基因表达的调控机理新进展

合集下载

基因表达调控与疾病发生的关系

基因表达调控与疾病发生的关系

基因表达调控与疾病发生的关系基因表达调控是指细胞和生物体内基因表达水平的调节机制。

这一过程在细胞的正常功能维持以及生物体的发育、生长和适应环境等方面起着重要作用。

然而,当基因表达调控出现异常时,可能会导致疾病的发生和进展。

本文将探讨基因表达调控与疾病发生之间的关系。

一、基因表达调控的基本原理基因表达调控是由一系列复杂的分子机制组成的。

在基因转录过程中,转录因子与DNA结合,调控基因的转录率。

转录因子的结合与调控可以受到多种因素的影响,例如化学信号、细胞内外环境和遗传调控等。

在转录后的基因表达过程中,还涉及到RNA 加工、RNA稳定性、翻译调控以及蛋白质的修饰等多个层面的调控。

这些调控机制共同作用,使得细胞内基因表达能够被精准地调节。

二、基因表达调控与常见疾病基因表达调控异常可能与多种疾病的发生和发展相关。

1.癌症癌症是一类基因表达调控异常导致的重要疾病。

癌症细胞的基因表达异常通常涉及到转录因子和信号转导通路的改变。

例如,某些转录因子的过度激活会促进癌细胞的增殖和转移能力,从而导致肿瘤形成。

此外,细胞周期调控的紊乱也是癌症发生的重要原因。

2.神经系统疾病神经系统疾病的发生与基因表达调控异常密切相关。

例如,帕金森病是由多个基因异常表达引起的神经变性疾病。

某些基因的突变或过度表达导致了神经细胞的功能障碍和死亡。

3.免疫系统疾病免疫系统疾病如类风湿关节炎和系统性红斑狼疮等也与基因表达调控异常相关。

免疫细胞的活化、功能和调节都是基因表达调控的结果。

当基因表达调控异常时,免疫细胞可能会出现功能异常或免疫反应过度,从而导致免疫系统疾病的发生。

三、基因表达调控异常的原因基因表达调控异常可能受到多种因素的影响。

1.突变某些基因的突变会影响转录因子或调控元件的结构和功能,进而影响基因的表达水平。

2.表观遗传调控表观遗传调控是指基因表达水平的转变不伴随DNA序列的改变。

甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等表观遗传调控机制的异常可能导致基因表达调控出现问题。

表观遗传调控机制研究新进展

表观遗传调控机制研究新进展

表观遗传调控机制研究新进展近年来,随着表观遗传学的迅猛发展,科学家们对于表观遗传调控机制的研究取得了令人瞩目的进展。

表观遗传调控是指通过改变基因表达和功能而不涉及DNA序列改变的遗传调控方式。

它在细胞分化、发育、疾病发生等生物过程中起着重要作用。

本文将重点介绍表观遗传调控机制的新进展,包括DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA和染色质结构的调控。

