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1、遗传学课件真核生物基因的遗传学课件真核生物基因的表达及其调控表达及其调控第1页，此课件共34页哦原核生物原核生物真核生物真核生物操纵元调控。操纵元调控。多样化调控，更为复杂。多样化调控，更为复杂。基因组小，大肠杆菌：总长基因组小，大肠杆菌：总长4.6106bp,编码编码4288个基因个基因,每每个基因约个基因约1100bp。基基因因组组大大，人人类类基基因因组组全全长长3109 bp，编码，编码10万个基因，其余为重复序列。万个基因，其余为重复序列。基基因因分分布布在在同同一一染染色色体体上上，操操纵纵元控制。元控制。DNA与与组组蛋蛋白白结结合合成成染染色色质质，染染色色质质的的变变化化调调
2、控控基基因因表表达达；基基因因分分布布在在不不同同的的染染色色体上，存在不同染色体间基因的调控问题。体上，存在不同染色体间基因的调控问题。适应外界环境，操纵元调控表达。适应外界环境，操纵元调控表达。基基因因差差别别表表达达是是细细胞胞分分化化和和功功能能的的核核心。心。转录和翻译同时进行，大部分为转录和翻译同时进行，大部分为转录水平调控。转录水平调控。转转录录和和翻翻译译在在时时间间和和空空间间上上均均不不同同，从从DNA到到蛋蛋白白质质的的各各层层次次上上都都有有调调控控，但多数为转录水平调控但多数为转录水平调控真核生物与原核生物的调控差异真核生物与原核生物的调控差异第2页，此课件共34页哦
3、第一节第一节 真核生物中基因表达水平的分析真核生物中基因表达水平的分析真核生物基因表达分析表明：真核生物基因表达分析表明：真核生物基因表达分析表明：真核生物基因表达分析表明：真核生物细胞中含有的整套基因组相同，或染色体相同，但真核生物细胞中含有的整套基因组相同，或染色体相同，但真核生物细胞中含有的整套基因组相同，或染色体相同，但真核生物细胞中含有的整套基因组相同，或染色体相同，但不同组织和细胞中表达的基因不同组织和细胞中表达的基因不同组织和细胞中表达的基因不同组织和细胞中表达的基因处于工作状态的基因不同处于工作状态的基因不同处于工作状态的基因不同处于工作状态的基因不同整套基因组相同整套基因组相
4、同不同组织和细胞中表达的基因不同组织和细胞中表达的基因可以用组织中不同可以用组织中不同RNARNA的丰余度来表示的丰余度来表示第3页，此课件共34页哦持家基因持家基因n n在一个组织中丰余的在一个组织中丰余的RNA,在另一个组在另一个组织中可能很少，或不存在，有的是某一织中可能很少，或不存在，有的是某一类型细胞中所特有的；类型细胞中所特有的；n n一般哺乳动物中只有一般哺乳动物中只有10mRNA是该是该类细胞所特有的，大多数类细胞所特有的，大多数mRNA90是某类细胞或所有细胞都有的，是维持是某类细胞或所有细胞都有的，是维持细胞正常结构，运动及新陈代谢等生命细胞正常结构，运动及新陈代谢等生命活
5、动所必须的，称之为活动所必须的，称之为“持家基因持家基因”第4页，此课件共34页哦n n一、真核基因组的复杂性一、真核基因组的复杂性 与原核生物比较，真核生物的基因组更与原核生物比较，真核生物的基因组更为复杂，可列举如下为复杂，可列举如下:n n真核基因组比原核基因组大得多，真核基因组比原核基因组大得多，真核基因组比原核基因组大得多，真核基因组比原核基因组大得多，大肠杆菌基因大肠杆菌基因大肠杆菌基因大肠杆菌基因组约组约组约组约4104106 6bpbp，哺乳类基因组在哺乳类基因组在哺乳类基因组在哺乳类基因组在10109 9bpbp数量级，数量级，数量级，数量级，比细菌大千倍比细菌大千倍比细菌大
6、千倍比细菌大千倍；大肠杆菌约有；大肠杆菌约有；大肠杆菌约有；大肠杆菌约有40004000个基因，人个基因，人个基因，人个基因，人则约有则约有则约有则约有1010万个基因。万个基因。万个基因。万个基因。n n真核生物主要的遗传物质与组蛋白等构成染色质，真核生物主要的遗传物质与组蛋白等构成染色质，真核生物主要的遗传物质与组蛋白等构成染色质，真核生物主要的遗传物质与组蛋白等构成染色质，被包裹在核膜内被包裹在核膜内被包裹在核膜内被包裹在核膜内，核外还有遗传成分核外还有遗传成分核外还有遗传成分核外还有遗传成分(如线粒体如线粒体如线粒体如线粒体DNADNA等等等等)，这就增加了基因表达调控的层次和复杂性。
