最新基因的转录和调节
基因转录和转录后调控的研究进展
基因转录和转录后调控的研究进展基因转录是指DNA上的基因序列被RNA聚合酶复制成RNA的过程。
这一过程是生物体细胞内的信使RNA和结构RNA的合成基础。
此外，RNA的转录还是基因表达和调控中至关重要的一步，塑造了生物体发育、代谢和响应环境的特质。
在过去的几十年里，基因转录的研究有了巨大的突破。
科学家们深入研究了转录因子、RNA聚合酶、组蛋白修饰和核糖体等关键分子，并阐明了一系列转录调控机制，如蛋白结合因子、启动子序列和增强子序列等。
然而发现，基因组中只有少部分基因直接参与蛋白质的编码过程，大部分基因则是在转录后通过RNA加工和修饰，产生多种RNA分子，进而发挥各种调控作用。
细胞程序性RNA目前发现的3种程序性RNA（piRNA，miRNA和siRNA）都是由剪接的前驱体RNA产生的小RNA分子。
它们的分子大小区间不同，piRNA最长，siRNA最短，而miRNA在它们之间。
这些分子都通过与靶RNA相结合来发挥下调和/或稳定靶RNA的络合作用。
piRNA是42-50核苷酸长的RNA，主要在生殖细胞中发现，并与Aub和蜕变抑制蛋白(Mael)等蛋白结合，帮助抑制非编码RNA和反转录转座子等异源、自体病福群(J)的移动。
miRNA长约20-24个核苷酸，类似piRNA，它们转录自基因组上的特定区域，是调控生物干细胞分化和细胞周期的关键分子。
miRNA将与肥大蝇女神的启示录(AGO)和WIH蛋白结合，形成RNA-诱导沉默复合物（RISC），并与靶mRNA相结合，导致mRNA的降解或翻译抑制。
siRNA与miRNA类似，也长约20-24个核苷酸，但siRNA转录本地RNA的双链RNA前体，通过Dicer酶介导的剪切产生。
在细胞内，它将与AGO结合，并通过RNA干扰技术去靶RNA（包括基因的RNA载体），进一步调控RNA降解、mRNA剪接或蛋白质翻译等关键生物过程。
长链非编码RNA目前发现的非编码RNA通过可变的机制与染色质修饰酶（如死亡蛋白、组蛋白去乙酰化酶、甲基转移酶和蛋白质激酶C经来发挥调控作用。
原核生物的基因转录与翻译调控机制
原核生物的基因转录与翻译调控机制原核生物是指生物体细胞中缺乏真核细胞核以及其它特有的细胞器的一类生物，象细菌、放线菌等都属于这类生物。
在原核生物营养代谢产物再生的反应过程中，基因转录和翻译机制起着关键性的作用。
虽然原核生物在结构和功能上与真核生物存在差异，但其基因转录和翻译调控机制的探究仍然是一个备受关注和重要的研究领域。
一、原核基因转录的发生原核基因转录由细菌RNA聚合酶完成，RNA聚合酶由细菌DNA依据序列特异性与序列不一致性识别，准确并高效地转录所需RNA。
细菌基因起始位点（promoter）的序列组合不尽相同，其中最重要的是绝大多数细菌由主要调控元件σ—70识别维持其顺畅的生理需求，这种元件由基因-35与-10区域和过渡段区也就是-10-35之间区域识别决定。
并由帮助透过无DNA序列特异性转录激活蛋白（transcription activator）的序列（最多存在于4簇）进行辅助。
不过也有一定数量的细菌被由基因σ—54识别的类R元件助其转录，该元件由基因1-2个高度保守的区域以及管充区（38-40bp）组成。
二、原核基因转录的调控原核生物的基因在转录时可受到大量调解，使基因转录速率可被生物正式需求所有效调整。
最常见的反馈控制是会抑制在产物中需要的一个或几个酶的基因转录，这是通过由这些酶产物反馈调控于RNA聚合酶进行的。
在此基础上，产物的积累往往会对酶的活性、协同性以及数量等进行影响调解，以实现生物正式需求。
