医用分子遗传学真核基因转录调节
分子遗传学中转录调控因子的作用及其功能神经回路
分子遗传学中转录调控因子的作用及其功能神经回路随着生物学、生物技术的不断发展，我们对于生命起源和生命进化的了解也越来越深入，其中分子遗传学作为当前研究最为广泛和深入的一个分支，越来越受到人们的关注。
分子遗传学是指生命体内遗传信息的传递、复制、修饰及表达等过程，其中重要的一环便是基因转录调控。
在这个过程中，一些重要的分子被引入，它们能够直接或间接地影响基因的转录和表达，从而调节蛋白质的合成、功能及其细胞内外的相互作用。
这些因子包括转录因子、共激活因子、组蛋白修饰酶等，它们调节了许多神经元基因的表达，控制了大脑内神经回路的发育和功能。
近年来，通过动物及人类研究，分子遗传学家们已经证明了在动物脑神经回路发育过程中这些转录调控因子的重要作用。
在神经元分化、轴突引导、突触形成和突触可塑性等过程中，转录调控因子调控着大量的基因表达，从而运转着神经回路系统的形成和发育。
在远离神经系统的高尔基器中，许多初级转录调控因子及共激活因子被转录和翻译成为蛋白质，在Golgi体中被修饰后再运输到神经元核中。
其中，转录因子可以更直接地与DNA序列结合，调节了基因表达并控制了神经回路发育过程中各个阶段的基因表达模式。
共激活因子则与特定芯片区复合，单独调节一个或多个基因的转录。
除了对神经回路系统发育的重要作用外，在成年神经系统中，转录调控因子的作用仍然有着重要的影响。
这些因子通过影响脑功能相关基因的表达和蛋白质合成，影响了脑内的突触可塑性和神经元存活等过程。
这一过程中，转录调控因子在生长锤突、调节神经递质合成、释放和功能等方面起到了重要作用。
最近的研究表明，神经元突触前膜动作电位谱的调整可能与转录调控因子的作用有关。
这些因子在突触中调控基因表达，并影响神经元在不同发育阶段突触特异性哪不同芯片区之间的连接方式。
一些突触可塑性与脑发育、认知等过程有关的基因则在这个阶段受到转录调控因子的控制，从而影响了神经元连接和功能。
综合以上论述，可以看出，转录调控因子在神经系统中的作用是不可忽视的。
原核、真核生物基因及表达调控
原核、真核生物基因及表达调控引言现代生物学中“基因”一词甚为流行，细胞学、遗传学、生物化学等，以及各种生物学课本中，都涉及到“基因”一词。
甚至象典型的宏观生物学科——生态学，也把一片森林称为一个“基因库”[1]。
现代生物学已经完全证明，DNA 分子是由称为核普酸的有机分子线性聚合而成。
基因就是核普酸按一定顺序排列而成的DNA分子片段，它携带着遗传信息。
基因表达(gene expression)是指细胞在生命过程中，把储存在DNA顺序中遗传信息经过转录和翻译，转变成具有生物活性的蛋白质分子。
其实质就是遗传信息的转录和翻译。
在个体生长发育过程中，生物遗传信息的表达按一定的时序发生变化（时序调节），并随着内外环境的变化而不断加以修正（环境调控）[2]。
原核生物和真核生物的基因及表达过程有着差异。
随着世界分子生物学研究不断深入，基因表达技术有了很大的提高。
迄今为止，人们已经研究开发出多种原核和真核表达系统用以生产重组蛋白[3]。
一．原核、真核生物基因结构原核生物基因分为编码区与非编码区，所谓的编码区就是能转录为相应的信使RNA，进而指导蛋白质的合成，非编码区位于编码区的上游及下游。
[4]在调控遗传信息表达的核苷酸序列中最重要的是位于编码区上游的RNA聚合酶结合位点。
RNA聚合酶是催化DNA转录为RNA，能识别调控序列中的结合位点，并与其结合。
真核生物基因结构见图1：图1 真核生物基因结构二．原核、真核生物基因结构的区别最主要的在于真核基因是不连续的,而原核基因是连续的。
所谓真核基因的不连续，即一个基因的编码序列也叫外显子，被一个或多个非编码序列，又叫内含子所间隔。
[5]这些内含子和外显子同属一个转录单位，转录形成前体。
经过转录的加工，即切去内含子，重新连按外显子，从而得到成熟。
而绝大多数的原核基因是连续的，没有内含子的间隔，转录产生成熟。
不仅如此，而且凡在代谢途径上功能有关的多个基因可能紧密相联，与它们的调控基因一起组成一个操纵子，转录到一条链。
分子遗传学第9章 真核生物基因表达调控