7、这就增加了基因表达调控的层次和复杂性。这就增加了基因表达调控的层次和复杂性。这就增加了基因表达调控的层次和复杂性。第5页，此课件共34页哦vv原核生物的基因组基本上是单倍体原核生物的基因组基本上是单倍体原核生物的基因组基本上是单倍体原核生物的基因组基本上是单倍体，而真核基而真核基而真核基而真核基因组是二倍体因组是二倍体因组是二倍体因组是二倍体;vv细菌多数基因按功能相关成串排列细菌多数基因按功能相关成串排列细菌多数基因按功能相关成串排列细菌多数基因按功能相关成串排列，组成操纵元的，组成操纵元的，组成操纵元的，组成操纵元的基因表达调控的单元，共同开启或关闭，转录出基因表达调控的单元，共同开启或关
8、闭，转录出基因表达调控的单元，共同开启或关闭，转录出基因表达调控的单元，共同开启或关闭，转录出多顺反子多顺反子多顺反子多顺反子(polycistron)(polycistron)的的的的mRNAmRNA；真核生物则真核生物则真核生物则真核生物则是一个结构基因转录生成一条是一个结构基因转录生成一条是一个结构基因转录生成一条是一个结构基因转录生成一条mRNAmRNA，即，即，即，即mRNAmRNA是单顺反子是单顺反子是单顺反子是单顺反子(monocistron)(monocistron)，基本上没有基本上没有基本上没有基本上没有操纵元的结构操纵元的结构操纵元的结构操纵元的结构，而，而，而，而真核细
9、胞的许多活性蛋白是由真核细胞的许多活性蛋白是由真核细胞的许多活性蛋白是由真核细胞的许多活性蛋白是由相同和不同的多肽形成的亚基构成的相同和不同的多肽形成的亚基构成的相同和不同的多肽形成的亚基构成的相同和不同的多肽形成的亚基构成的，这就涉及到，这就涉及到，这就涉及到，这就涉及到多个基因协调表达的问题，多个基因协调表达的问题，多个基因协调表达的问题，多个基因协调表达的问题，真核生物基因协调表达真核生物基因协调表达真核生物基因协调表达真核生物基因协调表达要比原核生物复杂得多要比原核生物复杂得多要比原核生物复杂得多要比原核生物复杂得多。第6页，此课件共34页哦vv原核基因组的大部分序列都为基因编码原核基
10、因组的大部分序列都为基因编码原核基因组的大部分序列都为基因编码原核基因组的大部分序列都为基因编码，而核酸杂交，而核酸杂交，而核酸杂交，而核酸杂交等实验表明：等实验表明：等实验表明：等实验表明：哺乳类基因组中仅约哺乳类基因组中仅约哺乳类基因组中仅约哺乳类基因组中仅约10%10%的序列为蛋的序列为蛋的序列为蛋的序列为蛋白质、白质、白质、白质、rRNArRNA、tRNAtRNA等编码，等编码，等编码，等编码，其余约其余约其余约其余约90%90%的序列功的序列功的序列功的序列功能至今还不清楚。能至今还不清楚。能至今还不清楚。能至今还不清楚。vv原核生物的基因为蛋白质编码的序列绝大多数是连续原核生物的基
11、因为蛋白质编码的序列绝大多数是连续原核生物的基因为蛋白质编码的序列绝大多数是连续原核生物的基因为蛋白质编码的序列绝大多数是连续的的的的，而，而，而，而真核生物为蛋白质编码的基因绝大多数是不连续真核生物为蛋白质编码的基因绝大多数是不连续真核生物为蛋白质编码的基因绝大多数是不连续真核生物为蛋白质编码的基因绝大多数是不连续的，即有外显子的，即有外显子的，即有外显子的，即有外显子(exon)(exon)和内含子和内含子和内含子和内含子(intron)(intron)，转录后需，转录后需，转录后需，转录后需经剪接经剪接经剪接经剪接(splicing)(splicing)去除内含子，才能翻译获得完整的去除
12、内含子，才能翻译获得完整的去除内含子，才能翻译获得完整的去除内含子，才能翻译获得完整的蛋白质，蛋白质，蛋白质，蛋白质，这就增加了基因表达调控的环节。这就增加了基因表达调控的环节。这就增加了基因表达调控的环节。这就增加了基因表达调控的环节。vv原核基因组中除原核基因组中除原核基因组中除原核基因组中除rRNArRNA、tRNAtRNA基因有多个拷贝外，重基因有多个拷贝外，重基因有多个拷贝外，重基因有多个拷贝外，重复序列不多复序列不多复序列不多复序列不多。哺乳动物基因组中则存在大量重复序哺乳动物基因组中则存在大量重复序哺乳动物基因组中则存在大量重复序哺乳动物基因组中则存在大量重复序列列列列(repe
13、titive sequences)(repetitive sequences)。第7页，此课件共34页哦n n二、真核基因表达调控的特点二、真核基因表达调控的特点 n n与原核生物比较它具有一些明显的特点：与原核生物比较它具有一些明显的特点：与原核生物比较它具有一些明显的特点：与原核生物比较它具有一些明显的特点：n n(一一一一)真核基因表达调控的环节更多真核基因表达调控的环节更多真核基因表达调控的环节更多真核基因表达调控的环节更多 基因表达是基因经过转录、翻译、产生有生物活性的基因表达是基因经过转录、翻译、产生有生物活性的基因表达是基因经过转录、翻译、产生有生物活性的基因表达是基因经过转录、
