《药学转录与基因表达调控.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《药学转录与基因表达调控.pptx（96页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、转录转录 (transcription)生物体以生物体以DNA为模板合成为模板合成RNA的过程的过程 。转转录录RNADNA 第1页/共96页复制和转录的区别 第2页/共96页参与转录的物质原料原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板模板:DNA酶酶:RNA聚合酶聚合酶(RNA polymerase,RNA-pol)其他蛋白质因子其他蛋白质因子第3页/共96页第一节 RNA的生物合成（转录）（一）转录模板（二）RNA聚合酶（三）酶与模板辨认结合（四）原核生物转录过程（五）真核生物转录过程（六）真核生物转录后的修饰（七）RNA的复制第4页/共96页（一）转录模板 DNA分分子子上上转转
2、录录出出RNA的的区区段段，称称为为结结构构基基因因(structural gene)。DNA双双链链中中按按碱碱基基配配对对规规律律能能指指引引转转录录生生成成RNA的的一一股股单单链链，称称为为模模板板链链(template strand)，也也称称作作有有意意义义链链或或Watson链链。相相对对的的另另一一股股单单链链是是编编码链码链(coding strand)，也称为，也称为反义链反义链或或Crick链链。第5页/共96页5GCAGTACATGTC 33 c g t g a t g t a c a g 55GCAGUACAUGUC 3NAla Val His Val C编码链模板链
3、mRNA蛋白质转录翻译第6页/共96页5 5 3 3 3 3 5 5 模板链模板链编码链编码链编码链编码链模板链模板链结构基因结构基因转录方向转录方向第7页/共96页不对称转录(asymmetric transcription)在在DNA分子双链上某一区段，一股链用作分子双链上某一区段，一股链用作模板指引转录，另一股链不转录模板指引转录，另一股链不转录；模板链并非永远在同一条单链上。模板链并非永远在同一条单链上。第8页/共96页（二）RNA聚合酶1 1、原核生物的RNA聚合酶第9页/共96页核心酶核心酶(core enzyme)全酶全酶(holoenzyme)第10页/共96页RNA聚合酶全酶
4、在转录起始区的结合聚合酶全酶在转录起始区的结合 第11页/共96页2 2、真核生物的RNA聚合酶 第12页/共96页（三）模板上酶的辨认、结合原原核核生生物物一一个个转转录录区区段段可可视视为为一一个个转转录录单单位位，称称为为操操纵纵子子(operon)，包包括括若若干干个个结结构构基基因因及其上游及其上游(upstream)的的调控序列调控序列。5 3 3 5 结构基因结构基因调控序列调控序列RNA-polRNA聚合酶结合模板聚合酶结合模板DNA的部位，称为的部位，称为启启动子动子(promoter)。第13页/共96页RNA聚合聚合酶保护法酶保护法第14页/共96页开始转录开始转录T T
5、 G A C AA A C T G T-35 区(Pribnow box)T A T A A T Pu A T A T T A Py-10 区1-30-5010-10-40-205 3 3 5 原核生物启动子保守序列原核生物启动子保守序列RNA-pol辨认位点辨认位点(recognition site)5 5 RNA聚合酶保护区聚合酶保护区结构基因结构基因3 3 第15页/共96页 TATA盒盒 CAAT盒盒 GC盒盒 增强子增强子 顺式作用元件顺式作用元件 结构基因结构基因-GCGC-CAAT-TATA转录起始转录起始真核生物启动子保守序列真核生物启动子保守序列第16页/共96页1 1、转录
