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1、第七章第七章 基因的表达与调控基因的表达与调控(下下)真核基因表达调控的一般规律真核基因表达调控的一般规律真核生物的基因组 真核生物基因表达调控的特点和种类真核生物DNA水平上的基因表达调控 真核生物转录水平上的基因表达调控 真核基因转录后水平上的调控Contents一、真核基因组结构特点真核基因组结构庞大真核基因组结构庞大3109bp、染色质、核膜染色质、核膜单顺反子单顺反子基因不连续性基因不连续性断裂基因（断裂基因（interruptedgene）、）、内含子内含子(intron)、外显子外显子(exon)非编码区较多非编码区较多多于编码序列多于编码序列(9:1)含有大量重复序列含有大量重
2、复序列第一节 真核生物的基因组 基因组很小，大多只有一条染色体 结构简炼 存在转录单元多顺反子原核生物基因组结构特点 有重叠基因二、真核细胞与原核细胞在基因转录、翻译及DNA的空间结构方面存在以下几个方面的差异 试说明真核细胞与原核细胞在基因转录，翻译及DNA的空间结构方面存在的主要差异，表现在哪些方面？武汉大学2003年分子生物学硕士入学试题 在真核细胞中，一条成熟的mRNA链只能翻译出一条多肽链，很少存在原核生物中常见的多基因操纵子形式。真核细胞DNA与组蛋白和大量非组蛋白相结合，只有一小部分DNA是裸露的。高等真核细胞DNA中很大部分是不转录的，大部分真核细胞的基因中间还存在不被翻译的内
3、含子。真核生物能够有序地根据生长发育阶段的需要进行DNA片段重排，还能在需要时增加细胞内某些基因的拷贝数。在真核生物中，基因转录的调节区相对较大，它在真核生物中，基因转录的调节区相对较大，它们可能远离启动子达几百个甚至上千个碱基对，这些们可能远离启动子达几百个甚至上千个碱基对，这些调节区一般通过改变整个所控制基因调节区一般通过改变整个所控制基因5上游区上游区DNA构构型来影响它与型来影响它与RNA聚合酶的结合能力。聚合酶的结合能力。在原核生物中，转录的调节区都很小，大都位于启在原核生物中，转录的调节区都很小，大都位于启动子上游不远处，调控蛋白结合到调节位点上可直接动子上游不远处，调控蛋白结合到
4、调节位点上可直接促进或抑制促进或抑制RNA聚合酶与它的结合。聚合酶与它的结合。真核生物的RNA在细胞核中合成，只有经转运穿过核膜，到达细胞质后，才能被翻译成蛋白质，原核生物中不存在这样严格的空间间隔。许多真核生物的基因只有经过复杂的成熟和剪接过程，才能顺利地翻译成蛋白质。三、基本概念（一）基因家族（gene family)真核生物的基因组中有很多来源相同、结构相似、功能相关的基因，将这些基因称为基因家族。同一家族中的成员有时紧密地排列在一起，成为一个基因簇(gene cluster)。如：编码组蛋白、免疫球蛋白和血红蛋白的基因都属于基因家族1、简单多基因家族简单多基因家族中的基因一般以串联方式
5、前后相连。The eukaryotic ribosomal DNA repeating unit2、复杂多基因家族 复杂多基因家族一般由复杂多基因家族一般由几个相关基因家族几个相关基因家族构成，基构成，基因家族之间由间隔序列隔开，并作为独立的转录单因家族之间由间隔序列隔开，并作为独立的转录单位。现已发现存在不同形式的复杂多基因家族。位。现已发现存在不同形式的复杂多基因家族。Organization of histone genes in the animal genome（二）断裂基因 基因的编码序列在DNA分子上是不连续的，为非编码序列所隔开，其中编码的序列称为外显子，非编码序列称内含子。外