9.3.2 基因调控的反式作用因子
反式作用因子是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率的蛋白质。
①参与所有或某些转录阶段的RNA聚合酶亚基，不具有基因 特异性
②与转录的起始或终止有关的辅助因子，不具有基因特异性
③与特异调控序列结合的转录因子。它们中有些被认为是转 录复合物的一部分，因为所有或大部分基因的启动区都含 有这一特异序列。更多的则是基因或启动子特异性结合调 控蛋白，它们是起始某个（类）基因转录所必需的
在活性染色质中还存在一些对DNaseI特别敏感的 区域，称为DNaseI 超敏感区。DNA超敏感区一般 位于活性基因的5’端，可能反映了基因转录的起始 位点
20
Байду номын сангаас
9.3 转录水平上的调控
真核生物的转录调控大多数是通过顺式作用元件
和反式作用因子的复杂的相互作用实现的
真核生物的转录主要在常染色质上进行，因此染
4
真核基因组的一般结构特点
① 在真核细胞中，一条成熟的mRNA链只能翻译出 一条多肽链，不存在原核生物中常见的多基因操 纵子形式 ② 真核细胞DNA都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 ③ 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含子 ④ 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
thr4
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HMLα:是使细胞由a型转变为α型所必需的 HMLa:是使细胞由α型转变为a型所必需的
当活跃匣子是MATa时，细胞就是a型 当活跃匣子是MATα时，细胞就是α型
分子生物学名词解释
中心法则：生物体遗传信息流动途径。
现包括反转录和RNA复制等内容。
复制：是指遗传物质的传代，以母链DNA为模板合成子链DNA的过程。
转录：以DNA的一条链的一定区段为模板，按照碱基配对原则，合成一条与DNA链互补的RNA链的过程。
翻译：以mRNA为模板，氨酰-tRNA为原料直接供体，在多种蛋白质因子和酶的参与下，在核糖体上将mRNA分子上的核苷酸顺序表达为有特定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
翻译的基本要素：tRNA、核糖体和mRNA顺式作用元件：指调控真核生物结构基因转录的DNA序列，包括启动子、上游启动子元件、增强子、加尾信号和反应元件等。
它们通过与反式作用因子相互作用来发挥转录调控作用。
反式作用因子：指真核基因的转录调节蛋白，包含DNA结合结构域和转录激活结构域。
它们与顺式作用元件、RNA聚合酶相互作用，以及转录因子之间相互协同或者拮抗，反式调控另一基因的转录。
操纵子：原核生物绝大多数基因按照功能相关性成簇串联排列，与启动子、操纵基因等调控元件共同组成一个转录单位，实现协调表达。
（原核生物中控制蛋白质合成的功能单位，包括结构基因和调控部分。
）乳糖操纵子：控制β半乳糖苷酶诱导合成的操纵子。
包括调控元件P(启动子)和O(操纵基因)，以及结构基因lacZ、lacY和lacA。
在没有诱导物时，调节基因lacI编码阻遏蛋白，与操纵基因O结合后抑制结构基因转录；乳糖的存在可与阻遏蛋白结合诱导结构基因转录，以代谢乳糖。
色氨酸操纵子：控制色氨酸合成的元件之一。
大肠杆菌的色氨酸操纵子有启动子和操纵基因控制一个多顺反子mRNA的转录，控制编码色氨酸生物合成需要的各种酶，另外，还有前导区和衰减区。
当培养基中有足够的色氨酸时，操纵子关闭，，缺乏色氨酸时，操纵子开启。
诱导与阻遏：若调节蛋白和操纵基因结合后，抑制其所调控的基因转录，称阻碍物，反之诱导。
（与调节蛋白结合的效应小分子，辅诱导物）基因表达：指将来自基因的遗传信息合成功能性基因产物的过程。
简述真核生物基因的转录过程和调控方式
简述真核生物基因的转录过程和调控方式生物基因是组成生物体的基本结构，可以被视为生物的基本构成单位。