14、翻译、产生有生物活性的蛋白质的整个过程。同原核生物一样，蛋白质的整个过程。同原核生物一样，蛋白质的整个过程。同原核生物一样，蛋白质的整个过程。同原核生物一样，转录依然是真转录依然是真转录依然是真转录依然是真核生物基因表达调控的主要环节核生物基因表达调控的主要环节核生物基因表达调控的主要环节核生物基因表达调控的主要环节。但真核基因转录发生。但真核基因转录发生。但真核基因转录发生。但真核基因转录发生在在在在细胞核细胞核细胞核细胞核(线粒体基因的转录在线粒体内线粒体基因的转录在线粒体内线粒体基因的转录在线粒体内线粒体基因的转录在线粒体内)，翻译则，翻译则，翻译则，翻译则多多多多在胞浆在胞浆在胞浆在胞
15、浆，两个过程是分开的，因此其调控增加了，两个过程是分开的，因此其调控增加了，两个过程是分开的，因此其调控增加了，两个过程是分开的，因此其调控增加了更多的环节和复杂性，更多的环节和复杂性，更多的环节和复杂性，更多的环节和复杂性，转录后的调控占有了更多的转录后的调控占有了更多的转录后的调控占有了更多的转录后的调控占有了更多的分量。分量。分量。分量。第8页，此课件共34页哦第9页，此课件共34页哦n n(二二)真核基因的转录与染色质的结构变化真核基因的转录与染色质的结构变化相关相关。n n真核基因组真核基因组真核基因组真核基因组DNADNA绝大部分都在细胞核内与组蛋白绝大部分都在细胞核内与组蛋白绝大
16、部分都在细胞核内与组蛋白绝大部分都在细胞核内与组蛋白等结合成染色质，等结合成染色质，等结合成染色质，等结合成染色质，染色质的结构染色质的结构染色质的结构染色质的结构、染色质中染色质中染色质中染色质中DNADNA和组蛋白的结构状态和组蛋白的结构状态和组蛋白的结构状态和组蛋白的结构状态都影响转录都影响转录都影响转录都影响转录，至少有，至少有，至少有，至少有以下现象：以下现象：以下现象：以下现象：n n1.1.染色质结构影响基因转录染色质结构影响基因转录染色质结构影响基因转录染色质结构影响基因转录 n n2.2.组蛋白的作用：组蛋白的作用：组蛋白的作用：组蛋白的作用：组蛋白与组蛋白与组蛋白与组蛋白与
17、DNADNA结合阻止结合阻止结合阻止结合阻止DNADNA上基因的转上基因的转上基因的转上基因的转录，录，录，录，去除组蛋白基因又能够转录。组蛋白是碱性蛋白质，去除组蛋白基因又能够转录。组蛋白是碱性蛋白质，去除组蛋白基因又能够转录。组蛋白是碱性蛋白质，去除组蛋白基因又能够转录。组蛋白是碱性蛋白质，带正电荷带正电荷带正电荷带正电荷，可与，可与，可与，可与DNADNA链上带负电荷的磷酸链上带负电荷的磷酸链上带负电荷的磷酸链上带负电荷的磷酸基相结合，从而基相结合，从而基相结合，从而基相结合，从而遮蔽了遮蔽了遮蔽了遮蔽了DNADNA分子，妨碍了转录，可能扮演了非特异性阻遏分子，妨碍了转录，可能扮演了非特
18、异性阻遏分子，妨碍了转录，可能扮演了非特异性阻遏分子，妨碍了转录，可能扮演了非特异性阻遏蛋白的作用；蛋白的作用；蛋白的作用；蛋白的作用；染色质中的非组蛋白成分具有组织细胞特染色质中的非组蛋白成分具有组织细胞特染色质中的非组蛋白成分具有组织细胞特染色质中的非组蛋白成分具有组织细胞特异性，可能消除组蛋白的阻遏异性，可能消除组蛋白的阻遏异性，可能消除组蛋白的阻遏异性，可能消除组蛋白的阻遏，起到特异性的去阻遏促转起到特异性的去阻遏促转起到特异性的去阻遏促转起到特异性的去阻遏促转录作用录作用录作用录作用。第10页，此课件共34页哦vv3.3.转录活跃的区域也常缺乏核小体的结构。转录活跃的区域也常缺乏核小
19、体的结构。转录活跃的区域也常缺乏核小体的结构。转录活跃的区域也常缺乏核小体的结构。这些都这些都这些都这些都表明核小体结构影响基因转录。表明核小体结构影响基因转录。表明核小体结构影响基因转录。表明核小体结构影响基因转录。vv4.4.转录活跃区域对核酸酶作用敏感度增加。转录活跃区域对核酸酶作用敏感度增加。转录活跃区域对核酸酶作用敏感度增加。转录活跃区域对核酸酶作用敏感度增加。活活活活跃进行转录的染色质区域受跃进行转录的染色质区域受跃进行转录的染色质区域受跃进行转录的染色质区域受DNase DNase 消化常出消化常出消化常出消化常出现现现现100100200bp200bp的的的的DNADNA片段，
