当前位置：文档之家 › 基因表达调控ppt.ppt

基因表达调控ppt.ppt

  • 格式：ppt
  • 大小：574.50 KB
  • 文档页数：40

下载文档原格式

  / 40

合集下载

基因组学课件73基因表达的转录后调控

基因组学课件73基因表达的转录后调控

CHAPTER 03
基因表达的转录后调控实例
肿瘤细胞中的转录后调控
肿瘤细胞中经常出现基因表达的异常，这些异常可以通过转录后调控机制来调节。例如，某些肿瘤细胞中会出现miRNA的异 常表达，这些miRNA可以调控肿瘤相关基因的表达，从而影响肿瘤的生长和扩散。
表观遗传修饰也是肿瘤细胞中常见的转录后调控机制。DNA甲基化和组蛋白乙酰化等修饰可以影响基因的表达，从而影响肿 瘤细胞的生长和分化。
基因组学课件73基因 表达的转录后调控
目 录
• 基因表达的转录后调控概述 • 基因表达的转录后调控方式 • 基因表达的转录后调控实例 • 基因表达的转录后调控研究方法与技术 • 基因表达的转录后调控展望与挑战
CHAPTER 01
基因表达的转录后调控概述
转录后调控的定义与重要性
转录后调控定义
转录后调控是指在转录起始后，对基因表达的调控过程，包括对mRNA的加工 、修饰、转运、稳定性等方面的调控。
CHAPTER 05
基因表达的转录后调控展望 与挑战
转录后调控在疾病治疗中的应用前景
01
精准医疗
通过转录后调控机制，实现对特 定疾病的精准治疗，提高治疗效 果和减少副作用。
药物研发
02
03
个体化治疗
利用转录后调控机制，开发新型 药物，针对特定疾病进行靶向治 疗。
根据个体基因表达差异，通过转 录后调控手段，制定个性化的治 疗方案，提高治疗效果。
感谢您的观看
测序技术
测序技术是基因表达分析的重要手段 ，通过直接测定基因序列，可以深入 了解基因的表达和调控机制。
高通量测序技术如Illumina、PacBio 等，能够快速、准确地测定全基因组 的基因表达情况，为转录后调控研究 提供了强大的技术支持。

医学课件基因结构与基因表达调控

医学课件基因结构与基因表达调控

善疾病治疗的效果。
胚胎成长。
的发生。
研究方法与技术
转录组学
这种技术可以研究一个样本中 的所有基因的表达水平变化， 以了解这些基因在特定细胞或 组织中扮演的角色。
蛋白质组学
这种技术可以同时研究一个样 品中的所有蛋白质，以探究它 们的结构和功能。
基因工程技术
这种技术可以用来修改某些基 因的表达，进而改变它们的功 能。
DNA结构
DNA是一条双螺旋的分子， 由碱基、糖和磷酸组成。这 种结构保证了基因信息的传 递。
基因表达调控
1
转录的过程
转录是指将DNA中的信息转化为RNA的过程。这需要核酸酶、启动子和转录因子 等蛋白质的参与。
2
转录调控因子
调控因子可以促进或抑制转录的发生，这些因子包括组蛋白修饰、DNA甲基化、 基因启动子和转录因子。
3
转录后调控
RNA成熟后需要经历剪切、拼接和调控，才能最终合成蛋白质。
基因调控的机制
Байду номын сангаас
DNA甲基化
通过增加DNA上的甲基基团，可 以抑制或促进基因的表达。
组蛋白修饰
染色质的结构与调控
组蛋白是DNA包裹的蛋白质。通 过改变组蛋白的化学修饰，可以 影响附着在其上的DNA的可读性。
基因调控还可以受到染色质的定 位和异构的影响。
医学课件基因结构与基因 表达调控
基因是生命的基本遗传单位，它们掌控着我们的身体构造和功能。在这个课 件中，我们将学习基因的结构和表达调控，以及这些概念对发育和疾病的影 响。
基因结构
组成
基因通常由DNA序列组成， 这些序列包括编码和非编码 区域。
分类
基因可以按照不同的标准进 行分类，例如它们的功能、 位置、和起始子有无等。

真核生物的基因表达调控ppt(共59张PPT)

真核生物的基因表达调控ppt(共59张PPT)

