导图社区 基因表达调控
生物化学与分子生物学第十六章基因表达调控思维导图，包括基因表达调控的基本概念与特点、原核基因表达调控、真核基因表达调控三部分内容。
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第14章DNA的生物合成读书笔记
基因表达调控
基因表达调控的基本概念与特点
基因表达产生有功能的蛋白质和RNA
基因表达具有时间特异性和空间特异性
时间特异性是指基因表达按一定的时间顺序发生
空间特异性是指多细胞生物个体在特定生长发育阶段，同一基因在不同组织器官表达不同
基因表达的方式存在多样性
有些基因几乎在所有细胞中持续表达
有些基因对生命全过程都是必需的或必不可少的。这类基因在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达，不受环境条件的影响，或称基本表达。这些基因通常被称为管家基因。
有些基因的表达收到环境变化的诱导和阻遏
可诱导基因
诱导
可阻遏基因
阻遏
生物体内不同基因的表达受到协调调节
基因表达受调控序列和调节分子共同调节
基因表达调控呈现多层次和复杂性
原核基因表达调控
操纵子是原核基因转录调控的基本单位
操纵子
结构基因
调控序列
启动子
启动子是RNA聚合酶结合的部位，是决定基因表达效率的关键元件
共有序列决定启动子的转录活性大小
操纵元件
调节基因
特异因子
阻遏蛋白
激活蛋白
乳糖操纵子是典型的诱导型调控
乳糖操纵子的结构
子主题
乳糖操纵子受到阻遏蛋白和CAP的双重调节
阻遏蛋白的负性调节
在没有乳糖存在时，lac操纵子处于阻遏状态
在有乳糖存在时，lac操纵子即可被诱导
CAP的正性调节
当培养基中缺乏葡萄糖时，cAMP浓度增高，cAMP与CAP结合，这时CAP结合在lac启动序列附近的CAP位点，可刺激RNA聚合酶转录活性，使之提高50倍
当有葡萄糖存在时，cAMP浓度降低，cAMP浓度降低，cAMP与CAP结合受阻，因此lac操纵子表达下降
协同调节
lac阻遏蛋白负性调节与CAP正性调节两种机制协同合作
当有葡萄糖存在时，没有乳糖存在时，阻遏蛋白封闭转录，CAP不能发挥作用
当乳糖存在时，去阻遏，但因有葡萄糖存在，CAP不能发挥作用
当葡萄糖不存在时，乳糖存在时，即去阻遏，CAP又能发挥作用，对lac操纵子有强的诱导调节
当葡萄糖，乳糖都不存在时，阻遏蛋白阻遏转录
色氨酸操纵子通过阻遏作用和衰减作用，抑制基因表达
阻遏作用
在细胞内无色氨酸时，阻遏蛋白不能与操纵序列结合，因此色氨酸操纵子处于开放状态，结构基因得以表达
当细胞内色氨酸的浓度较高时，色氨酸作为辅阻遏物与阻遏蛋白形成复合物，并结合到操纵序列上，关闭色氨酸操纵子，停止表达用于合成色氨酸的各种酶
转录衰减
色氨酸浓度较低时，前导肽的翻译因色氨酸量的不足而停滞在第10/11的色氨酸密码子部位，核糖体结合在序列1上，因此，前导mRNA倾向于形成2/3发卡结构，转录转入继续进行
色氨酸浓度较高时，前导肽的翻译顺利完成，核糖体，可以前进到序列2，因此发卡结构在序列3和序列4形成，连同其下游的多聚U使得转录中途终止，表现出转录的衰减
原核基因表达在翻译水平受到精细调控
蛋白质分子结合到启动子或启动子周围进行自我调节
翻译阻遏，利用蛋白质与自身mRNA的结合实现对翻译起始的调控
反义RNA利用结合mRNA翻译起始部位的互补序列调节翻译起始
mRNA密码子的编码频率影响翻译速度
真核基因表达调控
真核基因表达特点
染色质结构与真核基因表达密切相关
转录活化的染色质对核酸酶极为敏感
转录活化染色质的组蛋白发生改变
CpG岛甲基化水平降低
转录起始的调节
顺式作用元件是转录起始的关键调节部位
真核生物启动子结构和调节远较原核生物复杂
增强子是一种能够提高转录效率的顺式作用元件
沉默子能够抑制基因的转录
绝缘子阻碍其他调控元件的作用
转录因子是转录起始调控的关键因子
通用转录因子
特异转录因子
转录因子的结构特点
转录因子的DNA结合结构域
锌指模体结构
碱性螺旋-环-螺旋
碱性亮氨酸拉链
转录因子的转录激活结构域
酸性激活结构域
富含谷氨酰胺结构域
富含脯氨酸结构域
二聚化是常见的蛋白质-蛋白质相互作用方式
转录起始复合物的组装是转录调控的主要方式
转录后调控主要影响真核mRNA的结构与功能
mRNA的稳定性影响真核生物基因表达
一些非编码小分子RNA可引起转录后基因沉默
mRNA前体的选择性剪接可以调节真核生物基因表达
真核生物表达在翻译及翻译后仍可受到调控
对翻译起始因子活性的调节主要通过磷酸化修饰进行
RNA结合蛋白参与对翻译起始的调节
对翻译产物水平及活性的调节可以快速调控基因表达
小分子RNA对基因表达的调节十分复杂
微RNA
干扰小RNA
长非编码RNA在基因表达调控中的作用不容忽视