DNA甲基化是表观遗传调控中最早被发现的一种方式。

它是指DNA链上甲基基团的添加,通常发生在CpG二核苷酸的位置上。

甲基化可以通过抑制转录因子的结合来沉默基因的表达。

过去的研究主要集中在CpG岛地区的甲基化调控,然而最新的研究表明,在非CpG岛地区也存在着全新的DNA甲基化形式。

例如,DNA水平的羟甲基化和甲酰化等形式的修饰在某些细胞类型中也发挥重要作用。

此外,新的研究还发现,非CpG岛地区的DNA甲基化修饰与胚胎发育和神经系统发育密切相关。

这些新发现拓宽了我们对DNA甲基化调控机制的认识。

组蛋白修饰是另一种重要的表观遗传调控方式。

组蛋白是染色质的主要组成部分,其修饰状态能够影响染色质的紧密程度以及基因的可及性。

过去的研究主要关注组蛋白乙酰化、甲基化和磷酸化等修饰形式,然而最新的研究表明,还存在着其他类型的组蛋白修饰。

例如,最近发现的组蛋白丙醚化修饰与胚胎发育和干细胞的自我更新密切相关。

此外,改变组蛋白修饰酶的表达水平或活性也能够导致胚胎发育异常和疾病的发生。

这些新的发现丰富了我们对组蛋白修饰调控机制的理解。

非编码RNA是一类不具备编码蛋白质功能的RNA分子。

虽然非编码RNA在基因表达调控中的作用一直备受关注,但其具体机制仍不完全清楚。

最近的研究发现,非编码RNA通过与DNA、RNA和蛋白质相互作用,参与了基因转录、转运、翻译和降解等过程。

例如,一类名为长链非编码RNA (lncRNA)的分子,在染色体重塑、转录因子调控和染色质状态维持等方面发挥着重要作用。

生物学中的基因调控研究

生物学中的基因调控研究

生物学中的基因调控研究基因调控是生物学中一个非常重要的领域,它涉及到基因的表达和功能调节。

随着对基因调控机制的深入研究,人们逐渐认识到这对生物体的生长、发育和疾病等方面都具有重要意义。

本文将简要介绍生物学中的基因调控研究。

一、基因调控的定义和意义基因调控是指生物体通过一系列的调控机制来控制基因的表达,从而影响细胞的发育、形态和功能。

基因调控的研究能够帮助人们深入了解细胞的生物学过程,揭示生命现象背后的机制,也为人类疾病的发生和治疗提供了重要的线索。

二、基因调控的主要机制基因调控机制包括转录水平的调控和转录后水平的调控。

转录水平的调控主要通过调控转录因子的结合来实现,转录因子可以结合到特定的DNA序列上,进而促进或抑制基因的转录。

转录后水平的调控主要通过核糖体的招募和翻译后修饰来实现,这些调控过程能够影响基因转录产物的去氧核糖核酸(mRNA)的稳定性和转化效率。

三、基因调控的研究方法基因调控的研究方法包括基因组学、转录组学和蛋白质组学等。

基因组学可以帮助人们系统地分析一个物种的基因组,并揭示其中与基因调控相关的特征。

转录组学可以通过测定特定条件下细胞中的mRNA水平,来分析基因的表达模式和调控机制。

蛋白质组学则可以研究蛋白质的表达、修饰和交互作用等方面的规律,从而揭示基因调控的机理。