6、显子(Exon)：真核细胞基因DNA中的编码序 列，这些序列被转录成RNA并进而翻译为蛋白质。内含子(Intron)：真核细胞基因DNA中的间插序列，这些序列被转录成RNA，但随即被剪除而不翻译。1、外显子与内含子的连接区 指外显子和内含子的交界或称边界序列，它有两个重要特征：内含子的两端序列之间没有广泛的同源性连接区序列很短，高度保守，是RNA剪接的信号序列 5GTAG 32、外显子与内含子的可变调控组成型剪接：一个基因的转录产物通过剪接只能产生一种成熟的mRNA。选择性剪接：同一基因的转录产物由于不同的剪接方式形成不同mRNA。(三)假基因是基因组中因突变而失活的基因，无蛋白质产物。一般是
7、启动子出现问题。第二节 真核生物基因表达调控的特点和种类一、真核生物基因表达调控的特点1、RNA聚合酶 2、多层次3、个体发育复杂4、活性染色体结构变化：对核酸酶敏感、DNA拓扑结构变化、DNA碱基修饰变化、组蛋白变化 5、正性调节占主导6、转录与翻译间隔进行 7、转录后修饰、加工 根据其性质可分为两大类：一是一是瞬时调控或称为可逆性调控瞬时调控或称为可逆性调控，它相当于原核细胞，它相当于原核细胞对环境条件变化所做出的反应。瞬时调控包括某种底对环境条件变化所做出的反应。瞬时调控包括某种底物或激素水平升降时，及细胞周期不同阶段中酶活性物或激素水平升降时，及细胞周期不同阶段中酶活性和浓度的调节。和
8、浓度的调节。二是二是发育调控或称不可逆调控发育调控或称不可逆调控，是真核基因调控的精，是真核基因调控的精髓部分，它决定了真核细胞生长、分化、发育的全部髓部分，它决定了真核细胞生长、分化、发育的全部进程。进程。根据基因调控在同一事件中发生的先后次序又可分为：DNA水平调控水平调控转录水平调控转录水平调控转录后水平调转录后水平调控控翻译水平调控翻译水平调控蛋白质加工水平的调控蛋白质加工水平的调控二、真核生物基因表达调控的种类：第三节 真核生物DNA水平上的基因表达调控 基因丢失基因丢失基因扩增基因扩增基因重排基因重排DNA甲基化状态与调控甲基化状态与调控染色体结构与调控染色体结构与调控抗体分子的形
9、成抗体分子的形成Ti质粒质粒转座子转座子一、基因丢失：一、基因丢失：在细胞分化过程中，可以通过丢失掉某些基因而去除这些在细胞分化过程中，可以通过丢失掉某些基因而去除这些基因的活性。某些原生动物、线虫、昆虫和甲壳类动物在基因的活性。某些原生动物、线虫、昆虫和甲壳类动物在个体发育中，许多体细胞常常丢失掉整条或部分的染色体，个体发育中，许多体细胞常常丢失掉整条或部分的染色体，只有将来分化产生生殖细胞的那些细胞一直保留着整套的只有将来分化产生生殖细胞的那些细胞一直保留着整套的染色体。染色体。目前，在高等真核生物（包括动物、植物）中尚未发现类目前，在高等真核生物（包括动物、植物）中尚未发现类似的基因丢失
10、现象。似的基因丢失现象。二、基因扩增：二、基因扩增：基因扩增是指某些基因的拷贝数专一性增大的现象，它使基因扩增是指某些基因的拷贝数专一性增大的现象，它使得细胞在短期内产生大量的基因产物以满足生长发育的需得细胞在短期内产生大量的基因产物以满足生长发育的需要，是基因活性调控的一种方式。要，是基因活性调控的一种方式。如非洲爪蟾体细胞中如非洲爪蟾体细胞中rDNA的基因扩增是因发育需要而出的基因扩增是因发育需要而出现的基因扩增现象。现的基因扩增现象。基因组拷贝数增加，即基因组拷贝数增加，即多倍性，多倍性，在植物中是非常普遍的现象。在植物中是非常普遍的现象。基因组拷贝数增加使可供遗传重组的物质增多，这可能
