细胞分化与基因表达的调控翟中和细胞生物学.ppt

一．转录水平的调控●转录因子与真核生物的基因转录●DNA的甲基化对真核生物基因转录的调控●核小体与真核生物基因转录的调控第23页，共42页，星期日，2025年，2月5日转录因子与真核生物的基因转录◆基因转录水平的控制错综复杂，受多种因素影响◆TATA盒：位于基因转录起始位点上游-30bp附近。CAAT盒和GC盒：位于TATA盒上游。TATA盒决定转录起始的位点，CAAT盒和GC盒决定RNA聚合酶转录基因的效率。这三种普遍的启动子元件的位置见图第1行。◆一般情况下，真核生物基因转录，除了需要转录因子和RNA聚合酶，还需要其他蛋白质因子的参与，以帮助通用转录因子和RNA聚合酶在染色质上组装。这些辅助因子在DNA上的结合元件，通常称为增强子，它们的存在能够显著加强目的基因的转录。第24页，共42页，星期日，2025年，2月5日转录因子与真核生物的基因转录典型的转录因子至少包括两个结构域：DNA结合结构域:结合特异DNA序列激活结构域：激活转录此外，许多转录因子还含有一个促进核蛋白形成二聚体的表面，二聚体的形成是许多不同类型转录因子的共同特征，在基因表达调控中起重要作用。第25页，共42页，星期日，2025年，2月5日转录因子与真核生物的基因转录除了激活转录的转录因子之外，还有一些转录因子起抑制基因转录的作用。转录抑制因子也是有两部分组成：DNA结合结构域抑制结构域第26页，共42页，星期日，2025年，2月5日DNA的甲基化对真核生物基因转录的调控◆DNA甲基化（DNAmethylation）与基因表达阻遏有关◆基因组印记（genomicimprinting）是说明甲基化作用在基因表达中具有重要意义的最好例证，也是哺乳动物所特有的现象。例如：小鼠早期发育中，编码类胰岛素生长因子2的基因只在由父亲传递下来的染色体上有活性，编码这种蛋白受体的基因，只在母亲传递下来的染色体上有活性。第27页，共42页，星期日，2025年，2月5日二．加工水平的调控大部分基因的主要调控过程发生在转录水平上，但也有相当一部分基因表达的调控，不但发生在转录水平上，转录后调控也起到了非常重要的作用。转录后水平的调控或称加工水平的调控，包括以下几个方面：初始的RNA转录产物的加工翻译水平的调控第28页，共42页，星期日，2025年，2月5日初始的RNA转录产物的加工在细胞内mRNA的前体有两种基本剪接方式：编码蛋白质的不连续基因通过RNA剪接将内含子从mRNA前体中去除，然后规范地将外显子剪接成成熟的mRNA,这种剪接方式称为组成型剪接，通过组成型剪接，一个基因只产生一种成熟的mRNA，一般也只产生一种蛋白质产物。可调控的选择性剪接。外显子按照不同的方式剪接在一起，因而可以由同一个基因产生不同的成熟mRNA，翻译产生不同的蛋白质。第29页，共42页，星期日，2025年，2月5日翻译水平的调控●mRNA的细胞质定位●mRNA翻译的调控●mRNA稳定性的调控第30页，共42页，星期日，2025年，2月5日关于细胞分化与基因表达的调控翟中和细胞生物学第1页，共42页，星期日，2025年，2月5日概述◆细胞分化(celldifferentiation)：在个体发育中，由一种相同的细胞类型经细胞分裂后逐渐在形态、结构和功能上形成稳定性差异，产生各不相同的细胞类群的过程。◆细胞分化是多细胞生物发育的基础与核心；细胞分化的关键在于不同类型细胞中特异性蛋白质的合成，而合成特异性蛋白质实质在于组织特异性基因在时间和空间上的差异性表达；差异性表达的机制是由于基因表达的组合调控。 第2页，共42页，星期日，2025年，2月5日第一节细胞分化●细胞分化的基本概念●影响细胞分化的因素●细胞分化与胚胎发育—同源异型基因第3页，共42页，星期日，2025年，2月5日一、细胞分化的基本概念●细胞分化是基因选择性表达的结果●组织特异性基因与管家基因●组合调控引发组织特异性基因的表达●单细胞有机体的细胞分化●转分化与再生第4页，共42页，星期日，2025年，2月5日细胞分化是基因选择性表达的结果分子杂交技术检测基因及其表达现代分子生物学证据表明，细胞分化是由于细胞选择性地表达各自特有的专一性蛋白质，而导致细胞形态、结构与功能的差异。第5页，共42页，星期日，2025年，2月5日组织特异性基因与管家基因分化细胞基因组中所表达的基因大致可分为两种基本类型：◆管家基因(house-keepinggene