四、基因调控的研究进展在基因调控的研究中,一些重要的调控因子和调控网络已经被鉴定和分析。

例如,转录因子是基因调控中一个重要的组成部分,它们通过结合到DNA上的特定序列来调控基因的表达。

此外,一些重要的调控网络,如转录因子-转录因子和转录因子-非编码RNA等,也被揭示出来。

这些研究结果对于深入理解基因调控的机制以及疾病的发生和治疗具有重要价值。

五、基因调控的应用前景基因调控的研究对于人类疾病的预防、诊断和治疗具有广阔的应用前景。

通过研究基因调控机制,我们可以发现新的药物靶点,为疾病治疗提供新的思路。

另外,基因调控的研究还可以为农业生产和生物工程等领域提供重要的理论和技术基础。

基因表达调控机制的研究进展及趋势

基因表达调控机制的研究进展及趋势

基因表达调控机制的研究进展及趋势随着基因技术的快速发展,越来越多的科学家开始关注如何理解和利用基因信息。

基因表达调控机制就是其中的重要组成部分。

基因表达指的是基因转录成RNA的过程,而基因表达调控则是指何时和如何触发这个过程。

它涉及到如何控制基因的开关,让它们在适当的时候以适当的方式表达出来。

下面将介绍一些基因表达调控机制的研究进展与趋势。

1. 序列特异性调控在基因表达调控中,序列特异性调控是指基于DNA序列的特异性的调控方式。

这种调控方式主要发挥作用的是转录因子,它们可以结合到DNA上的特定区域,从而调控基因表达。

研究发现,转录因子的数量是非常庞大的,它们还可以相互作用和调节。

此外,最近还出现了一些新的序列特异性调控机制,如CRISPR-Cas9系统和TALENS技术,在基因编辑和基因治疗方面有着广阔的应用前景。

2. 后转录调控在前转录调控过程中,DNA被转录成RNA,然后RNA通过翻译转化成蛋白质。

而后转录调控就发生在RNA转录的后期。

这种调控方式主要涉及到RNA的后期处理,如剪接、多聚腺苷酸尾巴加工和RNA降解。

已经发现一些后转录调控因子,在肿瘤发生和发展中扮演着关键角色。

3. 染色质调控染色质是由DNA和一些调控元件组成的复杂结构,是基因表达的重要调节因素。

染色质调控机制主要包括乙酰化、甲基化和去甲基化等化学修饰方式,以及类胰蛋白、CpG岛和miRNA等特定元素的调控。

乙酰化和甲基化是已经被广泛研究的染色质调控机制。

研究表明,染色质结构的改变可以引起基因表达的改变。

因此,染色质调控机制对于理解基因表达调控的分子机制具有重要意义。

4. RNA干扰调控RNA干扰是一种基于RNA片段的基因调控方法。

它可以通过RNA介导的调控途径来抑制和启动基因的表达。

RNA干扰调控主要依靠反义RNA和小分子RNA来实现。

反义RNA是指与mRNA相互作用、干扰mRNA翻译成蛋白质,从而抑制目标基因表达的RNA分子;而小分子RNA则可以通过靶向mRNA的特定区域,降解或抑制 mRNA的翻译过程,从而调控基因表达。