11、构成基因组拷贝数增加使可供遗传重组的物质增多，这可能构成了加速基因进化、基因组重组和最终物种形成的一种方式。了加速基因进化、基因组重组和最终物种形成的一种方式。发育或系统发生中的倍性增加在植物中普遍存在DNA含量的发育控制含量的发育控制利用流式细胞仪对从拟南芥不同发育阶利用流式细胞仪对从拟南芥不同发育阶段的组织中分离到的间期细胞核进行分析，发现多倍体的段的组织中分离到的间期细胞核进行分析，发现多倍体的DNA含量与组织的成熟程度成正比。对于一给定的物种，含量与组织的成熟程度成正比。对于一给定的物种，C是单倍是单倍体基因组中的体基因组中的DNA质量。质量。将一个基因从远离启动子的地方移到距它很近的
12、位将一个基因从远离启动子的地方移到距它很近的位点从而启动转录，这种方式被称为点从而启动转录，这种方式被称为基因重排基因重排。通过基因重排调节基因活性的典型例子是通过基因重排调节基因活性的典型例子是免疫球蛋免疫球蛋白白结构基因的表达。结构基因的表达。三、基因重排：三、基因重排：四、四、DNA的甲基化与基因调控：的甲基化与基因调控：1 1、DNADNA的甲基化的甲基化在真核生物中，5-甲基胞嘧啶主要出现在CpG序列、CpXpG、CCA/TGG和GATC中 CpG二核苷酸通常成串出现在DNA上，CpG岛 真核生物细胞内存在两种甲基化酶活性：日常型甲基转移酶 从头合成型甲基转移酶 2 2、DNADNA
13、甲基化抑制基因转录的机理甲基化抑制基因转录的机理DNA甲基化导致某些区域DNA构象变化，从而影响了蛋白质与DNA的相互作用，抑制了转录因子与启动区DNA的结合效率。五、染色质结构与基因表达调控：五、染色质结构与基因表达调控：按功能状态的不同可将染色质分为按功能状态的不同可将染色质分为活性染色质和非活性染活性染色质和非活性染色质色质，所谓活性染色质是指具有转录活性的染色质；非活，所谓活性染色质是指具有转录活性的染色质；非活性染色质是指没有转录活性的染色质。性染色质是指没有转录活性的染色质。活性染色质由于核小体构型发生构象的改变，往往具有疏活性染色质由于核小体构型发生构象的改变，往往具有疏松的染色
14、质结构从而便于转录调控因子与顺式调控元件结松的染色质结构从而便于转录调控因子与顺式调控元件结合和合和RNA聚合酶在转录模板上滑动。聚合酶在转录模板上滑动。活性染色质真核细胞中真核细胞中基因转录的模板是染色质基因转录的模板是染色质而不是而不是裸露的裸露的DNA，因此染色质呈疏松或紧密结构，因此染色质呈疏松或紧密结构，即是否处于活化状态是决定即是否处于活化状态是决定RNA聚合酶能否聚合酶能否有效行使转录功能的关键。有效行使转录功能的关键。活性染色质的主要特点在在结构上：结构上：活性染色质上具有DNaseI超敏感位点活性染色质上具有基因座控制区活性染色质上具有核基质结合区（MAR序列）二、真核基因表
15、达调控特点二、真核基因表达调控特点（一）一）RNA聚合酶聚合酶（二）活性染色体结构变化二）活性染色体结构变化1.对核酸酶敏感对核酸酶敏感活活化化基基因因常常有有超超敏敏位位点点，位位于于调调节节蛋蛋白结合位点附近。白结合位点附近。2.DNA拓扑结构变化拓扑结构变化天然双链天然双链DNA均以负性超螺旋构象存在；均以负性超螺旋构象存在；基因活化后基因活化后RNA-pol正超螺旋正超螺旋负超螺旋负超螺旋转录方向转录方向3.DNA碱基修饰变化碱基修饰变化真核真核DNA约有约有5%的胞嘧啶被甲基化，的胞嘧啶被甲基化，甲基化范围与基因表达程度呈反比。甲基化范围与基因表达程度呈反比。4.组蛋白变化组蛋白变化
16、富含富含Lys组蛋白水平降低组蛋白水平降低H2A,H2B二聚体不稳定性增加二聚体不稳定性增加组蛋白修饰组蛋白修饰H3组蛋白巯基暴露组蛋白巯基暴露（三三）正正性性调节占主导调节占主导（四四）转录与翻译分隔进行转录与翻译分隔进行（五）转录后修饰、加工五）转录后修饰、加工活性染色质上具有DNaseI超敏感位点。每个活跃表达的基因都有一个或几个超敏感位点，大部分位于基因5端启动子区域。活性染色质上具有核基质结合区（matrix attachment region，MAR）。MAR一般位于DNA放射环或活性转录基因的两端。在外源基因两端接上MAR，可增加基因表达水平倍以10上，说明MAR在基因表达调控中
