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生物化学与分子生物学-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。
编辑于2023-02-01 12:27:19 山东省- 基因表达调控
- 医学遗传学-免疫缺陷
这是一篇关于医学遗传学-免疫缺陷的思维导图，详细解释了ABO血型系统的遗传基础，包括“IAB”、“IB”、“H”等基因和它们编码的“N-乙酰半乳糖胺转移酶”、“D-半乳糖转移酶”等蛋白质的功能。讨论了人类白细胞抗原（HLA）系统，这是一组位于人体有核细胞表面的抗原，与免疫应答、器官移植等多个方面密切相关。HLA系统包括多个基因群，如I类、Ⅱ类和Ⅲ类基因，它们在人体中发挥着不同的作用。
- 医学遗传学-染色体病
这是一篇关于医学遗传学-染色体病的思维导图，详细说明了Klinefelter综合征（先天性睾丸发育不全）、XYY综合征、多X综合征（超雌）、Turner综合征（X短臂缺失，即XXp）、X染色体结构异常（如X长臂缺失XXq-）、真两性畸形、假两性畸形以及染色体正常的性发育异常（如XX男性综合征和XY女性）。讨论了染色体病的遗传分型、分子机制、诊断方法以及预防措施。为染色体病提供了全面且详细的介绍，从定义、特点、类型到诊断、预防都进行了详细的阐述，为理解和研究染色体病提供了宝贵的资源。
- 医学遗传学-线粒体疾病
这是一篇关于医学遗传学-线粒体疾病的思维导图，介绍了线粒体疾病的多种类型，按照生化分类分为底物转运缺陷、底物利用缺陷、Krebs循环缺陷和电子传递缺陷。详细描述了几个具体的线粒体疾病案例。首先是Leber视神经菱缩（LHON），这是一个由于mtDNA中的复合体IND4亚基基因在第11778位点的碱基从G变为A导致的遗传性疾病。讨论了mtDNA点突变或缺失如何选择性地破坏胰岛β细胞，从而与糖尿病相关。
生物化学与分子生物学-基因表达调控
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- 大纲
基因表达调控
基本概念
时间特异性
空间特异性=细胞特异性=组织特异性
管家基因表达称为基本(或组成性)基因表达
基本的基因表达只受启动序列或启动子与RNA聚合酶相互作用的影响，而基本不受其他机制调节
受环境变化表达增强或抑制
可诱导基因
可阻遏基因
反式作用因子以特定方式识别和结合在顺式作用元件上，实施精准的基因表达调控
DNA双螺旋结构的大沟是调节蛋白最容易与DNA序列发生相互作用的部位
原核基因表达调控
原核生物基因组特点
1||| 基因组很少有重复序列
2||| 编码蛋白质的结构基因为连续编码且多为单拷贝基因，但编码的rRNA仍然是多拷贝
3||| 结构基因在原核基因组中所占比例>>真核基因组中的比例
4||| 转录调节普遍采用操纵子模式，共同调控区，生成一个多顺反子mRNA
操纵子模型
调节基因—启动子—操纵基因—结构基因
乳糖操纵子
阻遏作用
结构
真正与阻遏蛋白结合中和其作用的是半乳糖
半乳糖类似物：异丙基硫代半乳糖苷IPTG是一种极强的诱导剂
双重调节
阻遏蛋白负性调节
CAP正性调节
葡萄糖→分解代谢物
⊙ 腺苷酸环化酶：ATP→cAMP
⊕ 磷酸二酯酶：cAMP→5'-AMP
葡萄糖↓=>cAMP↑=>CAP活性↑=>lac操纵子表达
情况讨论
1||| 有葡萄糖，有乳糖
乳糖被β-半乳糖苷酶分解成半乳糖，半乳糖结合阻遏蛋白，阻遏蛋白负性调节失效；葡萄糖高水平通过cAMP抑制CAP活性，CAP正性调节失效
