第6章基因表达调控.ppt

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1、2023/6/5,1,第 六 章,基因表达调控,Regulation of Gene Expression,四川大学基础医学与法医学院生物化学与分子生物学 廖英,基因表达调控,2023/6/5,2,1、基因表达调控的基本规律2、原核基因的表达调控3、真核基因的表达调控,2023/6/5,3,第 一 节基因表达调控基本规律,Basic Regularities,2023/6/5,4,*基因(gene)负载特定遗传信息的DNA片段。,产物：多肽链；RNA,结构：,2023/6/5,5,*基因组(genome)一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息或整套基因。,基因经过转录、翻译，产生具有特异生物学功能

2、产物的过程。,*基因表达(gene expression),基因表达是受调控的,2023/6/5,6,一、基因表达的时空特异性,（一）时间特异性,按功能需要，某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生，称之为基因表达的时间特异性(temporal specificity)。,多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶段特异性(stage specificity)。,2023/6/5,7,（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)。,在个体某一特定生长发育阶段

3、，同一基因在不同的组织器官表达不同，称之为基因表达的空间特异性(spatial specificity)。,2023/6/5,8,二、基因表达的方式,按对刺激的反应性，基因表达的方式分为：1、组成性表达；2、诱导和阻遏表达,（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 gene)。,2023/6/5,9,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)。,202

4、3/6/5,10,（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)。,2023/6/5,11,诱导表达(induction expression)和阻遏表达(repressible expression)是基因表达调控的普遍方式，是生物体为适应外界环境的改变而做出的两种应答方式。,2023/6/5,12,三、基因表达受顺式作用元件和反式作用 因子共同

5、调节,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。,基因表达受顺式作用元件和反式作用因子共同调节，是调节蛋白与DNA调控序列相互作用的结果。,2023/6/5,13,（一）顺式作用元件(cis-acting element),可影响自身基因表达活性的DNA序列,1、启动子,是RNA聚合酶结合并启动转录的特异DNA序列。,2023/6/5,14,原核生物,2023/6/5,15,不同真核生物的顺式作用元件中发现有一些共有序列，如TATA盒、CAAT盒等，这些共有序列是RNA聚合酶或特异转录因子的结合位点。,真核生物,真核基因启动子，至少包

6、括一个转录起始点以及一个以上的功能组件。,2023/6/5,16,2、增强子,能加强其上游或下游基因转录的DNA序列,增强子与其特异性反式因子相互作用，决定转录频率,指远离转录起始点、决定基因的时间、空间特异性、增强启动子转录活性的DNA序列。,2023/6/5,17,3、沉默子,能抑制其上游或下游基因转录的DNA序列,某些基因的负性调节元件，当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。,2023/6/5,18,4、隔离子,能限定独立转录活性结构域的DNA序列,限定增强子或沉默子仅与相应的靶启动子联络。,2023/6/5,19,5、终止子,终止子是指提供转录终止信号的DNA序列。其共同的序列

7、特征是在转录终止之前有一段回文结构，后者使转录生成的RNA可形成茎-环或发夹结构而终止转录。,衰减子,2023/6/5,20,（二）反式作用因子,还有蛋白质因子可特异识别、结合自身基因的调节序列，调节自身基因的表达，称顺式作用。,由某一基因表达产生的蛋白质因子，通过与另一基因的特异的顺式作用元件相互作用，调节其表达。,这种调节作用称为反式作用。,2023/6/5,21,反式调节,顺式调节,2023/6/5,22,四、蛋白质-DNA以及蛋-蛋相互作用是基因 表达调控的分子基础,2023/6/5,23,特异DNA序列决定基因的表达活性,调节蛋白可增强或抑制表达活性,调节蛋白通过与DNA或蛋白质相互

8、作用调控基因表达,2023/6/5,24,五、基因表达的多级调控,基因激活,转录起始 转录后加工、转运mRNA降解,转录起始,2023/6/5,25,2023/6/5,26,第 二 节 原核基因表达调控,Regulation of Prokaryotic Gene Expression,2023/6/5,27,一、转录水平的调控是原核基因表达的 关键环节,（一）操纵子模型的普遍性,操纵子(operon):在原核生物中，数个功能相关的基因串联在一起共同组成一个转录单位即操纵子。一个操纵子一般含有数个结构基因，有启动序列，操纵序列以及其他调节序列，可转录出多顺反子mRNA.,2023/6/5,28