17、有作用。是一种新的基因调控元件。第四节 真核生物转录水平上的基因表达调控一、真核基因转录（一）真核基因结构“基因”的分子生物学定义：产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部核苷酸序列。（二）顺式作用元件定义：影响定义：影响自身基因自身基因表达活性的非编码表达活性的非编码DNA序列。序列。例：例：启动子、增强子、沉默子等启动子、增强子、沉默子等（1）启动子：在DNA分子中，RNA聚合酶能够识别、结合并导致转录起始的序列。核心启动子和上游启动子（2 2）增强子：指能使与它连锁的基因转录频率明增强子：指能使与它连锁的基因转录频率明显增加的显增加的DNA序列。序列。SV40的转录单元上发现，转录起始位点
18、上游约200 bp处有两段长72 bp的正向重复序列。增强子特点：增强效应十分明显，一般能使基因转录频率增加10-200倍 增强效应与其位置和取向无关，不论增强子以什么方向排列（53或35），甚至和靶基因相距3 kb，或在靶基因下游，均表现出增强效应；大多为重复序列，一般长约50bp，适合与某些蛋白因子结合。其内部常含有一个核心序列：（G）TGGA/TA/TA/T（G），该序列是产生增强效应时所必需的；增强效应有严密的组织和细胞特异性，说明增强子只有与特定的蛋白质（转录因子）相互作用才能发挥其功能；没有基因专一性，可以在不同的基因组合上表现增强效应；许多增强子还受外部信号的调控，如金属硫蛋白的
19、基因启动区上游所带的增强子，就可以对环境中的锌、镉浓度做出反应。增强子作用机理：（3）沉默子：某些基因含有负性调节元件沉默子，当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。Insulators block activation by enhancersFigure 17-12（三）反式作用因子 1、定义：能直接或间接地识别或结合在各类顺定义：能直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件核心序列上，参与调控靶基因转录效式作用元件核心序列上，参与调控靶基因转录效率的率的蛋白质蛋白质。TFD（TATA）、CTF（CAAT）、SP1（GGGCGG）、HSF（热激蛋白启动区）2、结构DNA结合结构域结合结
20、构域转录活化结构域转录活化结构域结构域结构域连接区（1）DNA结合结构域：螺旋螺旋-转折转折-螺旋（螺旋（Helix-turn-helixHelix-turn-helix，H-T-HH-T-H）锌指结构锌指结构（zincfingerzincfinger）碱性碱性-亮氨酸拉链（亮氨酸拉链（basic-leucinezipper）碱性碱性-螺旋螺旋-环环-螺旋（螺旋（basichelix/loop/helix，bHLH）1、螺旋螺旋-转折转折-螺旋螺旋2、锌指结构配位键配位键2-9个个定义：是一种常出现在DNA结合蛋白中的结构基元。是由一个含有大约30个氨基酸的环和一个与环上的4个Cys或2个Cy
