华南师范大学：《分子生物学》课程PPT教学课件（双语版）真核生物基因表达的调控

真核生物基因表达的调控 (Control of Eukaryotic Gene Exepression DNA水平的调控 转录水平的调控( transcriptional regulation) 转录后水平的调控( post transcriptional regulation) 翻译水平的调控( translational regulation 翻译后水平的调控( protein maturation

真核生物基因表达的调控 (Control of Eukaryotic Gene Exepression ) • DNA水平的调控 • 转录水平的调控(transcriptional regulation) • 转录后水平的调控(post transcriptional regulation) • 翻译水平的调控(translational regulation) • 翻译后水平的调控(protein maturation)

真核基因组结构特点 真核基因组结构庞大3×10bp、染色质、染 色体、核膜 单顺反子( monocistron) 含有大量重复序列 基因不连续性断裂基因( interrupted gene)、 内含子( intron)、外显子(exon) 非编码区较多多于编码序列:1) 原核生物:生长调控;真核生物:分化调控 □

真核基因组结构特点 • 真核基因组结构庞大 3×109bp、染色质、染 色体、核膜 • 单顺反子(monocistron) • 含有大量重复序列 • 基因不连续性 断裂基因（interrupted gene）、 内含子(intron)、 外显子(exon) • 非编码区较多 多于编码序列(9:1) • 原核生物：生长调控；真核生物：分化调控

多层次调控 DNA ①转录调控 hnRNA ②↓加工调控 mrna 细胞核 ③转运调控 细胞质 mRNA 译调控/④⑤\mRNA降解调控 白质失活mRNA 5蛋白质活性调控 失活蛋白质

多层次调控 失活

DNA水平的调控 染色质的丢失:不可逆 核的全能性( totipotency):细胞核内保存了个体 发育所必需的全部基因 基因扩增( gene amplification):增加基因的拷 贝数 非洲爪蟾卵母细胞rRNA基因卵裂时,扩增2000倍, 达1012个核糖体 药物:诱导抗药性基因的扩增;肿瘤细胞:原癌基 因拷贝数异常增加 基因重排 gene rearrangement) 如免疫球蛋白基因重排,多样性

DNA水平的调控 • 染色质的丢失：不可逆 – 核的全能性（totipotency）：细胞核内保存了个体 发育所必需的全部基因 • 基因扩增(gene amplification)：增加基因的拷 贝数 – 非洲爪蟾卵母细胞rRNA基因卵裂时，扩增2000倍， 达1012个核糖体 – 药物：诱导抗药性基因的扩增；肿瘤细胞：原癌基 因拷贝数异常增加 • 基因重排(gene rearrangement)： – 如免疫球蛋白基因重排，多样性

H链基因 5HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH D JH. Cu C8 Cy3 Cy1 Cal Cy2 Cy4 CE Ca2 K链基因 HHHHHHHHHH (1) 入链基因 hHHHHHHHHE JC JCJC JC 图11人类免疫球蛋白重链和轻链的胚系基因结构示意图 图中括号内为基因片段数。H链基因C的放大部分示C的四个结构域(Cp4部分含分泌型重链末端的外 显子SC)及膜型末端的两个外显子MC。入链基因部分显示了四个JC对

DJ连接 …l-H V-D连接 esI十H 转录 I I-HiHiIH NH2 图11-4lg基因的表达 图示vDJ重组和转录、转译:(A)H链的胚系基因;(B)通过DJ连接将D2和JHn连接在一起,两者间的其他 序列被去除;(C)通过VD连接形成了重排的vH基因(VH2DJ2);(D)转录后的RNA初次转录体;(E)通 过RNA加工去除了间隔的内含子,形成了mRNA;(F)通过转译形成了重链

6-4小鼠Ig多样性(举例) 多肽链基因片段数 V区基因重组 经重排和隨机配对后 v d J 方式 推算出的抗体分子数目 ,。4n4 H链100012 ⅴ-D-J 4.8×104~4.8×107 链250 1.0×10 兴多样性抗体分子数目不包括VD连接多样性、N区插入和体细胞突变所增加的抗健

DNA水平的调控 DNA甲基化 (DNA methylation) mCpG,即“CpG岛(CpG- rich islands)” 甲基化( methylated程度高,基因表达降低; 去甲基化( undermethylated):基因表达增加 染色质( chromatin或染色体( chromosome) 结构对基因表达的调控:

DNA水平的调控 • DNA甲基化(DNA methylation)： – mCpG，即“CpG岛(CpG-rich islands)” – 甲基化(methylated)程度高，基因表达降低； 去甲基化(undermethylated)：基因表达增加 • 染色质(chromatin)或染色体(chromosome) 结构对基因表达的调控：

胞嘧啶 5-甲基胞嘧啶 N N H3 C l612人。甲基化作用 N 5-氮胞苷 N 不能进行甲基化作用 图8-81(A)在DNA双链上胞嘧啶碱基甲基化,形成5-甲基胞嘧啶,C残基位于CpG序 (B)合成的核苷(5氮胞苷)c位置被N取代,不能被甲基化,当小量5氮胞苷掺入 中,它们能抑制正常的C残基的甲基化(引自 B. Alberts)

DNA甲基化与Ⅹ染色体失活 ·雌性胎生哺乳动物细胞中两条X染色体之一在 发育早期随机失活 X染色体失活中心(X- chromosome inactivation center;Xic:Xis基因(Xi- specific transcrip) Xist X染色体其他位点 甲基化,不转录活性去甲基化,活性 去甲基化,转录失活甲基化,失活

DNA甲基化与X染色体失活 • 雌性胎生哺乳动物细胞中两条X染色体之一在 发育早期随机失活 • X染色体失活中心(X-chromosome inactivation center,Xic):Xist基因(Xi-specific transcript) Xist X染色体 其他位点 甲基化，不转录 活性 去甲基化，活性 去甲基化，转录 失活 甲基化，失活