真核基因表达调控-转录水平调控

(共28张PPT)
第七章 真核基因表达调控
转录前调控
染色质的活化
基因扩增
基因重排
基因丢失
顺式作用元件
反式作用因子
mRNA加工成熟mRNA的转运
蛋白质合成过程
蛋白质的加工成熟
转录调控
转录后调控
翻译调控
翻译后调控
第一节 染色质水平调控
一、异染色质化
二、DNA酶敏感区与基因表达
三、活性染色质
一、异染色质化
在染色质中可分为常染质和异染色质，它们在细胞中凝聚的时期不同，异染色质是紧密折叠，不具有转录活性的染色质。
莱昂假说
莱昂假说的证据—无汗性外胚层发育不良
杂合体女子
二、DNA酶的敏感区与基因表达
当一个基因处于转录活性状态时，含有这个基因的染色质区域对DNaseⅠ降解的敏感性要比无转录活性区域高得多。
鸡胚红细胞
珠 蛋 白 基因 + -
卵清蛋白 基因 - +
鸡输卵管细胞
DNaseⅠ敏感区的范围随着基因序列的不同而变化，从基因周围几个kb到两侧20kb大小不等，但有一个中心区域存在，称为超敏感区域，一般在5′端启动子区域，少部分位于其他部位如转录单元的下游。
三、活性染色质
活性染色质由于核小体构型发生构象的改变，往往具有疏松的染色质结构从而便于转录调控因子与顺式调控元件结合和RNA聚合酶在转录模板上滑动。
活性染色质的特性：
活性染色质上具有DNaseI超敏感位点
活性染色质上具有核基质结合区（MAR序列）
染色体重建实验
活性染色质状态主要由非组蛋白决定。
非组蛋白：指细胞核中组蛋白以外的酸性蛋白质。
高速泳动蛋白（HMG）：能用低盐抽提，能溶于2%的三氯乙酸，相对分子量在3×104以下的非组蛋白。
染色质活化的调控
非组蛋白的调控作用
组蛋白的修饰——乙酰化与去乙酰化
第二节 DNA水平调控
一、基因缺失
二、基因扩增
三、基因重排
四、DNA甲基化
一、基因缺失
在细胞分化过程中，通过丢失掉某些基因而去除这些基因的活性。
马蛔虫在发育过程中体细胞基因丢失
二、基因扩增
基因扩增是指某些基因的拷贝数专一性增大的现象，它使得细胞在短期内产生大量的基因产物以满足生长发育的需要。
非洲爪蟾rDNA扩增
三、基因重排
一个基因可以通过远离其启动子的地方移到距它很近的位点，而被起动转录，这种方式称为基因重排。
例：酵母交配型转变
免疫球蛋白的合成
酵母交配型的转变
酿酒酵母交配型转变的暗盒模型
HO核酸内切酶引起基因重排
SIR基因产物关闭HML与HMR的表达
免疫球蛋白的结构
重链的VDJC重排
四、DNA的甲基化修饰
DNA的甲基化能关闭某些基因的活性，去甲基化诱导基因的活化与表达。
在真核生物中，5-甲基胞嘧啶主要出现在CpG序列、CpXpG、CCA/TGG和GATC中，CpG二核苷酸通常成串出现在DNA上，因此被称为CpG岛。
甲基化抑制表达的机理：
（1）由于识别位点中的胞嘧啶被甲基化，使转录因子不能与其结合。
（2）特异性识别甲基化DNA的蛋白结合竞争性地抑制了转录因子的结合，从而阻断了转录。
（3）通过影响核小体的构象，或影响核小体与其他染色质蛋白相互作用而改变染色质的结构。
甲基化的生理意义
X染色体失活
亲本印记
肿瘤发生
个体发育
DNA甲基化与X染色体失活
在X染色体上存在一个与X染色体失活有密切联系的核心部位称为X染色体失活中心，Xic。 Xic-specific transcript (Xist)基因只在失活的X染色体上表达，其产物是一功能性RNA。实验证明，Xist RNA分子能可能与Xic位点相互作用，导致X染色体失活。
Xist与染色体失活
Xist RNA与染色体的结合
DNA甲基化与亲本印记
来源于父母本的一对等位基因表达不同。如源于父本的IGF-Ⅱ (胰岛素样生长因子Ⅱ)基因可表达，而源于母本的则不能表达。这是由于卵母细胞中的IGF-Ⅱ 已被甲基化，而精子中的IGF-Ⅱ未被甲基化。
“辉夜姬”
表观遗传学（Epigenetics)
在基因组中除了DNA和RNA序列以外，还有许多调控基因的信息，它们虽然本身不改变基因的序列，但是可以通过基因修饰，蛋白质与蛋白质、DNA和其它分子的相互作用，而影响和调节遗传的基因的功能和特性，并且通过细胞分裂和增殖周期影响遗传。
DNA甲基化与肿瘤发生
DNA甲基化与肿瘤发生
抑癌基因甲基化失活