9、,原核生物,操纵子(operon),2023/6/5,29,1）启动序列,2023/6/5,30,细菌启动区特异序列有4个保守特征:,起始点：+1 90%以上为嘌呤核苷酸。,“10”序列：-10区一致序列为TATAAT。,“35”序列：-35区一致序列为TTGACA。,“35”和“10”序列的间距：对RNA聚合酶结合具有重要影响。,2023/6/5,31,共有序列(consensus sequence)决定启动序列的转录活性大小。,某些特异因子（蛋白质）决定RNA聚合酶对一个或一套启动序列的特异性识别和结合能力。,2023/6/5,32,2 操纵序列 阻遏蛋白(repressor)的结合位点,

10、当操纵序列结合有阻遏蛋白时，会阻碍RNA聚合酶与启动序列的结合，或是RNA聚合酶不能沿DNA向前移动，阻碍转录。,2023/6/5,33,3)其他调节序列、调节蛋白,调节基因通常编码阻遏蛋白，其介导的负性调控方式是原核生物中最重要而普遍的调控方式。,激活蛋白(activator)可结合启动序列邻近的DNA序列，促进RNA聚合酶与启动序列的结合，增强RNA聚合酶活性。,有些基因在没有激活蛋白存在时，RNA聚合酶很少或完全不能结合启动序列。,2023/6/5,34,二、乳糖操纵子调节机制,（一）乳糖操纵子(lac operon)的结构,2023/6/5,35,操纵序列在操纵子的位置是从-7至+28

11、，RNA聚合酶所占的区域是从-35至+20，两者有部分重叠，因此阻遏蛋白和RNA聚合酶与DNA的结合是相互排斥的。,2023/6/5,36,-10+1+10+20+30.5ATGTTGTGTGGAATTGTGAGCGGATAACAATTTCACACAGGAA 33TACAACACACCTTAACACTCGCCTATTGTTAAAGTGTGTCCTT 5 lac操纵区序列是一个以+11位GC碱基对为中心的反向重复序列,与lac阻遏蛋白结合的操纵基因区域具有反向重复序列,这种反向重复序列是能与蛋白质特异结合的DNA的特征性结构。,2023/6/5,37,没有乳糖存在时,（二）阻遏蛋白的负性调节,2

12、023/6/5,38,有乳糖存在时,别乳糖,2023/6/5,39,cAMP与葡萄糖相关性：葡萄糖，cAMP 葡萄糖，cAMP,cAMP:环一磷酸腺苷 CAP：分解代谢基因激活蛋白质(catabolite gene activator protein，CAP),CAP的活性依赖cAMP，形成cAMP-CAP复合物，促进多种操纵子的转录起始。,（三）CAP的正性调节以利高效表达,2023/6/5,40,无葡萄糖，cAMP浓度高时,有葡萄糖，cAMP浓度低时,2023/6/5,41,当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统不能发挥作用；,如无CAP的正性调节，即使没有阻遏蛋白与操纵序列结合，操纵子仍无

13、转录活性。,单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作碳源,若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在时，细菌首先利用葡萄糖；,2023/6/5,42,2023/6/5,43,Trp 高时,Trp 低时,mRNA,O,P,trpR,调节区,结构基因,RNA聚合酶,RNA聚合酶,?,色氨酸操纵子,色氨酸操纵子（转录衰减）,三、转录终止的调控,2023/6/5,44,前导序列,第10、11密码子为trp密码子,14aa前导肽编码区:,包含序列1,形成发夹结构能力强弱：序列1/2序列2/3序列3/4,L,E,D,C,B,A,2023/6/5,45,色氨酸操纵子mRNA引导序列不同区域互补所形成的不同二级结构,引导序列由一

14、段14氨基酸前导肽编码区和一个衰减子组成，AUG密码子后面紧跟13个密码子，第10、11为色氨酸密码子。,2023/6/5,46,UUUU 3,前导肽,前导mRNA,1.当色氨酸浓度高时,转录衰减机制,衰减子结构就是终止子可使转录,RNA聚合酶,终止,2023/6/5,47,前导肽,前导mRNA,RNA聚合酶,2.当色氨酸浓度低时,Trp合成酶系相关结构基因被转录,序列3、4不能形成衰减子结构,2023/6/5,48,翻译一般在起始和终止阶段受到调节。调节分子:RNA、蛋白质调节分子可直接或间接决定翻译起始位点能否为核蛋白体所利用。,二、翻译水平的调控是对转录调控的补充,2023/6/5,49