6、起始转录起始需解决两个问题：转录起始需解决两个问题：RNA聚合酶必须准确地结合在转录模板的聚合酶必须准确地结合在转录模板的起始区域。起始区域。DNA双链解开，使其中的一条链作为转录双链解开，使其中的一条链作为转录的模板。的模板。（四）原核生物的转录过程第17页/共96页 DNA双链解开双链解开 RNA聚合酶全酶聚合酶全酶(2)与模板结与模板结合合 在在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应，聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形成转录起始复合物形成转录起始复合物RNApol(2)-DNA-pppGpN-OH 3 转录起始复合物转录起始复合物:5-pppG-OH +NTP 5-pppGpN-OH 3
7、+ppi转录起始过程第18页/共96页2、转录延长 亚基脱落，亚基脱落，RNApol聚合酶核心酶变构，聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着与模板结合松弛，沿着DNA模板前移；模板前移；在在核心酶核心酶作用下，作用下，NTP不断聚合，不断聚合，RNA链不断延长。链不断延长。(NMP)n +NTP (NMP)n+1 +PPi第19页/共96页转录空泡转录空泡(transcription bubble)：RNA-pol（核心酶）（核心酶）DNA RNA目 录第20页/共96页第21页/共96页5 3 DNA原核生物转录过程中的羽毛状现象原核生物转录过程中的羽毛状现象核糖体核糖体RNARNA聚合酶聚
8、合酶第22页/共96页依赖依赖Rho()因子的转录终止因子的转录终止非依赖非依赖Rho因子的转录终止因子的转录终止3 3、转录终止指指RNA聚聚合合酶酶在在DNA模模板板上上停停顿顿下下来来不不再再前前进进，转转录录产产物物RNA链链从从转转录录复复合物上脱落下来。合物上脱落下来。分类第23页/共96页A T P依赖依赖 Rho因子的转录终止因子的转录终止第24页/共96页非依赖非依赖 Rho因子的转录终止因子的转录终止DNA模板上靠近终止处，有些特殊的碱模板上靠近终止处，有些特殊的碱基序列，转录出基序列，转录出RNA后，后，RNA产物形成特殊产物形成特殊的结构来终止转录。的结构来终止转录。第
9、25页/共96页5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU.3 5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU.3 RNA 5 TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT.3 DNA UUUU.UUUU.5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU.3茎环茎环(stem-loop)/发夹发夹(hairpin)结构结构第
10、26页/共96页茎环结构使转录终止的机理茎环结构使转录终止的机理 使使RNA聚合酶变构，转录停顿；聚合酶变构，转录停顿；使转录复合物趋于解离，使转录复合物趋于解离，RNA产物释放。产物释放。5pppG5 3 3 5 RNA-pol第27页/共96页（五）真核生物的转录起始1、转录起始真真核核生生物物的的转转录录起起始始上上游游区区段段比比原原核核生生物物多多样样化化，转转录录起起始始时时，RNA-pol不不直直接接结结合合模模板，其起始过程比原核生物复杂。板，其起始过程比原核生物复杂。第28页/共96页转录起始点转录起始点TATA盒CAAT盒GC盒 增强子增强子顺式作用元件顺式作用元件(cis
11、-acting element)转录起始前的上游区段转录起始前的上游区段 AATAAA切离加尾切离加尾 转录终止点转录终止点 修饰点修饰点 外显子外显子 翻译起始点翻译起始点内内含含子子 OCT-1 OCT-1：ATTTGCAT八聚体八聚体第29页/共96页 转录因子转录因子 能直接、间接辨认和结合转录上游区段能直接、间接辨认和结合转录上游区段DNA的蛋白质，现已发现数百种，统称为的蛋白质，现已发现数百种，统称为反反式作用因子式作用因子(trans-acting factors)。反式作用因子中，直接或间接结合反式作用因子中，直接或间接结合RNA聚合酶的，则称为聚合酶的，则称为转录因子转录因子