20、且长短不均一，片段，且长短不均一，片段，且长短不均一，片段，且长短不均一，说说说说明其明其明其明其DNADNA受组蛋白掩盖的结构有变化，受组蛋白掩盖的结构有变化，受组蛋白掩盖的结构有变化，受组蛋白掩盖的结构有变化，出现了出现了出现了出现了对对对对DNase DNase 高敏感点高敏感点高敏感点高敏感点(hypersensitive site)(hypersensitive site)。这。这。这。这种高敏感点常出现在转录基因的种高敏感点常出现在转录基因的种高敏感点常出现在转录基因的种高敏感点常出现在转录基因的55侧区侧区侧区侧区(5(5 flanking region)flanking reg
21、ion)、33末端或在基因上，多在调末端或在基因上，多在调末端或在基因上，多在调末端或在基因上，多在调控蛋白结合位点的附近，分析控蛋白结合位点的附近，分析控蛋白结合位点的附近，分析控蛋白结合位点的附近，分析该区域核小体的结构该区域核小体的结构该区域核小体的结构该区域核小体的结构发生变化，可能有利于调控蛋白发生变化，可能有利于调控蛋白发生变化，可能有利于调控蛋白发生变化，可能有利于调控蛋白 结合而促进转录。结合而促进转录。结合而促进转录。结合而促进转录。第11页，此课件共34页哦n n5.DNA碱基修饰变化碱基修饰变化：真核真核DNA中的胞嘧中的胞嘧啶被甲基化为啶被甲基化为5-甲基胞嘧啶甲基胞嘧
22、啶(5methylcytidine,m5C)，而活跃转录而活跃转录的的DNA段落中胞嘧啶甲基化程度常较低。段落中胞嘧啶甲基化程度常较低。这这种甲基化最常发生在某些基因种甲基化最常发生在某些基因5侧区的侧区的CG序列中，实验表明这段序列序列中，实验表明这段序列甲基化可使其后甲基化可使其后的基因不能转录的基因不能转录，甲基化可能阻碍转录因，甲基化可能阻碍转录因子与子与DNA特定部位的结合从而影响转录。特定部位的结合从而影响转录。如果用基因打靶的方法除去主要的如果用基因打靶的方法除去主要的DNA甲基化酶，小鼠的胚胎就不能正常发育而死甲基化酶，小鼠的胚胎就不能正常发育而死亡，可见亡，可见DNA的的甲基
23、化对基因表达调控是甲基化对基因表达调控是重要的。重要的。第12页，此课件共34页哦n n甲基化抑制转录n n进化程度的关系第13页，此课件共34页哦n n基因丢失（基因丢失（基因丢失（基因丢失（gene oliminationgene olimination），在发育过程中，），在发育过程中，），在发育过程中，），在发育过程中，许多细胞常丢掉整条或部分染色体，通过染色体的丢许多细胞常丢掉整条或部分染色体，通过染色体的丢许多细胞常丢掉整条或部分染色体，通过染色体的丢许多细胞常丢掉整条或部分染色体，通过染色体的丢失而除去某些基因的活性。失而除去某些基因的活性。失而除去某些基因的活性。失而除去某些基
24、因的活性。n n基因扩增（基因扩增（基因扩增（基因扩增（gene amplificationgene amplification）,基因组内某些基因组内某些基因组内某些基因组内某些基因的拷贝数专一性大量增加。基因的拷贝数专一性大量增加。基因的拷贝数专一性大量增加。基因的拷贝数专一性大量增加。n n基因重排（基因重排（基因重排（基因重排（gene rearrangmentgene rearrangment）,指指指指DNADNA分子核分子核分子核分子核酸序列的重新排列，可以形成新基因，也可以调节酸序列的重新排列，可以形成新基因，也可以调节酸序列的重新排列，可以形成新基因，也可以调节酸序列的重新排
25、列，可以形成新基因，也可以调节基因的表达。基因的表达。基因的表达。基因的表达。6 基因丢失，重排，扩增基因丢失，重排，扩增第14页，此课件共34页哦n n由此可见，染色质中的基因转录前先要有一个被激由此可见，染色质中的基因转录前先要有一个被激由此可见，染色质中的基因转录前先要有一个被激由此可见，染色质中的基因转录前先要有一个被激活的过程，但目前对激活机制还缺乏认识。活的过程，但目前对激活机制还缺乏认识。活的过程，但目前对激活机制还缺乏认识。活的过程，但目前对激活机制还缺乏认识。n n(三三三三)真核基因表达以正性调控为主：真核基因表达以正性调控为主：真核基因表达以正性调控为主：真核基因表达以正
