基因表达调控

基因/基因组/基因表达调控

人类基因组计划：30亿碱基；2万基因

H.G.P vs CELERA

目录

• 基因表达调控的重要性
• 原核生物基因表达调控——操纵子
• 真核生物基因表达调控——染色质结构和转录因子

基因表达调控的重要性

什么是基因表达调控？

• 基因表达（gene expression）就是在一定的协调控制下，
• 基因经过转录、翻译等过程
• 产生具有生物学活性的RNA或蛋白质的过程

基因表达调控（regulation of gene expression）

• 是指细胞或生物体
• 接受环境信号刺激或适应环境营养供给状况
• 在基因表达水平上做出应答的分子机制

细胞信号转导通路图；果蝇Hippo pathway

基因表达调控的基本特点

1. 时间特异性
   • 某一特定基因的表达严格按一定的时间顺序发生
2. 空间特异性（组织特异性
   • 在多细胞生物个体生长、发育过程中，
   • 不同组织细胞中表达的基因数量、种类和表达强度各不相同，
   • 同一基因在不同组织或器官的表达程度也可各有不同

基因表达调控方式存在多样性

• 有些基因几乎在所有细胞中持续表达（组成性表达）eg G-actin
• 有些基因的表达受到环境变化的诱导和阻遏（可调节基因表达）eg p53
• 生物体内不同基因的表达受到协同调节（协同表达）

原核生物基因表达调控

原核生物基因的特点

• 基因组较小
• 重复序列和不编码序列少
• 功能密切相关的基因高度集中
• 转录和翻译偶联

操纵子（operon）的结构

• 多个相关功能的结构基因常串联在一起，形成一个基因簇，
• 依赖同一调控序列对其转录进行调节，使这些相关基因实现协调表达，称为操纵子。
• 指启动序列、调控序列和一系列紧密连锁的结构基因的总称，是具有功能的转录单位。

乳糖操纵子的发现，André Lwoff，François Jacob，Jacques Monod，1965，Nobel 生理学或医学

激活和阻遏

操纵子的激活和阻遏模型

激活：

阻遏：

乳糖操纵子的诱导（解除阻遏）

• 
• Glucose调节乳糖操纵子：G低、cAMP高，激活CAPsite，促进；G高、cAMP低，推动弱，操纵子半开半闭。
• 

色氨酸操纵子的阻遏

色氨酸操纵子的衰减（attenuation）

• 随色氨酸浓度升高而降低转录
• 原核生物转录与翻译偶联
• 前导mRNA（序列1、2、3、4，hairpin2/3，3/4 ）
• 前导肽（序列1：10、11位Trp）

review

• 基因表达调控的重要性
  • 时间，空间
• 原核生物基因表达调控
  • 操纵子
• 乳糖操纵子，色氨酸操纵子
• 真核生物基因表达调控
  • 染色质结构和转录因子