21、s和2个His配位的Zn构成，形成的结构像手指状。Cys2/Cys2锌指锌指Cys2/His2锌指锌指见于见于甾体激素受体甾体激素受体见于见于SP1，TFA等等转录因子转录因子SP1（GC盒）盒）、连、连续的续的3个锌指重复结构。个锌指重复结构。3、碱性-亮氨酸拉链二聚体二聚体亮亮氨氨酸酸之之间间相相互互作作用用形形成成二聚体，形成二聚体，形成“拉链拉链”。肽肽链链氨氨基基端端2030个个富富含含碱碱性性氨氨基基酸酸结结构构域域与与DNA结结合。合。这类蛋白质的这类蛋白质的DNA结合结构域实际是以碱结合结构域实际是以碱性区和亮氨酸拉链结构域整体作为基础的。性区和亮氨酸拉链结构域整体作为基础的。
22、定义：出现在DNA结合蛋白质和其它蛋白质中的一种结构基元（motif）。当来自同一个或不同多肽链的两个-螺旋的疏水面（常常含有亮氨酸残基）相互作用形成一个圈对圈的二聚体结构时就形成了亮氨酸拉链。4、碱性-螺旋-环-螺旋（四）转录起始复合物第四节 真核生物转录水平上的基因表达调控一、真核基因转录二、真核基因转录调控的主要模式信号转导（一）概（一）概 述述单细胞生物单细胞生物 直接作出反应直接作出反应多多细细胞胞生生物物 通通过过细细胞胞间间复复杂杂的的信信号号传传递递系统来传递信息，从而调控机体活动。系统来传递信息，从而调控机体活动。外界环境变化时外界环境变化时跨膜信号转导的一般步骤跨膜信号转导
23、的一般步骤特定的细胞释放信息物质特定的细胞释放信息物质信息物质经扩散或血循环到达靶细胞信息物质经扩散或血循环到达靶细胞与靶细胞的受体特异性结合与靶细胞的受体特异性结合受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统靶细胞产生生物学效应靶细胞产生生物学效应细细胞胞间间信信息息物物质质是是由由细细胞胞分分泌泌的的调调节节靶靶细细胞胞生生命命活活动动的的化化学学物物质质的的统统称称，又称作又称作第一信使第一信使。如生长因子、细胞因子、胰岛素等在细胞内传递信息的小分子物质，如：在细胞内传递信息的小分子物质，如：CaCa2+2+、IPIP3 3、DAGDAG、cAMPcAMP
24、、cGMPcGMP等。等。第二信使第二信使(secondary messenger)(secondary messenger)能与受体呈特异性结合的生物活性分子能与受体呈特异性结合的生物活性分子则称则称 配体配体(ligand)。受体的定义受体的定义是是细细胞胞膜膜上上或或细细胞胞内内能能特特别别识识别别生生物物活活性性分分子子并并与与之之结结合合的的成成分分。它它能能把把识识别别和和接接受受的的信信号号正正确确无无误误地地放放大大并并传传递递到到细细胞胞内内部部，进进而而引引起起生生物物学学效效应应的的特特殊殊蛋蛋白白质质，个个别别是是糖脂。糖脂。存存在在于于细细胞胞质质膜膜上上的的受受体体
25、，根根据据其其结结构构和和转转换换信信号号的的方方式式又又分分为为三三大大类类：离离子子通通道道受受体体，G蛋白偶联受体蛋白偶联受体和和跨膜蛋白激酶受体跨膜蛋白激酶受体。1、膜受体、膜受体(membranereceptor)（1）G蛋白偶联受体蛋白偶联受体又称七个跨膜又称七个跨膜 螺旋受体螺旋受体/蛇型受体蛇型受体目目录录 G G蛋白蛋白(guanylatebindingprotein)是是一一类类和和GTPGTP或或GDPGDP相相结结合合、位位于于细细胞胞膜膜胞浆面的外周蛋白，由胞浆面的外周蛋白，由、三个亚基组成。三个亚基组成。有两种构象：有两种构象：非活化型非活化型；活化型活化型两种两种
26、G蛋白的活性型和非活性型的互变蛋白的活性型和非活性型的互变目目录录霍乱毒素能催化ADP核糖基共价结合到Gs的亚基上，致使亚基丧失GTP酶的活性，结果GTP永久结合在Gs的亚基上，使亚基处于持续活化状态，腺苷酸环化酶永久性活化。导致霍乱病患者细胞内Na+和水持续外流，产生严重腹泻而脱水。2 2、胞内受体、胞内受体(membrane receptor)(membrane receptor)高度可变区高度可变区位于位于N端，具有转录活性端，具有转录活性DNA结合区结合区含有锌指结构含有锌指结构激素结合区激素结合区位于位于C端，结合激素、热休克蛋端，结合激素、热休克蛋白，使受体二聚化，激活转录白，使受