26、性调控为主：真核真核真核真核RNARNA聚合酶对启动子的亲和力很低聚合酶对启动子的亲和力很低聚合酶对启动子的亲和力很低聚合酶对启动子的亲和力很低，基本上不依靠自，基本上不依靠自，基本上不依靠自，基本上不依靠自身来起始转录，身来起始转录，身来起始转录，身来起始转录，需要依赖多种激活蛋白的协同作需要依赖多种激活蛋白的协同作需要依赖多种激活蛋白的协同作需要依赖多种激活蛋白的协同作用。用。用。用。真核基因调控中虽然也发现真核基因调控中虽然也发现真核基因调控中虽然也发现真核基因调控中虽然也发现有负性调控元件，有负性调控元件，有负性调控元件，有负性调控元件，但其存在并不普遍但其存在并不普遍但其存在并不普遍
27、但其存在并不普遍；真核基因转录表达的调控蛋白；真核基因转录表达的调控蛋白；真核基因转录表达的调控蛋白；真核基因转录表达的调控蛋白也有起阻遏和激活作用或兼有两种作用者也有起阻遏和激活作用或兼有两种作用者也有起阻遏和激活作用或兼有两种作用者也有起阻遏和激活作用或兼有两种作用者，但总的但总的但总的但总的是以激活蛋白的作用为主。是以激活蛋白的作用为主。是以激活蛋白的作用为主。是以激活蛋白的作用为主。即多数真核基因在没即多数真核基因在没即多数真核基因在没即多数真核基因在没有调控蛋白作用时是不转录的，需要表达时就要有有调控蛋白作用时是不转录的，需要表达时就要有有调控蛋白作用时是不转录的，需要表达时就要有有
28、调控蛋白作用时是不转录的，需要表达时就要有激活的蛋白质来促进转录。换言之：激活的蛋白质来促进转录。换言之：激活的蛋白质来促进转录。换言之：激活的蛋白质来促进转录。换言之：真核基因表达真核基因表达真核基因表达真核基因表达以正性调控为主导。以正性调控为主导。以正性调控为主导。以正性调控为主导。第15页，此课件共34页哦n n三、真核基因转录水平的调控三、真核基因转录水平的调控 真核细胞的三种真核细胞的三种真核细胞的三种真核细胞的三种RNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶(、和和和和)中，只中，只中，只中，只有有有有RNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶能转录生成能转录生成能转录生成能转录生成mRNAm
29、RNA，以下主要讨，以下主要讨，以下主要讨，以下主要讨论论论论RNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶的转录调控。的转录调控。的转录调控。的转录调控。n n(一一一一)顺式作用元件顺式作用元件顺式作用元件顺式作用元件(cis(cisacting elements)acting elements)真核基因的顺式调控元件是真核基因的顺式调控元件是真核基因的顺式调控元件是真核基因的顺式调控元件是基因周围基因周围基因周围基因周围能与特异转能与特异转能与特异转能与特异转录因子结合而影响转录的录因子结合而影响转录的录因子结合而影响转录的录因子结合而影响转录的DNADNA序列序列序列序列。其中主要。其中主要。其
30、中主要。其中主要是起正性调控作用的是起正性调控作用的是起正性调控作用的是起正性调控作用的顺式作用元件顺式作用元件顺式作用元件顺式作用元件，包括启动，包括启动，包括启动，包括启动子子子子(promoter)(promoter)、增强子、增强子、增强子、增强子(enhancer)(enhancer)；近年又发；近年又发；近年又发；近年又发现起负性调控作用的元件静止子现起负性调控作用的元件静止子现起负性调控作用的元件静止子现起负性调控作用的元件静止子(silencer)(silencer)第16页，此课件共34页哦n n1.1.启动子启动子启动子启动子 与原核启动子的含义相同，是指与原核启动子的含义
31、相同，是指与原核启动子的含义相同，是指与原核启动子的含义相同，是指RNARNA聚合酶结聚合酶结聚合酶结聚合酶结合并启动转录的合并启动转录的合并启动转录的合并启动转录的DNADNA序列。但真核启动子间不像原序列。但真核启动子间不像原序列。但真核启动子间不像原序列。但真核启动子间不像原核那样有明显共同一致的序列，而且单靠核那样有明显共同一致的序列，而且单靠核那样有明显共同一致的序列，而且单靠核那样有明显共同一致的序列，而且单靠RNARNA聚合聚合聚合聚合酶难以结合酶难以结合酶难以结合酶难以结合DNADNA而起动转录，而是需要多种蛋白质而起动转录，而是需要多种蛋白质而起动转录，而是需要多种蛋白质而起