在转录水平上的基因表达调控
真核生物的蛋白质基因的转录除了启动子、RNA聚合酶II和基础转录因 子以外，还需要其它顺式作用元件和反式作用因子的参与。 参与基因表达调控的主要顺式作用元件有：增强子、沉默子、绝缘 子和各种反应元件；参与基因表达调控的反式作用因子也称为转录 因子，它们包括激活蛋白、辅激活蛋白、阻遏蛋白和辅阻遏蛋白。 激活蛋白与增强子结合激活基因的表达，而阻遏蛋白与沉默子结合 ，抑制基因的表达，某些转录因子既可以作为激活蛋白也可以作为 阻遏蛋白其作用，究竟是起何种作用取决于被调节的基因。辅激活 蛋白缺乏DNA结合位点，但它们能够通过蛋白质与蛋白质的相互作 用而行使功能，作用方式包括：招募其它转录因子和携带修饰酶（ 如激酶或乙酰基转移酶）到转录复合物而刺激激活蛋白的活性；辅 阻遏蛋白也缺乏DNA结合位点，但同样通过蛋白质与蛋白质的相互 作用而起作用，作用机理包括：掩盖激活蛋白的激活位点、作为负 别构效应物和携带去修饰酶去中和修饰酶（如磷酸酶或组蛋白去乙 酰基酶）的活性。
真核生物与原核生物在 调控机制上的主要差异
调控的原因：原核生物基因表达调节的目的是为了更有效 和更经济地对环境的变化做出反应，而多细胞真核生物基 因表达调节的主要目的是细胞分化，它需要在不同的生长 时期和不同的发育阶段具有不同的基因表达样式； 调控的层次：原核生物基因表达调控主要集中在转录水平 ，但真核生物基因表达的转录后水平调节与其在转录水平 上的调节各占“半壁江山”，而某些调控层次是真核生物特有 的，比如染色质水平、RNA后加工水平和mRNA运输等；
调控的手段：原核生物绝大多数的基因组织成操纵子，但真核 生物一般无操纵子结构。
在染色质水平上的基因调控
原核生物的DNA绝大多数处于完全暴露和可接近的状态，而真核生物 DNA大部分被遮挡并组织成染色质。因此，原核生物DNA转录的“默认 状态”是开放，其调控机制主要是通过阻遏蛋白进行的负调控，而真核生 物DNA转录的“默认状态”是关闭，其调控机制主要是通过激活蛋白进行 的正调控。 染色质的结构是一种动态可变的结构，其结构的变化能直接影响到基因 的表达。已有众多证据表明，一个基因在表达前后，其所在位置的染色 质结构会发生重塑或重建。由于染色质的组成单位是核小体，因此，染 色质结构的改变是从核小体的变化开始的，而核小体的变化是从组蛋白 的共价修饰和去修饰开始的。

7 基因的表达调控ppt课件

7 基因的表达调控ppt课件
第七章 基因的表达调控
• 基因表达=基因转录+翻译 • 基因表达的调控:
生物体随时调整不同基因的表达状态,以适 应环境、维持生长和发育需要
.
1
基因的表达调控包括
• 转录前基因水平的调控 • 转录水平的调控 • 转录后水平的调控 • 翻译水平的调控 • 翻译后蛋白质的加工
.
2
基因表达的调控方式 阻遏
– 非洲爪蟾卵母细胞rRNA基因卵裂时，扩增2000倍，达 1012个核糖体
– 药物：诱导抗药性基因的扩增；肿瘤细胞：原癌基因 拷贝数异常增加
③ 基因重排(gene rearrangement)：
– 如免疫球蛋白基因重排，多样性
.
4
.
5
.
6
（一） 转录前基因水平的调控
④ DNA甲基化(DNA methylation)：
• 染色质重塑的基本生化特点是染色质的一定区域 对核酸酶敏感性的改变。对应的物理改变是核小 体的位置和状态的改变。
• 表观遗传现象之一。
.
11
含有甲基化CpG DNA结合功能
DNA甲基化与染色质重建 域的MeCP2在远离转录装置和
RNA多聚酶的位置与裸露DNA
中已甲基化的顺序结合。
非特异 性与5-
负调控:调控蛋白+DNA序列 基因的表达 (相应蛋白质降低) 促进
正调控:调控蛋白+DNA序列 基因的表达 (相应蛋白质增加)
.
3
一、真核生物基因表达的调控
（一） 转录前基因水平的调控
① 染色质的丢失：不可逆
– 核的全能性（totipotency）：细胞核内保存了个体发育 所必需的全部基因
② 基因扩增(gene amplification)：增加基因的拷贝 数

