生物化学PPT课件 基因表达调控.ppt

学习小结*SD序列的影响复习思考题1．简述原核生物基因表达调控的特点。2．试述大肠杆菌乳糖操纵子基因表达的调节机制。3．原核生物与真核生物基因表达调控有哪些异同？4．简述真核生物基因表达在转录水平上的调控。谢谢观看*************（三）色氨酸操纵子色氨酸操纵子（trpoperon）：编码一组催化分支酸合成色氨酸的酶类，其表达涉及阻遏调控和弱化子两种调控机制。1.色氨酸操纵子的结构由5个结构基因（trpE、trpD、trpC、trpB、trpA）和位于其上游的调控序列组成。5个结构基因串联在一起共同编码一组参与合成色氨酸的酶蛋白，这些结构基因能否表达受其上游调控序列（操纵基因trpO、启动子trpP和前导序列trpL）的调控。湖南中医药大学钱荣华2.色氨酸操纵子的阻遏调控调节基因trpR编码色氨酸操纵子的阻遏蛋白TrpR。当色氨酸缺乏时，TrpR同二聚体不与操纵基因trpO结合，结构基因有转录活性。当色氨酸充足时，色氨酸（辅阻遏物）与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白别构而活化，活化的阻遏蛋白与操纵基因trpO结合，阻遏结构基因表达。湖南中医药大学钱荣华色氨酸操纵子的结构及其关闭机制3.色氨酸操纵子的弱化子调控色氨酸操纵子的前导序列trpL位于结构基因trpE与操纵基因trpO之间，长度为162bp。前导序列trpL转录生成的前导mRNA含有编号为1、2、3、4的四个区段。序列1编码了含有14个氨基酸残基的前导肽，其中第10、11位是两个连续的色氨酸。序列2和序列3存在互补序列，可以形成发夹结构。序列3和序列4也存在互补序列，可以形成发夹结构，该发夹结构之后有一段连续的U序列，是一个不依赖ρ因子的终止子结构，称为弱化子(attenuator)。湖南中医药大学钱荣华当色氨酸缺乏时，色氨酰tRNA供给缺乏，前导肽合成停止。核糖体停止在两个色氨酸密码子之前，并引起序列2、3互补配对而阻止序列3、4互补配对，使弱化子结构不能形成，RNA聚合酶继续催化结构基因转录。当色氨酸充足时，随着前导肽合成，核糖体很快越过序列1并封闭序列2，导致序列3、4互补配对形成弱化子结构，使前方正在催化转录的RNA聚合酶脱落而终止转录。湖南中医药大学钱荣华二、翻译水平的调控1．mRNA稳定性mRNA的稳定性越高，翻译水平越高。降解mRNA的酶主要是3′核酸外切酶。mRNA3′端的茎-环结构能提高mRNA的稳定性,抵抗3′核酸外切酶的降解。2．SD序列SD序列有助于mRNA在核糖体小亚基上准确定位。SD序列与起始密码子的距离及其与16SrRNA序列的互补程度影响翻译的起始效率。湖南中医药大学钱荣华3．翻译阻遏有些mRNA编码的蛋白质，可与自身mRNA结合而阻遏其翻译，这种在翻译水平的阻遏调控又叫翻译阻遏。4．反义RNA（antisenseRNA，asRNA）反义RNA是一类小分子单链RNA，可与细胞内特定mRNA（也包括其他RNA）序列互补，影响基因复制和表达。湖南中医药大学钱荣华第三节真核生物基因表达调控真核生物细胞结构及基因组结构远比原核生物复杂，其基因表达调控可发生在染色质活化、转录、转录后加工、翻译及翻译后修饰等多级水平，其中转录水平的调控是基因表达调控最重要的环节。一、染色质水平的调控染色质水平调控的本质是改变染色质的结构，这种调控稳定而持久，属于表观遗传调控（epigeneticregulation），即通过表观遗传修饰方式（如DNA甲基化、乙酰化、磷酸化等）对细胞内核酸或蛋白质的含量与功能进行调节的过程。1.染色质活化细胞分裂间期的染色质大部分松开分散在核内，称为常染色质（euchromatin），松散染色质中的基因可以转录。许多真核基因的激活需要染色质重建（chromatinremodeling），即改变核小体的核心结构，使转录因子和其他蛋白质更易接近DNA。2.组蛋白修饰核小体中的组蛋白可保护DNA免受损伤，维持基因的稳定，抑制基因的表达，而去除组蛋白则可提高基因转录的活性。组蛋白与DNA的结合与解离是真核基因表达调控的重要环节之一。湖南中医药大学钱荣华组蛋白修饰（如乙酰化、甲基化、磷酸化等）会影响其与DNA的结合及核小体的结构，从而影响转录。组蛋白结构(a)组蛋白和DNA组成的核小体；(b)组蛋白的氨基端伸出核小体，形成组蛋白尾巴；(c)四种组蛋白组成的八聚体C3.DNA甲基化(DNAmethylation)主要发生在CpG岛上的C碱基，形成5-甲基胞嘧啶。DNA甲基化能引起DNA构象改变，