32、动转录，而是需要多种蛋白质因子的相互协调作用，不同蛋白质因子又能与不同因子的相互协调作用，不同蛋白质因子又能与不同因子的相互协调作用，不同蛋白质因子又能与不同因子的相互协调作用，不同蛋白质因子又能与不同DNADNA序列相互作用，不同基因转录起始及其调控所序列相互作用，不同基因转录起始及其调控所序列相互作用，不同基因转录起始及其调控所序列相互作用，不同基因转录起始及其调控所需的蛋白因子也不完全相同，因而不同启动子序列也需的蛋白因子也不完全相同，因而不同启动子序列也需的蛋白因子也不完全相同，因而不同启动子序列也需的蛋白因子也不完全相同，因而不同启动子序列也很不相同，要比原核更复杂、序列也更长。很不
33、相同，要比原核更复杂、序列也更长。很不相同，要比原核更复杂、序列也更长。很不相同，要比原核更复杂、序列也更长。真核启真核启真核启真核启动子一般包括动子一般包括动子一般包括动子一般包括转录起始点及其上游约转录起始点及其上游约转录起始点及其上游约转录起始点及其上游约100100200bp200bp序列，序列，序列，序列，包含有若干具有独立功能的包含有若干具有独立功能的包含有若干具有独立功能的包含有若干具有独立功能的DNADNA序序序序列元件，每个元件约长列元件，每个元件约长列元件，每个元件约长列元件，每个元件约长7 730bp30bp。最常见的哺乳。最常见的哺乳。最常见的哺乳。最常见的哺乳类类类类
34、RNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶启动子中的元件序列见表启动子中的元件序列见表启动子中的元件序列见表启动子中的元件序列见表1 1。第17页，此课件共34页哦元件名称共同序列结合的蛋白因子 名称分子量结合DNA长度TATAboxTATAAAATBP30,00010bpGC boxGGGCGGSP-1105,00020bpCAAT boxGGCCAATCTCTF/NF160,00022bpOctamerATTTGCATOct-176,00010bpOct-253,00020bpkBGGGACTTTCCNFkB44,00010bpATFGTGACGTAFT?20bp哺乳类RNA聚合酶启动子中的元件
35、序列第18页，此课件共34页哦n n启动子中的元件可以分为两种：启动子中的元件可以分为两种：n n核心启动子元件核心启动子元件核心启动子元件核心启动子元件(core promoter element)(core promoter element)指指指指RNARNA聚合酶起始转录所必需的最小的聚合酶起始转录所必需的最小的聚合酶起始转录所必需的最小的聚合酶起始转录所必需的最小的DNADNA序列序列序列序列，包括转录起始点及其上游包括转录起始点及其上游包括转录起始点及其上游包括转录起始点及其上游25/25/30bp30bp处的处的处的处的TATATATA盒盒盒盒。核心元件单独起作用时只能确定转录。
36、核心元件单独起作用时只能确定转录。核心元件单独起作用时只能确定转录。核心元件单独起作用时只能确定转录起始位点和产生基础水平的转录。起始位点和产生基础水平的转录。起始位点和产生基础水平的转录。起始位点和产生基础水平的转录。第19页，此课件共34页哦vv上游启动子元件上游启动子元件上游启动子元件上游启动子元件(upstream promoter(upstream promoter element)element)包括通常位于包括通常位于包括通常位于包括通常位于70bp70bp附近的附近的附近的附近的CAATCAAT盒和盒和盒和盒和GCGC盒、以盒、以盒、以盒、以及距转录起始点更远的上游元件及距转录
37、起始点更远的上游元件及距转录起始点更远的上游元件及距转录起始点更远的上游元件。这些元件与相。这些元件与相。这些元件与相。这些元件与相应的蛋白因子结合能提高或改变转录效率。不同应的蛋白因子结合能提高或改变转录效率。不同应的蛋白因子结合能提高或改变转录效率。不同应的蛋白因子结合能提高或改变转录效率。不同基因具有不同的上游启动子元件，其位置也不相基因具有不同的上游启动子元件，其位置也不相基因具有不同的上游启动子元件，其位置也不相基因具有不同的上游启动子元件，其位置也不相同，这使得不同的基因表达分别有不同的调控。同，这使得不同的基因表达分别有不同的调控。同，这使得不同的基因表达分别有不同的调控。同，这