12、(transcriptional factors,TF)。第30页/共96页参与RNA-pol转录的TF 第31页/共96页 转录起始前复合物转录起始前复合物(pre-initiation complex,PIC)真核生物真核生物RNA-pol不与不与DNA分子直接结分子直接结合，而需依靠众多的转录因子。合，而需依靠众多的转录因子。第32页/共96页POL-TFFAB由RNA-Pol 催化转录的PIC POL-TFFHETBPTAFTFD-A-B-DNA复合物TATAABTBPTAFTATAHECTD-PPIC组装完成，TFH使CTD磷酸化第33页/共96页 模板理论模板理论(piecing
13、theory)一个真核生物基因的转录需要一个真核生物基因的转录需要3至至5个转个转录因子。转录因子之间互相结合，生成有活录因子。转录因子之间互相结合，生成有活性，有专一性的复合物，再与性，有专一性的复合物，再与RNA聚合酶搭聚合酶搭配而有针对性地结合、转录相应的基因。配而有针对性地结合、转录相应的基因。第34页/共96页2、转录延长真核生物转录延长过程与原核生物大致相真核生物转录延长过程与原核生物大致相似，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的似，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的现象。现象。RNA-pol前移处处都遇上核小体。前移处处都遇上核小体。转录延长过程中可以观察到核小体移位和转录延长
14、过程中可以观察到核小体移位和解聚现象。解聚现象。第35页/共96页RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小体转录延长中的核小体移位转录方向第36页/共96页5-AAUAAA-5 -AAUAAA-核酸酶核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAA GTGTGTG转录终止的修饰点转录终止的修饰点5 5 3 3 3 3 加尾加尾AAAAAAA 3 mRNA3、转录终止 和转录后修饰密切相关。和转录后修饰密切相关。第37页/共96页几种主要的修饰方式 剪接剪接(splicing)剪切剪切(cleavage)修饰修饰(modification)添加添加(addition)（六）真核生物的转录后
15、修饰第38页/共96页1 1、真核生物mRNA的转录后加工加帽子 5 端形成端形成 帽子结构帽子结构(m7GpppGp)第39页/共96页帽子结构第40页/共96页5 pppGp5 GpppGppppG ppi鸟苷酸转移酶5 m7GpppGp甲基转移酶SAM帽帽子子结结构构的的生生成成5 ppGp磷酸酶 Pi第41页/共96页3 端加上多聚腺苷酸尾巴(poly A tail)加尾巴但多聚A尾形成并不是简单地加入A,而是 先要在mRNA前体的3末端切除一些多余的附加核苷酸,然后再加入多聚A。在mRNA前体3末端11-30核苷酸处有一段AAUAA保守序列,在U7-snRNP的协助下识别,由一种特异
16、的核酸内切酶催化切除多余的核苷酸。随后,在多聚A聚合酶催化下,发生聚合反应形成了3末端多聚A尾。第42页/共96页第43页/共96页mRNA的剪接hnRNA 和和 snRNA l核内的初级核内的初级mRNA称为称为杂化核杂化核RNA(hetero-nuclear RNA,hnRNA)lsnRNA(small nuclear RNA)核内的蛋白质核内的蛋白质小分子核糖核酸蛋白体小分子核糖核酸蛋白体（并接体（并接体,splicesome）snRNA第44页/共96页真核生物结构基因，由若干个编码区和非真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区互相间隔开但又连