生物体内各种代谢途径调控的研究进展

生物体内各种代谢途径调控的研究进展

生物体内各种代谢途径调控的研究进展生物体内代谢途径的调控是维持生命体的正常生理功能的重要过程,也是许多代谢性疾病的病理基础。

对于代谢途径的调控研究,可以帮助人们更好地了解生命的本质,同时也可以为疾病的诊断和治疗提供参考。

一、代谢途径的调控机理代谢途径的调控机理十分复杂,一般包括基因表达调控、信号通路调控、代谢物反馈调控等多种方式。

其中,基因表达调控是细胞内的遗传信息控制代谢途径的关键机制。

基因表达的调控方式包括转录因子介导的转录水平调控、miRNA介导的转录水平调控和蛋白质后转录后修饰的调控等多种方式。

信号通路调控指的是细胞内外环境信息对于代谢蛋白活性和基因表达的调控作用。

代谢物反馈调控则是通过底物、产物以及酶活性对代谢途径进行反馈调节。

以上机制共同作用,形成了复杂的代谢途径调控网络。

二、代谢性疾病的调控研究代谢性疾病是一类由于体内代谢调节功能失调导致的疾病,包括糖尿病、肥胖症、高血脂症、冠心病等。

这些疾病发生的根本原因是代谢途径的调控失衡。

因此,对于代谢途径调控研究的深入探索,对于预防和治疗代谢性疾病有着重要的意义。

糖尿病是一种以高血糖为主要表现的代谢性疾病,研究表明,体内胰岛素分泌和抵抗以及糖代谢途径的调节都与糖尿病的发生有关。

研究发现,调节谷氨酰胺合成酶、HIF-1α、IRS-2 等基因的表达可以影响糖代谢途径的调节和糖尿病的预防和治疗。

肥胖症是一种以体内脂肪组织堆积为主体的代谢性疾病,对于肥胖症的治疗研究,归根结底还是要研究脂肪酸代谢途径的调控。

通过针对饱和脂肪酸代谢、脂肪酸氧化途径等的研究,可以发现与肥胖症相关的基因,从而寻找肥胖症的靶点和治疗方案。

三、营养代谢的调控研究营养代谢在生物体内的调节也是代谢途径调控的重要研究领域之一。

糖类、脂类和蛋白质等营养物质在体内经过各个代谢途径进行转化和利用,这些代谢途径的调节非常重要。

当前研究表明,代谢途径与遗传变异、单细胞营养代谢、微生物代谢和代谢产物等多个方面有关。

分子生物学中基因调控机制研究进展

分子生物学中基因调控机制研究进展

分子生物学中基因调控机制研究进展基因调控是指生物体内基因的表达水平和活性的调节过程,它在分子生物学领域中占据着重要的地位。

随着科技的不断进步,人们对基因调控机制的研究也取得了许多进展。

本文将介绍一些分子生物学中基因调控机制的研究进展。

一、转录调控因子的研究转录调控因子(Transcription Factors,TFs)是一类能够与基因组DNA结合并调控转录过程的蛋白质。

近年来,研究人员发现了许多新的TFs,并进一步揭示了它们在基因调控中的作用。

例如,转录因子SP1被发现与多个基因的调控相关,不仅参与细胞周期的调节,还在肿瘤生成和发展中发挥重要作用。

此外,一些TFs还有多功能性,即它们能够结合不同的转录因子结合位点,从而调控更多的基因,为基因调控提供了更多的可能性。

二、表观遗传学的研究表观遗传学是研究基因组中除基因序列本身外的遗传信息传递的学科。

表观遗传学主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等方面的研究。

研究表明,DNA甲基化是一种重要的基因沉默机制,它通过在基因启动子区域的CpG岛上加上甲基基团,阻止转录因子结合,从而抑制基因的转录活性。

此外,组蛋白修饰也被证明是调控基因表达的关键机制之一。

通过改变染色质结构中组蛋白的修饰,可以调节染色质的可及性,进而影响基因的转录。

非编码RNA是一类在转录过程中产生但不直接编码蛋白质的RNA分子。

它们通过与染色质相互作用,参与基因表达的调控过程。

这些表观遗传学机制的深入研究为我们揭示了基因调控的更为复杂的机制。

三、miRNA的研究进展miRNA(microRNA)是一类由约21-25个核苷酸组成的非编码RNA分子,它通过与靶基因的mRNA相结合,诱导靶基因的降解或抑制其翻译过程,从而实现基因表达调控。

miRNA在调节基因表达、维持基因组的稳定性和调控细胞命运等方面发挥着重要作用。

研究人员不仅发现了大量的miRNA,并预测了它们的靶基因,还揭示了miRNA在发生疾病等方面的重要作用。

基因表达的调节机理新进展

基因表达的调节机理新进展
指能直接或间接地识别或结合在各顺式作用
元件8~12bp核心序列上,参与调控靶基因转
录效率的一组蛋白质。 有时也称转录因子
4.转录水平的调控机制
(1)反式作用因子的活性调节
真核基因转录起始的调节,首表现为反式
作用因子的功能调节,即特定的反式作用因子被
激活后,可以启动特定基因的转录。(2)反式作
用因子作用方式成环扭动 滑动
DNA上特定的CpG序列处的胞嘧啶发生甲
基化修饰(5mC)。甲基化程度与基因的表达
一般呈反比关系。甲基化程度愈高,基因的
表达则降低。去甲基化,基因的表达增加。
5.染色质结构对基因表达的调控作用 常染色质中疏松状态的活性染色质是基因 转录前在染色质水平上独特的调控机制。
(二)转录水平的调控
1. 转录起始复合物的形成 2. 顺式作用元件 (cis-acting element) 3. 反式作用因子 (trans-acting factor) 4. 转录水平的调控机制
(一)转录起始的调控
1.б因子与转录起始的调控


б因子:调控RNA聚合酶与特 异DNA区域结合:确保RNA 聚合 酶与特异启动序列稳定结合, 核心酶 (core enzyme) 而不是与其它位点结合。 不同的σ因子决定 RNA聚合酶对一个或一套 启动序列的特异性识别 和结合能力。
全 酶 (holoenzyme)
报告人:彭兰兰
基因表达是指贮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。即从DNA到的蛋白质的过程。
基因调控指的是对从DNA到蛋白质这 个过程的调节。
+ 原核生物基因表达的调控机理
+ 真核生物基因表达的调控机理 + 基因表达的调控机理的新进展