27、体二聚化，激活转录配体配体：类固醇激素、甲状腺素等：类固醇激素、甲状腺素等功功能能：多为反式作用因子，当与相应配：多为反式作用因子，当与相应配体结合后，能与体结合后，能与DNA的顺式作用元件结的顺式作用元件结合，调节基因转录。合，调节基因转录。（二）信号传导途径1、膜受体介导的信息传递（1）cAMP-蛋白激酶途径/（P269）A激酶（PKA）：依赖于cAMP的蛋白激酶。cAMP调控的A激酶活性 不同细胞对cAMP信号途径的反应速度不同：在肌肉细胞1秒钟之内可启动糖原降解为葡糖1-磷酸（图），而抑制糖原的合成 cAMP活化糖原磷酸化酶示意图 在某些分泌细胞，需要几个小时，激活的PKA 进入细胞核
28、，将CRE结合蛋白磷酸化，调节相关基因的表达。CRE（cAMP response element，cAMP应答元应答元件件）是DNA上的调节区域。(TGACGTCA)CRE结合蛋白(cAMP response element bound protein,CREB)cAMP信号与基因表达该信号途径涉及的反应链可表示为：激素G蛋白耦联受体G蛋白腺苷酸环化酶cAMP依赖cAMP的蛋白激酶A基因调控蛋白基因转录4，5-二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）磷脂酶C（PLC-）1，4，5-三磷酸肌醇（IP3）二酰基甘油（DAG）（2）磷脂酰肌醇途径（3）酪氨酸蛋白激酶途径（PTK/TPK）分类：跨膜受体型TPK和
29、胞质非受体型TPK 细胞外信号细胞外信号EGF、PDGF等等具具PTK活性的受体活性的受体GRB2PSOSPRas-GTPPRaf调节其他蛋白活性调节其他蛋白活性MAPKKMAPKPPP细细胞胞核核反式作用因子反式作用因子调控基因表达调控基因表达细细胞胞膜膜二聚化二聚化目目录录跨膜受体型TPK胞质非受体型TPK：受体分子缺乏酪氨酸蛋白激酶活性，但它们能借助细胞内的一类具有激酶结构的连接蛋白JAK完成信息转导。干扰素诱导干扰素诱导JAK、STAT复合体复合体核内转移及调节基因转录机制核内转移及调节基因转录机制目目录录STAT：信号转导子和转录激活子 JAK-STAT途径 2、胞内受体介导的信息传
30、递小分子激素激活其受体分子的机制胞内受体的基本结构分析细胞内受体的本质是激素激活的基因调控蛋白 类固醇激素与甲状腺素通过胞内类固醇激素与甲状腺素通过胞内受体调节生理过程受体调节生理过程五、真核基因转录后水平上的调控（一）RNA的加工成熟1、rRNA和tRNA的加工成熟rRNA的加工：分子内的切割和化学修饰rRNA化学修饰：甲基化 原核生物：碱基甲基化 真核生物：核糖甲基化tRNA基因转录时也可能先生成前体tRNA，然后再进行加工成熟。一般认为，tRNA基因的初级转录产物在进入细胞质后，首先经过核苷的修饰，生成4.5S前体tRNA，再行剪接成为成熟tRNA（4S）。2、mRNA的加工成熟hnRN
31、A确定是确定是mRNA前体的前体的证据证据3、真核生物基因转录后加工的多样性真核生物的基因可以按其转录方式分为两大类：即简单转录单位和复杂转录单位。(1)简单转录单位。简单转录单位。这类基因只编码产生一个多肽，其原始转录产物有时需要加工，有时则不需要加工。这类基因转录后加工有3种不同形式：(2)复杂转录单位。复杂转录单位。含有复杂转录单位的主要是一些编码组织和发育特异性蛋白质的基因，它们除了含有数量不等的内含子以外，其原始转录产物能通过多种不同方式加工成两个或两个以上的mRNA。利用多个5端转录起始位点或剪接位点产生不同的蛋白质。利用多个加多聚（A）位点和不同的剪接方式产生不同的蛋白质。虽无剪