17、续镶嵌而成，去除非编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。断裂基因(splite gene)CABD编码区编码区 A、B、C、D非编码区非编码区第45页/共96页外显子外显子(exon)和内含子和内含子(intron)l外显子外显子在断裂基因及其初级转录产物上出现，在断裂基因及其初级转录产物上出现，并表达为成熟并表达为成熟RNA的核酸序列。的核酸序列。l内含子内含子隔断基因的线性表达而在剪接过程中被隔断基因的线性表达而在剪接过程中被除去的核酸序列。除去的核酸序列。第46页/共96页鸡
18、卵清蛋白鸡卵清蛋白基因基因hnRNA首、尾修饰首、尾修饰hnRNA剪接剪接成熟的成熟的mRNA鸡卵清蛋白基因及其转录、转录后修饰第47页/共96页鸡卵清蛋白成熟mRNA与DNA杂交电镜图DNAmRNA第48页/共96页内含子的分类内含子的分类 根据基因的类型和剪接的方式，通常把内含根据基因的类型和剪接的方式，通常把内含子分为子分为4 4类。类。I I：主主要要存存在在于于线线粒粒体体、叶叶绿绿体体及及某某些些低低等等真真核生物的核生物的 rRNA基因；基因；II II：也也发发现现于于线线粒粒体体、叶叶绿绿体体，转转录录产产物物是是mRNA；IIIIII：是是常常见见的的形形成成套套索索结结构
19、构后后剪剪接接，大大多多数数mRNA基因有此类内含子；基因有此类内含子；IVIV：是是tRNA基基因因及及其其初初级级转转录录产产物物中中的的内内含含子，剪接过程需酶及子，剪接过程需酶及ATP。第49页/共96页mRNA的剪接方式的剪接方式 除去除去hnRNA中的内含子，将外显子连接。中的内含子，将外显子连接。snRNP与与hnRNA结合成为并接体结合成为并接体第50页/共96页UACUACA-AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA-AGUGU6E1E2U1、U4、U5第51页/共96页pG-OH(ppG-OH,pppG-OH)U-OHGpUpGpA第一次转酯反应第一次转酯反应第二
20、次转酯反应第二次转酯反应UpAGpU外显子外显子1内含子内含子外显子外显子2G-OHUpUpGpA剪接过程剪接过程的二次转的二次转酯反应酯反应 第52页/共96页 RNA编辑作用说明，基因的编码序列经过转编辑作用说明，基因的编码序列经过转录后加工，是可有多用途分化的，因此也称录后加工，是可有多用途分化的，因此也称为分化加工为分化加工(differential RNA processing)。mRNA的编辑的编辑(mRNA editing)人类apo B基因 mRNA（14500个核苷酸）肝脏肝脏apo B100（分子量为（分子量为500 000）肠道细胞肠道细胞apo B48（分子量为（分子量
21、为240 000）mRNA编辑6666位CUU结果CAAUAACAAUAA第53页/共96页2 2、tRNA的转录后加工tRNA前体RNA pol TGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA第54页/共96页RNAaseP、内切酶第55页/共96页tRNA核苷酸转移酶、连接酶ATPADP第56页/共96页碱基修饰（2）还原反应）还原反应 如：如：U DHU （3）核苷内的转位反应）核苷内的转位反应 如：如：U （4）脱氨反应）脱氨反应 如：如：A I 如：如：A Am（1）甲基化）甲基化（1 1）（1 1）（3 3）（2 2）（4 4）第57页/共96页3、rRNA的转录后加工转录转录
22、45S-rRNA剪接剪接18S-rRNA5.8S和和28S-rRNArDNA内含子内含子28S5.8S18S第58页/共96页（七）RNA的复制 有些病毒如噬菌体有些病毒如噬菌体f2f2、MS2MS2、R17R17和和QQ等均具有等均具有RNARNA基因组。这些基因组。这些RNARNA病毒的病毒的染色体为单链染色体为单链RNA,RNA,在病毒蛋白质的合成中具有在病毒蛋白质的合成中具有mRNAmRNA的功能。病毒的功能。病毒RNARNA进入宿进入宿主细胞后主细胞后,还可进行复制还可进行复制,即在即在RNARNA指导的指导的RNARNA聚合酶聚合酶(RNA-directed RNA(RNA-dir
