真核基因表達調控3ppt課件

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1、 真核生物的基因組 真核生物基因表達調控的特點和種類 真核生物DNA程度上的基因表達調控 真核生物轉錄程度上的基因表達調控 真核基因轉錄后程度上的調控Contents第四節 真核生物轉錄程度上的基因表達調控一、真核基因轉錄二、真核基因轉錄調控的主要方式信號轉導一概一概 述述單細胞生物單細胞生物 直接作出反響直接作出反響多細胞生物多細胞生物 經過細胞間復雜的信號傳送經過細胞間復雜的信號傳送系統來傳送信息，從而調控機體活動。系統來傳送信息，從而調控機體活動。外界環境變化時外界環境變化時跨膜信號轉導的普通步驟跨膜信號轉導的普通步驟特定的細胞釋放信息物質特定的細胞釋放信息物質信息物質經分散或血循環到達

2、靶細胞信息物質經分散或血循環到達靶細胞與靶細胞的受體特異性結合與靶細胞的受體特異性結合受體對信號進展轉換并啟動細胞內信使系統受體對信號進展轉換并啟動細胞內信使系統靶細胞產生生物學效應靶細胞產生生物學效應細胞間信息物質是由細胞分泌的細胞間信息物質是由細胞分泌的調理靶細胞生命活動的化學物質的統稱，調理靶細胞生命活動的化學物質的統稱，又稱作第一信使。又稱作第一信使。如生長因子、細胞因子、胰島素等在細胞內傳送信息的小分子物質，如：在細胞內傳送信息的小分子物質，如：Ca2+Ca2+、IP3IP3、DAGDAG、cAMPcAMP、cGMPcGMP等。等。第二信使第二信使(secondary messeng

3、er)(secondary messenger)能與受體呈特異性結合的生物活性分子能與受體呈特異性結合的生物活性分子那么稱那么稱 配體配體(ligand)(ligand)。受體的定義受體的定義是細胞膜上或細胞內能特別識別生物活是細胞膜上或細胞內能特別識別生物活性分子并與之結合的成分。它能把識別和接性分子并與之結合的成分。它能把識別和接受的信號正確無誤地放大并傳送到細胞內部，受的信號正確無誤地放大并傳送到細胞內部，進而引起生物學效應的特殊蛋白質，個別是進而引起生物學效應的特殊蛋白質，個別是糖脂。糖脂。存在于細胞質膜上的受體，根據其構造和存在于細胞質膜上的受體，根據其構造和轉換信號的方式又分為三大

4、類：離子通道受體，轉換信號的方式又分為三大類：離子通道受體，G蛋白偶聯受體和跨膜蛋白激酶受體。蛋白偶聯受體和跨膜蛋白激酶受體。1、膜受體、膜受體(membrane receptor)1G 蛋白偶聯受體蛋白偶聯受體又稱七個跨膜又稱七個跨膜螺旋受體螺旋受體/蛇型受體蛇型受體目目 錄錄 G G蛋白蛋白(guanylate binding protein)(guanylate binding protein)是一類和是一類和GTPGTP或或GDPGDP相結合、位于細胞膜相結合、位于細胞膜胞漿面的外周蛋白，由胞漿面的外周蛋白，由、三個亞基組三個亞基組成。成。有兩種構象：非活化型；活化型有兩種構象：非活化

5、型；活化型兩種兩種G蛋白的活性型和非活性型的互變蛋白的活性型和非活性型的互變目目 錄錄霍亂毒素能催化ADP核糖基共價結合到Gs的亞基上，致使亞基喪失GTP酶的活性，結果GTP永久結合在Gs的亞基上，使亞基處于繼續活化形狀，腺苷酸環化酶永久性活化。導致霍亂病患者細胞內Na+和水繼續外流，產生嚴重腹瀉而脫水。2 2、胞內受體、胞內受體(membrane receptor)(membrane receptor)高度可變區高度可變區位于位于N端，具有轉錄活性端，具有轉錄活性DNA結合區結合區含有鋅指構造含有鋅指構造激素結合區激素結合區位于位于C端，結合激素、熱休克蛋端，結合激素、熱休克蛋白，使受體二聚