它们的转录和调控是生物体的发育、进化和功能的主要驱动力。
真核生物基因的转录过程是指，含有信息的DNA分子由转录因子催化其转录成另一种碱基序列的核酸分子，如mRNA，而调控方式是指DNA 转录产生的mRNA是否以及如何有效地被表达，从而影响有效基因表达。
因此，真核生物基因的转录过程和调控方式对研究生物体的发育、进化和功能具有重要意义。
首先，真核生物基因的转录是由转录因子酶催化完成的。
发现DNA序列中的转录因子酶结合位点后，可以触发转录过程。
一般情况下，转录因子可以分为强相关转录因子和弱相关转录因子。
强相关转录因子可以直接结合基因起始子，而弱相关转录因子是可以互相协同作用的，只有多个弱相关转录因子聚集起来，才能结合基因起始子，激活转录过程。
其后，RNA聚合酶结合到基因起始子，并开始从DNA 模板复制RNA产物，并在新复制体上完成除去框架。
一旦翻译完成，mRNA可以被分泌到细胞外或运输到另一个细胞，在那里充当蛋白质模板结构。
其次，真核生物基因的调控方式是指DNA转录产生的mRNA是否以及如何有效地被表达。
重要的是要将mRNA表达调节到正确的水平，以确保细胞以有效的方式表达指定的基因。
真核生物基因的调控方式包括转录和转录后调控，分别由转录因子和调控因子来实现。
转录有两种形式，一种是基因质量调控，它控制基因的转录速率；另一种是基因转录路径调控，它控制基因表达特定蛋白质的转录路径，并可能与遗传学相关。
此外，转录后调控可以分为翻译调控和信使RNA修饰调控，它们可以识别和处理mRNA的表达，改变mRNA的稳定性以及调节蛋白质表达水平。
最后，真核生物基因的转录过程和调控方式是研究生物体发育、进化和功能中重要的因素之一。
转录过程和调控方式可以控制基因的表达水平，从而影响有效基因的表达，对细胞的发育和功能有重要的作用。
例如，基因的转录和调控可以影响基因组的结构变化，这可以帮助研究生物体的发育和进化过程。
（整理）分子遗传学考试复习题
（整理）分⼦遗传学考试复习题《分⼦遗传学》考试复习题⼀、选择题1、DNA分⼦超螺旋盘绕组蛋⽩⼋聚体（ A ）圈A、1.75B、2C、2.75D、32、在真核⽣物基因表达调控中，（ B ）调控元件能促进转录的速率。
A、衰减⼦B、增强⼦C、repressorD、TATA box3、原核⽣物RNA聚合酶识别的启动⼦位于（A ）A、转录起始点上游B、转录起始点下游C、转录终点下游D、⽆⼀定位置4、植物雄性不育与下列（ B ）有关A、叶绿体B、线粒体C、核糖体D、⾼尔基体5、染⾊体的某⼀部位增加了⾃⾝的某⼀区段的染⾊体结构变异称为( D )。
A、缺失B、易位C、倒位D、重复6、合成多肽链的第⼀个氨基酸是由起始密码⼦决定的。
细菌的起始密码⼦⼀般为（B）。
A、 ATGB、AUGC、UAAD、UGA7、真核⽣物蛋⽩质合成的的起始密码⼦是（ D ）。
A、 ATGB、UGAC、UAAD、AUG8、下列哪些密码⼦不是终⽌密码⼦（ A ）A、 AUGB、UAAC、UAGD、UGA9、⼈的ABO⾎型受⼀组复等位基因IA、IB、i控制，IA和IB对i都是显性，IA与IB为共显性。
⼀对夫妻⾎型均为AB型，则其所⽣⼦⼥的⾎型不可能是( A )。
√A. O型B. A型C. B型D. AB型10、通常把⼀个⼆倍体⽣物配⼦所具有的染⾊体称为该物种的( B )。
√A. ⼀个同源组B. ⼀个染⾊体组C. ⼀对同源染⾊体D. ⼀个单价体11、某双链DNA分⼦中，A占15%，那么C的含量为（C）A、15%B、25%C、35%D、45%12、原核⽣物中多基因组成的基因表达和调控元件称为（ B ）A、顺反⼦B、操纵⼦C、密码⼦D、基因组13、下列哪⼀个有关DNA突变修复的叙述是不正确的？（ D ）A、DNA修复机制有时也会引起突变；B、在细胞⽣长的任何时期都可以探测到DNA突变，并加以修复；C、很多DNA修复机制都可以在将受损的DNA切除，再以其完好的互补链为模板将缺少的序列补齐；D、细胞可检测并切除罕见的互变异构体碱基以防⽌突变的发⽣。
(武汉大学)分子19.真核生物的转录调控