23、ected RNA polymerase,RDRP)polymerase,RDRP)或称或称RNARNA复制酶复制酶(RNA replicase)(RNA replicase)催化下进行催化下进行RNARNA合成合成反应。反应。第59页/共96页RNARNA复制酶分子量约为复制酶分子量约为210000,210000,由四个亚基组成。其中只有一个分子量为由四个亚基组成。其中只有一个分子量为6500065000亚亚基基,是病毒是病毒RNARNA复制酶基因的产物复制酶基因的产物,其结构中具有复制酶的活性部位。其它的三个其结构中具有复制酶的活性部位。其它的三个亚基全是宿主细胞中正常合成的蛋白质。亚基全
24、是宿主细胞中正常合成的蛋白质。第60页/共96页RNARNA复制酶还需要有宿主细胞中的三种蛋白质因子协助其发挥作用。它们是复制酶还需要有宿主细胞中的三种蛋白质因子协助其发挥作用。它们是延长因子延长因子TU(TU(分子量分子量30000)30000)和和Ts(Ts(分子量分子量45000),45000),以及以及S1(S1(分子量分子量70000)70000)。这些因子可以帮助这些因子可以帮助RNARNA复制酶定位并结合于病毒的复制酶定位并结合于病毒的RNA3RNA3末端末端,引发引发RNARNA的复的复制。制。第61页/共96页RNARNA复制酶催化的合成反应是以复制酶催化的合成反应是以RNA
25、RNA为模板为模板,由由5353方向进行方向进行RNARNA链的合成。反链的合成。反应机理与其他核酸模板指导的核酸合成反应相似。应机理与其他核酸模板指导的核酸合成反应相似。RNARNA复制酶缺乏校对功能的内复制酶缺乏校对功能的内切酶活性切酶活性,因此因此RNARNA复制的错误率较高复制的错误率较高,这与这与DNADNA指导的指导的RNARNA聚合反应情况是相类似聚合反应情况是相类似的。的。RNARNA复制酶只是特异地对病毒的复制酶只是特异地对病毒的RNARNA起作用起作用,而宿主细胞而宿主细胞RNARNA一般并不进行复一般并不进行复制。这就可以解释在宿主细胞中虽含有数种类型的制。这就可以解释在
26、宿主细胞中虽含有数种类型的RNA,RNA,但病毒但病毒RNARNA是优先进行复是优先进行复制的。制的。第62页/共96页1、基因表达的概念本世纪本世纪5050年代末，生物科学家们揭示了生物遗年代末，生物科学家们揭示了生物遗传信息从传信息从DNADNA传递到蛋白质的规律传递到蛋白质的规律中心法则。中心法则。那么，究竟是什么机制控制着遗传信息的传递那么，究竟是什么机制控制着遗传信息的传递规律呢？一个基因究竟应该在什么时候、什么规律呢？一个基因究竟应该在什么时候、什么组织器官开启或关闭的？组织器官开启或关闭的？19611961年，年，Francis Francis JacobJacob和和Jacqu
27、es MonodJacques Monod通过通过E.coliE.coli基因表达调基因表达调控研究提出了著名的操纵子（元）学说控研究提出了著名的操纵子（元）学说，开创，开创了基因表达调控研究的新领域。了基因表达调控研究的新领域。基因表达调控是分子生物学及分子遗传学发展基因表达调控是分子生物学及分子遗传学发展的新领域，涉及很多基本概念和原理，这是认的新领域，涉及很多基本概念和原理，这是认识原核、真核基因表达调控的基础识原核、真核基因表达调控的基础。第二节第二节 基因转录的调节基因转录的调节第63页/共96页基因表达基因表达就是基因转录及翻译的过程。在一定调节机制控制下，大多数基因经历就是基因转
28、录及翻译的过程。在一定调节机制控制下，大多数基因经历基因激活、转录及翻译等过程，产生具有特异生物学功能的蛋白质分子，赋予细基因激活、转录及翻译等过程，产生具有特异生物学功能的蛋白质分子，赋予细胞或个体一定的功能或形态表型。但并非所有基因表达过程都产生蛋白质。胞或个体一定的功能或形态表型。但并非所有基因表达过程都产生蛋白质。rRNArRNA、tRNAtRNA编码基因转录产生编码基因转录产生RNARNA的过程也属于基因表达。的过程也属于基因表达。无论是病毒、细菌，还是多细胞生物，乃至高等哺乳类动物及人，基因表达表现无论是病毒、细菌，还是多细胞生物，乃至高等哺乳类动物及人，基因表达表现为严格的规律性