6、化，激活轉錄白，使受體二聚化，激活轉錄配體：類固醇激素、甲狀腺素等配體：類固醇激素、甲狀腺素等功功 能：多為反式作用因子，當與相應配能：多為反式作用因子，當與相應配體結合后，能與體結合后，能與DNA的順式作用元件結的順式作用元件結合，調理基因轉錄。合，調理基因轉錄。二信號傳導途徑1、膜受體介導的信息傳送1 cAMP-蛋白激酶途徑/P269 A激酶PKA：依賴于cAMP的蛋白激酶。cAMP調控的A激酶活性 不同細胞對cAMP信號途徑的反響速度不同：在肌肉細胞1秒鐘之內可啟動糖原降解為葡糖1-磷酸圖，而抑制糖原的合成 cAMP活化糖原磷酸化酶表示圖 在某些分泌細胞，需求幾個小時，激活的PKA 進入

7、細胞核，將CRE結合蛋白磷酸化，調理相關基因的表達。CREcAMP response element，cAMP應對元件是DNA上的調理區域。(TGACGTCA)CRE結合蛋白(cAMP response element bound protein,CREB)cAMP信號與基因表達 該信號途徑涉及的反響鏈可表示為：激素G蛋白耦聯受體G蛋白腺苷酸環化酶cAMP依賴cAMP的蛋白激酶A基因調控蛋白基因轉錄4，5-二磷酸磷脂酰肌醇PIP2磷脂酶CPLC-1，4，5-三磷酸肌醇IP3二?；视虳AG2磷脂酰肌醇途徑3酪氨酸蛋白激酶途徑PTK/TPK分類：跨膜受體型TPK和胞質非受體型TPK 細胞外信號細

8、胞外信號EGFEGF、PDGFPDGF等等具具PTK活性的受體活性的受體GRB2 PSOS PRas-GTP PRaf調理其他蛋白活性調理其他蛋白活性MAPKKMAPK P P P細細胞胞核核反式作用因子反式作用因子調控基因表達調控基因表達細細胞胞膜膜二聚化二聚化目目 錄錄跨膜受體型TPK 胞質非受體型TPK：受體分子缺乏酪氨酸蛋白激酶活性，但它們能借助細胞內的一類具有激酶構造的銜接蛋白JAK完成信息轉導。干擾素誘導干擾素誘導JAK、STAT復合體復合體核內轉移及調理基因轉錄機制核內轉移及調理基因轉錄機制目目 錄錄STAT：信號轉：信號轉導子和轉錄激活導子和轉錄激活子子 JAK-STAT途徑

9、2、胞內受體介導的信息傳送小分子激素激活其受體分子的機制胞內受體的根本構造分析細胞內受體的本質是激素激活的基因調控蛋白 類固醇激素與甲狀腺素經過胞內類固醇激素與甲狀腺素經過胞內受體調理生理過程受體調理生理過程 真核生物的基因組 真核生物基因表達調控的特點和種類 真核生物DNA程度上的基因表達調控 真核生物轉錄程度上的基因表達調控 真核基因轉錄后程度上的調控Contents五、真核基因轉錄后程度上的調控一RNA的加工成熟1、rRNA和tRNA的加工成熟rRNA的加工：分子內的切割和化學修飾rRNA化學修飾：甲基化 原核生物：堿基甲基化 真核生物：核糖甲基化tRNA基因轉錄時也能夠先生成前體tRN

10、A，然后再進展加工成熟。普通以為，tRNA基因的初級轉錄產物在進入細胞質后，首先經過核苷的修飾，生成4.5S前體tRNA，再行剪接成為成熟tRNA4S。2、mRNA的加工成熟hnRNA確定是確定是mRNA前體的證據前體的證據3、真核生物基因轉錄后加工的多樣性 真核生物的基因可以按其轉錄方式分為兩大類：即簡單轉錄單位和復雜轉錄單位。(1)簡單轉錄單位。這類基因只編碼產生一個多肽，其原始轉錄產物有時需求加工，有時那么不需求加工。這類基因轉錄后加工有3種不同方式：(2)復雜轉錄單位。含有復雜轉錄單位的主要是一些編碼組織和發育特異性蛋白質的基因，它們除了含有數量不等的內含子以外，其原始轉錄產物能經過多