（武汉大学）分子19.真核生物的转录调控●本章概要●真原核生物基因调控的相同点●基本原理一致●信号均来自环境●激活因子和抑制因子●协同结合——募集调控、变构调控●最常见的调控步骤是转录起始●真原核生物基因调控的不同点●真核生物的mRNA剪接是重要的调控点●真核生物比原核生物有更加精细的转录机器●更多调控蛋白和调控序列多个调控蛋白控制一个基因●调控蛋白的作用更复杂●结合位点距转录起始位点更远●promoter 启动子基因转录系统结合的区域●regulator binding site 调控蛋白结合位点单个结合区域●regulatory sequence 调控序列包含一个基因所有调控蛋白结合位点的DNA片段●一个特定基因的调控蛋白结合位点数目增加●涉及核小体及其修饰修饰后可以改变基因可接近性●enhancer 增强子在多细胞生物中，延伸至距启动子（上游或下游）数千个核苷酸处的一组结合位点由数十个调控蛋白结合位点组成●不同的增强子与不同调控蛋白结合应答不同的信号●控制同一基因在不同时间和位置的表达●DNA弯曲：在远距离调控起到重要作用●转录调控的保守机制●所有真核生物基因调控的基本特性相同●转录机器、核小体结构、核小体修饰类似●酵母是最适于进行遗传学和生物化学研究的生物被用于探究有关激活因子和抑制因子作用机制的信息●activator激活因子类似且具有普遍性●酵母激活因子可以在哺乳动物细胞中激活转录●其作用通过reporter gene报告基因检测●作用方式与最简单的细菌非常相似●抑制因子有所不同●gene silencing 基因沉默核小体、DNA 修饰物被招募到基因组特定区域关闭基因的表达●转录激活因子DNA结合与激活功能的分离●两个功能域二者之间有柔性连接●activation domain 激活结构域没有确定结构,据氨基酸组成划分●酸性激活域●谷氨酰胺富集区●脯氨酸富集区●DNA-binding domain DNA结合结构域●种类繁多●homeodomain 同型结构域典型的螺旋- 转- 螺旋，一个螺旋插入DNA的大沟，另一个与DNA 骨架发生接触●含锌DNA 结合域含有锌指蛋白和锌簇域锌：保持 DNA结合域结构稳定多个锌指连续存在：增加识别序列的长度和结合的亲和力●亮氨酸拉链结构域（basic zipper 碱性拉链）含有二聚化区和DNA结合区二聚化区：通过适当间隔的亮氨酸残基相互作用形成包含碱性氨基酸残基●螺旋-环-螺旋基序（basic HLH protein 碱性螺旋-环-螺旋基序）与亮氨酸拉链结构相似包含碱性氨基酸残基●DNA识别原理与原核生物相似●原核生物一个螺旋（识别螺旋）插入DNA 大沟相契合识别特殊的碱基对另一个螺旋与DNA 骨架接触使识别螺旋正确定位，并增强结合●大多数利用螺旋-转-螺旋基序结合DNA●大多数以二聚体的形式结合DNA●真核生物●细节上有差异，识别DNA的原理类似●除了同源二聚体，一些调控蛋白形成heterodimer异源二聚体识别DNA，增加了可以特异结合的DNA的范围●域交换实验证明Gal4 的DNA 结合域与激活域分离的实验，创建杂合基因●Gal4能激活酿酒酵母半乳糖基因GAL1的转录与GAL1 上游4 个位点结合有半乳糖时，使GAL1 转录效率提高1000 倍●实验步骤●(a.1) 完整的Gal4：能正常激活报告基因●(a.2) 仅激活结合域：报告基因关闭，不能成功激活转录●(b.1) 仅激活LexA的结合域：也不能被激活●(b.2) （创造的融合蛋白）表达Gal4激活域和LexA的结合域：报告基因被成功激活●酵母双杂交——探究A、B蛋白是否相互作用●（对照1：仅B蛋白与转录激活域）B蛋白与某转录活化子的激活域融合●（对照2：仅A蛋白与DNA结合域）A蛋白与该转录活化子的DNA结合域融合●若AB能相互作用，就会把DNA结合域与激活域带到足够近的地方，启动报告基因的转录——类似于自然状态下激活子的效应●通过检测报告基因表达与否，可以推测AB蛋白是否能相互作用●激活因子招募蛋白复合物细菌激活因子通常招募RNA Pol●转录机器●激活因子与一个或多个复合物相互作用，将它们招募到基因上●招募的蛋白质复合物——mediator 中介蛋白和TFⅡD 复合物●其他没有被激活因子直接招募的成分，通过已被招募成分协同结合●核小体修饰物●在组蛋白尾巴上添加化学基团●HAT 组蛋白乙酰转移酶添加乙酰基团使DNA松散——暴露核小体内部的原本无法接近的DNA 