15、,原核生物的环状双链DNA分子，在拟核内转录出mRNA后，直接在胞浆中与核糖体结合翻译为蛋白质。,（一）转录和翻译偶联调控,2023/6/5,50,色氨酸操纵子的转录衰减作用,色氨酸丰富时，核蛋白体顺利沿引导序列移动直达最后一个密码子UGA，合成完整的引导肽。RNA 聚合酶停止在衰减子部位。色氨酸缺乏时，核蛋白体终止在1区Trp密码子部位，RNA聚合酶通过衰减子而继续转录。,2023/6/5,51,衰减子（attenuator）：细菌E.coli的trp操纵子中第一个结构基因与启动序列P之间有一衰减子区域。Trp操纵子的序列1中有两个色氨酸密码子，当色氨酸浓度很高时，核蛋白体（核糖体）很快通过

16、编码序列1，并封闭序列2，这种与转录偶联进行的翻译过程导致序列3、4形成一个不依赖（rho）因子的终止结构-衰减子。(转录衰减是原核生物特有的调控机制)。,2023/6/5,52,（二）SD序列影响翻译起始速度,在原核生物 mRNA 起始密码AUG上游413核苷酸位置上，存在49个富含嘌呤碱的一致性序列，如-AGGAGG-，称为S-D序列。又称为核蛋白体结合位点（ribosomal binding site，RBS),SD(Shine-Dalgarno)序列,SD序列能与核糖体30S亚基中16S rRNA 3端富含嘧啶的序列结合，与蛋白质合成过程中起始复合物生成有关。,2023/6/5,53,

17、SD序列的特征，与起始密码子的距离，以及mRNA二级结构对SD序列的屏蔽作用都会影响到翻译起始的效率。,2023/6/5,54,（三）反义RNA的调控作用,反义RNA能与特定mRNA互补结合的RNA片段，由反义基因转录而来。天然的具有功能的反义RNA分子一般在200个碱基以下。反义RNA又称mRNA干扰性互补RNA（micRNA）。,2023/6/5,55,反义RNA有三种作用方式：,与mRNA 5端非翻译区包括SD序列相结合，直接抑制翻译。,与mRNA 5端编码区起始密码子AUG结合，抑制mRNA翻译起始。,与mRNA的非编码区互补结合，使mRNA构象改变，影响其与核糖体结合，间接抑制了mR

18、NA的翻译。,2023/6/5,56,反义RNA调控Tn10转位酶基因的表达示意图,2023/6/5,57,RNA 干扰(RNA interference,RNAi)将与mRNA编码区某段序列相对应的正义RNA 和反义RNA 组成的双链RNA(double-stranded RNA,dsRNA)导入细胞，使mRNA发生特异性的降解，导致其相应的基因沉默(表达受抑制)。这种转录后基因沉默（post-transcriptional gene silencing,PTGS)被称为RNAi.,2023/6/5,58,（四）mRNA的稳定性与调控的关系,mRNA的降解速度是翻译调控的另一个重要机制。蛋白

19、质合成速率的快速改变，与许多细菌mRNA降解速度很快有很大关系。例：E.coli的许多mRNA在37时的平均寿命大约为2min，细菌可以对环境变化作出快速反应。,2023/6/5,59,（五）蛋白质合成中的自身调控,大肠杆菌核糖体蛋白有50余种，它们既可与 rRNA 组装成核糖体，也可与自身 mRNA 翻译起始区结合。50种核糖体蛋白的基因分布在几个不同的操纵子中。,2023/6/5,60,（六）mRNA密码子频率影响翻译速度,当基因中的密码子多是高频使用的常用密码子时，mRNA翻译速度快；反之，含较多使用频率较低的稀有密码子，mRNA翻译速度慢。,2023/6/5,61,第 三 节 真核基因

20、表达调控,Regulation of Eukaryotic Gene Expression,2023/6/5,62,单细胞真核生物，如酵母基因表达的调控和原核生物表达的调控基本相同。多细胞真核生物，遗传信息从细胞核的基因组DNA传递到基因编码的蛋白质均受到多层次的调控。,2023/6/5,63,一、染色质结构对基因表达的调控作用,组蛋白与DNA结合与解离是真核基因表达调控的重要机制之一。组蛋白可保护DNA免受损伤，维持基因组稳定性，抑制基因表达。去除组蛋白基因转录活性增高。,非组蛋白主要作为调节基因表达的反式作用因子。,常染色质中疏松状态的活性染色质是基因转录前在染色质水平上独特的调控机制。,