11、種不同方式加工成兩個或兩個以上的mRNA。利用多個5端轉錄起始位點或剪接位點產生不同的蛋白質。PS 外顯子 S PL 外顯子 L 外顯子 2 外顯子 3 DNA 50b 2800bp 161bp 4500bp 205bp 327bp 初始轉錄本：在唾腺中轉錄 成熟 mRNA：1663nt 初始轉錄本：在肝中轉錄 成熟 mRNA：1773nt 圖 18-57 小鼠淀粉酶(amy)基因利用不同啟動子產生兩個不同的 mRNA利用多個加多聚A位點和不同的剪接方式產生不同的蛋白質。雖無剪接，但有多個轉錄起始位點或加多聚A位點的基因。二翻譯程度的調控1、mRNA的穩定性與基因表達調控 例：轉運鐵蛋白受體例

12、：轉運鐵蛋白受體TfR和鐵蛋白擔任鐵吸收和鐵和鐵蛋白擔任鐵吸收和鐵解毒。這兩個解毒。這兩個mRNA上存在類似的順式作用元件，稱上存在類似的順式作用元件，稱為鐵應對元件為鐵應對元件iron response element，IRE。IRE與與IRE結合蛋白結合蛋白IREBP相互作用控制了這兩個相互作用控制了這兩個mRNA的翻譯效率。當細胞缺鐵時，的翻譯效率。當細胞缺鐵時，IREBP與與IRE具具有高親和力，兩者的結合有效地阻止了鐵蛋白有高親和力，兩者的結合有效地阻止了鐵蛋白mRNA的翻譯，與此同時，的翻譯，與此同時，TfR mRNA上上3非翻譯區中的非翻譯區中的IRE也與也與IREBP特異結合，

13、有效地阻止了特異結合，有效地阻止了TfR mRNA的降解，促進的降解，促進TfR的合成。的合成。2、蛋白質因子的修飾與翻譯起始調控 用兔網織紅細胞粗抽提液研討蛋白質合成時發現，假設不向這一體系中添加氯高鐵血紅素，網織紅細胞粗抽提液中的蛋白質合成抑制劑HCI就被活化，蛋白質合成活性在幾分鐘之內急劇下降，很快就徹底消逝?，F已查明，網織紅細胞蛋白質合成的抑制劑HCI是受氯高鐵血紅素調理的eIF-2的激酶，可以使該因子的-亞基磷酸化并由活性型轉變為非活性型。(A)順式作用元件順式作用元件(B)反式作用元件反式作用元件(C)順式作用因子順式作用因子(D)反式作用因子反式作用因子(E)順反式作用元件順反式

14、作用元件 對本身基因轉錄激活具有調控作用的對本身基因轉錄激活具有調控作用的DNA序列序列 由特定基因編碼、對另一基因轉錄具有調控作用的轉錄由特定基因編碼、對另一基因轉錄具有調控作用的轉錄因子因子 AD反式作用因子上的幾種重要的DNA結合構造域有:螺旋螺旋-轉機轉機-螺旋、鋅指構造、亮氨酸拉鏈和堿螺旋、鋅指構造、亮氨酸拉鏈和堿性性-螺旋螺旋-環環-螺旋螺旋真核生物基因表達不需求 A轉錄因子 B衰減子 C啟動子 D沉默子 E加強子 表皮生長因子EGF的信號轉導通路與以下哪種物質有關A受體型酪氨酸蛋白激酶 BG蛋白偶聯受體CCGMP D腺苷酸環化酶 E離子通道受體依賴cAMP的蛋白激酶是:A.PKC

15、B.PLCC.CKD.PKG E.PKA以下哪種物質不屬于第二信使:A.cAMPB.DAGC.PLCD.IP3 E.Ca2+真核生物DNA中胞嘧啶存在甲基化修飾，絕大多數甲基化發生 二核苷酸對上 A、CC B、CT C、CG D、CA 中科院上海生化所 98 加強子的作器具有細胞或組織的特異性。中科院上海生化所 2001 非洲爪蟾體細胞中rDNA拷貝數約有500個，而在卵母細胞中的拷貝數約添加了倍，可以用來轉錄合成卵裂所需求的ribosome。a.1000 b.2000 c.4000 d.400中科院上海生化所 2001 RNA聚合酶I是轉錄核糖體RNA的 活潑轉錄的基因均位于常染色質中，處于異染色質中的基因通常不表達。中國科學院上海生化與細胞所2002年招收碩士研討生入學考試 真核生物RNA聚合酶III擔任轉錄_ 北師大99基因重排是指_.經過基因重排調理基因活性的典型例子是_