基因表达调控的机制和调节

基因表达调控的机制和调节

基因表达调控的机制和调节基因是决定生物特征的遗传信息的基本单位。

它们是由DNA 分子编码的,DNA存储了所有细胞所需的遗传指令。

但是,每个细胞并不需要所有的基因被表达,因此基因必须按照一定的规律和顺序被调节和控制。

这种调控和控制机制称为基因表达调控。

这篇文章将介绍基因表达调控的机制和调节,以及研究该领域的最新发展。

基因表达调控的机制基因表达的调控主要分为三个层次:转录层面(RNA合成)、翻译层面(蛋白质合成)和后转录层面(RNA处理和降解)。

转录调控主要发生在DNA转录为RNA的过程中。

基因的启动子和调控区域是控制转录的主要部位。

那么,基因表达如何被调控和控制呢?在基因启动子和调控区域,存在一些DNA结合蛋白和转录因子。

这些蛋白能够结合到基因的启动子和调控区域上,形成复合物,并且催化转录的发生。

每个蛋白质的DNA结合位点和转录因子结合的序列将决定哪些基因被表达,哪些基因不被表达。

因此,基因质量控制机制的重要组成部分是基因表达调控。

调节的层次基因表达调控在转录、翻译和后转录层面都有很多调节方式。

在转录层面,染色质重塑、启动子区域上的蛋白质修饰、转录因子识别区域的修饰等都可以影响基因表达。

在翻译层面,通过调节启动子和调控区域中特定mRNA的翻译启动和停止信号,基因表达可以被调节。

在后转录层面,有些加工和翻译后修饰的RNA 可以被再次分解,从而影响基因表达水平。

调节的机制基因表达调节的机制是多样的,包括DNA甲基化、组蛋白修饰、信号转导、microRNA调控、RNA编辑等。

DNA甲基化是基因表达调控的重要调节方式之一。

这种修饰可以将永久性地关闭基因。

组蛋白修饰涉及到对组蛋白的修饰,可以影响基因表达水平。

信号传导机制将外部环境信号转化为细胞内信号,从而影响基因表达。

microRNA是一类小分子RNA,也参与了基因表达的调节。

RNA编辑是对RNA分子的转换和修改,也对基因表达水平有很大的影响。

调节的发展在基因表达调控的机制和调节方面,研究一直在取得最新的进展。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

基因表达的调控机理新进展从DNA到蛋白质的过程叫基因表达(gene expression),对这个过程的调节即为基因表达调控(regulation of gene expression or gene control)。

基因调控是现代分子生物学研究的中心课题之一。

因为要了解动植物生长发育规律。

形态结构特征及生物学功能,就必须搞清楚基因表达调控的时间和空间概念,掌握了基因调控机制,就等于掌握了一把揭示生物学奥秘的钥匙。

基因表达调控主要表现在以下几个方面:① 转录水平上的调控;② m RNA加工、成熟水平上的调控;③ 翻译水平上的调控;基因表达调控的指挥系统有很多种,不同生物使用不同的信号来指挥基因调控。

原核生物和真核生物之间存在着相当大差异。

原核生物中,营养状况、环境因素对基因表达起着十分重要的作用;而真核生物尤其是高等真核生物中,激素水平、发育阶段等是基因表达调控的主要手段,营养和环境因素的影响则为次要因素。

(一)原核生物的基因表达调控原核生物的基因表达调控虽然比真核生物简单,然而也存在着复杂的调控系统,如在转录调控种就存在着许多问题:如何在复杂的基因组内确定正确的转录起始点?如何将DNA的核苷酸按着遗传密码的程序转录到新生的RNA链中?如何保证合成一条完整的RNA链?如何确定转录的终止?上述问题决定于DNA的结构、RNA聚合酶的功能、蛋白因子及其他小分子配基的互相作用,在转录调控中,现已搞清楚了细菌的几个操纵子模型,现以乳糖操纵子和色氨酸操纵子为例予以说明。

乳糖操纵子模型1.乳糖操纵子法国巴斯德研究所著名的科学家Jacob和Monod在实验的基础上于1961年建立了乳糖操纵子学说,现在已成为原核生物基因调控的主要学说之一。

图8-3-13 乳糖操纵子大肠杆菌乳糖操纵子包括4类基因:①结构基因,能通过转录、翻译使细胞产生一定的酶系统和结构蛋白,这是与生物性状的发育和表型直接相关的基因。

乳糖操纵子包含3个结构基因:lacZ、lacY、lacA。

LacZ合成β—半乳糖苷酶,lacY合成透过酶,lacA合成乙酰基转移酶。

②操纵基因O,控制结构基因的转录速度,位于结构基因的附近,本身不能转录成mRNA。

③启动基因P,位于操纵基因的附近,它的作用是发出信号,mRNA合成开始,该基因也不能转录成mRNA。

④调节基因i:可调节操纵基因的活动,调节基因能转录出mRNA,并合成一种蛋白,称阻遏蛋白。

操纵基因、启动基因和结构基因共同组成一个单位——操纵子(operon)。

调节乳糖催化酶产生的操纵子就称为乳糖操纵子。

其调控机制简述如下:抑制作用:调节基因转录出mRNA,合成阻遏蛋白,因缺少乳糖,阻遏蛋白因其构象能够识别操纵基因并结合到操纵基因上,因此RNA聚合酶就不能与启动基因结合,结构基因也被抑制,结果结构基因不能转录出mRNA,不能翻译酶蛋白。

