真核生物基因表达调节的特点共42页文档

真核基因表达调控的特点尽管我们现在对真核基因表达调控知道还不多，但与原核生物比较它具有一些明显的特点。

真核基因表达调控的环节更多如前所述：基因表达是基因经过转录、翻译、产生有生物活性的蛋白质的整个过程。

同原核生物一样，转录依然是真核生物基因表达调控的主要环节。

但真核基因转录发生在细胞核（线粒体基因的转录在线粒体内），翻译则多在胞浆，两个过程是分开的，因此其调控增加了更多的环节和复杂性，转录后的调控占有了更多的分量。

图中标出了真核细胞在分化过程中会发生基因重排（gene rearrangement），即胚原性基因组中某些基因会再组合变化形成第二级基因。

例如编码完整抗体蛋白的基因是在淋巴细胞分化发育过程中，由原来分开的几百个不同的可变区基因经选择、组合、变化、与恒定区基因一起构成稳定的、为特定的完整抗体蛋白编码的可表达的基因。

这种基因重排使细胞可能利用几百个抗体基因的片段，组合变化而产生能编码达108种不同抗体的基因，其中就有复杂的基因表达调控机理。

此外，真核细胞中还会发生基因扩增（gene amplification），即基因组中的特定段落在某些情况下会复制产生许多拷贝。

最早发现的是蛙的成熟卵细胞在受精后的发育程中其rRNA 基因（可称为rDNA）可扩增2000倍，以后发现其他动物的卵细胞也有同样的情况，这很显然适合了受精卵其后迅速发育分裂要合成大量蛋白质要求有大量核糖体的需要。

又如MTX （methotrexate）是叶酸的结构类似物，能竞争性抑制细胞对叶酸的还原利用，因而对细胞有毒性，但当缓慢提高MTX浓度时，一些哺乳类细胞会对含有利用叶酸所必需的二氢叶酸还原酶(dihydrofolate reductase,DHFR)基因的DNA区段扩增40-400倍，使DHFR的表达量显著增加，从而提高对MTX的抗性。

基因的扩增无疑能够大幅度提高基因表达产物的量，但这种调控机理至今还不清楚。

真核基因的转录与染色质的结构变化相关真核基因组DNA绝大部分都在细胞核内与组蛋白等结合成染色质，染色质的结构、染色质中DNA和组蛋白的结构状态都影响转录，至少有以下现象：染色质结构影响基因转录细胞分裂时染色体的大部分到间期时松开分散在核内，称为常染色质（euchromatin），松散的染色质中的基因可以转录。

真核生物基因表达调控的特点一、真核生物基因表达调控的特征•基因组和染色体结构复杂：更多的调控信息，更复杂的转录起始机制；•细胞结构复杂：转录和翻译在时空上分开；•多细胞，多组织生物：细胞内外环境，细胞发育的不同阶段、细胞分化•真核基因表达的多层次调控:染色质水平、转录水平、转录后水平、翻译水平和翻译后水平。

二、真核生物染色质结构与基因活性1.真核生物染色质结构•组蛋白：富含Arg、Lys的碱性蛋白质；在中性pH条件下带正电荷、高度保守的蛋白质；重复基因、连续基因、不加polyA；可以被修饰（乙酰化，甲基化）•核小体：有组蛋白和DNA组成，直径11nm。

•真核生物染色质经过不同层次的折叠形成高度压缩的规则结构；真核生物RNApol与启动子的结合收染色质结构的限制；真核生物基因转录的活化依赖于染色质重塑（remodeling）2.组蛋白对基因转录活性的影响•组蛋白和转录因子竞争基因的转录调控区。

•非乙酰化组蛋白可以抑制转录，乙酰化组蛋白可以抑制转录。

形成新的组蛋白共价键修饰(去甲基化)可以抑制基因转录活性。

3.DNA甲基化对基因转录活性的影响4.常染色质和异染色质•异染色质比常染色质压缩得更紧，因此异染色质区域的基因转录受到抑制。

二、转录激活因子对转录的影响1.转录激活因子的结构•真核生物的基因转录不仅需要激活染色质，还需要激活基因。

•顺式作用元件：启动子和增强子。

反式作用因子：基础转录因子（basal transcription factors),通用转录因子（general transcription factors）转录激活因子（transactivators）辅激活因子（coactivators）•转录激活因子的结构：DNA结合构域；转录激活结构域；二聚化结构域；效应分子结合位点。