分子生物学第八章 基因表达调控

分子生物学第八章 基因表达调控
* IPTG，异丙基-β-D硫代半乳糖苷 * TMG ，巯甲基半乳糖苷 * ONPG，O-硝基半乳糖苷
4、阻遏蛋白与操作子的相互作用
阻遏蛋白与操作子是否发生相互作用？ 硝酸纤维素膜可以和蛋白质结合而不与ＤＮＡ结合 阻遏蛋白四聚体结合与膜上，可以与野生型DNA片段形 成复合物。并可被IPTG抑制。 而用lacOc 突变体的DNA片段，则不能与阻遏蛋白结合
Luxury gene
顺、反因子间互作方式的基因表达调控
♫ 顺式作用元件（cis-acting element）:能够影响 同一条或相连DNA序列活性的特定DNA片段。例如，启 动子 ♫ 反式作用因子（trans-acting factor）:一种基 因的蛋白质产物，能够影响位于基因组另一条染色体上的 （或基因组别处的）另一个基因的表达活性。例如，RNA polymerase
经典锌指的三维结构：一个β发卡和一个α－螺旋
锌指上的α－螺旋 负责与DNA作用
b、Cys-Cys(C2/C2)锌指
Zn＋＋与4个Cys残基 形成配位键
酵母的转录激活 因子GAL4、哺 乳类的固醇类激 素受体为典型代 表。
糖皮质激素受体
• ZYJ272 •
The DNA-binding domain of Cys2-Cys2 zinc finger proteins (Figure 1. Glucocorticoid receptor) is composed of two irregular antiparallel beta-sheets and an alpha-helix, followed by an extended loop.
♫ 操纵元中各结构基因按一定比例协调翻译 ♫ 聚有极性突变效应：
操纵元中一个近基因的无义突变能够影响远基因表， 且根据距离远近呈极性梯度效应
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第七章 克隆基因的表达
外源基因 表达载体
重组载体 提取蛋白
导入宿主细胞
在宿主细胞中 表达出蛋白质
宿主细胞：原核细胞或真核细胞。
外源基因 载体
克隆基因的表达
基因克隆
植物基因工程
大肠杆菌
RNA Pol
外源基因
mRNA
据受体细胞的不同可分为： 1、原核表达载体系统：
将外源基因引入原核细胞，并使其在原 核细胞中以发酵形式快速高效地表达、合成基 因产物的体系。
cI857 PL 外源基因
cI857:
28oC时阻遏PL，外源基因不转录。 42oC时阻遏蛋白失活，外源基因大量转录
四、几种类型的原核表达载体
适用于在原核细胞中表达外源基因的载体。
主要元件：强启动子
SD顺序 筛选标志 其它调控基因
类型：
非融合型表达载体：----天然完整蛋白 融合型表达载体： ----融合蛋白 分泌型表达载体： ----产物可跨膜分
2、真核表达系统：
使外源基因在真核细胞中表达的体系。
7.1 外源基因在原核细胞中的表达
用原核生物作宿主表达外源基因。
一、原核生物基因表达的特点
1. 原核生物只有一种RNA聚合酶识别原核细胞 的启动子，催化所有RNA的合成。 2. 原核生物的表达式以操纵子为单位的。
操纵子（operon）：是一组功能上相关，受同
5’-TATAAT-3’
5’ TTGACA 17bp TATAAT 转录起始位点 核糖体结合位点
2. S—D序列 核糖体结合位点（ RBS（ribosome binding site) ） ⅰ）Shine-Dalgarno（SD） sequence：
mRNA上与核糖体16sRNA结合的DNA序列。
启动子 S-D序列 目的基因 终止子
内终止子（intrinsic terminator）
E.coli中促使转录终止的DNA位置有一段反向回文顺序， 其后紧接一串A，称为内终止子，形成终止信号。
5-CCCACAGCCGCCAGTTCCGCTGGCGGCATTTTAA CT TCT TTCT-3 3-GGGTGTCGGCGGTCAAGGCGACCGCCGTAAAATTGAAGAAAGA-5(模板)
泌至胞外间隙
