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1.阻遏蛋白负调控机制:乳糖改变阻遏蛋白构象,使阻遏蛋白失活,半乳糖苷酶基因正常表 达 ,合成半乳糖苷酶。 2.激活蛋白 CAP 正性调控机制: 葡萄糖浓度低时, CAMP 含量升高, CRP 结合形成 CAP , 与 与 P 前段的一段基因结合,可增强半乳糖苷酶基因的表达。 两种情况下: 低乳糖,高葡萄糖时:缺乏乳糖和阻遏蛋白结合 ,负调节减弱。并且 CAMP 含量低,CAP 失活,不能促进半乳糖苷酶基因的表达,基因转录受抑制 。 高乳糖 ,低葡萄糖时:乳糖和阻遏蛋白结合,负调节增强。并且 CAMP 含量高,CAP 活化 , 促进半乳糖苷酶基因的表达,基因转录增强。 十六.色氨酸操纵元调节机制 1.当色氨酸浓度底时,阻遏蛋白无活性 ,色氨酸合成酶基因表达 2.当色氨酸浓度高时,与阻遏蛋白结合,使其有活性 ,色氨酸合成酶基因表达受抑制 。
简述真核基因表达调控的7个层次
染色质的主要结构元件是 核小体 ,核小体的核心区是 4种组蛋白 (H2A、H2B 、H3、H4各2个分子)组成的八聚体,然后外面缠绕DNA双螺旋。其中每个组蛋白分子的氨基都会伸出核小体外 ,形成 组蛋白尾巴 这些尾巴可以联系核小体,同时也是 组蛋白修饰位点 (修饰包括对组蛋白中富含的赖氨酸、精氨酸 、组氨酸等带正电荷的碱性氨基酸进行的 乙酰化、磷酸化和甲基化 等过程)
基因被激活时,染色质中核小体结构变得松弛,降低了核小体对DNA的亲和力 ,易于基因转录。
染色质水平控制基因转录的过程中,一个比较重要的机制就是 DNA甲基化 ,这也是目前研究比较广泛的 。甲基化 简单说就是 :胞嘧啶的第5位碳原子可以在DNA甲基转移酶(DNA methyltransferase)作用下被甲基化修饰为5-甲基胞嘧啶 ,常发生在CG序列中。另外,甲基化胞嘧啶在基因组的分布不均匀,有的地方含量比较高 ,一般将 GC含量达60%,长度在300-3000bp 的区段叫做 CpG岛 。CpG岛主要在基因的 启动子和第一外显子 区域,大概超过60%的基因的启动子有CpG岛 。染色质在 转录活跃状态时 ,CpG岛的甲基化程度下降 (如:管家基因的CpG岛中胞嘧啶甲基化水平较低)CpG岛的 高甲基化促进染色质形成致密结构 ,不利于基因表达
染色质水平上的调控可以遗传给子细胞,原因就是细胞内存在具有维持甲基化作用的DNA甲基转移酶 ,可以在DNA复制后,按照亲本DNA链的甲基化位置对子链DNA的相同位置进行甲基化修饰像这种遗传信息不在DNA中,而通过影响染色质结构及改变基因表达的方式,就是目前研究火热的 “表观遗传”(epigenetics)
对于真核生物来讲 ,必须知道一个东西: 顺式作用元件 (cis-acting element) 。它位于编码基因两侧,是可以影响自身基因表达活性的DNA序列,常常是 非编码序列 。真核基因组中的每一个基因都有自己特异的顺式作用元件 ,一般分为启动子、增强子 、沉默子等
一般包括转录起始点以及上游100-200bp的序列,包括许多功能独立的DNA序列元件,每个元件7-30bp左右 。
众多的功能元件中 ,最经典的是 TATA box ,它的共有序列是TATAAAA,一般位于转录起始上游-25~-30bp区域 ,是基本转录因子TF II D的结合位点。除了TATA,还有GC box(GGGCGG)、CAAT box(GCCAAT)
长度大约200bp,顾名思义 ,就是增强转录效率(百倍以上)。核心组件常为8-12bp,单拷贝或多拷贝串联形式存在,另外也包含许多功能组件。增强子和启动子经常交错覆盖或连续排布 。一般有以下的功能:
属于负调控元件,作用不受序列方向影响 ,也能远距离起作用,可以对异源基因起作用
转录因子(transcription factor, TF)是真核基因的 转录调节蛋白 。大多数的转录因子由其编码基因表达后 ,进入细胞核,然后识别、结合特异的顺式作用元件从而增强或降低相应基因的表达。
转录因子一般分为 :通用转录因子和特异转录因子
RNA聚合酶介导基因转录时必需的一类辅助蛋白,帮助聚合酶与启动子结合并起始转录对 所有基因都必需 ,没有组织特异性 ,因此也叫“基本转录因子 ”
个别基因转录需要,有的起转录激活作用(“ 转录激活因子 ”) ,有的转录抑制(“ 转录抑制因子 ”) 。转录激活因子一般是一些增强子结合蛋白(enhancer binding protein, EBP);多数转录抑制因子是沉默子结合蛋白,当然还有不依赖DNA起作用的,比如通过蛋白-蛋白互作来“中和 ”转录激活因子 ,降低它们在细胞内的有效浓度,从而抑制基因转录。
关于结构 :大多转录因子是DNA结合蛋白,至少有两个不同的结构域: DNA结合域(DNA binding domain)和转录激活域(activation domain) 。其中DNA结合域主要有锌指模体(zinc finger)、碱性螺旋-环-螺旋(bHLH) 、碱性亮氨酸拉链(bZIP);转录激活域分为:酸性激活结构域(与 TF II D协助)、谷氨酰胺富含结构域(与GC box结合)、脯氨酸富含结合域(与CAAT box结合)
在所有RNA分子中,mRNA寿命最短 。真核生物的mRNA半衰期差别很大 ,长的有数十小时,短的只有几十分钟。一般半衰期短的mRNA多为编码调节蛋白,受环境变化大。总体上 ,影响mRNA稳定性的因素主要有:
转录产生的mRNA前体包含内含子 、外显子 。一般需要剔除内含子后变成一个成熟的mRNA,然后被翻译成多肽链。但实际上,参与拼接的外显子可以不按在基因组上的线性分布次序拼接 ,并且内含子也可以不完全切除。
选择性剪切的结果是 :同一条mRNA前体产生了不同的成熟mRNA ,并因此产生了不同的蛋白,这些蛋白的功能可以完全不同 。
目前关于 内含子的功能 也是一个研究的方向 ,例如细菌丢失内含子,可以使染色体变小而加快复制速度;真核生物保留内含子,可以产生外显子移动 ,利于真核生物在环境改变时,合成功能不同但结构上仅有微小差别的蛋白
简述真核基因表达调控的7个层次如下:
1、DNA 水平的调控:DNA 序列本身可以影响基因表达的水平,比如启动子区域和转录因子结合位点的存在与否会影响基因的转录率。
2、转录后的调控:转录后的 RNA还需要经过修饰和加工,比如剪切 、剪接和聚合酶 2的磷酸化等过程 ,这些过程会影响 RNA 的转运和翻译。
3、RNA 水平的调控:包括 RNA 稳定性的调节、RNA 转运和 RNA的局部化等,这些都会影响 RNA 的生命期 、在细胞内的位置和 RNA 对翻译的影响。
4、翻译水平的调控:包括翻译速率的调节、翻译后修饰 、蛋白质复合物的组装等,这些都会影响蛋白质的产生和功能 。
5、蛋白质水平的调控:包括蛋白质的定位、蛋白质的修饰和蛋质的降解等 ,这些都会影响蛋白质的功能和稳定性。
6、mRNA降解的调控:细胞内有控制mRNA寿命的机制。
7 、转录后RNA前体加工及转运的调控:基因在核中转录而在胞浆中翻译,转录后需经剪切、拼接、编辑 、修饰和转运等过程 。
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