细胞代谢与基因调控绪论.ppt

本章主要内容 一 糖、脂、氨基酸、核苷酸代谢间的联系 （一）糖代谢与蛋白质代谢间的联系 （二）糖代谢与脂代谢间的联系 （四）核苷酸及其衍生物与物质代谢间的联系 （三）酶原与酶原激活 （六）蛋白质的定位和寿命控制 泛肽，又称泛素(ubiquitin)是一种存在于大多数真核细胞中的小蛋白。它的主要功能是标记需要分解掉的蛋白质，使其被水解。当附有泛素的蛋白质移动到桶状的蛋白酶的时候，蛋白酶就会将该蛋白质水解。泛素也可以标记跨膜蛋白，如受体，将其从细胞膜上除去。 泛素76个氨基酸组成，分子量大约8500道尔顿。它在真核生物中具有高度保留性，人类和酵母的泛素有96%的相似性。 四 细胞信号传递系统 五 基因表达的调节 1 原核生物基因的表达调节 2 真核生物基因的表达调节 三、原核生物基因表达的调控 操纵子 操纵子模型：负性调控 操纵子模型：负性调控 操纵子模型：正性调控 原核生物基因表达的调控 乳糖操纵子与碳源供应 翻译水平的调节和反义RNA 天然反义RNA是一类分子质量较小的多聚寡核苷酸，它们与生物体双链DNA的正义链或mRNA的一段序列互补。最早是由E.Coli体内质粒复制的调控而发现的。原核生物中反义RNA抑制基因表达的方式有三种：(1)DNA复制水平: 反义RNA与引物前体结合，阻止正常引物的产生，使DNA复制不能进行。(2)转录水平：反义RNA与mRNA 5′端结合，形成类似于转录终止信号的Ⅱ级结构；(3)翻译水平：又分为两种方式，即反义RNA与mRNA SD序列和/或编码起始区结合，直接抑制翻译或与mRNA非编码区结合，使mRNA分子构象发生改变而不能与核糖体结合，间接抑制翻译。 真核生物基因调控，根据其性质可分为两大类： 　第一类是瞬时调控或称可逆性调控，它相当于原核细胞对环境条件变化所做出的反应，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。  转录水平调控； 转录后水平调控； 翻译水平调控； 蛋白质加工水平的调控等。 真核基因表达调控的特点: 真核基因表达调控的环节更多 ,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。 DNA碱基修饰变化：DNA甲基化主要是胞嘧啶的甲基化，可改变与DNA结合蛋白的特异性识别作用，甲基化在大多数脊椎动物中使基因处于失活状态。与基因调节有关的大多数甲基化发生在短序列CpG(称CpG双联体)的胞嘧啶上，而且其通常成族于基因5’区构成CpG岛(CpG island)，虽然高等动物中DNA只有约3－4％甲基化，但80－100％的CpG双联体可能含甲基化胞嘧啶。胞嘧啶甲基化由（胞嘧啶－5）－甲基转移酶催化形成。 启动子：①核心启动子元件：　指RNA聚合酶起始转录所必需的最小的DNA序列，包括转录起始点及其上游－25/－30bp处的TATA盒。核心元件单独起作用时只能确定转录起始位点和产生基础水平的转录。 　　②上游启动子元件：包括通常位于－70bp附近的CAAT盒和GC盒、以及距转录起始点更远的上游元件。这些元件与相应的蛋白因子结合能提高或改变转录效率。不同基因具有不同的上游启动子元件，其位置也不相同，这使得不同的基因表达分别有不同的调控。 增强子(enhancer)：远离转录起始点（1~30kb），增强启动子转录活性DNA序列，与方向、距离无关增强子及其对转录的影响是一种能够提高转录效率的顺式调控元件，最早是在SV40病毒中发现的长约200bp的一段DNA，可使旁侧的基因转录提高100倍，其后在多种真核生物，甚至在原核生物中都发现了增强子。增强子通常占100－200bp长度，也和启动子一样由若干组件构成，基本核心组件常为8－12bp，可以单拷贝或多拷贝串连形式存在。  反式作用因子特点 三个功能结构域：DNA识别结合域(DNA-binding domain)；转录活性域(transcriptional activation domain)；结合其他蛋白的结合域 能识别并结合顺式作用元件(cis-acting element) 正调控与负调控 功能结构域 反式作用因子结构域的模式 DNA结合域(DNA- banding domain) 锌指结构(zinc finger motif) 同源结构域(homodomain,HD)：螺旋-回折-螺旋(helix-turn-helix) 亮氨酸拉链结构 (leucine zipper) 螺旋-环-螺旋(helix-loop-helix,HLH) 碱性α螺旋