第13章基因表达调控
第二节 基因表达调控的基本原理
Basic Principles of Gene Expression Regulation
第13章基因表达调控
一、基因表达调控呈现多层次和复杂性
基因表达的多级调控
基因激活 拷贝数 重排 甲基化程度
转蛋白质降解等
第十三章
基因表达调控
Regulation of Gene Expression
第13章基因表达调控
主要内容
➢ 基因表达调控的基本概念 ➢ 基因表达调控的基本原理 ➢ 原核基因表达调节 ➢ 真核基因表达调节
第13章基因表达调控
第一节 基因表达调控的基本概念
Basic Conceptions of Gene Expression Regulation
RNA聚合酶与启动序列的结合，或是RNA聚合 酶不能沿DNA向前移动 ，阻碍转录。
启动po序l 列 操阻纵遏序蛋白列 编码序列
第13章基因表达调控
（一）特异DNA序列决定基因的转录活性 （二）转录调节蛋白可以增强或抑制转录活性
第13章基因表达调控
原核生物
—— 操纵子(operon) 机制
启动序列 (promoter)
编码序列
其他调节序列
操纵序列 (operator)
蛋白质因子
特异DNA序列
第13章基因表达调控
1、启动序列
是RNA聚合酶结合并启动转录 的特异DNA序列。
➢ 多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶段 特异性 (stage specificity)。
第13章基因表达调控
（二）空间特异性
➢ 在个体生长全过程，某种基因产物在个体按 不同组织空间顺序出现，称之为基因表达的 空间特异性 (spatial specificity)。
➢ 基因表达伴随时间顺序所表现出的这种分布 差异，实际上是由细胞在器官的分布决定的， 所以空间特异性又称细胞或组织特异性 (cell or tissue specificity)。
第13章基因表达调控
➢ 基因表达 (gene expression) 是基因转录及翻译的过程，即：生成具有 生物学功能产物的过程。
➢ 基因表达是受调控的。
第13章基因表达调控
二、基因表达具有时间特异性和空间特异性 （一）时间特异性
➢ 按功能需要，某一特定基因的表达严格按特 定的时间顺序发生，称之为基因表达的时间 特异性 (temporal specificity)。
第13章基因表达调控
三、基因表达的方式及调节存在很大差异
按对刺激的反应性，基因表达的方式分为： ➢ 基本（或组成性）表达 ➢ 诱导或阻遏表达
第13章基因表达调控
（一）基本（或组成性）表达
➢ 某些基因在一个个体的几乎所有细胞 中持续表达，通常被称为管家基因 (housekeeping gene)。
第13章基因表达调控
Seven processes that affect the steady-state concentration of a protein.
二、基因转录激活受到转录调节蛋白 与启动子相互作用的调节
基因表达的调节与基因的结构、性质， 生物个体或细胞所处的内、外环境，以及细 胞内所存在的转录调节蛋白有关。
-35 区
-10 区
RNA转录起始
trp
TTGACA N17 TTAACT N7
A
tRNATyr
TTTACA N16 TATGAT N7
A
lac
TTTACA N17 TATGTT N6
A
recA
TTGATA N16 TATAAT N7
A
Ara BAD
CTGACG N16 TACTGT N6
A
共有序列
第13章基因表达调控
➢ 在一定机制控制下，功能上相关的一组基 因，无论其为何种表达方式，均需协调一 致 、 共 同 表 达 ， 即 为 协 调 表 达 (coordinate expression) ， 这 种 调 节 称 为 协 调 调 节 (coordinate regulation)。
第13章基因表达调控
TTGACA
TATAAT
图13-1 第五13种章基E.因co表li达启调动控序列的共有序列
➢ 共有序列 (consensus sequence) 决定启动 序列的转录活性大小。
➢ 某些特异因子（蛋白质）决定RNA聚合酶 对一个或一套启动序列的特异性识别和结 合能力。
第13章基因表达调控
2、操纵序列 ——阻遏蛋白 (repressor) 的结合位点 当操纵序列结合有阻遏蛋白时，会阻碍
四、基因表达调控为生物体生长、 发育所必需
（一）以适应环境、维持生长和增殖
生物体所处的内、外环境是在不断变化 的。通过一定的程序调控基因的表达，可使 生物体表达出合适的蛋白质分子，以便更好 地适应环境，维持其生长和增殖。
第13章基因表达调控
（二）以维持细胞分化与个体发育
在多细胞个体生长、发育的不同阶段， 或同一生长发育阶段，不同组织器官内蛋白 质分子分布、种类和含量存在很大差异，这 些差异是调节细胞表型的关键。
➢ 无论表达水平高低，管家基因较少受环 境因素影响，而是在个体各个生长阶段 的大多数或几乎全部组织中持续表达， 或变化很小。区别于其他基因，这类基 因表达被视为组成性基因表达 (constitutive gene expression)。
第13章基因表达调控
（二）有些基因的表达受到环境变化的 诱导和阻遏
➢ 在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活， 基因表达产物增加，这种基因称为可诱导基 因 (inducible gene)。可诱导基因在特定环境 中表达增强的过程，称为诱导 (induction)。
➢ 如果基因对环境信号应答是被抑制，这种基 因是可阻遏基因 (repressible gene)。可阻遏 基因表达产物水平降低的过程称为阻遏 (repression)。
第13章基因表达调控
一、基因表达是指基因转录及翻译的过程
➢ 基因 (gene) 基因是负载特定遗传信息的DNA片段，
可以编码单个具有生物功能的产物，包括 RNA和多肽链，其结构包括由DNA编码序列、 非编码调节序列和内含子组成的DNA区域。
➢ 基因组 (genome) 来自一个生物体的一整套遗传物质。