3. 转录过程中的调控4. 转录产物的后加工除了加帽、加尾、去除内含子和连接外显子以外，在核RNA水平上，真核生物还可以通过改变剪接类型实现调控蛋白质产物的类型。5. 胞浆中一个特定的mRNA是否被翻译仍被调控。,基因结构的激活（基因的活化） 染色质的结构、染色质中DNA和组蛋白的结构状态都影响基因的活化，有以下现象：（1
7、）染色质结构影响基因转录。异染色质(heterochromatin) 中从未见有基因转录表达；（2）组蛋白的作用，可能扮演了非特异性阻遏蛋白的作用；核小体结构中的组蛋白乙酰化(acetylation)和泛素化(ubiquitination)，以及H3组蛋白巯基化等现象，都是核小体不稳定或解体的因素或特征。转录活跃的区域也常缺乏核小体的结构。这些都表明核小体结构影响基因转录。,（3）转录活跃区域对核酸酶作用敏感度增加。对DNase 高敏感点多在调控蛋白结合位点的附近，该区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。 （4）DNA拓扑结构变化。 RNA聚合酶转录方向前方DNA的构象
8、是正性超螺旋，正性超螺旋会拆散核小体，有利于RNA聚合酶向前移动转录；,（5）DNA碱基修饰变化甲基化最常发生在某些基因5侧区的CpG序列中，实验表明这段序列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DNA特定部位的结合从而影响转录。 由此可见，染色质中的基因转录前先要有一个被激活的过程，但目前对激活机制还缺乏认识。,细胞中处于“活化”状态的基因才得到表达，变成“活化”结构是基因表达的第一步。核心组蛋白N末端乙酰化修饰与基因调控有关。“活化基因”与核心组蛋白乙酰化的增强有密切关系。,最近关于组蛋白乙酰化与转录过程的直接联系已有报道。普遍认为，其N端尾链的正电荷性很可能与转录因子发生
9、竞争，夺取DNA磷酸骨架的负电荷性，因此特定赖氨酸残基的乙酰化大大降低了组蛋白-DNA的相互作用，把染色体从抑制状态下释放出来，激活转录。因此，对核心组蛋白乙酰化的调节，是基因调控的一个控制点 。,基因的活化,染色质重组装是指染色质或核小体的结构、成分变化，这些变化具有转录调控作用。在染色质重组装过程中，连接组蛋白H1成分的时序变化以及核心组蛋白的乙酰化，都对早期发育过程的转录调控起了关键性的作用。染色质重组装控制着早期转录抑制状态向激活状态的转变，是母型基因控制向合子型基因控制过渡（即所谓“中期囊胚转换(midblastula transition, MBT）的重要途径。,第二节 真核生物基
10、因转录调控,真核生物绝大多数基因调控发生在转录起始阶段，但由于基因表达的控制可发生在多个阶段，因此RNA产物的产生并不一定会形成蛋白质产物。组织特异性基因表达调控是真核细胞分化的核心。控制胚胎发育的转录因子大多具有这方面的特点。,一、基因转录的顺式调控元件,真核基因的顺式作用元件按照功能可以分为启动子、增强子以及沉寂子。（一） 启动子的选择RNA聚合酶的启动子有含有TATA框的典型启动子和不含TATA框的非典型启动子两种。,哺乳类RNA聚合酶启动子中常见的元件,TATA框是核心启动子中有效的定位成分，也是上游启动子和增强子产生诱导效应所必需的。,1含有TATA框的启动子,有时一个基因上有串联着
11、的两个TATA框，它们可分别地或有侧重地对不同的诱导物作出应答。淀粉酶基因在唾液腺和肝脏中分别选择了转录效率不同的两个转录起始点。,2非典型的启动子 少数基因没有典型的TATA框启动子序列。非典型启动子有的富含GC框，有的则没有GC框。富含GC的非典型启动子的转录 含有这类启动子结构的基因的转录起始是不规则的，并且只有基础水平表达。持家基因（housekeeping gene）多以这种转录方式。,无TATA框、GC框的基因转录 这类基因启动子上没有TATA框，却在转录起始点附近处形成起始子（initiator，Inr） 。这种元件的保守序列为PyPyANT/APyPy。RNA聚合酶在这些基因上
12、的转录起始于一个或数个紧密成簇的起始元件转录起始子的A位上。,（二）、增强子增强子（enhancer）最早是在SV40病毒中发现的一段长约200bp的DNA片段，可使旁侧基因的转录效率提高100倍。以后在多种真核生物甚至是原核生物都发现了增强子。增强子是真核细胞中通过启动子来提高转录效率的一种远端的顺式调控元件。,增强子相对于启动子的位置不固定。有效的增强子可以位于基因的5端，也可位于3端，还可 位于内含子区，一般跨度为100200 bp。增强子和启动子一样由多种组件构成，其基本的核心元件常由812bp组成，可以有完整的或部分的回文结构，以单拷贝或多拷贝串联的形式存在。,1. 增强子的特性：增
