1、,基因表达调控的基本内容,一、基因表达的概念,1、基因（gene）：从遗传学讲，基因就是遗传的基本单位或单元，具有编码RNA或多数情况下编码多肽功能的信息单位。从分子生物学看，基因是负载特定遗传信息的DNA分子片段。,基因表达（gene expression）：在基因组携带的固有遗传信息指导下生成各种具有生物学功能的RNA和蛋白质的过程。,2、基因表达(gene expression)：,基因表达是转录和翻译的过程，但不是所有的基因表达都产生蛋白质，rRNA和tRNA的产生也属于基因表达。 基因组内基因的数量非常庞大，但是只有少数表达，大多数不表达或表达水平极低。,2.1基因表达是转录和翻译的
2、过程,二、基因表达的方式,2.1 组成性表达(constitutive gene expression),2.2 适应型表达(adaptive expression),2.3 协调调节（coordinate regulation）,2.1 组成性表达,管家基因(housekeeping gene) ：在生物个体的几乎所有细胞中持续表达，其表达产物对生命全过程都是必需的或必不可少的基因。,组成性基因表达（基本的基因表达）：管家基因的表达，它只受启动子与RNA聚合酶相互作用的影响,2.2 适应型表达,诱导：在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活，基因表达产物增加，该现象称为诱导。相应基因称为可诱导
3、的基因。,阻遏：基因对环境信号应答时被抑制，这种基因称为可阻遏的基因。可阻遏基因表达产物降低的过程称为阻遏。,可诱导或可阻遏基因除受启动序列或启动子与RNA聚合酶相互作用的影响外，尚受其它机制调节（如：增强子）。,2.3 协调调节,在一定机制控制下，机能上相关的一组基因，无论其为何种表达方式，均需协调一致、共同表达，即为协调表达。这种调节称为协调调节。,（一）时间特异性（阶段特异性） Temporal Specificity (Stage Specificity)（二）空间特异性（ 组织/细胞特异性） Spatial Specificity (Tissue/Cell Specificity),
4、三、基因表达的特点,按功能需要某一特定基因表达严格按特定的时间顺序发生。 甲胎蛋白碱性磷酸酶 受精卵发育,（一）时间特异性,指在个体生长、发育过程中，某种基因产物在个体不同组织器官表达存在差异。又称细胞或组织特异性。 胰岛素,（二）空间间特异性,四、基因表达调控的基本原理,1、基因表达的多级调控：基因结构活化、 转录起始、 转录后加工及载运、 翻译及翻译后加工等。,2、基因转录激活调节的基本要素（调控体系）,2.1 特异DNA序列：操纵子（原核） 顺式作用元件（真核）,操丛子(operator)：原核生物中由2个以上的编码序列与启动序列、操纵序列以及其它调节序列在基因组中成簇串联组成的基因调控
5、单位。,顺式作用元件（cis-acting element）：可影响自身基因表达活性的DNA序列。包括启动子、增强子及沉默子等。,2.2 调节蛋白,原核基因调节蛋白都是一些DNA结合蛋白,阻遏蛋白介导的负性调节机制在原核生物普遍存在,原核：特异因子、阻遏蛋白和激活蛋白 真核：转录因子（主要为反式作用因子）,2、基因转录激活调节的基本要素（调控体系）,反式作用因子(trans-acting factor)：某一基因的编码产物，与其它基因的调节序列结合，调节其它基因的表达活性。大多数反式作用因子是DNA结合蛋白,正性调节机制在真核生物普遍存在,转录调节的作用机理： DNA-蛋白质、 （基本形式）
6、蛋白质-蛋白质相互作用、 RNA聚合酶活性调节,3、转录调节的作用机理,3.2 蛋白质-蛋白质相互作用：二聚体是调节蛋白结合DNA时最常见的形式，杂二聚体比同二聚体具更强的DNA结合能力,3.3 RNA聚合酶：转录激活调节最终由RNA聚合酶活性体现,多数调节蛋白结合DNA前需通过蛋白质-蛋白质相互作用形成二聚体或多聚体,这种结合通常是非共价结合,3.1 DNA-蛋白质相互作用：反式调节因子与顺式作用元件之间的特异识别及结合,3、转录调节的作用机理,五、原核与真核基因表达调控的区别,1、真核基因与原核基因的结构特点,真核细胞基因组非常复杂：结构庞大、重复序列、不连续性、单顺反子（一个编码基因转录
7、、翻译生成一条多肽链）,因子决定RNA聚合酶识别特异性,操纵子（元）模型的普遍性：多顺反子转录，通过调控单个启动基因的活性来完成协调表达,阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性：负性调节占主导,2、原核基因表达调控特点,3、真核基因表达调控特点,活性染色体结构变化：对核酸酶高度敏感、拓扑结构变化、DNA碱基修饰、组蛋白减少,正性调节占主导,转录与翻译分隔进行,转录后修饰、加工,RNA聚合酶有三种,六、基因表达调控的多层次和复杂性,基因组,转录,转录后,翻译,翻译后,基因表达调控的多层次和复杂性 Multi-levels and Compliexity of Gene Expression Regulation,基因激活,转录起始,转录后加工及转运,mRNA降解,翻译及翻译后加工,蛋白质降解,DNA甲基化组蛋白乙酰化,DNA element, TFmRNA可变剪接、编辑siRNA,化学修饰泛素化降解,七、基因表达调控是生物生长发育的基础,适应环境、维持增长和增殖 维持细胞分化与体发育,（二）维持细胞分化和个体发育,多细胞生物,
