分子遗传学 - 图文

cAMP高时： cAMP 与CＲP结合，C蛋白放出araO2结合部位，DNA不形成环，激活RNA聚合酶，BAD启动子启动。 调控作用：

? 有葡萄糖，有或无阿拉伯糖：关闭 ? 无葡萄糖，无阿拉伯糖：关闭 ? 无葡萄糖，有阿拉伯糖：开放 4.色氨酸操纵子（trp operon） 结构特点

? E.coli的色氨酸操纵子有五个结构基因E、D、C、B、A基因编码三种酶，用于合成

色氨酸，

? 上游调控区由启动子（P）和操纵基因（O）组成 ? R基因编码阻遏蛋白 调控机制：

? 阻遏型机制及衰减机制。衰减子位于结构基因E和操纵基因O之间的L基因中。L

基因的部分转录产物编码14个氨基酸，其中含两个相邻的色氨酸密码子，这两个相邻的色氨酸密码子及原核生物中转录和翻译的偶联是产生衰减的基础。

调控作用：

? 将环境中的色氨酸消耗完，然后开始自身合成。

正调控系统

? 调节基因的产物是激活蛋白

? 根据激活蛋白的作用性质，又可分为可诱导的正调控和可阻遏的正调控。

负调控系统

? 调节基因的产物是阻遏蛋白。

? 根据其作用特征又可分为可诱导的负调控和可阻遏的负调控。

第五章

1.多层次调控：

2.

真核生物基因表达调控的特点：

1)在真核生物中，染色体的结构对基因的表达有明显的调控作用； 2)真核基因的转录和翻译是在不同地点不同时间进行，从而使真核基因的表达有多种转录后的调控机制；

基因表达具有时间性和空间性。

时间性：个体发育的不同阶段，基因表达的种类和数量是不同的； 空间性：在不同组织和器官中，基因表达的种类和数量是不同的。

3)真核生物基因表达存在细胞特异性或组织特异性。

4)真核生物的基因表达调控是多因子、多步骤的调控过程。 3.DNA水平的调控:

? 基因丢失

在细胞分化过程中，某些原生动物、线虫、昆虫等体细胞通过丢失某些基因而除去这些基因的活性。

? 基因扩增

某个或某些基因的拷贝数选择性增加的现象。这种增加可以发生在细胞或组织内，也可以在体外(试管中)或在细胞或组织中。这种增加一般与基因组的其他基因的增加不成比例。（爪蟾卵母细胞成熟中rDNA的扩增。）

? 基因重排

指某些基因片段改变原来存在顺序而重新排列组合，成为一个完整的转录单位。调节表达产物多样性。（免疫球蛋白IgG ） 4.转录水平的调控

1)顺式作用元件:指DNA上对基因表达有调节活性的某些特定的调节序列，其活性仅影响与其自身处于同一DNA分子的基因。这种DNA序列多位与基因旁侧或内含子中，不编码蛋白质。

①启动子：位于转录起始位点附近，具有相对固定位置，且为转录起始所必需的序列元件。 核心启动子，TATA box 上游启动子成分（UPE），CAAT box等

TATA框控制转录的精确性，而UPE则控制转录的起始频率，启动子的强度决定于UPE的数目和种类。 ②增强子：位于转录起始位点较远位置上，具有参与、激活和增强转录起始功能的序列元件。增强子元件常常是组织特异性或短暂调节的靶位点。 特点：

与启动子相对位置和取向无关，只要存在于同一DNA分子上都能起作用； 没有基因专一性，可以在不同的基因组合中表现增强效应； 严格的组织特异性和细胞特异性； 作用机理：

（1）为转录因子提供进入启动子区的位点 （2）改变染色体的构像

③绝缘子：能阻断激活或失活效应通过的元件 特征：

– 当绝缘子位于增强子和启动子之间的时候，它能阻断增强子对启动子的激活

作用

– 当绝缘子位于活性基因和异染色质之间时，能保护活性基因免受异染色质延

伸所带来的失活效应

绝缘子的作用是增强基因调控的准确性

④应答元件：一组受共同调控的基因，各基因都有一个相同的序列元件，该元件是诱导型转录因子（inducible activator ）识别靶基因的位点 特点：

– 是启动子的上游元件（如HSE）或增强子（如GRE） – 都含有短的共有序列，但不一定完全相同 – 转录因子结合区在共有序列的任一侧附近

2）反式作用因子(trans-acting factor)：指能直接或间接地识别或结合在各顺式作用元件8～

15bp核心序列上，参与调控靶基因转录效率的一组蛋白质，也称序列特异性DNA结合蛋白(sequence specific DNA binding protein，SDBP)，这是一类细胞核内蛋白质因子。在结构上含有与DNA结合的结构域。

三个功能结构域：①DNA结合域：

? 锌指结构（Zinc finger motif） ? 同源结构域（Homodomain） ? 亮氨酸拉链（Leucine zipper）

? 螺旋-环-螺旋(Helix-loop-helix structure) ? 螺旋-转角-螺旋(Helix-turn-helix)

②转录活性域：反式作用因子并非都需要其直接与DNA结合，转录活化域是反式作用因子必须具备的结构基础。转录活化域通常是依赖于DNA结合结构域以外的30～100个氨基酸残基。转录因子通常具有一个以上的转录活化区。 ③结合其它蛋白结构域：

反式作用因子根据作用方式分为三类：

①通用转录因子。普遍存在的转录因子。如TATA box结合因子 TFⅡD、GC box结合因子SP1 等。

②组织特异性转录因子。与基因表达的组织特异性有很大关系。 ③诱导性反式作用因子。活性能被特异的诱导因子所诱导。 3）转录起始调控：

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

反式作用因子的作用方式

– 成环 使相应位点接近而发挥作用 – 扭曲 改变DNA构型

– 滑动 沿DNA滑动到另一特异序列而发挥作用

– 连锁反应（Oozing） 转录因子与DNA结合后促进与另一转录因子的结合

真核基因的调控模型：原始模型、改进模型（多重调节基因、多重受体基因） 4）转录后水平的调控：

①5ˊ端加帽:真核生物转录生成的mRNA在转录后，在5ˊ端加上7－甲基鸟苷 (m7GPPPmNp-)

意义:①能被核糖体小亚基识别，促使mRNA和核糖体的结合；②m7Gppp结构能有效地封闭RNA 5’末端，以保护mRNA免疫5’核酸外切酶的降解，增强mRNA的稳定。 ③有助于mRNA越过核膜，进入胞质。

② 3ˊ端加尾:转录后在mRNA在3ˊ末端加上50～200个腺苷酸，即poly(A)尾（成熟mRNA）。 意义：①可能有助mRNA从核到细胞质转运；②避免在细胞中受到核酶降解，增强mRNA的稳定性。

5′端加帽(cap)和3′端多聚腺苷酸化(polyA)的调控意义：

? 使mRNA稳定，在转录过程中不被降解

? mRNA的选择性剪切(alternative splicing)对基因表达的调控 外显子选择(optional exon)、内含子选择(optional intron)、互斥外显子、内部剪接位点