13、强子能提高同一条DNA链上相邻启动子转录的效率和速率。增强子对同源或异源基因同样有效。增强子的位置可在基因5上游、基因内或基因的3下游序列中。增强子在DNA双链中没有5与3固定的方向性，将增强子倒置依然有效。,增强子可以远离转录起始点，通常在14 kb。增强子一般有组织或细胞特异性。增强子的活性与其在DNA双螺旋结构中的空间方向性有关。增强子必需有启动子才可以发挥作用。,（三）沉寂子最早在酵母中发现，以后在T淋巴细胞的T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序列方向的影响，也能远距离
14、发挥作用，并可对异源基因的表达起作用。,二、通用调控中的调控效应元件,受共同控制的一组基因经常共用一个被转录调控因子识别的启动子元件。能够使基因应答此类因子的元件被称为效应元件（response element）。如热激效应元件和糖皮质激素效应元件等。为顺式作用元件。,效应元件具有与启动子上游元件或增强子相同的特点。它们含有短的保守序列，调控因子的结合区在保守序列上，只要单个效应元件就可以受调控因子的调控。效应元件可能位于启动子内，也可能位于增强子内。,金属硫蛋白的调控说明了调控的通用原理，几个不同的元件中的任一个，无论位于启动子中还是增强子中都能独立激活基因表达。热激应答在原核和真核生物中许
15、多基因的表达控制中很普遍，温度增加关闭一些基因的转录，同时开放热激基因(heat shock gene)的转录，从而引起mRNA翻译的变化。,三、反式作用因子,以反式作用影响转录的因子可统称为转录因子(transcription factors, TF)。RNA聚合酶是一种反式作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，而需要与其他转录因子共同协作。对TF研究最多。RNA聚合酶的转录活性依赖于基本转录因子，在转录前先形成转录复合体，其转录效率受许多蛋白因子的影响，协调表达更为复杂。,人类型启动子的转录因子因子 分子量 功能RNA Pol 10K 依赖模板合成RNAT
16、FA12,19,35K 稳定TFD和DNA的结合，激活TBP亚基TFB33K 结合模板链（-10+10），起始Pol结合，和TFE/F 相互作用TFD(TBP,30K) TBP亚基识别TATA，将聚合酶组入复合体中，TAFs识别 特殊启动子TFE34K() 结合在Pol的前部，使复合体的保护区延伸到下游 57K()TFF38, 74K 大亚基具解旋酶活性（RAP74）,小亚基和Pol结合， 介导其加入复合体TFH 具激酶活性，可以磷酸化PolC端的CTD，使Pol逸出， 延伸TFI120K 识别Inr，起始TFF/D结合TFJ 在TFF后加入复合体，不改变DNA的结合方式TFS RNA合成延伸
17、,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DNA序列可被不同的蛋白因子所识别；能直接结合DNA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白质蛋白质间作用与DNA序列联系并影响转录效率的(见图)。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，从而影响转录的效率。,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，DNA结合域(DNA binding domain)，多由60100个氨基酸残基组织的几个亚区组成；转录激活
18、域(activating domain)，常由30100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、富含脯氨酸等不同种类，以酸性结构域最多见；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DNA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影响转录效率。,DNA结合基序,与DNA结合的转录因子大多以二聚体形式起作用，与DNA结合的功能域（又称基序motif）典型的有以下几种：锌指结构（zinc finger）基序螺旋-环-螺旋（helix-loop-helix, HLH)亮氨酸拉链（leucine zipper)螺旋-转角-螺旋(helixturnhel
