《分子生物学》课程教学课件（讲稿）第六章 真核基因表达调控（真核生物基因表达在DNA水平和翻译水平的调控）

◆真核基圆象达调接的不网唇次一,差因的要失第三节DNA和染色质水平的基因表达调控1.DNA水平在细胞分化过程中，通过丢掉某些基因而去除基固丢失基因扩增基因益排：DNA甲基化一基因的丢失其活性。不可逆。2.染色质结构二基固扩增核小体给构：DNascH敏感位点：组蛋白的修饰三荟因样某些原生动物，线虫、晶虫、甲亮类动物，体细3.转录水平四.DNA甲基化胞常丢择部分或整条染色体。鼠式作用元件；反式作用因子，特异性转系捆虫胚胎发育过程中，有27%DNA丢失。五.染色质状态4.转录后水平：RNA的修你和加工，RNA干扰，microRNA高等真核生物（包括动物、植物）中很少发现类似大组蛋白乙联化和甲基化5.翻译水平的基因丢失现象。七染色质重盘mRNA结构和稳定性，霜译起始因于种膜化核的全能性totipotency：细胞核内保存了个体发6.翻评后水平夜观遗传信息育所必需的全部基因。国口蛋自的加工、折零、运和降钢国团国国#国#--二基图扩增：非洲爪蟾卵母细胞rDNA三、基因重排细胞内某些特定基因的拷贝数专一性增加的现象。■体细胞中rDNA的拷贝数约为500个，而在为满足正者的生长发育常学将一个基因从远离启动子的地方移到距它很卵母细胞中的拷贝数约为2百万个，相差为杨真和更印母细胞rRNA基图的扩增近的位点从而启动转录，这种方式被称为基4000倍，这些rDNA约占卵母细胞DNA的75景绝造泡细胞印光蛋自系图的扩增因重排。外界环境固素引超基固扩增%，用于转录合成卵裂期所需要的1012个核药物诱导批药性基因的扩增：举例：糖体。卵母细胞分裂需要大量合成蛋白质多致感可异DNA护增，不适素的基固扩增可以品致茶生病病的发生啤酒酵母接合型的转变；原发性的视网膜细胞店中，合myc原座基困的DNA区投扩增10-200倍。哺乳动物淋巴细胞分化过程中免疫球蛋白的产生；国国园国#威国园国团中.免疫球蛋白结构基因的重排■厘子模型（cassettemodel）1E#：00099144.90090silent cassettesilent cassetteactive cassette高变区MATHMLHMR可变区2.签国蓝#十号H-900HMLa沉默厘子HMLα沉默厘子活跃厘子3.蓝排基因HH热系结合点封二镇排使细胞由a型转变决定细胞是使细胞由?型转4.R种激本为型所必需的a型或型变为a型所必需005.mR门补事6点的不变区9d6.皮期=2An07.I前体多肚极水化合物免疫球蛋白分子结构（IgG围国面金团公国区园金S区园！-四.DNA甲基化状态与调控1.mC是真核生物DNA中的主要修饰成分5mC■DNA甲基化主要形成5-甲基胞噬啶（mC）和少量■以前讲过的哪个过程是通过DNA甲基化程的N6-甲基腺嘌呤（N-mA）及7-甲基鸟嘌呤度不同实现的？(mG)■mC主要出现在CpG岛Ne-mA■DNA甲基化是动态过程，但叉是相对稳定。不同细胞间m5C相差甚大■受精卵和早期胚胎细胞中甲基化程度低，随分化进7mG程逐渐建立。胚胎细胞与特化体细胞相差106国E#国国国际一脂动学氨度 甲亚化低密度CpG高密度CpGCpG二核苷酸通常成串出现在DNA上，称为CpG岛2l9oP999909弱DNA甲基转移醇（DNAmethyltransferase，DNMT）■下列实验结果的图，能得到什么结论？+ QQ.全甲基化和半甲基化弱TateostePeeeeeler强Qm?C强1Hemimethylated siteCpG高B国AASA团AA图DNA甲基化对基因转录的抑制作用图图图图圈