29、，即为严格的规律性，即时间、空间特异性。时间、空间特异性。第64页/共96页时间特异性时间特异性 噬菌体、病毒或细菌侵入宿主后，噬菌体、病毒或细菌侵入宿主后，呈现一定的感染阶段。随感染阶段发展、生长环呈现一定的感染阶段。随感染阶段发展、生长环境变化，有些基因开启，有些基因关闭。按功能境变化，有些基因开启，有些基因关闭。按功能需要，某一特定基因的表达严格按一定的时间顺需要，某一特定基因的表达严格按一定的时间顺序发生，这就是基因表达的时间特异性序发生，这就是基因表达的时间特异性（temporal specificitytemporal specificity）。）。空间特异性空间特异性 在多细胞生
30、物个体某一发育、生长在多细胞生物个体某一发育、生长阶段，同一基因产物在不同的组织器官表达多少阶段，同一基因产物在不同的组织器官表达多少是不一样的；即使在同一生长阶段，不同的基因是不一样的；即使在同一生长阶段，不同的基因表达产物在不同的组织、器官分布也不完全相同。表达产物在不同的组织、器官分布也不完全相同。在个体生长、发育全过程，一种基因产物在个体在个体生长、发育全过程，一种基因产物在个体的不同组织或器官表达，即在个体的不同空间出的不同组织或器官表达，即在个体的不同空间出现，这就是基因表达的空间特异性（现，这就是基因表达的空间特异性（spatial spatial specificityspec
31、ificity）第65页/共96页基因表达的多级调控基因表达的多级调控 。目前已有证据表明，基因结构活化、转录起始、转录。目前已有证据表明，基因结构活化、转录起始、转录后加工及转运、翻译及翻译后加工等均为基因表达调控的控制点。可见，基后加工及转运、翻译及翻译后加工等均为基因表达调控的控制点。可见，基因表达调控是在多级水平上进行的复杂事件。其中，因表达调控是在多级水平上进行的复杂事件。其中，转录起始转录起始是基因表达的是基因表达的基本控制点基本控制点。第66页/共96页2 2、原核细胞转录水平的调节操纵子学说、原核细胞转录水平的调节操纵子学说原核生物大多数基因表达调控是通过操纵子机制实现的。操纵
32、子（元）原核生物大多数基因表达调控是通过操纵子机制实现的。操纵子（元）（operonoperon）通常由）通常由2 2个以上的编码序列与启动序列（个以上的编码序列与启动序列（promoterpromoter）、操纵序列）、操纵序列（operatoroperator）以及其它调节序列在基因组中成簇串联组成。）以及其它调节序列在基因组中成簇串联组成。启动序列是启动序列是RNARNA聚合酶结合并起动转录的特异聚合酶结合并起动转录的特异DNADNA序列。各种原核基因启动序列特序列。各种原核基因启动序列特定区域内，通常在转录起始点上游定区域内，通常在转录起始点上游-10-10及及-35-35区域存在一些
33、相似序列，称为共有序区域存在一些相似序列，称为共有序列（列（consensus sequenceconsensus sequence）。）。第67页/共96页E.coliE.coli及一些细菌启动序列的共有序列在及一些细菌启动序列的共有序列在-10-10区域是区域是TATAATTATAAT，又称，又称PribnowPribnow盒盒（Pribnow boxPribnow box），在），在-35-35区域为区域为TTGACATTGACA（图）。这些共有序列中的任一碱基突变或变（图）。这些共有序列中的任一碱基突变或变异都会影响异都会影响RNARNA聚合酶与启动序列的结合及转录起始。聚合酶与启动序
34、列的结合及转录起始。特异特异DNADNA序列序列 原核生物操纵子（operon）启动序列 操纵序列 编码序列 调控区第68页/共96页第69页/共96页共有序列决定启动序列的转录活性大小。操纵序列与启动序列毗邻或接近，其共有序列决定启动序列的转录活性大小。操纵序列与启动序列毗邻或接近，其DNADNA序列常与启动序列交错、重迭，它是原核阻遏蛋白的结合位点。当操纵序列序列常与启动序列交错、重迭，它是原核阻遏蛋白的结合位点。当操纵序列结合有阻遏蛋白时会阻碍结合有阻遏蛋白时会阻碍RNARNA聚合酶与启动序列的结合，或使聚合酶与启动序列的结合，或使RNARNA聚合酶不能沿聚合酶不能沿DNADNA向前移动