19、ix, HTH),锌指基序,锌指基序是由保守氨基酸的小基团与锌离子结合形成类似手指状的DNA结合结构域。锌指基序是DNA结合蛋白的一个通用基序，锌指结构通常由相对独立的结构域串连重复排列在一起而形成。,每个重复的“指”状结构约含23个氨基酸残基，锌以4个配价键与4个半胱氨酸、或2个半胱氨酸和2个组氨酸相结合。整个蛋白质分子可有多个这样的锌指重复单位。每一个单位可以其指部伸入DNA双螺旋的深沟，接触5个核苷酸。例如与GC盒结合的转录因子SP1中就有连续的3个锌指重复结构。,通用转录因子SP1有一个DNA结合域，含3个锌指基序。,已知的锌指结构主要发现于促进RNA聚合酶II和RNA聚合酶III转录
20、的转录因子中。典型的锌指蛋白TFA与5S rRNA基因及产物5S rRNA都结合。,螺旋-环-螺旋结构,此基序长4050个氨基酸残基，其中含两个既亲水又亲脂的- 螺旋 ，-螺旋被不同长度的环（连接区）分开。大多数HLH蛋白有一与HLH基序相邻的强碱性的区域，它是与DNA结合必需的，含有此区的HLH称为bHLH蛋白。,螺旋转角螺旋(helixturnhelix, HTH)及螺旋-环-螺旋(helixloophelix,HLH)这类结构至少有两个螺旋，其间由短肽段形成的转角或环连接，两个这样的motif结构以二聚体形式相连，距离正好相当于DNA一个螺距(3.4nm)，两个螺旋刚好分别嵌入DNA的深
21、沟。,亮氨酸拉链结构,亮氨酸拉链是一个富含亮氨酸残基的结构域，参与形成二聚体。在每个拉链蛋白中都有一个与重复的亮氨酸相邻的高碱性区，该区可能含一个DNA结合点。亮氨酸拉链形成的二聚体构成茎，分叉对称的两个碱性区形成臂，与DNA结合。这种结构称为bZIP基序。,该结构的特点是蛋白质分子的肽链上每隔6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螺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，该二聚体的另一端的肽段富含碱性氨基酸残基，借其正电荷与DNA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DNA的亲和结合力明显降低。在肝脏、小肠上皮、脂肪细胞和某
22、些脑细胞中有称为C/EBP家族的一大类蛋白质能够与CAAT盒和病毒增强子结合，其特征就是能形成bZIP二聚体结构。,(3)亮氨酸拉链结构： l 见于真核生物DNA结合蛋白质的C端，与癌基因表达调控有关。由两段-螺旋平行排列构成，其-螺旋中存在每隔7个残基规律性排列的Leu残基，Leu侧链交替排列而呈拉链状。两条肽链呈钳状与DNA结合。,酵母菌的Gcn4轉因子以二聚體的結合結構結合在DNA上,亮氨酸拉链结构解释了为什么这种蛋白质的目标序列总是没有间隔的反向重复序列。,四、结合相关靶DNA的同源域,同源（异型）框（homeobox)是一种编码由60个氨基酸组成的结构域序列。由于最早在果蝇的同源框基
23、因座（其基因决定身体结构的特点）中发现而得名。同源（异型）框存在于许多真核生物的DNA结合蛋白中，负责与DNA结合，其C端与原核生物阻抑蛋白的HTH基序同源，与发育调控有关。在一些动物的转录因子中也发现了与同源框类似的短序列。,从上述可见：转录调控的实质在于蛋白质与DNA、蛋白质与蛋白质之间的相互作用，构象的变化正是蛋白质和核酸“活”的表现。但对生物大分子间的辨认、相互作用、结构上的变化及其在生命活动中的意义，人们的认识和研究还只在起步阶段，其中许多内容甚至重要的规律我们可能至今还一无所知，有待于努力探索。,五、蛋白质与DNA的结合,蛋白质与双链DNA的结合分为普遍性结合和特异性结合。特异性结
24、合的蛋白质能识别特定DNA序列，同碱基的接触是结合的关键。接触包括：（1）蛋白质侧链同碱基直接形成氢键；（2）多肽骨架同碱基偶然形成氢键；（3）水分子介导的氢键；（4）疏水接触等。双链DNA的大沟对位点特异性识别更为重要。在特异性识别中，蛋白质和碱基序列之间存在着某种匹配的结构因素。,蛋白质与双链DNA的结合的规律：（1）识别序列的DNA具有对称性；（2）接触区只在DNA分子的一侧。（3）蛋白质分子通常有一到多个螺旋区，其中一个是“识别螺旋”。（4）蛋白质与DNA分子都发生构象的变化，通过诱导、配合进行相互作用。总之，蛋白质与DNA的相互识别、结合是两类分子在立体结构上弱化学键的相互作用与吻合