21、2023/6/5,64,1.对核酸酶敏感,活化基因常有超敏位点，位于调节蛋白结合位点附近。因为转录活化区是缺乏或没有蛋白质保护的“裸露”DNA。,2023/6/5,65,2.组蛋白变化,富含Lys的组蛋白H1水平降低 H2A,H2B二聚体不稳定性增加 组蛋白修饰 H3组蛋白巯基暴露,组蛋白的变化，使得核小体的结构变得松弛而不稳定。,2023/6/5,66,3、RNA聚合酶结合位点DNA上下游有不同 的超螺旋构象,天然双链DNA均以负性超螺旋构象存在；,基因活化后：,2023/6/5,67,DNA碱基甲基化是真核生物染色质水平调控基因表达的重要机制。,真核DNA约有5%的胞嘧啶被甲基化。,甲基化

22、范围与基因表达程度呈反比。,4、基因的甲基化修饰,2023/6/5,68,甲基化程度与基因的表达一般呈反比关系。甲基化程度愈高，基因的表达则降低。去甲基化，基因的表达增加。意义：调控真核生物基因的表达，维护染色体的完整性，调节DNA重组的某些环节。,CpG岛,DNA上特定的CpG序列处的胞嘧啶发生甲基化修饰（5mC）的频率很高。,2023/6/5,69,CG岛（CG island）：基因组DNA中富含GC碱基的区域，其中一些对称序列中的 5-CG-3 二核苷酸的胞嘧啶（C）常被甲基化修饰；与基因的失活有关。,胞嘧啶C的甲基化修饰,2023/6/5,70,二、转录速度决定RNA合成效率,真核生物

23、的基因转录起始主要通过反式作用因子与顺式作用元件和RNA聚合酶（RNA polymerase,RNA pol）的相互作用完成。,2023/6/5,71,（一）顺式作用元件(cis-acting element),指某些能影响基因表达但不编码新的蛋白质和RNA的DNA序列，按照功能分为启动子、增强子、负调控元件（沉默子等）。,2023/6/5,72,真核基因启动子是在基因转录起始位点(+1)及其5上游近端大约100200 bp 以内的一组具有独立功能的DNA序列。每个元件长度约为730 bp，是决定RNA聚合酶转录起始点和转录频率的关键元件。,1、真核基因启动子,2023/6/5,73,真核类基

24、因的顺式作用元件图,核心启动子(core promoter),上游启动子元件(upstream promoter element,UPE),2023/6/5,74,指位于启动子上游或下游并通过启动子增强邻近基因转录效率的DNA顺序，增强子本身不具备启动子活性。,2、增强子(enhancer),2023/6/5,75,基因远端的增强子促进转录复合体的装配,2023/6/5,76,距离：远距离对基因实施调控 位置不定：上游、下游、内含子内部 方向性：正反方向均有作用 方式：增强子需要有启动子才能发挥作用，且 无严格专一性，同一增强子可以影响不 同类型启动子的转录。特异性：具组织或细胞特异性。增强子

25、是组织 特异转录因子的结合部位。,增强子作用特点：,2023/6/5,77,沉默子（silencer）指在真核基因内能抑制基因转录的DNA序列,与反式作用因子相互结合而起作用。不受距离和方向的限制，并可对异源基因的表达起作用。,3、其他元件 负调控元件,减弱子作用特点相似于增强子。,减弱子（dehancer）,2023/6/5,78,减弱子衰减子,真核基因中有负调控元件：silencer,dehancer原核基因中的负调控有：阻遏蛋白，衰减子（attenuation）,2023/6/5,79,（二）转录因子是转录调控的关键分子,转录因子：与顺式作用元件特异结合并启动转录的调节蛋白。能直接或间接

26、地识别或结合在各顺式作用元件812bp核心序列上，参与调控靶基因转录效率。,一些转录因子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。,2023/6/5,80,转录调节因子结构,2023/6/5,81,1、DNA结合域（DNA-binding domain）,锌指结构（Zinc finger motif）碱性螺旋环螺旋(Helix-loop-helix structure)碱性亮氨酸拉链（Leucine zipper）同源结构域（Homodomain）碱性 螺旋（Alkaline-helix）,2023/6/5,82,最常见DNA结合域之一约有2