32、接，但有多个转录起始位点或加多聚（A）位点的基因。（二）翻译水平的调控1、mRNA的稳定性与基因表达调控RNA interference(RNAi)通过双链RNA的介导特异性地降解相应序列的mRNA,从而导致转录后水平的基因沉默。1990,Jorgensen et al,材料：牵牛花 目的：得到紫色更深的花 方法：构建强启动子的苯基苯乙烯酮合酶表达载 体，导入牵牛花 结果：花变得更白。分析：内源和外源的苯基苯乙烯酮合酶基因的表 达都被抑制。称之为共抑制（co-suppression）1995,Guo Su et al材料：线虫目的：消除线虫第一次分裂的不对称性方法：利用反义技术抑制par-l的
33、表达。同时也注入顺义RNA。结果：两种方法都抑制par-l基因。分析：无法解释。1998，Fire et al材料：线虫目的：同上方法：注射经过纯化的由T4和T7 RNA聚合酶体外转录得到的ss-RNA;注射经过纯化后的ds-RNA结果：前者只引起微弱的抑制作用；后者却得到比前者高两个数量级的抑制效果。分析：RNA Interference(RNAi),Nature,1998,391:806-811 向细胞中加入双链向细胞中加入双链RNA,RNA,能够引起含有该双链能够引起含有该双链区域区域(或者非常相似或者非常相似)的目标基因的沉默的目标基因的沉默,该发现报道于该发现报道于19981998年
34、年,并引起极大的轰动并引起极大的轰动.在动植物体中都有此种现象的存在在动植物体中都有此种现象的存在.How dsRNA can switch off expression of a gene?Dicer Dicer 是一个是一个 RNAseRNAse-like enzyme-like enzyme 能够识别能够识别和水解长的双链和水解长的双链RNA.RNA.水解产物是短小的双链水解产物是短小的双链碎片碎片.These short RNAs(or short interfering These short RNAs(or short interfering RNAs,RNAs,siRNAssiR
35、NAs)抑制了与其同源基因的表达抑制了与其同源基因的表达,通常有三通常有三种机制种机制:破坏目标破坏目标mRNAmRNA抑制目标抑制目标mRNAmRNA的翻译的翻译对目标基因启动子修饰对目标基因启动子修饰,以使得该启动子沉默以使得该启动子沉默该机制包含一个复合体该机制包含一个复合体,称为称为RISC RISC(RNA-induced silencing complex).(RNA-induced silencing complex).RNA silencingRNAi 引起的基因沉默是非常有效的引起的基因沉默是非常有效的.即使是即使是极其微量极其微量的的dsRNA 足以引起目标足以引起目标基因
36、的彻底关闭基因的彻底关闭.Why the effect is so strong?可能涉及到一个依赖于可能涉及到一个依赖于RNA的的RNA聚合酶聚合酶 RNA-dependent RNA polymerase,它对此效应很有关系它对此效应很有关系.RNAi的效应可以穿过细胞界限，在不同细胞间长距离传递和维持。此外此外,还有另外一种类型的小分子还有另外一种类型的小分子RNA,called microRNAs,是真核生物产生的是真核生物产生的内源的天然的小分子内源的天然的小分子RNA,RNA,它们对基因的它们对基因的表达调控为生物正常发育所需表达调控为生物正常发育所需(miRNAs),抑制植物和蠕