25、。,H-Bonding in a Protein-DNA Interaction,反式作用因子的活性调节,表达式调节 合成后即有活性，不能积累共价修饰 磷酸化、去磷酸化，糖基化配体结合 激素受体蛋白质与蛋白质相互作用 复合物的解离与形成,反式作用因子与顺式元件的结合反式作用因子的作用方式成环扭曲滑动Oozing反式作用因子的组合式调控作用组合式基因调控（conbinatorial gene regulation）几种反式作用因子组合而发挥特定作用,六、基因激活的占先模型,真核生物细胞的DNA与组蛋白组成核小体结构，如果启动子区处在核小体内，转录的起始通常会被抑制。基因激活占先模型模型认为，转录
26、因子与组蛋白之间在占有DNA上存在竞争，且无论谁先占领DNA上的位点，都不能被另一方替换。,基因激活占先模型的一个重要特点是如果不形成核小体构型，DNA上必需存在转录因子。如果DNA 复制时没有某种转录因子，核小体形成，不能转录。转录因子和组蛋白两者谁首先与控制位点结合是起决定的因素。,复制时组蛋白八聚体的脱离为转录因子结合DNA提供了机会，这些转录因子的结合一直持续到下一个复制周期，抑制了组蛋白八聚体的重新与DNA结合。最近的实验结果认为组蛋白置换需要输入能量。,七、基因表达与去甲基化的关系,DNA的甲基化也是真核生物转录调控的方式之一。启动子区的甲基化将抑制转录的发生。甲基化可以在两个等位
27、基因上发生。也可只发生在单个的等位基因上，这样就可造成来自父方和母方基因表达的差异。,甲基化对复制的影响：,原核细胞：甲基化影响显著，只有复制起点对称甲基化才能有效复制。真核细胞：延迟从同一个复制起始位点开始的DNA复制再起始（reinitiatiing）；促进复制起始相关蛋白与相应DNA序列的结合；通过影响起始相关蛋白的表达，间接地影响复制的起始 。,甲基化显著抑制基因转录,甲基化DNA序列构型发生改变，影响相应转录因子对这段序列的识别和结合。；识别、结合甲基化序列的蛋白质(包括MeCP1、2；MBD1、2等)与甲基化序列结合后，募集转录阻遏蛋白到局部，使局部组蛋白去乙酰化、染色质重构、异染
28、色质化等； 识别、结合甲基化序列的蛋白质结合甲基化的启动子、增强子序列，干扰转录因子的活性 ；甲基转移酶自身就可以与一些转录抑制蛋白相互作用，抑制基因转录 。,甲基化可以解释印记（imprinting)现象，印记描述了来自两个亲本的等位基因之间的行为差异。甲基化发生在在特定的配子发生期间，并且是可逆的。目前已经在小鼠中发现了60多个发生甲基化的基因，大多与胚胎的发育生长有关。其中一些基因与早期胚胎发生相关，有的与胚后发育有关。,DNA的甲基化发生在特定位点上。动物细胞DNA的胞嘧啶27发生甲基化。大多数甲基化基因发生于CG联体。甲基化基因没有激活，而未甲基化基因有表达活性。因此活性基因称为甲基
29、化不足（undermethylation)基因。,甲基化是一个可逆的过程，去除甲基或添加甲基，可以特异性地重置基因的甲基化状态。甲基化模式的改变发生在胚胎发生时期。目前只确定了一种甲基酶可以将甲基添加到CpG对上。适当的靶基因甲基化可以防止它们的不适当表达。,第三节 mRNA前体的可变剪接,一、可变剪接mRNA前体通过不同方式的剪接，可由一个基因的转录产物产生出不同的成熟mRNA，从而翻译出不同的蛋白质的过程称为可变剪接（alternative splicing）或选择性剪接。有些基因常不止一个转录起始位点，在不同的组织或不同的发育阶段由同一个基因转录出不同的mRNA前体，以不同的剪接方式产生
30、有活性的蛋白质。,二、可变剪接的调控机制,1SR蛋白家族的调控剪接体的形成与多种蛋白质和RNA复合体密切相关。在可变剪接上保守的SR磷蛋白家族因子的参与起重要作用。SR蛋白家族以不同的质的组成与量的差异选择特定的mRNA前体剪接位点，不同的SR家族蛋白对适当的mRNA前体可以诱导出不同选择的剪接方式，在选择剪接上起决定作用。,2RNP的调节hnRNP-A1在不同组织中的含量变化很大，不参与组成性剪接。在选择5和3剪接点时具有可变剪接活性，成为参与可变剪接的调节因子，在体内与SR蛋白共同调节组织特异性的剪接。U5hnRNP在酵母中参与5剪接点突变的可变剪接。,3外显子限定模型真核细胞mRNA前体
31、中内含子远远大于外显子，5与3剪接位点可以跨越数万个核苷酸准确地组合在剪接体中。有证据表明，在前速激肽原mRNA前体的可变剪接中，外显子下游的5剪接位点可影响其上游内含子3的剪接。,Recent genome-wide analyses of alternative splicing indicate that 4060% of human genes have alternativesplice forms, suggesting that alternative splicing is one of the most significant components of the functi
