第15章转录与基因表达调控药学版.ppt

贮存在DNA中的遗传信息需要通过转录和翻译才能得到表达，生物体以DNA为模板，合成RNA的过程称为转录。原始模板，直接模板，从功能上衔接DNA和Pro。 * * 从初级转录产物一级结构分析及snRNA特性的研究，目前对剪接已有较深的了解。大多数内含子都以GU为5，端起始，末端为AG-OH3，GU。。。AG称为剪接接口或边界序列。剪接后，GU或AG不一定被剪除。 * 二.基因表达的特异性 1.时间的特异性（阶段特异性） 2.空间的特异性（细胞或组织特异性） 三.基因表达的生物学意义 1.适应环境，维持生长和增殖 2.维持个体发育与分化 基因表达的多级调控 基因激活 转录后加工 mRNA降解 蛋白质降解等 蛋白质翻译 翻译后加工修饰 转录起始 操纵子（operon）：原核基因组中，由几个功能相关的结构基因及调节基因区组成一个基因表达的协同单位。 1961年，Jacob和J. Monod提出。 诱导操纵子：乳糖操纵子 阻遏操纵子：色氨酸操纵子 蛋白质因子 —— 操纵子(operon) 机制 特异DNA序列 编码序列 启动序列 操纵序列 其他调节序列 (promoter) (operator) 二、乳糖操纵子调节机制 （一）乳糖操纵子(lac operon)的结构 调控区 CAP结合位点 启动序列 操纵序列 结构基因 Z： β-半乳糖苷酶 Y： 透酶 A：乙酰基转移酶 Z Y A O P DNA I mRNA 阻遏蛋白 I DNA Z Y A O P 没有乳糖存在时 （二）阻遏蛋白的负性调节 阻遏基因 pol mRNA 阻遏蛋白 有乳糖存在时 I DNA Z Y A O P pol 启动转录 mRNA 乳糖 半乳糖 β-半乳糖苷酶 + + + + 转录 无葡萄糖，cAMP浓度高时 有葡萄糖，cAMP浓度低时 （三）CAP的正性调节 Z Y A O P DNA CAP CAP CAP CAP CAP CAP （四）协调调节 ※当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统不能发挥作用； ※如无CAP存在，即使没有阻遏蛋白与操纵序列结合，操纵子仍无转录活性。（弱启动子）） 单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作碳源； 若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在时，细菌首先利用葡萄糖。 葡萄糖对 lac 操纵子的阻遏作用称分解代谢阻遏(catabolic repression)。 mRNA 无乳糖时 有乳糖时 无葡萄糖 cAMP浓度高 有葡萄糖cAMP浓度低 RNA-pol O O O O Trp Trp 高时 Trp 低时 mRNA O P trpR 调节区 结构基因 RNA聚合酶 RNA聚合酶 三、转录终止的调节 （一）色氨酸操纵子结构 色氨酸操纵子 A B C D E L UUUU…… UUUU…… 调节区 结构基因 trpR O P 前导序列 衰减子区域 UUUU…… 前导mRNA 1 2 3 4 衰减子结构 第10、11密码子为trp密码子 终止密码子 14aa前导肽编码区: 包含序列1 形成发夹结构能力强弱： 序列1/2序列2/3序列3/4 trp 密码子 UUUU…… UUUU…… 3 4 UUUU 3’ 3 4 核糖体 前导肽 前导mRNA 1.当色氨酸浓度高时 转录衰减机制 1 2 5’ trp 密码子 衰减子结构 就是终止子 可使转录 前导DNA UUUU 3’ RNA聚合酶 终止 UUUU…… 3 4 2 4 2 3 UUUU…… 核糖体 前导肽 前导mRNA 1 5’ trp 密码子 结构基因 前导DNA RNA聚合酶 2.当色氨酸浓度低时 Trp合成酶系相关 结构基因被转录 序列3、4不能形成衰减子结构 真核生物 1) 顺式作用元件(cis-acting element) ——可影响自身基因表达活性的DNA序列 B A DNA 编码序列 转录起始点 不同真核生物的顺式作用元件中也会发现一些共有序列 ，如TATA盒、CAAT盒等，这些共有序列是RNA聚合酶或特异转录因子的结合位点。 （一）顺式作用元件 1. 启动子 真核基因启动子是RNA聚合酶结合位点周围的一组转录控制组件，至少包括一个转录起始点以及一个以上的功能组件。 TATA盒 GC盒 CAAT盒 2. 增强子(enhancer) 指远离转录起始点、决定基因的时间、空间特异性、增强启动子转录活性的DNA序列。 3. 沉默子(silencer) 某些基因的负性调节元件，当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。 作用特点： 1.增强子属于顺式作用元件，因与被调节的基因位于同