27、3个AA残基其中4个AA残基（2个Cys，2个His）配位键 Zn2+锌指与DNA双螺旋大沟结合。存在于多种真核转录因子具多个锌指结构,锌指（zinc finger）结构,2023/6/5,83,2023/6/5,84,（A）锌指结构示意图（Cys2His2锌指结构）两个半胱氨酸残基和两个组氨酸残基(His)，通过与位于中心的锌离子以配位键结合，形成稳定的指状结构。,2023/6/5,85,1,2,3,4,5,6,7,8,9,2023/6/5,86,含两个-螺旋，每34个氨基酸含一个疏水性残基，中间为非螺旋环区。其中一个-螺旋的N-末端富含碱性氨基酸残基，是DNA结合域。bHLH通常以二聚体形

28、式存在，与DNA双螺旋大沟结合。,碱性螺旋-环-螺旋结构（basic helix-loop-helix，bHLH）,2023/6/5,87,在肽链C末端有一段35个氨基酸序列以-螺旋出现的结构单元，每间隔6个氨基酸出现一个疏水性的亮氨酸残基，其-螺旋每旋转两周就出现一个亮氨酸，且出现在螺旋的同一侧。两个具有这种结构的因子接触后可借助侧链疏水性交错对插，形成稳定卷曲螺旋结构的二聚体。该二聚体的N端则是富含碱性氨基酸的区域，以电荷效应与DNA结合。,碱性亮氨酸拉链（basic Leucine zipper，bLZ）,2023/6/5,88,2023/6/5,89,两个-螺旋上的亮氨酸残基彼此靠近，

29、形成类似拉链的结构。而富含碱性氨基酸残基的区域与DNA骨架上的磷酸基团结合。,2023/6/5,90,转录激活域是转录因子必须具备的结构基础，通常由30100个氨基酸残基组成。,2、转录激活结构域（transcriptional activation domain）,转录激活域,2023/6/5,91,酸性激活域（acidic activation domain）,富含谷氨酰胺的结构域（glutamine-rich domain）,富含脯氨酸结构域（proline-rich domain）,含有较多的负电荷。能非特异性地与起始复合物（如TATA盒结合因子）相互作用发挥转录活化功能。,N-末端富

30、含谷氨酰胺，多通过GC盒发挥转录活化功能，是最强的转录激活域。,C-末端富含脯氨酸，多通过CAAT盒发挥转录活化功能。,2023/6/5,92,转录因子：与顺式作用元件特异结合并启动转 录的调节蛋白。,3、转录因子的调控,大多数转录因子是反式作用因子(trans-acting factors),转录因子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。,2023/6/5,93,*基本转录因子(general transcription factors),转录因子的类别（按功能特性）,*特异转录因子(special transcription fact

31、ors),2023/6/5,94,*基本转录因子(general transcription factors),是RNA聚合酶结合启动子所必需的一组蛋白因子，决定三种RNA(mRNA、tRNA及rRNA)转录的类别。,2023/6/5,95,*特异转录因子(special transcription factors),转录激活因子,转录抑制因子,激活因子：与上游启动子元件或远端增强子识 别结合而激活转录的为抑制因子：与上游启动子元件或沉默子识别结 合而抑制转录的为,某些组织细胞所特有的为个别基因转录所必需的转录因子，决定细胞基因的时间、空间特异性表达。,2023/6/5,96,三、转录后水平的

32、调控,真核生物转录生成的mRNA在转录后，在5端加上7甲基鸟苷(m7GPPPmNp-),意义:保护转录体mRNA不受5外切酶降解，增强mRNA的稳定性；同时有利于mRNA从细胞核向胞质的转运；促进mRNA与核糖体的结合（通过帽结合蛋白介导完成）。,（一）mRNA稳定性影响真核基因表达,5端帽子结构,2023/6/5,97,转录后在mRNA在3末端加上50200个腺苷酸。,意义:保护转录体mRNA不受3外切酶降解，增强mRNA的稳定性；同时mRNA的某些胞浆定位信号也位于3-非翻译区，这可能与翻译的起始有关。,3端poly(A)尾,2023/6/5,98,小分子RNA引起转录后基因沉默,基因沉默

33、(gene silencing)是生物体内特定基因由于种种原因不表达的遗传现象。,miRNA,siRNA,转录后基因沉默,2023/6/5,99,miRNA：能与被调控的RNA互补的小分子RNA，通过碱基的互补配对与目标RNA形成双链复合物，影响RNA的修饰、翻译、转录等过程，封闭或抑制基因的正常表达。,siRNA：是指由短双链RNA诱导的同源RNA降解，导致该基因在转录后水平的沉默。,2023/6/5,100,RNAi可被认为是机体的一种防御机制。正常情况下细胞内不应该存在双链RNA。一旦出现双链RNA，细胞就会启动RNAi机制。,2023/6/5,101,目前，我们对RNAi机制的理解主要