诱导作用:乳糖的存在情况下,乳糖代谢产生别乳糖(alloLactose),别乳糖能和调节基因产生的阻遏蛋白结合,使阻遏蛋白改变构象,不能在和操纵基因结合,失去阻遏作用,结果RNA聚合酶便与启动基因结合,并使结构基因活化,转录出mRNA,翻译出酶蛋白。

负反馈:细胞质中有了β—半乳糖苷酶后,便催化分解乳糖为半乳糖和葡萄糖。

乳糖被分解后,又造成了阻遏蛋白与操纵基因结合,使结构基因关闭。

2.色氨酸操纵子色氨酸操纵子负责调控色氨酸的生物合成,它的激活与否完全根据培养基中有无色氨酸而定。

当培养基中有足够的色氨酸时,该操纵子自动关闭;缺乏色氨酸时,操纵子被打开。

色氨酸在这里不是起诱导作用而是阻遏,因而被称作辅阻遏分子,意指能帮助阻遏蛋白发生作用。

色氨酸操纵子恰和乳糖操纵子相反。

图8-3-14 色氨酸操纵子(二)真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控与原核生物有很大的差异。

原核生物同一群体的每个细胞都和外界环境直接接触,它们主要通过转录调控,以开启或关闭某些基因的表达来适应环境条件(主要是营养水平的变化),故环境因子往往是调控的诱导物。

而大多数真核生物,基因表达调控最明显的特征时能在特定时间和特定的细胞中激活特定的基因,从而实现“预定”的,有序的,不可逆的分化和发育过程,并使生物的组织和器官在一定的环境条件范围内保持正常的生理功能。

真核生物基因表达调控据其性质可分为两大类:第一类是瞬时调控或叫可逆调控,相当于原核生物对环境条件变化所做出的反应。

瞬时调控包括某种代谢底物浓度或激素水平升降时及细胞周期在不同阶段中酶活性和浓度调节。

第二类是发育调节或称不可逆调控,这是真核生物基因表达调控的精髓,因为它决定了真核生物细胞分化,生长,和发育的全过程。

据基因调控在同一时间中发生的先后次序,又可将其分为转录水平调控,转录后的水平调控,翻译水平调控及蛋白质加工水平的调控,研究基因调控应回答下面三个主要问题:①什么是诱发基因转录的信号?②基因调控主要是在那个环节(模板DNA转录,mRNA的成熟或蛋白质合成)实现的?③不同水平基因调控的分子机制是什么?回答上述这三个问题是相当困难的,这是因为真核细胞基因组DNA含量比原核细胞多,而且在染色体上除DNA外还含有蛋白质,RNA等,在真核细胞中,转录和翻译两个过程分别是在两个彼此分开的区域:细胞核和细胞质中进行。

一条成熟的mRNA链只能翻译出一条多肽链;真核细胞DNA与组蛋白及大量非组蛋白相结合,只有小部分DNA是裸露的;而且高等真核细胞内DNA中很大部分是不转录的;真核生物能够有序的根据生长发育阶段的需要进行DNA片段重排,并能根据需要增加细胞内某些基因的拷贝数等。

尽管难度很大,科学家们还是建立起多个调控模型。

1.转录水平的调控Britten和Davidson于1969年提出的真核生物单拷贝基因转录调控的模型——Britten—Davidson模型。

该模型认为在整合基因的5’端连接着一段具有高度专一性的DNA序列,称之为传感基因。

在传感基因上有该基因编码的传感蛋白。

外来信号分子和传感蛋白结合相互作用形成复合物。

该复合物作用于和它相邻的综合基因组,亦称受体基因,而转录产生mRNA,后者翻译成激活蛋白。

这些激活蛋白能识别位于结构基因(SG)前面的受体序列并作用于受体序列,从而使结构基因转录翻译。

图8-3-18 Britten—Davidson模型若许多结构基因的临近位置上同时具有相同的受体基因,那么这些基因就会受某种激活因子的控制而表达,这些基因即属于一个组(set),如果有几个不同的受体基因与一个结构基因相邻接,他们能被不同的因子所激活,那么该结构基因就会在不同的情况下表达,若一个传感基因可以控制几个整合基因,那么一种信号分子即可通过一个相应的传感基因激活几组的基因。