lac操纵子不表达
2||| 有葡萄糖，无乳糖
无半乳糖，阻遏蛋白负性调节生效；葡萄糖高水平通过cAMP抑制CAP活性，CAP正性调节失效
lac操纵子不表达
3||| 无葡萄糖，有乳糖
乳糖被β-半乳糖苷酶分解成半乳糖，半乳糖结合阻遏蛋白，阻遏蛋白负性调节失效；葡萄糖低水平通过cAMP促进CAP活性，CAP正性调节生效
lac操纵子表达
色氨酸操纵子
阻遏作用
结构
情况讨论
1||| 有色氨酸
阻遏蛋白与色氨酸结合，发挥阻遏作用
Trp操纵子不表达
2||| 无色氨酸
阻遏蛋白无法与色氨酸结合，阻遏作用不发挥
Trp操纵子表达
衰减作用
转录衰减：促进已经开始转录的mRNA合成终止
利用原核生物转录与翻译过程偶联进行，翻译时先合成一段前导序列L来实现
前导序列L
1||| 转录生成的一段长度为126bp，内含4个特殊短序列的前导mRNA
2||| 序列1有自己的起始密码子和终止密码子，可翻译成14个aa的前导肽。其10位和11位都是Trp
若环境中有Trp，则前导肽可以完整合成，核糖体不停留，若无则核糖体停留
3||| 序列1与序列2、序列2与序列3、序列3与序列4之间互补序列可以形成发夹结构，形成发夹结构的能力依次是：1/2>2/3>3/4
4||| 序列4后存在连续的U序列
3/4发夹形成后+连续的U序列=不依赖于ρ因子的终止信号
具体机制
1. 环境Trp水平高
核糖体在序列1时，前导序列产生时形成2/3发夹结构，前导肽可以完整合成，核糖体继续前进到达序列2，造成3/4发夹结构形成，加上UUUU形成终止信号，转录过程终止
2. 环境Trp水平低
核糖体在序列1时，前导序列产生时形成2/3发夹结构，前导肽不能完整合成，核糖体不能继续前进，转录终止信号也就不能形成，转录过程继续
衰减作用比阻遏作用的调控更精细
真核基因表达调控
真核生物基因组特点
1||| 真核生物基因组大的多
2||| 真核生物结构基因占比少
3||| 断裂基因，不连续
4||| mRNA为多顺反子
5||| DNA与蛋白质结合形成染色体
6||| 除细胞核DNA外，存在线粒体DNA
染色质结构与基因表达密切相关
转录活化区域是缺乏或没有核小体结合的“裸露”的DNA链，对核酸酶极为敏感
组蛋白修饰
乙酰化修饰使组蛋白与DNA结合减弱
甲基化修饰使组蛋白与DNA结合增强
磷酸化修饰在细胞有丝分裂减数分裂染色体浓缩及基因转录激活中发挥重要作用
DNA甲基化
CpG岛的高甲基化促进染色质形成致密结构，因而不利于基因表达
顺式作用元件
启动子、增强子、沉默子
启动子方向倒置后不起作用，增强子方向倒置后仍起作用
转录因子是转录调控的关键分子
DNA结合结构域
1||| 锌指模体
2||| 碱性螺旋-环-螺旋
3||| 碱性亮氨酸拉链
转录激活结构域
1||| 酸性激活结构域
富含酸性氨基酸的保守序列，通过与TFⅡD相互作用
2||| 谷氨酰胺富含结构域
N-末端谷氨酰胺残基含量高达25%左右，通过与GC盒结合发挥作用
3||| 脯氨酸富含结构域
C-末端脯氨酸残基含量高达20%~30%，通过与CAAT盒结合发挥作用
转录起始复合物的动态构成是转录调控的主要方式
转录后调控主要影响真核mRNA的结构功能
mRNA稳定性
非编码小分子RNA
siRNA与miRNA对比
均与蛋白质形成RNA诱导的沉默复合体(RNA-induced silencing complex,RISC)，发挥RNAi的作用
hnRNA的选择性剪接
翻译及翻译后调控