第13章基因表达调控修改

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Regulation of Gene Expression

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第 一 节 基本概念与原理Basic Conceptions and Principle

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一、基因表达的概念* 基因组(genome) 一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息或 整套基因。 * 基因表达(gene expression) 基因经过转录、翻译，产生具有特异生物学 功能的蛋白质分子的过程。

基因表达是受调控的目录

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二、基因表达的特异性(一)时间特异性按功能需要，某一特定基因的表达严格按

特定的时间顺序发生，称之为基因表达的时间特异性(temporal specificity)。

多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶段特异性(stage specificity)。

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(二)空间特异性在个体生长全过程，某种基因产物在个体 按不同组织空间顺序出现，称之为基因表达的

空间特异性(spatial specificity)。基因表达伴随时间、空间顺序所表现出的 这种空间分布差异，实际上是由细胞在器官的 分布决定的，所以空间特异性又称细胞或组织 特异性(cell or tissue specificity)。目录

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三、基因表达的方式按对刺激的反应性，基因表达的方式分为：

(一)组成性表达某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持 续表达，通常被称为 管家基因(housekeeping

gene)。

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无论表达水平高低，管家基因较少受环境 因素影响，而是在个体各个生长阶段的大多数

或几乎全部组织中持续表达，或变化很小。区别于其他基因，这类基因表达被视为组成性基

因表达(constitutive gene expression)。

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(二)诱导和阻遏表达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，这种基因称为可诱导 基因。 可诱导基因在特定环境中表达增强的过程， 称为诱导(induction)。 如果基因对环境信号应答是被抑制，这种 基因是可阻遏基因。可阻遏基因表达产物水平 降低的过程称为阻遏(repression)。目录

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在一定机制控制下，功能上相关的一组基 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 (coordinateexpression) , 这 种 调 节 称 为 协 调 调 节 (coordinate regulation)。

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四、基因表达调控的生物学意义

(一)适应环境、维持生长和增殖

(二)维持个体发育与分化

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第二节 基因表达调控的基本原理一、基因表达调控的多层次和复杂性基因 激活

转录起始 转录后加工 mRNA降解

蛋白质翻译 翻译后加工修饰

蛋白质降解等目录

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二、基因转录激活调节基本要素基因表达的调节与基因的结构、性 质，生物个体或细胞所处的内、外环境，

以及细胞内所存在的转录调节蛋白均有关。

(一)特异DNA序列和调节蛋白质

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原核生物—— 操纵子(operon) 机制启动序列 (p

romoter) 其他调节序列 编码序列

操纵序列 (operator)

蛋白质因子

特异DNA序列目录

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1) 启动序列 -35区 trptRNATyr

是RNA聚合酶结合并启动转录 的特异DNA序列。 -10区N17N16 N17 N16 N16 RNA转录起始

TTGACATTTACA TTTACA

TTAACTTATGAT TATGTT TATAAT TACTGT TATAAT

N7N7 N6 N7 N6

AA A A A

lac recAAra BAD

TTGATACTGACG TTGACA

共有序列目录

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共有序列(consensus sequence) 决定启动 序列的转录活性大小。 某些特异因子(蛋白质)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。

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2 操纵序列 ——阻遏蛋白(repressor)的结合位点 当操纵序列结合有阻遏蛋白时，会阻碍

RNA聚合酶与启动序列的结合，或使RNA聚合酶不能沿DNA向前移动 ，阻碍转录。

pol 启动序列 操纵序列 编码序列 阻遏蛋白

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3) 其他调节序列、调节蛋白 例如激活蛋白(activator)可结合启动序列邻近 的DNA序列，促进RNA聚合酶与启动序列的 结合，增强RNA聚合酶活性。 有些基因在没有激活蛋白存在时，RNA 聚合酶很少或完全不能结合启动序列。

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真核生物1) 顺式作用元件(cis-acting element) ——可影响自身基因表达活性的DNA序列 转录起始点 DNA B A

编码序列

不同真核生物的顺式作用元件中也会发现 一些共有序列 ，如TATA盒、CAAT盒等，这 些共有序列是RNA聚合酶或特异转录因子的 结合位点。目录

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2) 真核基因的调节蛋白 反式作用因子(trans-acting factor) 由某一基因表达产生的蛋白质因子， 通过与另一基因的特异的顺式作用元件相 互作用，调节其表达。 这种调节作用称为反式作用。 还有蛋白质因子可特异识别、结合自 身基因的调节序列，调节自身基因的表达， 称顺式作用。目录

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DNA

aA

反式调节B

mRNA 蛋白质A

A cDNA mRNA

C

顺式调节

C

蛋白质C目录

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2. DNA - 蛋白质蛋白质-蛋白质

的相互作用

指的是反式作用因子与顺式作用元件之

间的特异识别及结合。通常是非共价结合，被识别的DNA结合位点通常呈对称、或不完

全对称结构。绝大多数调节蛋白质结合DNA前，需通 过蛋白质-蛋白质相互作用，形成二聚体 (dimer)或多聚体(polymer)。目录

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/2vi4.html