此外，细菌一般存在一套广泛而复杂的信号传导体系，称为二次信使系统（secondary messenger system），该系统是在感知环境等信号后透过一连串的化学反应激活底物转移酶（substrate transferase）透过底物磷酸化等化学改变对转录起调节作用，通常还包括一套由环状形体标记产生的传导导致产物合成的启动通路（quorumsensing pathway，简称QS），可能是底物释放或者捕获的Q信号分子，能在大多数情况下发挥合成起始因子（activator）和抑制蛋白（repressor）的作用。
基因转录与转录后的调控机制
基因转录与转录后的调控机制随着科技的不断发展，基因和基因表达调控机制已成为生命科学领域的研究热点之一。
其中，基因转录及其后续调控机制是十分重要的研究方向之一。
本文将从基因转录和转录后调控两个方面进行探讨。
一、基因转录基因转录是指从DNA序列到RNA序列的过程。
在细胞核中，通过RNA聚合酶（RNA polymerase）在DNA模板上进行拷贝，以便生成mRNA。
这是一种“单向”反应，从DNA到RNA，而不是从RNA到DNA。
因此，基因转录是一个重要的生物学过程，它将DNA的信息转换为RNA信使分子的语言。
在基因转录过程中，RNA聚合酶需要依赖一些调节因子来进行启动、维持、终止和调节不同基因的转录。
这些调节因子与核心酶（RNA polymerase）一起形成转录复合物，通过不同的信号途径来调控特定基因（甚至是大量的基因）的表达。
二、转录后调控机制基因转录是基因表达的第一个步骤，它为细胞合成蛋白质提供了平台。
然而，除了基因转录以外，还有一系列的转录后调控机制来进一步调节基因表达，使细胞能够对内在和外在变化做出响应。
1. RNA修饰：在转录后，RNA分子可以被修饰，包括人类经典的RNA修饰，如N6-甲基腺嘌呤（m6A）、5-甲基胞苷（m5C）、伪尿苷（Ψ）等。
这些修饰可以影响RNA的稳定性、核酸性质和RNA与其他分子（如蛋白质、DNA等）的互动，从而对RNA的功能和基因表达调节产生重要影响。
2. RNA剪切：在RNA剪切过程中，前体mRNA分子中的外显子和内含子被剪切掉，产生成熟的mRNA分子。
这个过程可以通过调节剪切位置、频率和速率等来产生多种形式的mRNA。
这些不同的mRNA分子可以编码不同的蛋白质，从而对基因表达进行调节。
3. RNA降解：在RNA降解过程中，RNA分子可以通过不同的途径降解。
这个过程是非常重要的，因为RNA的稳定性会影响RNA分子的功能和表达级别。
RNA降解机制还可以提供额外的调节控制，因为RNA分子的寿命是可以被调节和控制的。
基因表达的转录后调控机制
基因表达的转录后调控机制基因表达是维持生命活动需要的重要过程，它的调控涉及到多个层面，其中转录后调控机制是重要的调控方式之一。
本篇文章将从基因表达的基本过程出发，探讨转录后调控机制的研究现状和重要性。
一、基因表达的基本过程基因表达是指基因在细胞内的信息转化为蛋白质的过程，该过程包括三个基本步骤：转录、剪切和翻译。
具体来说，当细胞需要某个蛋白质时，基因的DNA序列被转录成RNA序列，然后RNA分子经过剪切生成成熟的mRNA后被送入细胞质内，最终被翻译成蛋白质。
而基因表达的调控就是通过控制这三个步骤中的每一个环节来决定是否产生某种特定的蛋白质。
二、转录后调控机制的种类转录后调控机制是一种在mRNA生成之后对其进行进一步调控的机制。
根据调控机制的不同，我们可以将转录后调控分为以下几种类型：1、剪接调控剪接是在RNA合成过程中，将前信使RNA(mRNA)的非编码区(5'端)和编码区(3'端)连结起来的过程。
在这个过程中，剪接选择性地将前体mRNA中的外显子(exon)和内含子(intron)剪切掉，从而使得生成的mRNA分子具有不同的外显子组成，从而产生不同的编码序列和蛋白质。
