1、第 6章 基因表达 调 控(Controlling of the Gene Expression)(Source:Pique,Michaeland Peter E.Wright,Dept.(cover photo,science 245 (11Aug 1989).)6.1. transcriptionallevel control6.2. post-transcriptional level control6.4. 染色 质 重建 对 基因表达的控制6.3.Gene expression control in translationlevel6.5.ProgrammedCell Death (
2、PCD) anddevelopment阐 明的科学 问题真核与原核生物如何 调 控数以千、万 计的基因以最 为经济 、有效的 时 空模式 进行 转录 ，从而 实现对环 境的适 应 、 细 胞的分化 , 组织 的特化 和个体的 发 育。基因表达 调 控的 简 介调 控机理上调 控 层 次上原核生物与真核生物基因表达 调 控机制具有惊人的相似性共同的起源与共同的分子基 础核酸分子 间 的互作核酸与蛋白 质 分子 间 的互作蛋白 质 分子 间 的互作transcriptionallevelposttranscriptionalleveltranslationallevelposttranslatio
3、nallevel基因表达的 调 控涉及RNA转录 的开 /关数量选择 性加工蛋白 质 翻 译 速率数量加工、降解和分泌 转录 水平上的 调 控是最 为经济 ,灵活，又是最 为 重要，复 杂 的 调 控在复 杂 的基因 组 内，确定需要基因 转录 的起始位点精 细调节 基因表达的水平 ,以保 证 生物体 对环 境的适 应 cis factor 结 构基因的 编码 序列triplet codon（ I类遗传 信息）90%; 重复， 调节 序列 ,Non coding RNA基因 选择 性表达指令重要的 遗传 信息（ II类遗传 信息）全基因组遗传 信息表达的方式 组 成型表达（ constitut
4、iveexpression）Housekeeping gene 诱导 型表达（ inducible expression by signaling molecular）Luxury gene 顺 、反因子 间 和反式因之 间 的互作方式Epistasis effect6.1. transcriptional level controlProk.operonstringent responseattenuatortransposon6.1.1. Operon control(1961 Jacob.异丙基 D硫代半乳糖苷，自己不被分解的 强 诱导 物（安慰 诱导 物）O gene (operato
5、r) cis-action factormRNAstartpointunwindingRNA polymerasebindingRepressorbindingObstruction?Competition?(来源：不 详 )O gene (operator) cis-action factorSymmetrical seq. of 21 bp & G/C as axisT can be crosslinked to repressor(bindingsite)Methylationenhancedby repressorProtectedby repressoragainstmethylat
6、ion(来源：不 详 )O gene (operator) cis-action factormRNAstartpointunwindingRNA polymerasebindingRepressorbindingO & Poverlap repressor& RNApolymerase bindat sites that overlap around the start point of Lac operonrepressor& RNA polymerase 对 重叠位点 竞 争O gene (operator) cis-action factorObstructionO gene (ope
7、rator) cis-action factorO+ mut. OC occur frequently at left site of axis (?)-调 控机理Inducer(lactose) 与 repressor特异 结 合tetramer 变 构 特异 结 合力下降 1000X作用于 O 位点上的 repressor 变 构 脱离 O位作用于游离的 repressoroperononrepressortetramer与 operator发 生特异 结 合operon off变 构 失去 结 合于 O位的能力w.t. (I+ O+ P+) 诱导 型add inducer operon
8、onno inducer operon offOC失去与 repressor特异 结 合的能力OC mut. (I+ OC P+) constitutive mut. （ 组 成型）The Oc lac operatorbinds repressorwith loweraffinitythan does the wild-type operator, Oc required a higherconcentrationof repressorto achieve full binding.wild-typeoperator(O+)operator-constitutivemutation(Oc)
9、control入 80DNA,(Source:Molecular Biology(2002),Robert F.Weaver,Page179）iC mut. (iC O+P+) constitutive mut. (组 成型 )iC gene产 物 repressor丧 失与 O位点 结 合的能力iS mut. (iS O+P+) super-repression mut. (超阻型 )iS gene 产 物 repessor不能与 inducer结 合等位基因 间 的 显隐 关系ic p o Z Y AicI +ic tetramer Non bindingrepressortetramer
10、tetramertetramerLactose变 构iC gene产 物 repressor丧 失与 O位点 结 合的能力等位基因 间 的 显隐 关系I+/ICI+ iC(Source:Molecular Biology(2002),Robert F.Weaver,Page177）p oiSmutrepressortetramerlactoseiS gene 产 物 repessor不能与 inducer结 合IS/I+iS I+iS iC等位基因 间 的 显隐 关系I+(Source:Molecular Biology(2002),Robert F.Weaver,Page178）OC失去与 repressor特异 结 合的能力OC O+cis-dominantI+ OC Z Y AlactoseI+ O+等位基因 间 的 显隐 关系mRNAmRNAcis-dominantThe ability of a site (cis-factor) tocontrol adjacent gene irrespective ofthe presence in the cell of other allelesof the site.cis acting factor 对 与其 紧 密 连锁 基因的控制效 应 不受其等位基因的影响。