结合位点激活因子招募组蛋白乙酰转移酶，对附近区域的组蛋白进行乙酰化，使得转录机器能与启动子结合●具有bromodomain同源调节域的TFⅡD 复合物特异性结合乙酰基团含有乙酰化的核小体对转录机器更高的亲和力●重塑核小体依赖ATP 活性的SWI/SNF●延伸因子●在某些基因中启动子下游序列导致聚合酶在起始后不久暂停或停滞●这些基因中某些延伸因子的存在与否极大地影响基因表达水平●远距作用：环与绝缘子●远距作用关键——减少增强子和启动子的距离●一些蛋白●果蝇Chip蛋白与增强子和启动子间DNA上多个位点结合，形成多个小环，累积效果使得启动子和增强子接近●致密的染色体结构●DNA 包裹在核小体中，拉进增强子和启动子的距离●insulator 绝缘子使基因免于不加选择的活化和抑制●阻止非特异性基因激活●阻止transcriptional silencing 转录沉默的扩散一种特殊的抑制形式，能沿着染色质扩散●关闭多个基因的表达●不需要每个基因都有特定抑制因子结合位点●应用：随机插入哺乳动物基因组的基因经常处于沉默状态（插入到了异染色质区），在该基因的上游和下游加入绝缘子可使该基因免于沉默●信号整合与组合调控●synergistically 协同作用促进信号整合多个激活因子联合作用●协同作用的三种策略(a) 直接相互作用 (b) 与第三蛋白作用 (c, d) 暴露结合位点●多个激活因子招募转录机器的同一组分与中介蛋白不同部位的接触，组合结合的能量对招募有指数效果●多个激活因子分别招募转录机器的不同组分若没有帮助都不能有效结合启动子●多个激活因子相互帮助与所调控基因上游的位点相结合●多个激活因子常共同作用，且常常协同作用●两种激活因子共同作用产生的效应大于二者分别作用所产生效应的简单加和●combinatorial control 组合调控●真核生物中存在广泛的组合调控●激活因子和抑制因子都可能参与●啤酒酵母交配型基因的组合调控由抑制因子和激活因子的不同组合方式调控●三种存在形式●单倍体a型——含有a型特异基因●单倍体α型——含有α 型特异基因●单倍体a和α 融合形成的二倍体——不含单倍体特异基因●四种调控蛋白●a1，与α2抑制单倍体特异基因●α1，与Mcm1激活α 型特异基因●α2，抑制Mcm1，与a1抑制单倍体特异基因●Mcm1，激活a型特异基因、与α1激活α 型特异基因●调控模式●对于3种细胞形式（纵向）●单倍体a型：Mcm1启动a基因转录●单倍体α 型：α2和Mcm1关闭a基因转录，α1和Mcm1启动α 基因转录●二倍体：α2和Mcm1关闭a基因转录，a1和α2关闭单倍体特异基因转录●对于三种基因（横向）●a特异基因：Mcm1受α2控制●α 特异基因：Mcm1弱结合于基因上，与α1相互作用启动表达●单倍体特异基因：（能自主启动转录）α2与a1形成异二聚体抑制其表达●转录抑制因子●作用机制不与启动子重叠的位点结合而阻断RNA Pol的结合●招募核小体修饰物●使核小体结构更紧密●调控能够被转录机器识别的基团●histone deacetylase 组蛋白去乙酰化酶去除乙酰基团●添加甲基基团●其他作用机制●与激活因子竞争结合位点●与激活因子旁边的位点结合并与其相互作用●与启动子上游位点结合，与转录机器相互作用●信号转导对转录调控蛋白的控制●signal transduction pathway 信号转导通路STAT通路●结合细胞表面特异受体的胞外结构域起始配体（信号）——糖或蛋白质●传递给该受体的胞内结构域受体构象改变或者二聚化●分程传递给相关的转录调控蛋白●转录调控蛋白控制靶基因表达●信号控制真核细胞转录调控蛋白●暴露活化区●通过引起与DNA结合的激活因子的构象改变，释放掩蔽蛋白掩蔽蛋白可以阻断活化区、自身作为（或招募）去乙酰化酶，以抑制基因表达E2F：激活因子，与靶基因上游结合（无论激活与否）Rb：抑制蛋白，与E2F 结合——抑制激活+招募去乙酰化酶Rb磷酸化：释放E2F-激活靶基因●入核和出核——信号配体控制未活化时，许多激活因子和抑制因子被滞留在细胞质中●与抑制蛋白结合●与膜结合●核转运信号被隐藏●组蛋白与DNA 修饰导致的基因“沉默”●transcriptional