34、是来自线虫、植物等的遗传学分析和生化研究。,RNAi过程有四个步骤：,1、dsRNA被剪切成siRNA（small interference RNA）；关键酶是Dicer,2、siRNA被组装成无活性的蛋白复合体；,3、siRNA解链将无活性的复合体转变成活性形式；,4、该复合体以siRNA为指导，识别并切割互补的 靶RNA。,2023/6/5,102,RNAi的机制:由22nt RNAs导致基因的沉默,2023/6/5,103,真核细胞的翻译抑制蛋白可与mRNA 5-端非翻译区结合，抑制翻译启动。一些mRNA 3-端非翻译区存在AU-丰富区，与相应结合蛋白结合，可促使切除poly(A)尾巴。

35、,（二）mRNA 5-端和3-端非翻译区结构的影响,2023/6/5,104,（三）mRNA前体的选择性剪接(alternative splicing),选择性剪接通过不同剪接方式选择性使用外显子，合成功能不同而结构只有微小差异的蛋白质。,一个hnRNA（pre-mRNA）转录本，通过外显子的剪、接、重组，产生多个成熟的mRNA的机制。i.e.,一个基因 多个mRNA 多个蛋白质（isoforms）,2023/6/5,105,选择性剪接的不同形式 深蓝：均保留的exon;浅蓝：仅在一个mRNA 中 保留的exon;黄色：intron;红线：被剪切去的区域。,2023/6/5,106,选择性剪接

36、的实际例子：-原肌球蛋白 mRNA,2023/6/5,107,在高等生物细胞的高度异质性中起 重要作用。由于剪接的多样化，一 个基因在转录后通过mRNA前体的 剪接加工而产生两个或更多的蛋白 质。,意义:,2023/6/5,108,四、翻译水平的调控,1.翻译起始的调控,(1)阻遏蛋白的控制,(2)翻译起始因子调节蛋白质合成的速度,(3)5AUG调节翻译的效率,(4)5端非编码区长度影响翻译起始效率及 准确性,2023/6/5,109,(1)阻遏蛋白的控制,2023/6/5,110,(2)翻译起始因子调节蛋白质合成的速度,2023/6/5,111,eIF-2的磷酸化抑制翻译起始,eIF-4E及

37、其激活蛋白的磷酸化激活翻译起始,帽结合蛋白eIF-4E与mRNA帽结构的结合是翻译起始的限速步骤。,结合力：,磷酸化eIF-4E,非磷酸化eIF-4E,2023/6/5,112,基因表达是一个完整复杂的网络调控过程,2023/6/5,113,2023/6/5,114,THE END,2023/6/5,115,1、特异因子,原核转录调节蛋白类别（按功能特性）,2、激活蛋白,3、阻遏蛋白,2023/6/5,116,特异因子决定RNA聚合酶对一个或一套启动序列的特异性识别和结合能力。一些特异因子在适当环境信号刺激下表达，然后通过DNA-蛋白质相互作用影响RNA聚合酶对启动序列的特异性识别和结合。,1

38、、特异因子,2023/6/5,117,激活蛋白(activator)可结合启动序列邻近的DNA序列，促进RNA聚合酶与启动序列的结合，增强RNA聚合酶活性。,有些基因在没有激活蛋白存在时，RNA聚合酶很少或完全不能结合启动序列。,2、激活蛋白,2023/6/5,118,当操纵序列结合有阻遏蛋白(repressor)时，会阻碍RNA聚合酶与启动序列的结合，或是RNA聚合酶不能沿DNA向前移动，阻碍转录。,3、阻遏蛋白,2023/6/5,119,终止子 指在模板DNA分子的5端转录终止信号。通常具有po1yA尾的基因终止信号为GT簇，例如在SV40中的AGGTTTTTT序列为终止转录调控元件。,2023/6/5,120,同源结构域（homeodomain，HD）同源盒基因家族各基因间具有一相同的保守序列，称为同源结构域。所含的至少二个螺旋中形成“转折”，第三个螺旋与DNA大沟相互作用是同源盒蛋白与DNA结合的主要力量。功能：调节与机体各部分正常发育或正常分化的有关基因的表达。,2023/6/5,121,同源结构域与DNA的结合示意图,2023/6/5,122,bLZ二聚体中的亮氨酸拉链及与DNA结合的碱性结构域示意图,