基因的表达调控
Gene Regulation
Part II: Eukaryotes
第七章 真核生物基因的 表达调控
（Gene Regulation in Eukaryotes）
主要内容
第一节 真核生物基因表达调控概述 第二节 DNA水平的表达调控 第三节 转录水平的表达调控 第四节 其他水平上的表达调控
真核生物
真核生物主要由多细 胞组成。食物来源和代谢 途径相对比较稳定。但是 由于它们多为多细胞有机 体，在个体发育中出现细 胞分化，而不同类型的细 胞在质和量上对蛋白质的 需求是不同的。因而，激 素水平和发育阶段是其基 因表达调控的主要信号。
真核生物和原核生物细胞结构的不同，导致其 基本生活方式完全不同，所以在基因表达调控上各 具特点。
真核基因表达调控的最显著特征是程序调控、
按“既定方针办”。在特定时间和特定的细胞中
激活特定的基因，从而实现“预定”的、有序的、
不可逆转的分化、发育过程，并使生物的组织和
器官在一定的环境条件范围内保持正常生理功能， 期间仅极少基因间接或直接受环境因素的影响。
这一特点使真核在千变万化的环境下，主要组织
或器官仍能维持正常功能。------“处世不惊”
பைடு நூலகம்、真核生物基因表达调控的种类
1、根据基因表达调控的性质可分为两大类：
第一类是瞬时调控或称为可逆调控，它相当于原 核细胞对环境条件变化所做出的反应。瞬时调控 包括某种底物或激素水平升降，及细胞周期不同 阶段中酶活性和浓度的调节。 第二类是发育调控或称不可逆调控，是真核基因 调控的精髓部分，它决定了真核细胞生长、分化、 发育的全部进程。
糖体，以满足卵裂期和胚胎期合成大量蛋白质的需要。
三、基因重排（gene re-arrangement）
将一个基因从远离启动子的地方移到距它很近 的位点从而启动转录，这种方式被称为基因重排。
通过基因重排调节基因活性的典型例子是免疫 球蛋白结构基因的表达。
免疫球蛋白由B-淋巴细胞合成，其肽链主要由可 变区（ V 区）、恒定区（ C 区）以及两者之间的 连接区（J区）组成。
基因扩增是指某些基因的拷贝数专一性增大的现 象。它使得细胞在短期内产生大量的基因产物以满足 生长发育的需要，是基因活性调控的一种方式。 例如： 非洲爪蟾的卵母细胞中原有 rDNA 约 500 个拷贝，
在减数分裂Ⅰ的粗线期，基因开始迅速复制，到双线期拷 贝数约为 200 万个，扩增近 4000 倍，可用于合成 1012 个核
DNA甲基化是最早发现的修饰途径之一，存在 于所有高等生物中。DNA甲基化能关闭某些基因的
活性，而去甲基化则诱导了基因的重新活化与表达。
DNA甲基化能引起染色质结构、DNA构象、 DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变， 从而控制基因表达。
1．DNA甲基化的主要形式
DNA 甲基化主要形成 5甲基胞嘧啶（5-mC）和少量 的N6-甲基腺嘌呤（N6-mA） 及7-甲基鸟嘌呤（7-mG）。
2、根据基因表达调控在同 一事件中发生的先后次 序又可分为：

DNA水平的调控 Gene Regulation at DNA level
转录水平的调控 Transcriptional Regulation 转录后水平的调控 Post transcriptional Regulation



翻译水平的调控 Translational Regulation
第一节 真核生物基因表达调控 概述
（Introduction of Gene Regulation in Eukaryotes）
一、调控的细胞学基础
原核生物
原核生物一般为自由生 活的单细胞有机体。直接 暴露在变化莫测的环境中， 食物供应无保障，只有根 据环境条件的变化而改变 其代谢途径，才能维持自 身的生存和繁衍。因而， 营养条件和环境因素是其 基因表达调控的主要信号。
真核生物细胞内存在两种甲基化酶活性：

日常型（maintenance）甲基转移酶：在甲基化母链 指导下可使半甲基化的 DNA甲基化。例如 : DNA复 制之后新链的甲基化。 从头合成（de novo synthesis）甲基转移酶：催化未 甲基化的 CpG 成为 mCpG ，不需要母链指导，但速 度很慢。
真核生物中，5-甲基胞嘧啶主要出现在CpG、CpXpG、 CCA/TGG 和 GATC 中。其中， CpG 二核苷酸通常成串出 现在DNA上，因而被称为CpG岛（CpG island）。它们大 多位于结构基因启动子的核心序列和转录起始点，其中有 60~90%的CpG 被甲基化， 。
2、真核生物甲基化酶的分类
人类基因组中免疫球蛋白基因主要片段 的数量比较
所有Ig分子都含有两类轻链中的一类，即κ型或λ 型。
V 、 C 和 J 基因片段在胚胎细胞中相隔较远。编码产 生免疫球蛋白的细胞发育分化时，通过染色体内 DNA重组把4个相隔较远的基因片段连接在一起，从 而产生了具有表达活性的免疫球蛋白基因。
四、DNA的甲基化与基因活性调控
对于原核生物而言，既无充足的能源贮备，又 无高等植物制造有机物的本领，也不能象动物一样 主动获取食物。因此，调控是为了适应环境，获取 营养，达到生存最优化。调控特点体现一个“快” 字，快速适应环境，获取营养，合成必需蛋白质、 降解不必要成分。这是长期进化，获得的适应应变 能力。-------适应环境获取营养、解决“温饱”问题
而去除这些基因的活性。某些原生动物、线虫、昆
虫和甲壳类动物在个体发育中，许多体细胞常常丢
失掉整条或部分的染色体，只有将来分化产生生殖
细胞的那些细胞一直保留着整套的染色体。 例如：在蛔虫胚胎发育过程中，有27％DNA丢失。在高
等动植物中，尚未发现类似现象。
二、基因扩增（Gene amplification）
蛋白质加工水平的调控 Protein maturation and Processing

第二节 DNA水平的基因表达调控
（Gene Regulation at DNA level）
基因丢失
基因扩增 基因重排
DNA甲基化状态与调控 染色体结构与调控
一、基因丢失（Gene loss）
在细胞分化过程中，可以通过丢失掉某些基因