silencing 转录沉默一种位置效应●基因由于它所处的位置而沉默●沉默效应可在大段DNA 序列上扩散●沉默形式●最常见的沉默——heterochromatin 异染色质染色体的特殊区域，如端粒和着丝粒●核小体的修饰改变基因对转录机器和其他调控蛋白的可接近性●去乙酰化●组蛋白甲基化●DNA甲基化（DNA methylase DNA甲基化酶）●组蛋白去乙酰化和甲基化（酵母基因的沉默）●区域：端粒、沉默的交配型基因座和rDNA●端粒染色体末端1-5 kb，折叠、紧密的结构，乙酰化程度低●SIR:沉默信息调控子Rap1 protein: 识别端粒重复序列，招募SIR complex SIR2: 去乙酰化酶去乙酰化的尾巴与SIR3, 4结合进而招募更多的SIR complex●Rap1 protein决定了沉默的特异性，确定SIR复合物形成的位置●insulator 绝缘子阻止沉默的扩散●其他类型组蛋白修饰抑制SIR2结合并终止扩散●组蛋白H3尾巴的甲基化●DNA甲基化●heterochromatin 异染色质●DNA 结合蛋白（如MeCP2）招募组蛋白去乙酰化酶和组蛋白甲基化酶进而修饰邻近的染色质●DNA 甲基化标记异染色质将要形成的位置通过DNA 甲基化和随后的组蛋白修饰关闭基因DNA甲基化使启动子被关闭，甲基化的DNA招募蛋白质，进一步招募组蛋白去乙酰化酶和染色质重塑复合物使DNA完全关闭●imprinting 印记在二倍体细胞中，来自父方或母方的等位基因中，一方的基因表达而另一方的基因沉默的现象●人类H19基因与胰岛素样生长因子2（Igf2）基因enhancer 增强子：可激活其中任何一个基因ICR 印记控制区：绝缘子，位于基因Igf2和H19之间调控关键：ICR 和它的甲基化状态●在母方染色体中：ICR 结合CTCF，阻断增强子对Igf2 的作用●在父方染色体中：ICR 和H19 promoter甲基化，CTCF 不能结合ICR，转录机器不结合H19 promote，增强子直接激活Igf2H19 的进一步抑制：DNA 甲基化，MeCP2 结合甲基化ICR，招募去乙酰化酶，抑制H19 启动子●基因的表观遗传调控（染色质与表观遗传）●epigenetic regulation 表观遗传调控在缺乏起始信号和基因突变的情况下，基因表达模式的继承●让细胞在迭代中维持基因的开启，即使诱导它们开启的信号只瞬间存在（已经消失）●细胞分裂中的表观遗传调控●基因表达的状态溶原生长（λ抑制因子的正自我调控）在恶劣的生长环境中建立，转而在生长环境良好的培养基中依然维持●DNA 甲基化●maintenance methylase 维持甲基化酶完全甲基化DNA复制产生2条半甲基化DNA，维持甲基化酶识别半甲基化位点●更有效地修饰半甲基化DNA（完全甲基化DNA 复制的产物）●理论：核小体可以为表观遗传的继承提供基础甲基化的核小体分配到子代，招募组蛋白甲基化酶参与修饰●本章名词●本章概要●activator●repressor●promoter●regular binding site●regulatory sequence●enhancer●insulator (boundary element)●转录调控的保守机制●reporter gene●gene silencing●activation domain●DNA-binding domain●heterodimer●homeodomain●basic zipper●basic HLH protein●激活因子招募蛋白复合物●mediator●histoneacetyl transferase, HAT●bromodomain●信号整合与组合调控●synergistically●combinatorial control●转录抑制因子●histone deacetylase●信号转导对转录调控蛋白的控制●signal transductioin pathway●cell surface receptor●组蛋白与DNA 修饰导致的基因“沉默”●transcriptional silencing●heterochromatin●DNA methylase●imprinting●基因的表观遗传调控●epigenetic regulation●maintenance methylase●重点知识点●简述转录调控的原理。