38、使得不同的基因表达分别有不同的调控。第20页，此课件共34页哦n n2.增强子增强子 是一种能够提高转录效率的顺式调控元件是一种能够提高转录效率的顺式调控元件是一种能够提高转录效率的顺式调控元件是一种能够提高转录效率的顺式调控元件，最早，最早，最早，最早是在是在是在是在SV40SV40病毒中发现的长约病毒中发现的长约病毒中发现的长约病毒中发现的长约200bp200bp的一段的一段的一段的一段DNADNA，可使旁侧的基因转录提高，可使旁侧的基因转录提高，可使旁侧的基因转录提高，可使旁侧的基因转录提高100100倍，其后在多种倍，其后在多种倍，其后在多种倍，其后在多种真核生物，甚至在原核生物中都发
39、现了增强子。真核生物，甚至在原核生物中都发现了增强子。真核生物，甚至在原核生物中都发现了增强子。真核生物，甚至在原核生物中都发现了增强子。增强子通常占增强子通常占增强子通常占增强子通常占100100200bp200bp长度，长度，长度，长度，也和启动子一也和启动子一也和启动子一也和启动子一样由若干组件构成，样由若干组件构成，样由若干组件构成，样由若干组件构成，基本核心组件常为基本核心组件常为基本核心组件常为基本核心组件常为8 812bp12bp，可以单拷贝或多拷贝串连形式存在。可以单拷贝或多拷贝串连形式存在。可以单拷贝或多拷贝串连形式存在。可以单拷贝或多拷贝串连形式存在。增强子增强子增强子增强
40、子的作用有以下特点的作用有以下特点的作用有以下特点的作用有以下特点：第21页，此课件共34页哦vv增强子提高同一条增强子提高同一条增强子提高同一条增强子提高同一条DNADNA链上基因转录效率，可链上基因转录效率，可链上基因转录效率，可链上基因转录效率，可以以以以远距离远距离远距离远距离作用，通常可距离作用，通常可距离作用，通常可距离作用，通常可距离1 14kb4kb、个别情况下离、个别情况下离、个别情况下离、个别情况下离开所调控的基因开所调控的基因开所调控的基因开所调控的基因30kb30kb仍能发挥作用，而且在基因的仍能发挥作用，而且在基因的仍能发挥作用，而且在基因的仍能发挥作用，而且在基因的
41、上游或下游上游或下游上游或下游上游或下游都能起作用。都能起作用。都能起作用。都能起作用。vv增强子作用与其序列的增强子作用与其序列的增强子作用与其序列的增强子作用与其序列的正反方向无关正反方向无关正反方向无关正反方向无关，将增强，将增强，将增强，将增强子方向倒置依然能起作用。而将启动子倒就不能子方向倒置依然能起作用。而将启动子倒就不能子方向倒置依然能起作用。而将启动子倒就不能子方向倒置依然能起作用。而将启动子倒就不能起作用，可见增强子与启动子是很不相同的。起作用，可见增强子与启动子是很不相同的。起作用，可见增强子与启动子是很不相同的。起作用，可见增强子与启动子是很不相同的。第22页，此课件共3
42、4页哦n n增强子要有启动子才能发挥作用增强子要有启动子才能发挥作用增强子要有启动子才能发挥作用增强子要有启动子才能发挥作用，没有启动，没有启动，没有启动，没有启动子存在，增强子不能表现活性。但子存在，增强子不能表现活性。但子存在，增强子不能表现活性。但子存在，增强子不能表现活性。但增强子对启动增强子对启动增强子对启动增强子对启动子没有严格的专一性，子没有严格的专一性，子没有严格的专一性，子没有严格的专一性，同一增强子可以影响不同同一增强子可以影响不同同一增强子可以影响不同同一增强子可以影响不同类型启动子的转录。例如当含有类型启动子的转录。例如当含有类型启动子的转录。例如当含有类型启动子的转录
43、。例如当含有增强子增强子增强子增强子的病毒基因的病毒基因的病毒基因的病毒基因组组组组整合整合整合整合入宿主细胞基因组时，能够增强整合区附入宿主细胞基因组时，能够增强整合区附入宿主细胞基因组时，能够增强整合区附入宿主细胞基因组时，能够增强整合区附近宿主某些基因的转录；当增强子随某些染色体近宿主某些基因的转录；当增强子随某些染色体近宿主某些基因的转录；当增强子随某些染色体近宿主某些基因的转录；当增强子随某些染色体段落段落段落段落移位移位移位移位时，也能提高移到的新位置周围基因的转录。时，也能提高移到的新位置周围基因的转录。时，也能提高移到的新位置周围基因的转录。时，也能提高移到的新位置周围基因的转
44、录。使某些癌基因转录表达增强，可能是肿瘤发生的使某些癌基因转录表达增强，可能是肿瘤发生的使某些癌基因转录表达增强，可能是肿瘤发生的使某些癌基因转录表达增强，可能是肿瘤发生的因素之一因素之一因素之一因素之一。第23页，此课件共34页哦vv增强子的作用机理虽然还不明确，但与其他顺增强子的作用机理虽然还不明确，但与其他顺增强子的作用机理虽然还不明确，但与其他顺增强子的作用机理虽然还不明确，但与其他顺式调控元件一样，式调控元件一样，式调控元件一样，式调控元件一样，必须与特定的蛋白质因结合后必须与特定的蛋白质因结合后必须与特定的蛋白质因结合后必须与特定的蛋白质因结合后才能发挥增强转录的作用才能发挥增强转