35、，阻遏转录，介导负性调节。原核操纵子调节序列中还有一种特异向前移动，阻遏转录，介导负性调节。原核操纵子调节序列中还有一种特异DNADNA序列可结合激活蛋白，此时序列可结合激活蛋白，此时RNARNA聚合酶活性增强，使转录激活，介导正性调聚合酶活性增强，使转录激活，介导正性调节。节。第70页/共96页第71页/共96页第72页/共96页第73页/共96页第74页/共96页第75页/共96页3 3、真核细胞基因转录的调节、真核细胞基因转录的调节参与真核生物基因转录激活调节的参与真核生物基因转录激活调节的DNADNA序列比原核更为复杂。绝大多数真核基因调控序列比原核更为复杂。绝大多数真核基因调控机制几
36、乎普遍涉及编码基因两侧的机制几乎普遍涉及编码基因两侧的DNADNA序列序列顺式作用元件，及其与顺式作用元件顺式作用元件，及其与顺式作用元件特异结合的反式作用因子。特异结合的反式作用因子。顺式作用元件：顺式作用元件：通过启动子、增强子等通过启动子、增强子等DNADNA元件来控制基因转录的调节方式称为顺式元件来控制基因转录的调节方式称为顺式调节，这一类存在于调节，这一类存在于DNADNA上的特定序列，称为顺式作用元件上的特定序列，称为顺式作用元件(cis-acting element)(cis-acting element)。如如TATATATA盒、盒、CCAATCCAAT盒等。这些共有序列就是顺
37、式作用元件的核心序列，它们是真核盒等。这些共有序列就是顺式作用元件的核心序列，它们是真核RNARNA聚合酶或特异转录因子的结合位点。聚合酶或特异转录因子的结合位点。第76页/共96页第77页/共96页顺式作用元件通常是非编码序列。顺式作用元件并非都位于转录起始点上游（顺式作用元件通常是非编码序列。顺式作用元件并非都位于转录起始点上游（5 5端）。根据顺式作用元件在基因中的位置、转录激活作用的性质及发挥作用的方端）。根据顺式作用元件在基因中的位置、转录激活作用的性质及发挥作用的方式，可将真核基因的这些功能元件分为启动子、增强子及沉默子等式，可将真核基因的这些功能元件分为启动子、增强子及沉默子等
38、反式作用因子：反式作用因子：与顺式作用元件进行特异性结合的蛋白质因子被称为反式作用因与顺式作用元件进行特异性结合的蛋白质因子被称为反式作用因子子(trans-acting factor)(trans-acting factor)。因为反式作用因子与顺式作用元件的结合是基因。因为反式作用因子与顺式作用元件的结合是基因转录水平的调控方式，因而反式作用因子也称为转录因子转录水平的调控方式，因而反式作用因子也称为转录因子(transcription(transcription factor)factor)第78页/共96页第79页/共96页增强子DNA环增强子DNA环第80页/共96页第81页/共96
39、页转录因子的几个家族：螺旋-转角-螺旋(Helix-turn-helix)(Helix-turn-helix)蛋白：两个-螺旋由短肽转折形成1201200 0转角，其中一个-螺旋称为“识别螺旋”可以与DNADNA的大沟相结合。亮氨酸拉链(Leucine zipper)(Leucine zipper)锌指结构（Zinc Finger)Zinc Finger)上述蛋白质因子都是DNADNA结合蛋白，通过和DNADNA的特异结合，对转录起到调控作用。第82页/共96页锌指（zinc finger）：一个-螺旋和两个反平行-折叠组成。N-端二个Cys、C-端二个His之间形成的洞穴容纳Zn2+。第83
40、页/共96页Zn2+可稳定-螺旋，使-螺旋能镶嵌于DNA的大沟中。DNA、RNA结合模序。第84页/共96页第85页/共96页第86页/共96页LZ结构与DNA结合。第87页/共96页一、逆转录的概念一、逆转录的概念以以RNARNA为模板，以为模板，以dNTPdNTP为原料，在逆转录酶作用下，合成为原料，在逆转录酶作用下，合成DNADNA的过程称为的过程称为逆转录（逆转录（Reverse Transcription Reverse Transcription）逆转录逆转录酶酶第三节 反转录第88页/共96页逆转录酶逆转录酶(reverse transcriptase)RDDP模板模板：RNA原