每一个DNA结合结构域都含有一个DNA结合模体（motif）•增强器没有位置限制(从近到远都能看到)；无方向性(反转后依然有效)。

真核生物基因表达的调控一、生物基因表达的调控的共性首先，我们来看看在生物基因表达调控这一过程中体现的共性和一些基本模式。

1、作用范围。

生物体内的基因分为管家基因和奢侈基因。

管家基因始终表达，奢侈基因只在需要的时候表达，但二者的表达都受到调控。

可见，调控是普遍存在的现象。

2、调控方式。

基因表达有两种调控方式，即正调控与负调控，原核生物和真核生物都离不开这两种模式。

3、调控水平。

一种基因表达的调控可以在多种层面上展开，包括DNA水平、转录水平、转录后加工水平、翻译后加工水平等。

然为节省能量起见，转录的起始阶段往往作为最佳调控位点。

二、真核生物基因表达调控的特点真核生物与原核细胞在结构上就有着诸多不同，这决定了二者在运行方面的迥异途径。

真核生物比原核生物复杂，转录与翻译不同时也不同地，基因组与染色体结构复杂，因而有着更为复杂的调控机制。

1、多层次。

真核生物的基因表达可发生在染色质水平、转录起始水平、转录后水平、翻译水平以及翻译后水平。

2、无操纵子和衰减子。

3、大多数原核生物以负调控为主，而真核生物启动子以正调控为主。

4、个体发育复杂，而受环境影响较小。

真核生物多为多细胞生物，在生长发育过程中，不仅要随细胞内外环境的变化调节基因表达，还要随发育的不同阶段表达不同基因。

前者为短期调控，后者属长期调控。

从整体上看，不可逆的长期调控影响更深远。

三、真核生物基因表达调控的机制介于真核生物表达以多层次性为最主要特点，我们可以分别从它的几个水平着眼，剖析它的调控机制。

1、染色质水平。

真核生物基因组DNA以致密的染色质形式存在，发生在染色质水平的调控也称作转录前水平的调控，产生永久性DNA序列和染色质结构的变化，往往伴随细胞分化。

染色质水平的调控包括染色质丢失、基因扩增、基因重排、染色体DNA的修饰，等等。

a.基因丢失：丢失一段DNA或整条染色体的现象。

在细胞分化过程中，可以通过丢失掉某些基因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。

真核基因表达调控的特点
真核基因表达调控有以下几个特点：
1. 基因组的复杂性：真核生物的基因组通常比原核生物更大且更复杂。

真核基因组包含多个非编码区域和大量的调控元件，这些元件可以影响基因的表达水平和模式。

2. 转录的调控：真核生物中的基因表达主要通过转录调控来实现。

转录调控包括转录因子的结合和调节，以及染色质状态的改变。

转录因子是一类能够结合到特定DNA序列上并调控相关基因转录的蛋白质。

它们可以增强或抑制基因的转录，从而影响基因表达。

3. 多级调控网络：真核生物中的基因表达调控是一个多级的网络系统。

这个网络包括许多调控元件、转录因子和其他调控蛋白质之间的相互作用。

这些元件和因子可以形成复杂的调控回路和信号传递路径，从而调控基因的表达。

4. 组蛋白修饰：染色质状态的改变在真核基因表达调控中起着重要作用。

染色质是DNA与蛋白质的复合物，通过不同的化学修饰可以改变染色质的结构和可及性，从而影响基因的转录。

常见的染色质修饰包括DNA甲基化、组蛋白乙酰化和甲基化等。

5. RNA后转录调控：除了转录调控外，真核生物中还存在着RNA 后转录调控机制。

这些调控机制包括RNA剪接、RNA编辑和非编码RNA 的功能等。

它们可以影响基因的转录后处理和调控基因表达的多样性。

综上所述，真核基因表达调控具有基因组的复杂性、转录的调控、多级调控网络、组蛋白修饰和RNA后转录调控等特点，这些特点共同
作用来调控基因的表达水平和模式。

真核生物基因表达调控的特点及主要调控环节真核生物基因表达调控是一个复杂而精密的系统，涉及到多种调控机制和调控环节。

通过这些调控机制和环节，真核生物能够在不同的细胞类型和不同的发育阶段中表达特定的基因，从而实现细胞功能的多样化和分化。

下面我们将详细介绍真核生物基因表达调控的特点以及主要调控环节。

首先，真核生物基因表达调控具有高度的精细性和特异性。

在真核生物细胞中，每个细胞都包含着相同的基因组，但不同细胞类型和组织会表达不同的基因。

这种差异性主要是通过转录调控来实现的，即通过对特定基因的转录进行调控，使得只有需要的基因在特定的时间和空间表达。

这种精细性和特异性的调控是真核生物细胞功能多样化和分化的重要基础。

其次，真核生物基因表达调控涉及多种调控机制和调控因子。

在真核生物细胞中，基因表达的调控是一个复杂的过程，需要多种调控机制和调控因子的参与。

其中，转录因子是最为重要的调控因子之一，它们可以结合到基因的启动子区域，促进或抑制该基因的转录。

此外，还有一些非编码RNA、表观遗传学修饰等调控机制也在基因表达调控中扮演着重要角色。

这些调控机制和调控因子相互作用，共同调控着基因的表达。

另外，真核生物基因表达调控还存在着复杂的信号传导网络。

在细胞内部，存在着多种信号通路和信号分子，它们可以感知外界环境的变化，并将这些信息传递给细胞核，从而影响基因的表达。

这些信号传导网络可以通过激活或抑制转录因子的活性，改变基因的表达水平。

通过这种方式，细胞可以根据外界环境的变化做出相应的调整，保持内部稳态。

综上所述，真核生物基因表达调控具有高度的精细性和特异性，涉及多种调控机制和调控因子，以及复杂的信号传导网络。

这些特点和调控环节共同构成了真核生物基因表达调控系统的核心。

通过深入研究这些调控机制和调控环节，可以更好地理解细胞功能的多样化和分化过程，为疾病的治疗和生命科学研究提供重要的理论基础。