45、录的作用才能发挥增强转录的作用才能发挥增强转录的作用。增强子一般。增强子一般。增强子一般。增强子一般具有组织具有组织具有组织具有组织或细胞特异性或细胞特异性或细胞特异性或细胞特异性，许多增强子只在某些细胞或组织中表，许多增强子只在某些细胞或组织中表，许多增强子只在某些细胞或组织中表，许多增强子只在某些细胞或组织中表现活性，是由这些细胞或组织中具有的特异性蛋白质现活性，是由这些细胞或组织中具有的特异性蛋白质现活性，是由这些细胞或组织中具有的特异性蛋白质现活性，是由这些细胞或组织中具有的特异性蛋白质因子所决定的。因子所决定的。因子所决定的。因子所决定的。第24页，此课件共34页哦n n3.静止子静
46、止子 最早在酵母中发现，以后在最早在酵母中发现，以后在最早在酵母中发现，以后在最早在酵母中发现，以后在T T淋巴细胞的淋巴细胞的淋巴细胞的淋巴细胞的T T抗原受抗原受抗原受抗原受体基因的转录和重排中证实这种体基因的转录和重排中证实这种体基因的转录和重排中证实这种体基因的转录和重排中证实这种负调控顺式元件的负调控顺式元件的负调控顺式元件的负调控顺式元件的存在。存在。存在。存在。目前对这种在目前对这种在目前对这种在目前对这种在基因转录降低或关闭基因转录降低或关闭基因转录降低或关闭基因转录降低或关闭中起作用中起作用中起作用中起作用的序列研究还不多，但从已有的例子看到：静止子的序列研究还不多，但从已有
47、的例子看到：静止子的序列研究还不多，但从已有的例子看到：静止子的序列研究还不多，但从已有的例子看到：静止子的作用的作用的作用的作用可不受序列方向可不受序列方向可不受序列方向可不受序列方向的影响，也能的影响，也能的影响，也能的影响，也能远距离发挥作远距离发挥作远距离发挥作远距离发挥作用用用用，并可，并可，并可，并可对异源基因的表达起作用。对异源基因的表达起作用。对异源基因的表达起作用。对异源基因的表达起作用。第25页，此课件共34页哦n n(二二)反式作用因子反式作用因子(transacting factors)n n由由由由不同染色体上不同染色体上不同染色体上不同染色体上基因座位编码的、基因座
48、位编码的、基因座位编码的、基因座位编码的、能直接或间接地识别或能直接或间接地识别或能直接或间接地识别或能直接或间接地识别或结合在各顺式作用元件结合在各顺式作用元件结合在各顺式作用元件结合在各顺式作用元件8 8一一一一12bP12bP核心序列上并参与核心序列上并参与核心序列上并参与核心序列上并参与调控调控调控调控靶靶靶靶基因基因基因基因转录效率转录效率转录效率转录效率的这些结合蛋白的这些结合蛋白的这些结合蛋白的这些结合蛋白称作反式作用因子称作反式作用因子称作反式作用因子称作反式作用因子(trans(transacting factor)acting factor)。它们在转录调节中具有特殊的它们
49、在转录调节中具有特殊的它们在转录调节中具有特殊的它们在转录调节中具有特殊的重要性。这类重要性。这类重要性。这类重要性。这类DNADNA结合蛋白有多种能特异性识别这类蛋白结合蛋白有多种能特异性识别这类蛋白结合蛋白有多种能特异性识别这类蛋白结合蛋白有多种能特异性识别这类蛋白的序列也有多种正是不同的的序列也有多种正是不同的的序列也有多种正是不同的的序列也有多种正是不同的DNADNA结合蛋白与不同识别序列之结合蛋白与不同识别序列之结合蛋白与不同识别序列之结合蛋白与不同识别序列之间在空间结构上的相互作用，以及蛋白质与蛋白质之间的相互间在空间结构上的相互作用，以及蛋白质与蛋白质之间的相互间在空间结构上的相
50、互作用，以及蛋白质与蛋白质之间的相互间在空间结构上的相互作用，以及蛋白质与蛋白质之间的相互作用，构成了复杂的基因转录调控机制的基础。作用，构成了复杂的基因转录调控机制的基础。作用，构成了复杂的基因转录调控机制的基础。作用，构成了复杂的基因转录调控机制的基础。研究得较多的研究得较多的研究得较多的研究得较多的反式作用因子有反式作用因子有反式作用因子有反式作用因子有SplSpl、CTFCTF、ApApt t、ApAp2 2、octoct1 1、octoct2 2等。等。等。等。第26页，此课件共34页哦n n四、四、激素的调控作用：激素的调控作用：激激激激素素素素诱诱诱诱导导导导模模模模式式式式：真