32、onal complexity of the human genome. Here we review these recent results from bioinformatics studies, assess their reliability and consider the impact of alternative splicing on biological functions. Although the big picture of alternative splicing that is emerging from genomics is exciting, there a
33、re many challenges. High-throughput experimental verification of alternative splice forms, functional characterization, and regulation of alternative splicing are key directions for research. We recommend a community-based effort to discover and characterize alternative splice forms comprehensively
34、throughout the human genome.,-A genomic view of alternative splicingBarmak Modrek & Christopher Leenature genetics volume 30 january 2002,三、反式剪接,RNAi,RNAi技术可引起DNA甲基化或mRNA 降解，导致转录后基因沉默或后成的基因沉默。是研究基因功能的重要技术。,RNaseIII-Dicer切割dsRNA形成siRNA. RISC(RNA诱导的沉默复合体)裂解同源的单链mRNA. 引发PTGS,第四节 RNA编辑,RNA编辑（RNA editing
35、）是在RNA分子上出现的一种修饰现象。主要指mRNA在转录后因插入、缺失或核苷酸的替换，改变了DNA模板来源的遗传信息，从而翻译出氨基酸序列不同的多种蛋白质。RNA编辑似乎是中心法则的例外。编辑扩大了遗传信息，也可能是生物适应的一种保护措施。,一、核苷酸的替换二、可读框的改变三、向导RNA,第五节 mRNA稳定性的调控,真核生物mRNA的稳定性除了取决于分子内本身的结构特征外，还受转录后修饰和与蛋白质所形成的mRNP中蛋白质的种类的影响。真核生物细胞中，持家基因的mRNA的寿命比较长，因为这些基因的产物是细胞生命活动所必需的。,高等真核生物高度分化的细胞中，许多mRNA极其稳定。mRNA寿命的
36、延长增加了细胞内某种mRNA的有效浓度，提高了蛋白质合成的速度，这种翻译水平的调控方式称为翻译扩增（translational amplification）。,第六节 翻译水平的调控,原核生物mRNA的半衰期很短，在翻译水平上的调控对于基因表达的影响也很小。mRNA的二级结构控制着翻译的起始，核糖体蛋白的自体控制对蛋白质的合成起抑制作用。真核生物mRNA的半衰期比原核生物长的多，因此翻译过程受调控的机会也较多。,翻译水平的调控是真核生物基因表达多级调控的重要环节之一。真核生物翻译水平调控最普遍的机制是起始因子的磷酸化。蛋白质合成装置各元件装配活力的改变是导致蛋白质翻译速率变化的主要因素。翻译的
37、速度和细胞生长的速度是密切协调的。,一、翻译因子磷酸化调控,蛋白质合成因子的磷酸化状态与其对蛋白质生物合成的激活或抑制作用密切相关。1 eIF-4F通过亚单位的可逆磷酸化对蛋白质生物合成进行调控。 eIF-4E()和eIF-4G(/P220)亚基的磷酸化对蛋白质的生物合成有激活作用。,2其他因子磷酸化对翻译的激活作用eIF-4B在促有丝分裂剂作用下，随eIF-4F和核糖体蛋白S6一起，在细胞内被磷酸化，激活起始因子eIF-4A和eIF-4B的活性。3eIF-2的磷酸化对翻译的抑制作用eIF-2亚基的磷酸化会导致eIF-2与eIF-2B紧密结合，直接影响了eIF-2的再利用，引起翻译起始作用受阻，从而抑制蛋白质的生物合成。,二、 酵母GCN4 mRNA翻译的调控,S.cerevisiaeGCN4是一个转录因子，它与启动元件TGACTC相结合，参与表达调节作用。GCN4mRNA翻译的激活是由于酵母翻译起始因子eIF-2的磷酸化作用。,