某大学生物工程学院《普通生物化学》考试试卷(612)
某大学生物工程学院《普通生物化学》课程试卷（含答案）__________学年第___学期考试类型：（闭卷）考试考试时间：90 分钟年级专业_____________学号_____________ 姓名_____________1、判断题（140分，每题5分）1. 每一个相应的氨酰tRNA与A位点结合，都需要一个延伸因子参加并消耗一个GTP。
（）答案：正确解析：2. 来源于同一个体的脑细胞和肌细胞的DNA的Tm值不同。
（）[华中农业大学2017研]答案：错误解析：3. DNA分子中的两条链在体内都可能被转录成RNA。
（）答案：正确解析：4. 腺嘌呤脱去氨基转变为黄嘌呤。
（）答案：错误解析：腺嘌呤脱去氨基转变为次黄嘌呤。
5. NADH脱氢酶是指以NAD＋为辅酶的脱氢酶的总称。
（）[华东师范大学2008研]答案：错误解析：NADH脱氢酶又称为NADH脱氢酶复合物，是一种位于线粒体内膜催化电子从NADH传递给辅酶Q的酶，并不是指以NAD＋为辅酶的脱氢酶的总称。
6. 大多数真核生物的mRNA和它的DNA模板是等长的。
（）答案：错误解析：真核生物DNA模板中存在大量非编码序列，因此比mRNA长。
7. 解偶联剂可抑制呼吸链的电子传递。
（）[华中农业大学2007研]答案：错误解析：解偶联剂使电子传递与氧化磷酸化脱节，电子传递能断续进行，但电子传递释放的能量以热形式散发，不能形成ATP。
8. 磷酸吡哆醛只作为转氨酶的辅酶。
（）答案：错误解析：磷酸吡哆醛可作为转氨酶，氨基酸脱羧酶和δ氨基γ酮戊酸合成酶（ALA合酶）的辅酶分别参与转氨基作用，脱羧基作用和血红素合成反应。
9. 疏水蛋白质的折叠伴随着多肽链的熵增加。
（）[清华大学研]答案：错误解析：蛋白质折叠过程是有序化的过程，故熵减少。
10. 核酸杂交的原理是根据DNA分子的两条单链具有共同的碱基组成。
（）[厦门大学2014研]答案：错误解析：核酸杂交的原理是根据DNA分子的两条单链的碱基互补配对。
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四、RNA pol II转录起始的调节
1.由10－12个亚基组成 2.最大亚基的C末端含有可磷酸化位点的氨
结构：至少含有DNA结合域和转录活性区 域
（二）反式作用因子 1. 转录调节因子分类（按功能特性）
* 基本转录因子(general transcription factors)
是RNA聚合酶结合启动子所必需的一组蛋 白 因 子 ， 决 定 三 种 RNA(mRNA 、 tRNA 及 rRNA)转录的类别。
研究真核生物基因转录调控的方法
• 体外： 1.DNase I 的敏感位点 2.Gel Shift (EMSA) 3.Footprint • 体内： 1.Traisent Transfection 2.Establish stable cell line
基酸残基（Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser） 重 复 序 列 ， 称 为 CTD （ Carboxyl Terminal Domain） 3.CTD 是 TFII － H 的 底 物 ， 磷 酸 化 后 与 RNA链延伸有密切关系
（一）顺式作用元件
1. 启动子
真核基因启动子是RNA聚合酶结 合位点周围的一组转录控制组件，至 少包括一个转录起始点以及一个以上 的功能组件。
（二）单顺反子
单顺反子(monocistron) 即一个编码基因转录生成一个mRNA
分子，经翻译生成一条多肽链。
（ 三）基因不连续性
二、真核基因表达调控特点
染色体水平DNA的活化 转录的起始
hnRNA 的剪切和加工 mRNA 转移到胞浆 翻译
二、真核基因表达调控特点
（一）多种RNA聚合酶 （二）活性染色体结构变化 （三）正性调节占主导 （四）转录与翻译分隔进行 （五）转录后修饰、加工
甾体类激素受体
转录活化域
