15.2.2 (二)基因表达调控的基本原理

(二)基因表达调控的基本原理

1.基因表达调控的多层次和复杂性 基因激活、转录起始——基因表达的基本控制点、转录后加工、mRNA降解、蛋白质翻译、翻译后加工修饰、蛋白质降解。

2.基因转录激活调节基本要素

特异DNA序列——具有调节功能的DNA序列。①原核生物:操纵子(operon);②真核生物:顺式作用元件(cis-acting element)。

调节蛋白

★★★①原核生物:特异因子,决定RNA-pol对启动序列的特异性识别和结合能力;阻遏蛋白,结合操纵序列,阻遏基因转录;激活蛋白,促进RNA-pol与启动序列的结合,增强聚合酶活性(CAP)。

②真核生物:转录因子——反式作用因子、顺式作用蛋白。

DNA-Pr、Pr-Pr相互作用:反式作用因子与顺式作用元件之间的特异识别及结合,通常是非共价结合。当调节蛋白的一段α螺旋落入DNA的大沟或小沟时,氨基酸与碱基之间的相互作用,形成DNA-Pr复合物。

调节蛋白结合DNA前需通过蛋白质-蛋白质相互作用形成二聚体或多聚体;异二聚体比同二聚体具有更强的DNA结合能力。

RNA聚合酶

·启动序列/启动子与RNA聚合酶活性:启动序列/启动子核苷酸序列会影响RNA聚合酶的亲和力,而亲和力大小则直接影响转录启动的频率。而对真核生物RNA聚合酶活性来说,除启动子序列,尚与所存在的转录调节因子有关。

·调节蛋白与RNA聚合酶活性:特异调节蛋白在适当环境信号刺激下在细胞内表达,再通过DNA-蛋白质相互作用、蛋白质-蛋白质相互作用影响RNA聚合酶活性,从而使基础转录频率发生改变,出现表达水平变化。

诱导剂、阻遏剂等小分子信号所引起的基因表达都是通过使调节蛋白分子构象改变,直接或间接调节RNA聚合酶转录启动过程。