2、RNA编辑调控RNA编辑是一种在RNA后转录调控过程中，基于一些RNA序列的修饰而使其在翻译过程中产生结构和功能上的变化的机制。
包括C-->U、U-->C、A-->I等类型的RNA编辑过程影响mRNA的稳定性和翻译后的蛋白表达水平，从而对细胞生命活动产生影响。
3、RNA剪接后修饰调控RNA剪接后修饰是指对已切除的内含子(intron)所形成的遗留下来的RNA链的修饰。
这种修饰包括加上磷酸基、甲基化、伸长或缩短，有时还会与RNA-结合蛋白结合。
经过上述修饰调控后的RNA分子不但形态多样，而且在功能上也迥然不同。
三、转录后调控机制的研究现状转录后调控机制的研究涵盖了RNA加工、RNA稳定性和RNA转运等方面。
基因转录后的调节机制
基因转录后的调节机制基因是生命的基本单位，是控制生物遗传性状的遗传物质。
基因转录是指基因DNA上的信息被转录为RNA，这是生物进行基因表达的第一步。
在转录后，RNA需要进一步调控以实现基因表达和细胞功能的调节。
本文将深入研究基因转录后的调节机制，包括转录后调节因子、转录后修饰和RNA转运。
转录后调节因子转录后调节因子是可以结合到RNA分子中的蛋白质。
它们在转录后通过多种方式调节基因表达。
其中最重要的是miRNA和RNA结合蛋白(RBP)。
miRNA是一种小RNA，可以通过与具有互补序列的靶标mRNA结合并降解它们来调节基因表达。
miRNA诱导RNA的降解是基因调控中的重要机制之一，可使基因表达水平减少。
miRNA的生物学功能广泛，在细胞命运调节、细胞周期等过程中都发挥着重要作用。
RBP是RNA上的蛋白质，作为翻译和转运的关键因素，调节RNA 的翻译和定位。
RBP不仅可以通过直接结合到mRNA上来调节特定基因的表达水平，还可以通过绑定特定的RNA序列来形成RNA复合物，减少RNA的降解速度，从而增加它们在细胞中的存在时间。
转录后修饰转录后修饰是指对RNA的进一步修饰。
包括RNA剪切、RNA 编辑、RNA甲基化、RNA亚硫酰化等。
这些修饰作用在RNA质量、定位、翻译等方面发挥着重要作用。
RNA剪切是转录后修饰中的重要环节。
这是指通过去除RNA 分子中的一个或多个区域来改变RNA的结构和功能。
RNA剪切在基因表达水平、转录和翻译后的调节、基因表达时序等方面都发挥着重要的作用。
RNA甲基化是RNA上最常见的化学修饰之一。
通过在RNA分子上添加一个甲基而形成mRNA，在翻译时会影响肽链的合成过程，从而调节基因表达水平。
RNA亚硫酰化则是RNA上第二种最常见的化学修饰，能够通过改变RNA的折叠方式，从而调节RNA的结构和组装。
RNA转运RNA在细胞核内合成，随后需要被转运到细胞质中才能发挥作用。
RNA的定位在许多细胞进程中都起着重要作用。
基因转录和翻译调控
基因转录和翻译调控基因转录和翻译调控是生物体内所有细胞所必须进行的复杂过程。
这些过程涉及了众多分子机制的变化，涵盖了从DNA复制到蛋白质合成的多个步骤。
基因转录和翻译调控的目的是在适当的时间和位置上调节基因的表达，从而实现正确的生物功能。
基因表达基因表达是指在生物体中将基因信息转换成生物化学或生物物理方面现象的过程。
在细胞内，基因表达通常是通过两个过程实现的。
第一个过程是基因的转录，即将DNA复制成RNA，第二个过程是翻译，即将RNA转换成蛋白质。
基因转录调控基因转录调控是指在细胞内通过各种机制调节基因在转录过程中的表达变化。
其中一些机制依赖于一些转录因子的相关属性。
转录因子是一种能够结合在DNA 上的蛋白质，这些蛋白质可以影响基因转录速率或导致其停止。
转录因子通过两个可能的途径影响基因表达速率。
第一种途径是 DNA 定位依赖性转录因子，这类转录因子通过与特定聚合物相互作用，使得RNA聚合物能够恰当地与DNA一一互相作用。
