Mindmap --- 真核生物基因表达调控
现代分子生物学 思维导图 — 真核生物基因表达调控。
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- 真核生物基因表达调控
- 真核基因的断裂结构
- 大多数真核基因都是由蛋白质编码序列和非蛋白质编码序列两部分组成的断裂基因（interrupted gene）
- 断裂结构的一个重要特点是：外显子-内含子连接区的高度保守性和特异性碱基序列
- GU-AG法则
- 几乎每个内含子 5’ 端起始的两个碱基都是 GU；而 3’ 端最后两个碱基总是 AG 。且这两个碱基具有高度的保守性和广泛性
- 连接区的保守序列几乎存在于所有高等真核生物基因中，表明可能存在着共同的剪接加工机制
- 内含子
- 是指存在于原始转录物或基因组DNA中，但不存在与成熟mRNA、rRNA或tRNA中的那部分核苷酸序列
- 基因中的内含子的数量和大小都不相同
- 有些基因除去内含子后可以产生有活性的mRNA
- 有些基因一旦除去内含子，mRNA运入细胞质的过程就被阻断
- 内含子的存在可能有利于生物进化，为某些重要的蛋白质的编码区提供了重组的潜在位点
- 基本概念
- 基因组（genome）：一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息或整套基因
- 基因表达（gene expression）：基因经过转录、翻译，产生具有特异生物学功能的蛋白质分子或RNA分子的过程
- 基因表达调控（gene regulation）：基因表达是受内源及外源信号调控的
- 基因家族：真核生物中许多相关的基因常按功能成套组合
- 基因簇：同一家族的成员有时紧密排列在一起，组成一个基因簇
- 简单多基因家族中的基因一般都是以串联方式前后相连
- 复杂多基因家族一般由几个相关基因家族构成，基因家族之间由间隔序列隔开，并作为独立的转录单位
- 基因表达的方式
- 组成性表达
- 选择性表达
- 基因表达的特点
- 时空特异性：发育过程不同阶段，细胞或组织特异性
- 最明显的特征表现在 特定时间，特定的细胞 中 特定的基因被激活。
- 环境因素在真核生物基因表达过程中影响不大
- （在原核生物中，环境因素对基因调控起决定性作用）
- 转录调控的基本要素
- 翻译水平的调控
- 真核生物mRNA的“扫描模式”与蛋白质合成的起始
- mRNA 5’ 末端帽子结构的识别与蛋白质合成
- mRNA的稳定性与基因表达调控
- 可溶性蛋白因子的修饰与翻译起始调控
- 热激蛋白诱导的基因表达
- 能与某个专一蛋白因子结合，从而控制基因特异表达的DNA上游序列称为应答元件
- 应答元件主要有
- 热激应答元件（HSE）
- 糖皮质应答元件（GRE）
- 金属应答元件（MRE）
- 应答元件与细胞内专一的转录因子相互作用，协调相关基因的转录
- 激素对基因表达的影响
- 激素（Hormone）：是高度分化的内分泌细胞合成并直接分泌入血的化学信息物质
- 激素的作用机制是通过与细胞膜上或细胞质中的专一性受体蛋白结合而将信息传入细胞，引起细胞内发生一系列相应的连锁变化，最后表达出激素的生理效应
- 蛋白质磷酸化对基因转录的调控
- 细胞应答的3个阶段
- 外界信息的“感知”，即由细胞膜到细胞核内的信息传递
- 染色质水平上的基因活性调控
- 特定基因的表达；即从DNA—>RNA—>蛋白质的遗传信息传递过程
- 蛋白质的磷酸化和去磷酸化过程是生物体内普遍存在的信息传导调节方式
- 受体分子活化细胞功能的途径
- 受体本身或受体结合蛋白具有内源酪氨酸激酶活性,胞内信号通过酪氨酸激酶途径得到传递
- 配体与细胞表面受体结合，通过G蛋白介导的效应系统产生介导，活化丝氨酸/苏氨酸或酪氨酸激酶,从而传递信号。
- 分类
- 按是否可逆分类
- 瞬时调控（可逆调控）：相当于原核细胞对环境条件变化所作出的反应；包括某种底物或激素水平升降；或细胞周期不同阶段酶活性的调节
- 发育调控（不可逆调控）：是真核基因调控的精髓部分，决定了真核细胞生长、分化、发育的进程
- 根据基因调控发生的先后次序分类
- 转录水平调控
- 转录后水平调控
- RNA加工成熟过程的调控
- 翻译水平的调控
- 蛋白质加工水平的调控
- 表观遗传调控
- 非编码RNA对真核生物基因表达的调控