导图社区 基因表达调控
基因是负载特定遗传信息的 DNA片段，本图整理了概念&特点、原核基因表达调控、真核基因表达调控的知识点，欢迎大家学习。
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基因表达调控
概念&特点
基因
负载特定遗传信息的 DNA片段
包括RNA编码序列、非编码调节序列和内含子
cDNA不含基因转录的调控序列,但是含有蛋白质合成的调控序列及多肽链的编码序列
产生有功能的蛋白质和RNA
并非所有基因表达过程都产生蛋白质-非编码RNA
组成性RNA
snRNA snoRNA rRNA tRNA
调控性RNA
lRNA piRNA miRNA siRNA
基因表达的特异性
时间特异性
成人与胎儿血红蛋白的结构特异性
甲胎蛋白的表达（胎儿 肿瘤表达高）
胆管细胞癌不高
空间特异性
同一基因在不同组织细胞的选择性表达
个体内决定细胞类型的不是基因本身 而是基因表达模式
方式多样性
组成性/基本表达
管家基因
对生命活动必须
几乎所有C持续表达
不易受环境影响
只受启动子与RNA pol相互影响
三羧酸循环使用的酶
诱导和阻遏/适应性表达
环境影响
随外界环境信号变化基因表达水平升高或降低
乳糖操纵子模型 修复损伤的酶基因
协调调节
功能上相关的一组基因 协调一致共同表达
受调控序列和调节分子共同调节
顺式作用原件
一段可调控该段下游的DNA分子
反式作用原件
对基因表达起调控作用的蛋白质
看是否在同一条DNA链上
调控呈现多层次和复杂性
DNA水平
基因激活 拷贝数 重排 甲基化程度
转录水平
转录起始 转录后加工 mRNA降解
基因表达的基本控制点
转录起点
最重要的调控环节
翻译水平
蛋白质翻译 加工修饰 蛋白质降解
原核基因表达调控
特点
基因组中少有重复序列
结构基因连续编码且为单拷贝基因
结构基因占比大（真核有大量的调控序列）
操纵子是调控基本单位
调控序列
启动子＋/-
RNA聚合酶和调控蛋白作用部位
-35&-10
操纵元件-
能被特异的阻遏蛋白识别结合的DNA序列（位于启动子下游
特异DNA序列+
结合激活蛋白 增强转录
结构基因
功能上相关基因
共用一个启动子和转录终止信号序列（多顺反子）
调节基因
编码能够与操纵序列结合的阻遏蛋白
蛋白影响
正调控（激活蛋白/特异DNA序列
负调控（阻遏蛋白/和操纵序列结合
特异因子（可正可负/启动序列
乳糖操纵子
诱导型
结构
I（调节基因-抑制剂）
CAP结合位点（激活蛋白）
P（启动序列）
O（操纵序列-阻遏蛋白）
Z/β-半乳糖苷酶
Y/透酶
A/乙酰基转移酶
阻遏蛋白负性调节 看乳糖是否存在
乳糖-
I序列在PI启动序列下表达Lac阻遏蛋白
Lac与O序列结合 阻碍RNA聚合酶与P序列结合
乳糖+
β-半乳糖苷酶+透酶-把乳糖转变为别乳糖
别乳糖使Lac变构 与O分离 解除抑制（真正诱导剂）
CAP正性调节 看葡萄糖是否存在
葡萄糖-
缺乏葡萄糖 cAMP增高
激活CAP 增强RNA聚合酶活性
葡萄糖+
基因关闭
协同调节
阻遏蛋白的解除和CAP的推动同时存在才能利用乳糖
保证葡萄糖/乳糖同时存在时先利用葡萄糖
色氨酸操纵子
阻遏型
无色氨酸 阻遏蛋白不结合
高浓度色氨酸环境 色氨酸与阻遏蛋白形成复合物抑制转录
转录衰减
原核特有基因表达调控
真核基因表达调控
基因表达特点
真核编码序列比例小 有大量重复序列
真核生物为单顺反子
遗传信息不仅在核内 还存在于线粒体DNA
染色质结构和基因表达
真核特有基因表达调控
转录活化的染色质对核酸酶极为敏感
活化区域无核小体呈裸露的DNA链
转录活化的染色质组蛋白发生改变
H1含量降低
H2A-H2B二聚体稳定性降低
H3/H4发生乙酰化 磷酸化 泛素化修饰
降低核小体和DNA亲和力
CpG岛甲基化水平降低
GC含量＞60%的区域
转录起始的调节
顺式作用元件是转录调控主要部位
位于编码基因两侧 影响自身基因表达活性的DNA序列
启动子
启动子上游元件
GC盒 CAAT盒
GC-SP1 CAAT-C/EBP
核心启动子
TATA盒（Hogness盒）
TATAAAA
增强子
沉默子
绝缘子
组织特异性转录因子的结合部位
作用与序列方向性无关 且位置灵活
转录因子TF转录调控主要因子
DNA结合结构域
锌指模体结构
碱性螺旋-环-螺旋模体
碱性亮氨酸拉链
转录激活结构域
酸性激活结构域
TFIID结合
谷氨酰胺富含结构域
GC盒结合
脯氨酸富含结构域
CAAT盒结合
转录起始复合物的形成是转录调控主要方式
启动子与RNApol活性
调节蛋白与RNApol活性
最终体现在RNA聚合酶活性
转录后调节
mRNA的稳定性
5 3端的修饰
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
翻译及翻译后调节
翻译起始因子的磷酸化调节
RNA结合蛋白对翻译起始的调节
对翻译产物水平及活性的调节
快速调控基因表达
小分子RNA：miRNA siRNA
siRNA降解mRNA miRNA阻遏翻译
长链非编码RNA：lncRNA