第二种途径是组蛋白依赖性转录因子，这些转录因子通过与DNA中的组蛋白相互作用，使它们更容易或更难在基因上结合。
基因转录调控还受到环境和基因内部状态的影响。
环境因素可能影响转录因子的表达和DNA的外部结构，从而影响基因转录速率。
基因内部状态包括与基因表达相关的RNA的读取或裂变。
在这种情况下，RNA会通过与蛋白质互相作用进一步影响转录速率。
翻译调控基因信息转录为RNA后，还需要进一步的调整来保证保证蛋白质的合成。
这个过程被称为翻译调控，该过程由转录后修饰和翻译速率的改变组成。
转录后修饰包括对RNA分子的其他修饰，例如多肽链的修饰或剪切等。
这些修饰可能导致RNA在转录后与核糖体互动产生变化，从而影响翻译速率。
翻译速率还受到RNA内在性能和外部因素的影响。
一些小分子RNA则会被用来预先调节RNA在核糖体上的结合，从而影响翻译。
此外，环境条件、生理调节和许多其他因素也可能影响翻译速率。
基因转录的启动与调控
基因转录的启动与调控基因转录是生命活动中非常关键的一个过程，它确保了细胞内的合成蛋白质数量和种类的适当调节，同时也影响了细胞的多种功能。
在细胞内，基因的转录是由一系列过程驱动的，同时也受到许多因素的调节控制。
下面，我们将深入探讨基因转录的启动与调控。
一、转录起始位点的识别基因转录的起始位点是指RNA合成的起点，它是转录起始信号的重要组成部分。
起始位点的识别过程由两个主要因素驱动：第一个是DNA序列本身，第二个是RNA聚合酶 (RNAP) 与其它蛋白质的相互作用。
DNA序列中的启动子元件与其他水平调节元件共同参与了起始位点的识别。
启动子元件通常包括推动序列和启动子序列。
推动序列从1位点数到约-40位点数，通过与RNAP结合产生力学张力来引导其向下滑动。
起始位点通常位于推动序列的上游区，而启动子序列则位于起始位点的下游区。
RNA聚合酶结合到DNA的起始位点后，会依次进行复杂的动态结构变化，并且形成一个稳定的转录泡。
二、转录激活子复合物转录激活子是一种很重要的因子，它能够调节基因转录的速率及其表达的时期。
当DNA序列被特定的转录激活子激活时，这一基因的转录水平就会显著上升。
转录激活子复合物由多个蛋白质组成，它们可以与基因上的特定区域相互作用，从而识别特定的基因序列，激活DNA转录过程，调节基因表达。
三、染色质结构的重要性染色质的密度结构对基因转录具有极大的影响。
一般情况下，浓缩染色质的DNA序列较难转录。
因此，在启动基因转录前，染色质结构的松弛是极其关键的。
松弛染色质的最有效方式是通过其存在的酶催化代谢，在染色质上产生修饰标记，控制或激发转录因子的结合。
异构酶对N末端乙酰化的组蛋白H3和H4具有重要作用，这可以使染色质分子松弛并识别起始位点，可在进一步的过程中识别进一步的调节因子。
四、转录辅助因子在细胞内，转录因子是调控基因转录的一类蛋白质家族，它们可以促进RNA 聚合酶与DNA序列的结合，调节基因转录的速率，影响细胞的功能活性和特性。
基因转录的机制与调控
基因转录的机制与调控基因转录是指将DNA中的基因信息转化为RNA的过程。
这个过程是生物体中所有基因的表达的开始，也是遗传信息在生物体内从基因到蛋白质的传递过程中的第一步。
基因转录的机制涉及到DNA、RNA和多种蛋白质，包括转录因子、启动子和RNA聚合酶等。
首先，启动子是基因转录的关键。
启动子是一段特定的DNA 序列，能够招募RNA聚合酶和一系列转录因子，在这个区域内招募这些蛋白质，从而在这里启动RNA链的合成。
一旦RNA聚合酶和转录因子到达启动子，RNA聚合酶就会加入到DNA上，开始沿着DNA链向前移动，同时合成RNA链。
在此过程中，RNA聚合酶会解开DNA双螺旋，把DNA中的一个链作为模板样本，复制成对应的rna链。