故可把一个传感基因所控制的全部基因归属为一套。

如果一种整合基因重复出现在不同的套中,那么同一组基因也可以属于不同套。

虽然目前验证该模型的正确性困难很多,但真核生物基因组中等重复DNA序列和单拷贝DNA序列的排布形式,说明该模型有其合理型。

2.染色质结构对转录调控的影响真核细胞中染色质分为两部分,一部分为固缩状态,如间期细胞着丝粒区、端粒、次溢痕,染色体臂的某些节段部分的重复序列和巴氏小体均不能表达,通常把该部分称为异染色质。

与异染色质相反的是活化的常染色质。

真核基因的活跃转录是在常染色质进行的。

转录发生之前,常染色质往往在特定区域被解旋或松弛,形成自由DNA,这种变化可能包括核小体结构的消除或改变,DNA本身局部结构的变化,如双螺旋的局部去超螺旋或松弛、DNA从右旋变为左旋,这些变化可导致结构基因暴露,RNA聚合酶能够发生作用,促进了这些转录因子与启动区DNA的结合,导致基因转录,实验证明,这些活跃的DNA首先释放出两种非组蛋白,(这两种非组蛋白与染色质结合较松弛),非组蛋白是造成活跃表达基因对核算酶高度敏感的因素之一。

目前更多的科学家已经认识到,转录水平调控是大多数功能蛋白编码基因表达调控的主要步骤。

关于这一调控机制,现有两种假说。

一种假说认为,真核基因与原核基因相同,均拥有直接作用在RNA聚合酶上或聚合酶竞争DNA结合区的转录因子,第二种假说认为,转录调控是通过各种转录因子及反式作用蛋白对特定DNA位点的结合与脱离引起染色质构象的变化来实现的。

真核生物DNA严密的染色质结构及其在核小体上的超螺旋结构,决定了真核基因表达与DNA高级结构变化之间的必然联系。

DNA链的松弛和解旋是真核基因起始MRNA合成的先决条件。

3.转录后水平的调控真核生物基因转录在细胞核内进行,而翻译则在细胞质中进行。

在转录过程中真核基因有插入序列,结构基因被分割成不同的片段,因此转录后的基因调控是真核生物基因表达调控的一个重要方面,首要的是RNA的加工、成熟。

各种基因转录产物RNA,无论rRNA、tRNA还是mRNA,必须经过转录后的加工才能成为有活性的分子。

4.翻译水平上的调控蛋白质合成翻译阶段的基因调控有三个方面:① 蛋白质合成起始速率的调控;② MRNA的识别;③ 激素等外界因素的影响。

蛋白质合成起始反应中要涉及到核糖体、mRNA蛋白质合成起始因子可溶性蛋白及tRNA,这些结构和谐统一才能完成蛋白质的生物合成。

mRNA则起着重要的调控功能。

真核生物mRNA的“扫描模式”与蛋白质合成的起始。

真核生物蛋白合成起始时,40S核糖体亚基及有关合成起始因子首先与mRNA模板近5’端处结合,然后向3’方向移行,发现AUG起始密码时,与60S亚基形成80S起始复合物,即真核生物蛋白质合成的“扫描模式”。

mRNA5’末端的帽子与蛋白质合成的关系。

真核生物5’末端可以有3种不同帽子:0型、I 型和 II 型。

不同生物的mRAN可有不同的帽子,其差异在于帽子的碱基甲基化程度不同。

帽子的结构与mRNA的蛋白质合成速率之间关系密切:① 帽子结构是mRNA前体在细胞核内的稳定因素,也是mRNA在细胞质内的稳定因素,没有帽子的转录产物会很快被核酸酶降解;② 帽子可以促进蛋白质生物合成过程中起始复合物的形成,因此提高了翻译强度;③ 没有甲基化(m7G)的帽子(如GPPPN-)以及用化学或酶学方法脱去帽子的mRNA,其翻译活性明显下降。

mRNA的先导序列可能是翻译起始调控中的识别机制。

可溶性蛋白因子的修饰对翻译也起着重要的调控作用。

相关文档
最新文档