Xist基因甲基化与X染色体失活2.DNA甲基化抑制基因转录的机理■基因甲基化程度高，表达降低：持续表达的X染色体其他位点看家基因的转录起始区极少发生甲基化Xist■DNA甲基化能引起染色质结构、DNA■DNA甲基化在脊椎动物中普遍，在无脊椎动构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相潘性去甲基化、潘性甲最化，不特录互作用方式的改变，从而抑制基因表达。物中较少，而在昆虫中根本没有；■有人认为DNA甲基化调控作用是在进化发展烫活甲基化、火活喜甲基化、特果到较高阶段才出现的雌性哺乳动物细胞发育过程中，X染色体随机失活。Xisr基因的表达是决定X染色体失活的关键因素。而表达与否与甲基化修饰密切相关。国国店园国##国#·aya五、染色质状态对基因夜达的调控步裸1染色质染色质的两种状态局部结物解凝集1.活性染色质（有转录活性）anDo染色质结构松散，去除了组蛋白的保护作用，对核酸内aa切醒l（DNasel）的水解作用较敏感，称为DNaseI敏感区在活性染色质中还存在一些对DNaseI特别敏感的区域，步燥2基因转录称为D工翘敏感区。一般位于活性基因的5”端，可能反RNA聚合牌膜了基固转录的起始位点。2.非活性染色质（没有转录活性）dm转录图子■常将DNasel缴感性作为该基因的转录活性的标志（基因调节蛋白）RNA一图8-79一些基因转录活化升的西全老界国国园国六、组蛋白乙酰化■位置：组蛋白N端，“尾巴”■酶：组蛋白乙酰转移（HAT)，很多转录因子有HAT活性组蛋白去乙酰转移酶（HDAC）■组蛋白乙酰化对基因表达的影响乙酰化中和正电荷，降低组蛋白与DNA亲和性，核小体结构松散，有利于转录。■存在于“有别型”案色体（1r）上的环形结构可能与基因的活性转景有关去乙酰化的作用相反体充分单居时的一种形态，高信电缆下现家发现，灯品型染色体上存在济多实配的”状成“还”状结码，有叶适案看P清看这需突起结将移动，表明这然0A正DNA甲基化能诱导组蛋白去乙酰化R聚合端所转量(全实婴粮借及（1）左图有错团国金国园国团3团国区园-组蛋白的甲基化修饰作用与基因表达的关系表观遗传学信息：■位置：组蛋白的Arg和Lys在DNA序列信息的基础上，通过序列修饰■降：组蛋白颗氨酸甲基转移酵（HKMT）修饰作用主要包括：决定序列信息是否表达或何时何地、以何种方蛋白质精氨酸甲基转移酶(PRMT)式表达。（1）DNA的甲基化（与基因失活有关）组蛋白去甲基化酶■甲基供体：S-腺苷甲磁氨酸（SAM)（2）组蛋白的乙酰化（与基因活化有关）组蛋白的化学修饰（乙联化、甲基化及磷股化等）■组蛋白甲基化的功能：乙酰化清除组蛋自上的正电荷，使组可以改变色质结构，从面影响邻近基因的括性。异染色质化有关蛋白与DNA箱互作用减弱，核小体解体。属于表观遗传学信息。抑制基因表达有关例如：拟南齐春化过程基因表达调控转录活性区标志（3）组蛋自的甲基化（主要与基因失活有■组成型异染色质（结构异染色质）关非组成型异染色质（兼性异染色质）国国味金际中eF2E基因组印记（genomicimprinting）第四节 翻译水平的调控CF2-GTP等位基因的表达取决于亲本来源的现象。F2-GDP来自父本或母本的等位基因表达时存在差异。L一，翻译起始因子的弹晚化属于表观遗传Teme二, mRNA结构对翻评的调控儿实质：由染色质特异性CpG岛的甲基化造成Me■印记基因（impintedgene）：被抑制未能表AeMet达的基因。EOOSB国AASA鑫团网国图奥区屋

翻译起始因子(eIF2)的调控一、翻译起始因子的磷酸化二、 mRNA结构对翻译的调拉α亚基；结合GTP盘红家险所血红素缺乏elF2β亚基：结合Met-tRNAHCR（密编）活性HCR/家属S■Kozak规律：，扫撼机式亚基真核生物AUG起始密码子附近具有“-3A+4G"核苷酸的保守eIF2在翻译过程中循环利用，先与GTP结合后性，在真孩生物普遗存在，沙蛋白质世衣来汤再形成起始复合物■mRNA稳定性影响童评ATTEAPPDA(AI（an）快蛋白和转快蛋白受体elF2的α亚基磷酸化后，与GDP的亲和力摄X桃RNA刻属双魅RNA高，eIF2-GTP不能形成，翻译速度下降。图8-15网织红组胞中蛋白质合或在翻译水平的调控机制有有双桃RNA存在成能之红素时，才导政2的票服化国减少量白是合家的起处HBC家，皇红案控制的区控物：2真核联游爱白质合成起始国手，AE#国###国国#中IRE结合蛋白BP的结合翻译调控通过mRNA上的应答元件IRE和蛋白因子BP的结合stop codo进行调控。AUG■什么是应答元件？+国泽■应答元件怎样影响转录水平的调控？与什么快蛋白Ferritin：ER因子结合?用于铁的解毒转铁蛋白受体TfR(transferrinreceptor)：stop codon用于铁的运输无覆白质翻添乳遇蛋白图6-17缺蛋白mRNA的超译调控团电国际快蛋白IRE-BP，5铁浓度高IREIRE回A(n)3A3E编码区编码区NmIRE-BPIRE-BP无IRE-BP，mRNA顾利翻译与IRE-BP结合，无mRNA起始谨铁应答元件结合蛋白（BP）ABTfR的两种不同的活性受铁离FA(n)3编码区编码区子浓度的调控82铁浓度低35'转运钱蛋白受体-IRE无IRE-BP.mRNA降解与IRE-BP结合mRNA不降解人铁蛋白-IREMESAAE