因此，rna合成是完全同步的，并且与DNA的一条链具有互补性。
接下来是控制基因转录的调节机制。
调节机制主要包括表观遗传调控和转录因子的调节。
表观遗传调控通过化学修饰色素染料组件来调节染色体的结构，进而影响基因的可表达性。
例如，DNA甲基化就是一种表观遗传改变，它通常被认为是基因沉默的形式。
与此同时，转录因子调节也是基因转录过程中的重要环节。
转录因子是一类能够结合到启动子上调控基因表达的蛋白质。
它们通过识别DNA上的特定序列并改变DNA结构，微调RNA聚合酶的活性和特异性来调节基因转录。
这些序列被称为转录因子结合位点，它们可以存在于启动子或远端调节区域。
除了上述细节，人们还发现了许多具有特殊作用的蛋白质。
例如，组蛋白修饰酶和组蛋白去乙酰化酶分别在染色质的结构调节中扮演着重要角色，而SP1 和 CBP等基因的转录因子则被广泛使用于许多基因转录反应的调节中。
总之，基因转录的机制和调控的复杂性是我们深入理解生物体内基因表达和如何在诱导药物治疗等方面开发许多种治疗方法的基础。
对于基础科学研究工作领域来说，基因转录以及它的控制机制始终是最引人注目的课题之一。
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①在DNA分子双链上，总是只有一股链用作模板指引 转录，另一股链不转录。能指引转录生成RNA的DNA 单链称为模板链，template strain，有时也称为有 意义链，sense strain或Watson链；相对于模板链 不指引转录的另外一股DNA单链称为编码链，coding strain，又称为反义链，antisense strain或Qick 链。
(四) DNA模板上启动子是控制转录的关键部位 基因转录的第一步就是RNA聚合酶结合到模板DNA
分子上，结合的部位称为启动子，promoter，它是结构
基因上游的调控序列，是控制转录的关键部位，该区域 含有较多的A—T配对。对多种原核生物基因转录起始 区的分析发现，如果以开始转录生成RNA 5’端第一个脱 氧核苷酸的位置为1，以负数表示上游的碱基序数，那 么不同基因的启动子之间存在着保守序列或一致性序列。
转录将基因信息从DNA传递到蛋白质
(一) 转录是基因信息从DNA传递到蛋白质的重要环节 DNA碱基排列顺序决定了编码蛋白质的氨基酸序列，
是蛋白质合成的原始模板。mRNA是蛋白质合成的直接模板， 其他几种RNA是参与翻译过程的重要因子。通过基因转录 遗传信息从细胞核转运到细胞质，从功能上衔接了DNA和 蛋白质这两种生物大分子。基因转录具有以下特点： 1．合成RNA的底物是5´-三磷酸核苷，包括ATP、GTP、CTP 和UTP。 2．在RNA聚合酶作用下一个NTP的3-OH和另一个NTP的5’P反应，形成磷酸酯键。 3．RNA碱基顺序由模板DNA碱基顺序决定，依靠NTP与DNA 碱基配对的亲和力被选择。
RNA聚合酶Ⅰ的转录产物是45S-rRNA，经剪接修饰 生成除5S-rRNA外的各种rRNA RNA聚合酶Ⅱ的转录产物是mRNA的前体hnRNA RNA聚合酶Ⅲ的转录产物是一些小分子量RNA，如 5S-rRNA、tRNA、snRNA等 真核细胞RNA聚合酶结构比较复杂，往往由多个亚基 组成，如图为酿酒酵母RNA聚合酶Ⅱ，由12个亚基组 成。
RNA聚合酶与-35区辨认结合后，能向下游移动，达 到-10区的Pribnow盒，在该区RNA聚合酶能和解开的 DNA双链形成稳定的酶-DNA开放启动子复合物，就 可以开始转录。
基因的转录和调节
