文档介绍：真核生物基因表达调控
真核生物是多细胞体系,其遗传信息量远大于原核生物,,DNA以核小体为单位构建成复杂的染色质和染色体(一组图),因而表达呈现出多线性多系统的调控体系.
本章内容
真核基因结构与转录活性
真核基因表达特点
DNA水平的调控
转录水平的调控:顺式作用元件和反式作用因子
其他水平的调控:mRNA的加工、mRNA的翻译、蛋白质加工修饰
真核基因结构与转录活性
真核生物表达的复杂不仅由于其遗传信息量大,也与其基因结构密切相关。真核DNA与组蛋白构成核小体,进一步压缩成染色质、染色体。染色体的构象、超螺旋的松弛、活性染色质、基因的甲基化,这些都影响基因的转录活性
真核基因的复杂性
×106 bp,人单倍体基因组有3×109 bp ,是其800倍;是嗜菌体基因组的10万倍.
大肠杆菌有4千个基因,人有近10万个基因
原核生物基本是单倍体,真核生物是2倍体.
真核生物DNA与组蛋白等构成染色质染色体,被包裹在核膜内;有核外遗传(mtDNA)
.
真原核基因结构比较
原核基因按功能成串排列,组成操纵子单位,转录产物为polycistron; 真核生物一个结构基因转录为monocistron.
原核有转录与翻译的偶连,真核表达则有严格的时区间隔.
原核大部分基因是编码序列,而真核大部分是调控序列
原核为蛋白质编码的大部分是连续基因; 真核为蛋白质编码的是断裂基因,在转录后经剪接去除内含子,才能翻译获得完整的多肽,这就增加了表达的调控环节.
原核生物除rDNA,tDNA外,很少有重复序列;真核含大量的repetitive sequences:
high _:10-300bp,占人基因组的20%,功能不明,重复103以上
moderate_:300-500bp,占基因组10-40%, 5s, tRNA,组
蛋白基因, 10~103
single copy sequences:基本不重复,占50-80%(人65%)
大多数蛋白质的编码基因.
真核基因调控特点
调控环节更多
同原核一样,调控主要发生在转录水平;但无转录翻译偶连,且转录翻译后有复杂的信息加工过程
转录与染色质的结构变化有关
1. 间期核染色质:
异染色质hetrochromatin高度压缩,不转录;
常染色质euchromatin,较松散;其中10%为active . 活性←→非活性
. 组蛋白为碱性,易与带负电的磷酸基结合,从而遮蔽了DNA分子.
,能特异的去除组蛋白的阻遏作用,有利转录.
Ⅰ高敏位点的开放,有利于调控蛋白的结合而促进转录
, 影响转录
以正性调控为主
真核启动子对RNA聚合酶亲和力低,,阻遏或二者兼有,但以激活为主
适应环境的瞬时调空是可逆的,而发育控制调控是不可逆的,决定细胞生长,分化,发育的全过程
基因家族
基因家族:真核细胞中许多相关基因按功能组合构成gene ,但更多分布在同一(甚至不同)染色体的不同位置,具有各自不同的表达调控模式
基因家族分类
简单多基因家族:功能相关基因在DNA序列中串联分布,无间隔序列隔开,转录在同一mRNA中
rDNA(除5s外)转录产物为45s的大分子,经过100多处甲基化及RNA酶切割降解为18s, ,28s rRNA ,由RNA聚合酶Ⅰ催化; 5s rRNA作为独立转录单位由RNA聚合酶Ⅲ催化转录
复杂多基因家族
由几个相关基因家族构成,基因家族间有间隔序列,分别被独立转录. 如组蛋白基因.
组蛋白基因处于一长6000bpDNA片段中,包括H1、H2A、H2B、H3、H4 基因,彼此被间隔序列隔开,分别转录为单顺反子RNA,表达产物量刚好是组蛋白在染色体的比例:H1、2(H2A、H2B、H3、H4)
发育调控的复杂多基因家族
多基因家族成员的表达受到不同发育阶段的影响,而形成不同的基因产物。
如血红蛋白α2β2的亚基在胚胎期为2ζ22ε2 ,婴儿期有2%为2α22δ, 这是由于在不同的发育阶段基因的排列顺序决定了基因的表达顺序。