分子遗传学7 原核基因表达调控

诱导(induction)：应环境条件变化基因表达水平增高的现 象。可诱导基因(inducible gene)；
阻遏(repression)：随环境条件变化而基因表达水平降低 的现象。可阻遏基因(repressible gene)。
7
管家基因(housekeeping gene)
某些基因在一个个体的几乎所有细
15
三、原核基因表达调控
基因表达调控主要表现在以下两方面：
1.转录水平上的调控（transcriptional regulation）；
RNA转录的开/关 数量 选择性加工
2.转录后水平上的调控（post-transcriptional regulation）
蛋白质翻译速率 数量 加工、降解和分泌…
DNA 5’---ATGAGTA----3’ Non-template (sense strand) 3’----TACTCAT----5’ template (antisense strand)
RNA 5’----AUGAGUA----3’
3
● 某一基因只以一条单链DNA 为模板进行转录（不对称转录）
胞中持续表达。
12
bcl-2
β-actin
8
8
常用的管家基因
中文名称 Beta－肌动蛋白 甘油醛3-磷酸脱氢酶 TATA Box结合蛋白 18s 核糖体核糖核酸 微管蛋白α
英文缩写 β-actin GAPDH TBP 18s rRNA α-Tubulin
9
9
五、基因表达的调控因子： • 蛋白质 ( 特异性 ) • 小分子RNA ( 普遍性)
5
基因表达的时空性
基因组(genome): 是指含有一个生物体生存、发育、 活动和繁殖所需要的全部遗传信息的整套核酸。
组织特异性(tissue specificity):不同组织细胞中不仅 表达的基因数量不相同，而且基因表达的强度和种类也 各不相同.
阶段特异性(stagespecificity)： 细胞分化发育的不同时期，基因表达的 情况是不相同的.
原核基因
-35序列
Pribnow box ＋1 （－10）
……… TTGACA ……… TATAAT …… 转录
δ因子 结合区
RNA聚合酶 识别结合区
真核基因
-110
-70~-80
Pribnow box ＋1 （－25）
……… GGGCGG ……… CAAT ……… TATAAT …… 转录
双向定位
第七章 原核基因表达调控
一、操纵子的概念及结构、RNA聚合酶的结构功能 二、大肠杆菌乳糖操纵子（lac）的表达调控 三、大肠杆菌色氨酸操纵子（trp）的表达调控
1
2
一、若干基本要点
• 基因表达的第一步：以dsDNA中的一条单链作为转录的模板， 在依赖DNA的RNA聚合酶的作用下按A－U，C－G 配对的原 则，合成RNA分子模板单链。 • DNA的极性方向为3’→5’, 而非模板单链DNA的极性方向与 RNA链相同，均为5’→3’.
16
1、 RNA polymerase in prokaryotes
βα σ
α β’
Core Enzyme for elongation 依靠静电作用力 非专一性与非特异DNA 结合 半衰期；60’
βα
σ
α β’ cover 60bp
Holo Enzyme for initiation 依靠空间结构 专一性与 特异DNA结合
12
原核生物与真核生物基因表达的差异
原核生物： 转录与翻译在同一时空。
转录与翻译相耦联（coupled transcription and translation）。 真核生物：转录产物（primary transcript）只有从核内运转到核外，
才能被核糖体翻译成蛋白质。
13
真核基因与原核基因调控区
6
基因表达适应环境的变化
1、组成性表达(constitutive expression)：指不大受环境变 动而变化的一类基因表达。
看家基因(housekeeping gene)：在组织细胞中持续表达， 是细胞基本的基因表达。
2、适应性表达(adaptive expression)：指环境的变化容易 使其表达水平变动的一类基因表达。
● RNA的转录包括promotion, elongation, termination 三过 程
●从启动子（promoter）到终止子（terminator）称为转录单位
（transcriptional unit）
●原核生物中的转录单位多为 polycistron in operon ●真核生物中的转录单位多为monocistron, No operon ●转录原点记为+1，其上游记为负Fra bibliotek，下游记为正值
10
10
表达调控可以发生在 基因表达的哪些过程？ 最主要在哪个过程？
主要发生在转录 水平，转录前、 转录后多水平均 有调控。
11
基因表达适应环境的变化
原核生物： 营养状况（nutritional status） 环境因素（environmental factor）
真核生物（尤其是高等真核生物）中， 激素水平（hormone level） 发育阶段（developmental stage）
半衰期；数小时
17
separation of the subunits of E. coli RNA polymerase by SDS-PAGE
-10 upstream
+1 start point
4
+10 downstream
二、基因的表达
• 基因表达(gene expression) 是指储存遗传信息的基因经 过一系列步骤表现出其生物功能的整个过程。 典型的基因表达是基因经过转录、翻译， 产生有生物活性的蛋白质的过程。 • 基因表达调控（gene regulation或gene control）： 对这个过程的调节就称为。
双向定位
RNA聚合酶 识别结合区
14
大肠杆菌乳糖操纵子
Z/Y/A : 结构基因 P(promoter): RNA聚合酶结合部位。 O(operator): 阻遏蛋白的结合部位; 多顺反子mRNA: 当一个mRNA含有编码一个以上蛋白质的编码信息，而且 这些
蛋白质都是以独立的多肽被翻译时，这样的mRNA称之多顺反子mRNA;