细胞的生物学性状是由其遗传物质携带的遗传信息所决 定，绝大多数生物的遗传物质是DNA，少数噬菌体和 病毒的是RNA。基因，gene是细胞内遗传物质的最小 功能单位，是负载有特定遗传信息的DNA片段，其结 构一般包括DNA编码序列、非编码调节序列和内含子。 基因的功能是为生物活性物质编码，其产物为各种 RNA和蛋白质。蛋白质是生命活动的执行者，基因能 通过转录和翻译，由DNA决定蛋白质一级结构，从而 决定蛋白质的功能。同时基因还能通过复制将遗传信息 代代相传。
σ亚基结合到核心酶上后可能引起酶构型的变化，改变 了核心酶与DNA结合的特性。核心酶的作用是使已开始 合成的RNA链延伸，β亚基可以单独与DNA结合，它参 与RNA聚合酶与DNA模板反应，也可能与核心酶和σ亚 基结合以及转录的终止有关。α亚基具有与β亚基结合的 位点，参与特定的基因表达，与酶和DNA上启动区域的
4．在被转录的双链DNA分子的任何一个特定区 域都是以单链为模板。
5．RNA合成的方向是5’一3’，生成的RNA链与 模板链反向平行，游离的NTP只能连接到RNA链 的3’-OH端。 6．在RNA的合成中不需要引物。
DNA双链的不对称转录
(二)DNA链是基因转录的模板 DNA双链上有转录的启动部位和终止部位，两者之
反应有关。试管内的转录试验证实，单纯的核心酶就能 催化NTP按模板的指引合成RNA，但合成的RNA没有固
定的起始位点。由此可见，活细胞在转录开始需要全酶， 但在转录延长阶段，σ亚基从全酶上脱落，仅剩下核心酶 维持转录进行。
A 大肠杆菌RNA聚合酶全酶 B 酝酒酵母RNA聚合酶全酶
真核生物细胞有三种类型的RNA聚合酶，分别称为 RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。它们专一性地转录不同的基 因而合成各不相同的产物。
原核生物细胞的RNA聚合酶只有一种类型，能催化各 类RNA包括mRNA、rRNA、tRNA的生物合成。目前 研究得比较清楚的是大肠杆菌的RNA聚合酶，它在执 行不同的
生理功能时分别以全酶，holoenzyme和核心酶，core enzyme两种不同的状态存在。 全酶由四种5个亚基组成,α2ββ'σ，核心酶由全酶的 α2ββ'四个亚基组成。 σ亚基又称σ因子，它本身并没有催化活性，其作用是 识别DNA模板上的启动子，辨认转录起始位点。
间的核苷酸序列是遗传信息的储存区域，在转录时起 模板作用。在基因组全长DNA链中只有部分DNA片段 能发生转录，这种能转录出RNA的DNA区域称为结构 基因，structural gene。DNA链这种选择性转录 也称为不对称转录，asymmetric transcription， 它有两方面含义：
②模板链ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ非总是在同一单链上。在DNA双链某一区 段，以其中一单链为模板，而在另一区段，又反过来以 其相对应单链为模板。
(三)RNA聚合酶是基因转录的关键酶 基因转录过程本质也是一个以核糖核苷酸为底物的
多步酶促反应过程，这些反应需要有转录酶催化，转 录酶，transcriptase即RNA聚合酶，又称DNA依赖的 RNA聚合酶，DNA dependent RNA polymerase。该酶 分布于原核细胞的胞液和真核细胞的胞核，分别催化 转录的进行。
碱基序列分析结果表明，启动子-10区的保守序列 为TATAAT，该区由Pribnow首先发现，称为Pribnow 盒。Pribnow盒能决定转录的方向，在Pribnow盒区 DNA双螺旋解开与RNA聚合酶形成复合物。
35区位于Pribnow盒的上游，是启动子中另外一个 重要区域，该区域也存在着类似于Pribnow盒的共同 序列TTGACAT。目前认为-35区是RNA聚合酶对转 录起始的辨认位点。