41、料原料：dNTP引物引物：tRNA产物产物：cDNA二、逆转录的物质基础二、逆转录的物质基础 第89页/共96页三、逆转录病毒细胞内的逆转录过程三、逆转录病毒细胞内的逆转录过程RNA 模板模板逆转录酶（逆转录酶（RDDP)RDDP)DNA-RNA 杂化双链杂化双链逆转录酶逆转录酶(RNA酶，酶，Rnase)单链单链DNA逆转录酶逆转录酶(DDDP)(DDDP)双链双链DNA（cDNA)cDNA)第90页/共96页逆转录酶逆转录酶 A AA A T T T TAAAASISI核酸酶核酸酶 DNA聚合酶聚合酶碱水解碱水解 T T T T分子生物学研究可应用逆分子生物学研究可应用逆转录酶，作为获取基
42、因工程目转录酶，作为获取基因工程目的基因的重要方法之一，此法的基因的重要方法之一，此法称为称为cDNA法。法。以以mRNA为模板，经逆转为模板，经逆转录合成的与录合成的与mRNA碱基序列互碱基序列互补的补的DNA链。链。试管内合成试管内合成cDNAcDNAcDNA complementary DNA 第91页/共96页四、逆转录研究的意义四、逆转录研究的意义 逆转录酶和逆转录现象，是分子生物学研究中逆转录酶和逆转录现象，是分子生物学研究中的重大发现。的重大发现。逆转录现象说明：至少在某些生物，逆转录现象说明：至少在某些生物，RNA同样同样兼有遗传信息传代与表达功能。兼有遗传信息传代与表达功能。
43、对逆转录病毒的研究，拓宽了对逆转录病毒的研究，拓宽了20世纪初已注意世纪初已注意到的病毒致癌理论。到的病毒致癌理论。第92页/共96页致癌病毒多数为致癌病毒多数为RNARNA病毒，少数病毒，少数DNADNA病毒。病毒。致癌病毒中存在的一些特殊碱基序列，称为癌基因或病毒癌基致癌病毒中存在的一些特殊碱基序列，称为癌基因或病毒癌基因。因。存在于正常细胞的癌基因称为细胞癌基因或原癌基因。在正常存在于正常细胞的癌基因称为细胞癌基因或原癌基因。在正常情况下，这些基因处于静止或低表达状态，不仅对细胞无害，情况下，这些基因处于静止或低表达状态，不仅对细胞无害，而且对细胞维持正常功能具有重要作用；当其受致癌因素
44、作用而且对细胞维持正常功能具有重要作用；当其受致癌因素作用被活化发生异常时，则可导致细胞癌变。被活化发生异常时，则可导致细胞癌变。五、反转录与癌五、反转录与癌变变第93页/共96页常见原癌基因及其表达产物：常见原癌基因及其表达产物：srcsrc家族：包括家族：包括srcsrc、ablabl、fesfes、fgrfgr、rosros等等1010多种多种基因。它们的表达产物主要是酪氨酸蛋白激酶基因。它们的表达产物主要是酪氨酸蛋白激酶家族。家族。rasras家族：家族：Ha-rasHa-ras、Ki-rasKi-ras、N-rasN-ras等多种，其表等多种，其表达产物为信号传导蛋白质，如达产物为信
45、号传导蛋白质，如G G蛋白。蛋白。mycmyc家族：其表达产物多为家族：其表达产物多为DNADNA结合蛋白，常结合蛋白，常为一些转录调节因子。为一些转录调节因子。sissis家族：是生长因子编码序列。家族：是生长因子编码序列。erberb家族：表达细胞骨架蛋白质，与细胞形态与家族：表达细胞骨架蛋白质，与细胞形态与运动有关。运动有关。第94页/共96页癌基因与抑癌基因是调节细胞正常生长与增殖癌基因与抑癌基因是调节细胞正常生长与增殖的两大类基因，这两类信号在细胞内产生的效的两大类基因，这两类信号在细胞内产生的效应相互拮抗，维持平衡，对正常细胞的生长、应相互拮抗，维持平衡，对正常细胞的生长、增殖和衰
46、亡进行精确地调控。增殖和衰亡进行精确地调控。癌基因是正调节信号，促进细胞生长、增殖，癌基因是正调节信号，促进细胞生长、增殖，并阻止其终未分化，调控失常时表现为肿瘤细并阻止其终未分化，调控失常时表现为肿瘤细胞的恶性增长。胞的恶性增长。抑癌基因是负调节信号，抑制细胞增殖，并促抑癌基因是负调节信号，抑制细胞增殖，并促进分化，成熟和衰老，最后调亡。抑癌基因缺进分化，成熟和衰老，最后调亡。抑癌基因缺失时亦表现为肿瘤细胞的恶性增长。失时亦表现为肿瘤细胞的恶性增长。癌变是癌基因与抑癌基因失衡的结癌变是癌基因与抑癌基因失衡的结果果第95页/共96页2008年5月 药学类专业生物化学讲稿感谢您的观看！第96页/共96页