1、非融合型表达载体
载体表达出的外源基因蛋白质不与细菌的任何蛋白 质融合在一起。
转录↓
5-CCCACAGCCGCCAGUUCCGCUGGCGGCAUUUU-OH-3(RNA)
RNA折叠↓
C
UC
UG
G—C
mRNA折叠
A—U C—G
C—G G—C
C—G C—G
RNA
G—C 聚合酶
AA
CCCAC
UUUU—3
脱落
DNA
4.翻译终止密码子
大肠杆菌偏爱UAAU。一般安置上全部的三 个终止密码防止核糖体跳跃（skipping）。 5.翻译增强子（Translation enhancer）
1. 启动子(Promoter)
指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转 录的一段DNA序列。
• 一般长40-60bp，富含A-T碱基对 • 共有保守序列：
-10区（pribnow box）：TATAAT -35区
① -35box
RNA聚合酶 亚基的识别位点 。
5’-TTGACA-3’ ② -10box（Pribnow Box）
一、原核生物基因表达的特点
5. 原核生物基因的控制主要在转录水平，这 种控制要比对基因产物的直接控制要慢。
6. 在大肠杆菌mRNA的核糖体结合位点上，含 有一个转译起始密码子以及与16S核糖体RNA3‘ 末端碱基互补的序列，即S-D序列，而真核基 因则缺乏此序列。
二、原核生物基因表达的调控序列
原核或噬菌体启动子SD序列 MCS 终止子
（1）乳糖启动子lac
来自大肠杆菌的乳糖操纵子。
阻遏基因 启动子 操纵单元
结构基因
lac I lac P lac O lac Z lac Y lac A
可用乳糖或其类似物IPTG诱导。
lacP lacO 目的基因 IPTG =异丙基硫代-β-D半乳糖
（2）色氨酸启动子 trp
来自大肠杆菌的色氨酸操纵子。 trpR P1 O trpE trpD P2 trpC trpB trpA
R:右；L:左
早期左边 转录
转录
cIII N PL/OL cI PM OR/PR Cro PE 来自II阻遏物转录
早期右边
当cI合成后，与OL和OR结合阻止RNA聚合酶，则左右基 因都受到抑制。但促进PM使cI进一步转录。进入溶原期。
表达载体常用的噬菌体启动子是PL。 调节基因cI 则是选择一个温度敏感性的突 变基因cI857。
一调控区控制的基因组成的一个遗传单位。
• 原核生物基因表达的基本单位（即一个转 录单位）。
• 共同协调作用，完成某一多肽的表达调控。
• 包括：调控区(调节基因、启动基因、 操 作基因)、结构基因
一、原核生物基因表达的特点
3. 由于原核生物无核膜，所以转录与翻译是 耦联的，也是连续进行的。
4. 原核基因一般不含有内含子，在原核细胞中 缺乏真核细胞的转录后加工系统。
SD
mRNA 5’— AGGAGGU ——AUG—— UCCUCCA
16S rRNA3’
S-D序列距离AUG的距离也影响翻译
ii）起始密码
位于SD序列下游。
AUG(ATG)（91%） GUG（8%） UUG（1%）
启动子 S-D序列 起始密码 目的基因
3.终止子
位于基因3’端,给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA序列。
能够显著增强外源基因在大肠杆菌细胞 中的表达效率的特殊序列。
三、基因工程常用的原核启动子
A. 最佳启动子必须具备的条件
（1）必须是一种强启动子
能使外源基因的蛋白产量达到细胞总蛋白的 10%-30%以上。
（2）应呈现低水平的基础转录
便于表达毒性蛋白等。
（3）应是可诱导型的
用温度或化学试剂诱导。
B. 基因工程常用的原核生物启动子举例
trpR 阻遏蛋白基因；P1 启动子； P2
O 操纵基因； 衰减子
（3）PL和PR启动子
是从噬菌体中得到的一类启动子，比lac启动子的活 性高8-10倍，比trp启动子活性高。
cIII N PL/OL cI PM OR/PR Cro PE cII
N:抗终止蛋白； Cro: 抗阻遏蛋白(裂解必需的）； cI, cII, cIII: 阻遏蛋白； P:启动子；O:操纵子。