（三）mRNA 转录激活及其调节
TBP相关因子
是细胞特异的，与转 录激活因子共同决定 组织特异性转录
TFⅡF polⅡ
TAF TAF TAF TFⅡH
TFⅡA TBP
TFⅡB
TATA
DNA
真核RNA聚合酶Ⅱ在转录因子帮助下，形成 的转录起始复合物。TF II D是唯一具有位点特异 的DNA结合能力的因子。
* 特异转录因子(special transcription factors)
为个别基因转录所必需，决定该基因的 时间、空间特异性表达。
转录激活因子
转录抑制因子
基础转录因子
1.TFII－D：由TBP和8种辅助因子（TAF）结合的复合 物，TBP识别TATA box，并与上游调控元 件调节基础转录速率有关。
TBP Associated Factor (TAF)功能
1.在无TAF的情况下，TBP能启动基础转录 水平。
2.TAF将反式作用因子的活性区域与基础转 录复合物连接。
2. 转录调节因子结构
TF
DNA结合域
转录激活域
酸性激活域 谷氨酰胺富含域 脯氨酸富含域
蛋白质-蛋白质结合域 （二聚化结构域）
TATA盒 GC盒 CAAT盒
2. 增强子(enhancer)
指远离转录起始点、决定基因的时间、 空间特异性、增强启动子转录活性的DNA序 列。
3. 沉默子(silencer)
某些基因的负性调节元件，当其结合特异 蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。
（二）反式作用因子
定义：是能直接或间接地识别或结合在各 顺式作用元件核心序列上，参与调 控靶基因转录速率的一组蛋白质。
2.TFII－B：C末端直接结合在TBP－DNA复合物上，N末端具有结合RNA聚合酶的功能。
3.TFII－F：1、可直接和聚合酶 II 作用，在激活因子作 用下，将此复合物募集到起始复合物上去。
2、TFII－F还有解旋的活性 4.TFII－E：和TBP相互作用，参与调节TFII－H的酶活
性
5.TFII－H：有解旋酶活性，磷酸化RNA聚合酶 II 大亚 基
以后可加强阻遏蛋白或降低激活蛋白与DNA 的结合 3.DNA甲基化对转录的抑制主要决定于甲基化 CpG的密度和启动子强度
DNA Methylation and Transcription
5`
3`
3`
5`
4. 组蛋白变化
① 富含Lys组蛋白水平降低
活性的核小体常缺乏H1，但却结合有非组蛋 白 HMG－14和HMG－17的存在
锌指结构
Cys-X2-4-Cys-X3-Phe-X5-Leu-X2-His-X3-His
锌指结构
碱性－亮氨酸拉链 Basic-Leucine-Zipper
碱性－螺旋－环－螺旋 Basic-Helix/Loop/Helix
碱性－螺旋－环－螺旋 Basic-Helix/Loop/Helix
甾体类激素受体
第三节
真核基因转录调节
Regulation of Eukaryotic Gene Transcription
一、真核基因组结构特点
（一）真核基因组结构庞大
哺乳类动 物基因组 DNA 约 3 × 10 9 碱基对
编码基因约 有 40000 个，占总长的1 % rDNA等重复基因约 占 5% ~ 10%
1. 对核酸酶敏感
活化基因常有超敏位点，位于调节蛋 白结合位点附近。
2. DNA拓扑结构变化Leabharlann 天然双链DNA均以负性超螺旋构象存在；
基因活化后
转录方向
负超螺旋 RNA-pol 正超螺旋
3. DNA碱基修饰变化
真核DNA约有5%的胞嘧啶被甲基化， 甲基化范围与基因表达程度呈反比。
1.mCpG是真核生物甲基化的唯一形式 2.基因表达与CG甲基化程度呈负相关，甲基化
② H2A, H2B二聚体不稳定性增加 ③ 组蛋白修饰
H1组蛋白磷酸化，对DNA亲和力低 核心组蛋白的修饰，乙酰化，磷酸化
④ H3组蛋白巯基暴露
三、RNA pol I 和pol Ⅲ的转录调节
• RNA pol I转录产物只有rRNA前体，有2个顺式作用元 件（-45~+20bp核心元件，-156~-107bp上游控制元件 UCE），需两种转录因子来正确有效地帮助起始转录 （上游结合因子1和选择性因子1）。