37、虫中的基因表达抑制植物和蠕虫中的基因表达.通常通常,miRNAs 的表达具有时空特异性的表达具有时空特异性,与与发育相关发育相关.RNAiRNAi的最先进化的机制可能源于生物的自我的最先进化的机制可能源于生物的自我保护机制保护机制,避免病毒对其的感染避免病毒对其的感染现在现在RNAiRNAi技术已经被广泛应用于真核生物中技术已经被广泛应用于真核生物中去沉默一个给定的基因去沉默一个给定的基因,这是一个非常有这是一个非常有效的研究基因功能的手段和工具效的研究基因功能的手段和工具 .例：例：转运铁蛋白受体转运铁蛋白受体（TfR）和和铁蛋白铁蛋白负责铁吸收和铁负责铁吸收和铁解毒。这两个解毒。这两个mR
38、NA上存在相似的顺式作用元件，称上存在相似的顺式作用元件，称为铁应答元件（为铁应答元件（iron response element，IRE）。）。IRE与与IRE结合蛋白（结合蛋白（IREBP）相互作用控制了这两相互作用控制了这两个个mRNA的翻译效率。当细胞缺铁时，的翻译效率。当细胞缺铁时，IREBP与与IRE具有高亲和力，两者的结合有效地阻止了铁蛋白具有高亲和力，两者的结合有效地阻止了铁蛋白mRNA的翻译，与此同时，的翻译，与此同时，TfRmRNA上上3非翻译区非翻译区中的中的IRE也与也与IREBP特异结合，有效地阻止了特异结合，有效地阻止了TfRmRNA的降解，促进的降解，促进TfR的
39、合成。的合成。2、蛋白质因子的修饰与翻译起始调控 用兔网织红细胞粗抽提液研究蛋白质合成时发现，如果不向这一体系中添加氯高铁血红素，网织红细胞粗抽提液中的蛋白质合成抑制剂HCI就被活化，蛋白质合成活性在几分钟之内急剧下降，很快就彻底消失。现已查明，网织红细胞蛋白质合成的抑制剂HCI是受氯高铁血红素调节的eIF-2的激酶，可以使该因子的-亚基磷酸化并由活性型转变为非活性型。(A)顺式作用元件顺式作用元件(B)反式作用元件反式作用元件(C)顺式作用因子顺式作用因子(D)反式作用因子反式作用因子(E)顺反式作用元件顺反式作用元件对自身基因转录激活具有调控作用的对自身基因转录激活具有调控作用的DNA序列
40、序列由特定基因编码、对另一基因转录具有调控作用的转录子由特定基因编码、对另一基因转录具有调控作用的转录子AD反式作用因子上的几种重要的DNA结合结构域有:螺旋螺旋-转折转折-螺旋、锌指结构、亮氨酸拉链和碱螺旋、锌指结构、亮氨酸拉链和碱性性-螺旋螺旋-环环-螺旋螺旋真核生物基因表达不需要（A）转录因子（B）衰减子（C）启动子（D）沉默子（E）增强子 表皮生长因子（EGF）的信号转导通路与下列哪种物质有关（A）受体型酪氨酸蛋白激酶（B）G蛋白偶联受体（C）CGMP（D）腺苷酸环化酶（E）离子通道受体依赖cAMP的蛋白激酶是:A.PKCB.PLCC.CKD.PKG E.PKA下列哪种物质不属于第二信
41、使:A.cAMPB.DAGC.PLCD.IP3 E.Ca2+真核生物DNA中胞嘧啶存在甲基化修饰，绝大多数甲基化发生（）二核苷酸对上 A、CC B、CT C、CG D、CA 中科院上海生化所 98 增强子的作用具有细胞或组织的特异性。（）中科院上海生化所 2001 非洲爪蟾体细胞中rDNA拷贝数约有500个，而在卵母细胞中的拷贝数约增加了倍，可以用来转录合成卵裂所需要的ribosome。a.1000 b.2000 c.4000 d.400中科院上海生化所 2001 RNA聚合酶I是转录核糖体RNA的（）活跃转录的基因均位于常染色质中，处于异染色质中的基因通常不表达。（）中国科学院上海生化与细胞所2002年招收硕士研究生入学考试 真核生物RNA聚合酶III负责转录_ 北师大99基因重排是指_.通过基因重排调节基因活性的典型例子是_