信号A使原来被抑制的转录因子A激活，并 使其依附于靶基因的顺式调控序列。
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4.基因调控网络的基因结构和功能
信号B的进程更为复杂：信号B使原来被抑 制的转录因子B激活，并使其与抑制因子分 离。
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4.基因调控网络的基因结构和功能
在生物体的每一个细胞中，GRN是DNA、 RNA，mRNA和蛋白质之间的相互作用网 络，各细胞的GRN基本上都是相同的。
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4.基因调控网络的基因结构和功能
GRN组成： 一个细胞中相互联系的若干DNA片段组成， 间接地与RNA和蛋白质表达产生相互作用 还有与其物质相互作用 调控基因转录或mRNA速率
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1.基因调控网络
GRN是研究者在长期科研实践中，综合分 析某一生物学系统的各种文献后，推断出 来并构建的一种生物网络。
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4.2布尔网络模型
系统生物学（systems biology）:
是研究一个生物系统中所有组成成分（基因、 mRNA和蛋白质等）的构成，以及在特定条 件下这些组成成分间的相互关系的学科，而 生物网络由于生物系统很好描述，正逐渐成 为系统生物学研究中的主要研究对象。
转录因子B获得自由并与被激活的抑制因子 形成了一个激活的异二聚体，并进一步与 激活的转录因子A形成一个激活的新异二聚 体，然后进入到顺式调控序列中。
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4.基因调控网络的基因结构和功能
下图是上述在GRN中将异聚体插入靶基因 的顺式调控序列的示意图。
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4.基因调控网络的基因结构和功能
在此图中，两个不同的信号A和B，分别输 入同一靶基因的两个受体蛋白质，该基因 的顺式调控元件产生一个综合输出来响应 这两个输入。
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4.2布尔网络模型
网络是图论中图的通俗说法，由节点和连 接节点之间的边构成。
在生物分子网络中，生物分子作为节点， 而生物分子之间的物理遗传及调控等多种 相互作用为边，因此它可以从系统层面上 描述复杂的生命现象，以及系统中的相互 作用、调控和动态行为等特性。
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1.基因调控网络
意大利Roberto Serra教授将GRN网络简称 为遗传网络。
他认为GRN包括： 不只包括基因 蛋白质、化学反应产物等 给出简单示意图
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1.基因调控网络
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图5.5是一个最小的GRN的基因结构框图， 它是整个生物体的遗传网络的一个基因组 成单元。
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4.基因调控网络的基因结构和功能
简单地说，GRN可以被看作是一个细胞输 入输出设备。
一个GRN至少包括下列组成部分： 1.输入信号的接收系统（矩形表示）及细胞
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2.基因表达及其多层次调控
对GRN的基因表达研究涉及在蛋白质合成 过程中实施调控的复杂过程，主要包括如 下内容： DNA→RNA→mRNA→protein→modifie d protein
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4.基因调控网络的基因结构和功能
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5.基因调控网络模型的种类
通过基因调控数据可以构建基因转录调控 网络。基因转录调控网络是以转录因子和 受调控基因作为节点，以调控关系作为边 的有向网络。
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4.1概述
传统遗传学假说： 基因处于稳定及无相互作用的分离状 态。 基因对应于某一种蛋白质 完成某一种特定遗传功能
近年来，科学家发现上述假说是错误的， 重视研究遗传网络。
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4.1概述
3.GRN中的一些靶基因产生的初始输出， 包括变化了的RNA和蛋白质。
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4.基因调控网络的基因结构和功能
4.GRN的最终输出，主要是网络对细胞结 构和行为的改变，这种改变是不断变化的。 最终输出还可产生直接（实线）和间接 （虚线）的信号响应和反馈，可对GRN起 到很重要的作用。
第四章 基因调控网络及 其模型
教 师：崔 颖 办公室：外语学馆412室
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基因调控网络及其模型
4.1概述 4.2基因调控网络模型
4.2.1布尔网络模型 4.2.3有向图模型 4.2.4线性组合模型 4.2.5加权矩阵模型 4.2.6互信息关联模型 4.2.7常微分方程模型
4.3基因调控机制 4.4基序和模块 4.5基因调控网络数据库
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1.基因调控网络
单细胞生物体的GRN可以应对外部环境变 化，使其在特定时间内适应所处环境得以 生存。
例如：酵母细胞发现自己处在糖溶液时， 激活一些基因来产生酶，以便将糖分解为 乙醇。此过程与酿酒相似，可使酵母细胞 得以存活并获得繁殖后代所需要的能量， 提高其生存能力。
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3.基因调控网络的控制节点
从生物网络的观点来看，GRN包括下列6种 控制节点：
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3.基因调控网络的控制节点
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2.基因表达及其多层次调控
基因表达的研究大致分为两类： 对GRN结构和动力学机制分析识别 对生物体基因整体表达水平的实验数 据进行归纳整理。
前者涉及网络动力学理论的应用 后者采用各种统计和聚类方法
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网络的全局功能 简化的模型
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一般来说，一1每类.基个特m因异R的N调A蛋控分白子网质可。络生成一个或
基因调控网络 GRN,gene regulatory network 遗传调控网络、遗传网络 genetic regulatory\genetic network
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2.基因表达及其多层次调控
《分子生物网络分析》(Molecular Biology Net次调控
基因的表达是可控制及多层次的，主要有4 个调控层次。
通常是用上一层次的基因产物来调控下一 层次基因的表达。
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相关生化反应知识的集中、抽象和升华。
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1.基因调控网络
某些情况下，蛋白质可以： 积聚在细胞外壁或细胞内 组成特定的结构 具有功能
其他情况下，蛋白质可以： 生成酶并催化各种生物化学反应 某些蛋白质具有激活其他基因的功能
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4.1概述
基因调控网络是21世纪生物学研究的一个 重要课题。
统计1950-2008年有关基因调控网络的论文 数量，近年来明显的增长趋势。
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内部和外部信号的传导系统，不止一个信 号输入，而且影响到某一个靶基因。
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4.基因调控网络的基因结构和功能
2.一个GRN的核心部分（用圆形表示）， 包括功能类似的一些基因组成部分，由调 控蛋白质与同类物顺式作用的DNA序列合 成的复杂物质结构。
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1.基因调控网络
作为转录因子成为GRN的主要组成部分 结合到被激活的基因的启动子区域 目的基因便开始转录 形成蛋白质产物 其他一些转录因子则被抑制