真核基因表达调控

3.3 基因丢失
在细胞分化过程中，通过丢掉某些基因而去除其活 性。例如某些原生动物，线虫、昆虫、甲壳类动物， 体细胞常丢掉部分或整条染色体，只保留将来分化 产生生殖细胞的那套染色体。
例如在蛔虫胚胎发育过程中，有27％DNA丢失。在 高等动植物中，尚未发现类似现象。
许多生物各类不同的细胞或细胞核都具有全能性 totipotency。


① 锌指（zinc finger）

Zn2+与4个Cys 、或2个Cys和2个His相结合。 整个蛋白质分子有2-9个锌指重复单位。 每一个单位的指部伸入DNA双螺旋的深沟，接 触5个核苷酸。
A. Cys2/His2, 经典
~23aa Cys- X2-4- Cys-X3-Phe- X5 -Leu- X2 -His- X3 -His Cys，His与Zn2+结合形成4面体结 构，使中部的氨基酸回折成环，凸 出如手指 中部芳香族氨基酸保守，疏水 串联重复排列，两指间7-8aa 锌指数目多少不等
类固醇激素受体是以二聚体形 式发挥其促进转录作用的。它们 的两个锌指的功能不同。 第1个锌指的右侧是控制与 DNA结合的，第2个锌指的左侧 则是控制形成二聚体的能力的。
糖皮质激素特异性
雌激素特异性
② 螺旋-转角-螺旋（helix-turn-helix，HTH）

至少有两个α螺旋，其间由短肽段形成的β转角或环连接， 二聚体形式存在， 距离正好相当于DNA一个螺距（3.4nm），两个α螺旋刚 好分别嵌入DNA的深沟。
1.3 沉默子 silencer

负性调控元件，它与转录抑制因子结合抑制转录。 最早在酵母中发现，以后在T淋巴细胞的T抗原受体基因 的转录和重排中证实其存在。 沉默子的作用特点： 不受序列方向的影响， 能远距离发挥作用， 并可对异源基因的表达起作用。

1.4 上游激活序列（upstream activating seguences ，UASs）
2.2 反式作用因子活性调节的主要方式

A 蛋白质和DNA相互作用； B 蛋白质和配基结合； C 蛋白质之间的相互作用; D 蛋白质的修饰。
2.3 TF结构特征



DNA binding domain，BD：<100aa，氢键，大沟 transcription active domain，AD：30-100aa regular domain：与其它因子或调控蛋白结合 不与DNA直接结合的转录因子没有 DNA结合域，通过转 录激活域直接或间接作用与转录复合体而影响转录效率。




SP1
与GC盒结合的转录因子SP1中有连续 的3个锌指重复结构。
TF III A
344aa，N端与DNA结合 9个锌指，每个～30aa 与5s rRNA基因内启动子 （50bp)结合

B. Cys2/Cys2 zinc finger





Cys- X2- Cys-X13-Cys- X2- Cys Zn2+与4个Cys结合 DNA结合序列较短，对称 无大量重复性锌指 Cys2/Cys2与 Cys2/His2不同 例如GAL4，酵母的转录因子 哺乳类的固醇类激素受体
第三节 真核基因转录水平的调控
1 基因转录的顺式作用元件(cis-acting elements)

顺式作用元件：基因周围能与特异转录因子结合而影响转 录的一段DNA序列。
1.1 启动子
(1) 核心启动子成分，如TATA框；
(2) 上游启动子成分 （ UPE ） ，如 CAAT 框， GC 框，八聚体 （octamet）ATF结合位点； (3) 远 上 游 顺 序 （ UAS ） ： 如 增 强 子 ， 酵 母 中 的 UAS （upstream activator seguences）减弱子、静息子等。 (4) 特殊细胞中的启动子成分：如淋巴细胞中的 Oct（octamer） 和κB。
转录因子是转录起始过程中RNA聚合酶所需的辅助因子。
真核生物基因在无转录因子时处于不表达状态，RNA聚合 酶自身无法启动基因转录。
调控蛋白质包括负调控因子（阻遏蛋白） 正调控因子（转录因子） 原核生物调控蛋白种类较少（由于启动子或操作子 结构简单） 真核生物调控蛋白种类较多，主要是转录因子
HpaⅡ
HpaⅡ只能切非甲基化的CCGG，所以只有一个切点，产生两条带；
MspⅠ可以切甲基化和未甲基化的CCGG，因此有两个切点，产生3条电泳带。
－620 D
－611 C
－586 －527 B A
5’ 3’
GCG CGC
CCG GGC
CCG GGC
GCG CGC
3’ 5’
图 18－44 鸡卵黄蛋白原基因 5’ 端调节区有 4 个 CpG 位点

