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1、真核基因mRNA的转录和加工,陈军,原核基因与真核基因表达调控的异同；真核基因表达调控的层次；RNA聚合酶II顺式作用元件启动子TATA boxCpG island，DNA甲基化，表观遗传学CAAT box/GC box增强子沉默子反式作用元件基本结构域几种典型的DNA结合结构域,上堂课要点,CSM Genome&Gene regulation,Eukaryotic Gene Regulation,真核生物的 RNA 聚合酶,基因转录调控元件,顺式作用元件：真核生物结构基因上游的调控区，有特定的相似或一致性的序列。反式作用因子：和顺式作用元件相结合或间接影响其作用的蛋白质因子。,顺式作用元件,
2、Transcription（转录）,多数真核基因拥有5个以上的cis-elements，用于结合转录因子和RNA聚合酶。以下是一个例子：,Eukaryotic promoters and regulatory regions,转录因子可由三个独立的结构域组成,表观遗传学（Epigenetics）,DNA methylation and cancer,CpG Island is important for promoter function,CpG information is important for Genomics,转录起始复合体；染色质重塑；酵母双杂交系统的原理；mRNA的成熟5加帽3
3、加poly-A尾巴剪接纠错机制mRNA出核,本次课内容,Example of transcription complexes,RNA聚合酶复合体及附属因子多亚基辅助因子染色质重塑复合体,真核基因转录起始装置的三个部分,组蛋白八聚物与RNA转录起始复合体不能同时结合基因的启动子区,The dynamic model for transcription of chromatin relies upon factors that can use energy provided by hydrolysis of ATP to displace nucleosomes from specific DNA
4、 sequences.,染色质重塑Chromatin remodeling,染色质重塑（chromatin remodeling）,染色质重塑复合体可以通过改变基因的启动子和调节序列区域的染色质结构来促进转录开始。这种改变局部染色质结构的过程被称为染色质重塑。,最主要的两种方式：,乙酰化,甲基化,Acetylation of H3 and H4 is associated with active chromatin,while methylation is associated with inactive chromatin.,Histone modification is a key eve
5、nt,Acetylation of histones activates chromatin,and methylation of DNA and histones inactivates chromatin.Methylation of DNA and of histones is associated with heterochromatin.The two types of methylation event may be connected.,TBP：TATA-binding proteinTAF:TBP-associated factorsTRF:TBP-related factor
6、s,组织特异性/基因选择性的RNA聚合酶起始复合体,酵母双杂交系统：用于研究蛋白-蛋白相互作用BD：DNA-Bind DomainAD:Activation Domain,5加帽剪切3加尾,mRNA的成熟,Capping process,5 cap,由Capping Enzyme Complex（CEC）催化结构特点：m7G5-5三磷酸桥象RNA的3端主要功能：保护mRNA调控出核促进翻译促进最5端内含子切除,CEC bound to RNA polymerase II,转录终止和3加poly-A尾巴,内含子（Intron）：切掉的序列外显子（Exon）：与内含子相邻的编码序列剪接（splic
7、ing）：去掉内含子的过程剪接体（splicesome）：进行RNA剪接时形成的复合体，由snRNA和蛋白质组成。5种snRNA：U1到U6；100余种蛋白质,RNA剪接,5-2 bond,剪接位点的保守序列,如果RNA用dNTP代替NTP，剪接反应能进行吗？,在剪接中的第一步，必须把branch point 与5剪接点拉近；第二步，则需要把5剪接点与3剪接点拉近。如果让你设计剪接体，需要用到什么分子？其有什么性质？,pre-mRNA GAUGUCGAGUGAGGGAGUGAAGCUGCAG 剪接mRNA GAUGUCGACUGCAG剪接位点的预测,mRNA前体选择剪接几种方式,不同组织原肌球
8、蛋白基因的变位剪接,几种动物的外显子和内含子长度分布,Pre-mRNA,mRNA,DNA 5 GATGTCGAGTGAGGGGTGAAGCTGCAG 3 3 CTACAGCTCACTCCCCACTTCGACGTC 5pre-mRNA 5 GAUGUCGAGUGAGGGGUGAAGCUGCAG 3mRNA 5 GAUGUCGACUGCAG 3,转录和剪接中的错误纠正机制,无义变化介导的mRNA降解(Nonsense-mediated mRNA decay,NMD）,当在同一阅读框架内的翻译终止密码子UAA、UAG或UGA提前出现在最后两个外显子交界处上游约50 nt处时，mRNA被迅速降解。这些
9、错位终止密码子被称为成熟前终止密码子（premature termination codons,PTC），可以来自突变、重组、不完全或不正确剪接。,无义变化介导的mRNA的降解,可以使某些异常的mRNA在被有效地翻译成蛋白质前得到清除，这个mRNA监视系统可以防止非正常截短的蛋白质的合成。,NMD在进化过程中发挥了重要作用，使真核细胞更容易探究由于DNA重排、突变或不同剪接方式所形成的新基因。,免疫系统细胞的发育过程中也很重要，重排基因产生的这类mRNA被NMD系统迅速降解，避免了截短蛋白质的细胞毒作用。,无义变化介导的mRNA降解的意义,mRNA的出核,CBC:cap binding complex,被核孔复合体识别 并转运出核。然后被翻译起始因子eIF-4G和eIF-4E代替，进入翻译步骤,基因表达过程的传统观点：分为几个独立事件，前面事件完成后才开始后面事件。,基因表达过程的现代观点：连续过程，没有明显的间断。,下堂课内容,mRNA检测技术northern blotReverse transcription PCRRACEReal-time PCR原位杂交转录组学蛋白质的生物合成,Northern blot,Central dogma,