最早SV40病毒中发现长约200bp的一段DNA，可使旁 侧的基因转录提高100倍。
100-200bp长度，由若干组件构成，其基本核心组件常 为8-12bp，可以单拷贝或多拷贝串连形式存在。 增强子的作用特点：


① 远距离发挥作用 (100~500bp，10Kb) ② 促进转录，不具有启动子专一性 ③ 功能与方向，位置无关 ④ 组织或细胞特异性
与转录起点距离不固定。
表 真核生物的效应元件
调节剂 热休克 糖皮质激 素 弗波酯 血清 元 件 HSE GRE TRE SRE 保守顺序 CNNGAANNTCCN NG TGGTACAAATGT TCT TGACTCA CCATATTAGG DNA 长 度 27bp 20bp 22bp 20bp 因子 HSTF 受体 AP1 SRF 大小 （Da） 93,000 94,000 39,000 52,000
2.1 TF的分类：
(1) 通用反式作用因子，在一般细胞中普遍存在，主要识别 一些启动子的核心启动成分TATA框，如TBP；上游启动子 成分CAAT框，如CTF/NF-1；GC框如SP1；识别八聚体核 苷酸的Oct-1等； (2) 特异反式作用因子：特殊组织与细胞中的，如淋巴细胞 中的Oct-2 ； (3) 诱导型因子：和反应性元件（response elenents）相结 合的反式作用因子。
165,000
丰度(/ 细胞) ?
300,000
分布
TATA box CAAT box GC box
TATAAAA GGCCAATCT GGGCGG
普遍 普遍 普遍
60,000
Octamer
Octamer KB KB ATF
ATTTGCAT
ATTTGCAT GGGACTTTCC GGGACTTTCC GTGACGT
3.1 基因扩增(gene amplification) : 在没有发生细胞分裂，整 条染色体几乎没有复制的情况下，细胞内某些特定基因 的拷贝数专一性增加的现象。 1) 为满足正常的生长发育需要 如两栖类和昆虫卵母细胞rRNA基因的扩增: 卵母细胞中 的rDNA拷贝数比体细胞中增加了4000倍。 在果蝇滤泡细胞中，编码卵壳蛋白的卵壳基因的扩增。 2) 外界环境因素引起基因扩增 基因扩增与肿瘤形成及细胞衰老有关。在原发性的视网 膜细胞瘤中，含myc 原癌基因的DNA区段扩增10-200倍。 许多致癌剂可诱导DNA扩增。

类似于增强子。 作用： 影响转录程度，对位点选择不起作用。 有方向性，不能在启动子的下游起作用。 结合的转录因子是GCN4和GAL4，识别位点为 ATGACTCAT。
1.5 效应元件(Response element):
一组受到共同调控的基因 ，都有一个相同的元件 （序 列），此元件能与某一个(类)专一蛋白结合，使基因对其作 出反应。 特点： 有短的保守顺序； 是启动子或增强子的上游元件。 在不同基因中，拷贝相似，有时有多个拷贝；
3.2 基因重排(gene rearrangement): 即原胚性基因组中某些基 因会再组合变化形成第二级基因。 特异性调节，发生在特殊的细胞类型中 例如：酿酒酵母接合型； 哺乳动物免疫球蛋白编码区的连接。 无序的，发生在肿瘤细胞基因组中 例如编码完整抗体蛋白的基因是在淋巴细胞分化发育过程 中，由原来分开的几百个不同的可变区基因经选择、组合、 变化，与恒定区基因一起构成稳定的、为特定的完整抗体 蛋白编码的可表达的基因。 这种基因重排使细胞可能利用几百个抗体基因的片段，组 合变化而产生能编码达108种不同抗体的基因，其中就有复 杂的基因表达调控机理。
2 染色质结构对真核基因转录的调控
1.染色质结构影响基因转录

常染色质中的基因可以转录，异染色质 (heterochromatin) ， 无基因转录表达。
2. 组蛋白的作用

组蛋白扮演了非特异性阻遏蛋白的作用， 非组蛋白成分起到特异性的去阻遏促转录作用 核小体结构影响基因转录。
3 基因重排和基因扩增对基因表达的影响
→chromatin • Repeptitive gene
• Splitting gene • Post-transcription RNA processing
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Prokaryote
Naked DNA Overlapping gene
no intron
transcription & translation
A 蛋白质和DNA相互作用：
1） motif 基序，基元，花式

构成任何一种特征序列或结构的基本单位，是超二 级结构。 与DNA结合的功能域常见以下几种结构花式/基元：
锌指（Zinc finger region）
螺旋-转角-螺旋结构（helix-turn-helix，HLH） ； 螺旋-环-螺旋结构（helix-loop-helix，HLH） ： 亮氨酸“拉链”式二聚体（leucine zipper）；