（四）真核基因表达调节

2类调控：①瞬时调控或可逆性调控：某种底物或激素水平升降时或细胞周期不同阶段中酶的活性和浓度的调节（与原核类似，对环境的反应）；②发育调控或不可逆调控：这是调控的精髓部分，决定了真核细胞生长、分化、发育的全部过程。

1．真核基因组结构特点

真核基因组结构庞大：3×109bp组成基因组DNA，3万～4万个基因。

单顺反子（monocistron）：即一个编码基因转录生成一个mRNA分子，经翻译生成一条多肽链。

重复序列。

基因不连续性。

2．真核基因表达调控特点

RNA聚合酶：有3种，分别负责3种RNA的转录。

·每种RNA聚合酶由约10个亚基组成，有些相同，有些为特有的。如TATA盒结合蛋白（TBP）为3种聚合酶共有。

·TFⅡD对polⅡ催化的mRNA转录起核心作用。它是一种由TBP和TBP相关因子（TAF）组成的多蛋白质复合物。

·TAF对传递上游激活序列（UAS）的信息至关重要。

活性染色体结构变化：对核酸酶敏感、DNA拓扑结构变化、DNA碱基修饰变化、组蛋白变化。

正性调节占主导：正性调节元件、正性调节蛋白可提高基因表达调节的特异性和精确性。

转录与翻译分隔进行。

转录后修饰、加工。

3．RNA polⅡ转录起始的调节

顺式作用元件（cis－acting element）：影响自身基因表达活性的DNA序列。

·启动子：至少包括一个转录起始点以及一个以上的功能组件，如TATA盒（TATAAAA）。

·增强子（enhancer）：即远离转录起始点（1～30bp）、决定基因的时间、空间特异性表达、增强启动子转录活性的DNA序列，其发挥作用的方式通常与方向、距离无关。增强子与启动子常交错覆盖或连续。从功能上，没有增强子存在，启动子通常不能表现活性；没有启动子时，增强子也无法发挥作用。

·沉默子（silencer）：负性调节元件，当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。

反式作用因子（trans－acting factor，TAF）：除少数顺式作用蛋白，大多数转录调节因子以反式作用调节基因转录。大多数真核转录调节因子由某一基因表达后，通过与特异的顺式作用元件相互作用，反式激活另一基因的转录。

·基本转录因子——RNA聚合酶结合启动子所必需的一组蛋白因子，决定三种RNA转录的类别。个别基本转录因子如TFⅡD是通用的。

·特异转录因子——为个别基因转录所必需，决定该基因的时间、空间特异性。包括：转录激活因子——增强子结合蛋白（EBP）；转录抑制因子——多为沉默子结合蛋白，少数以不依赖DNA的方式起作用，而是通过蛋白质－蛋白质相互作用、“中和”转录激活因子或TFⅡD，降低它们在细胞内的有效浓度，抑制基因转录。

★★★所有转录因子至少包括两个不同的结构域：

DNA结合域——60～100个氨基酸；最常见的形式是锌指结构及碱性氨基酸残基形成的α螺旋。锌指结构、碱性亮氨酸拉链、碱性螺旋－环－螺旋。

转录激活域——30～100个氨基酸残基组成；如酸性激活域、谷氨酰胺富含域、脯氨酸富含域。

二聚化结构域（蛋白质－蛋白质相互作用的结构域）——二聚化作用与碱性亮氨酸拉链、碱性螺旋－环－螺旋结构有关。

mRNA转录激活调节的特点：①真核基因转录激活调节是复杂的、多样的；②不同的DNA元件组合可产生多种类型的转录调节方式；③多种转录因子又可结合相同或不同的DNA元件；④组成二聚体的单体不同，所形成的二聚体结合DNA的能力也不同，对转录激活过程所产生的效果各异，有正、负性调节之分。

4．RNA polⅡ转录终止的调节

HIV基因组转录终止调节：HIV基因的有效表达需要病毒蛋白Tat，一种抗终止蛋白，可使RNA polⅡ通过转录终止点。

Tat与转录产物5′端特异RNA序列结合，并与宿主蛋白质、RNA polⅡ相互作用，使延长中的RNA形成一定的二级结构，阻止HIV基因组转录过程的提早终止。

热休克蛋白基因的转录终止调节：在环境温度升高或其他应激条件下可作出一系列的反应，如暂时性停止大多数基因的转录和翻译，启动一套能够提高细胞生存能力的蛋白质——热休克蛋白HSP——快速由无活性转变为活性状态。特点：对基因快速诱导表达。

5．转录后水平的调节

hnRNA加工成熟的调节（见第11章）。

mRNA运输、胞质内稳定性的调节。RNA干扰（RNAi）机制：细胞内有一类双链RNA（dsNRA）→酶切→双链－22个核苷酸小干扰RNA（siRNA）→参与RNA诱导的沉默复合物RISC组成（RISC是一种多成分核酸酶）→使特异mRNA降解→阻断翻译过程。实际上是通过降解特异mRNA、在转录后水平发生的一种基因表达机制。

6．翻译水平的调节

翻译起始因子（eIF）活性的调节：通过磷酸化调节起始因子活性，如eIF－2α亚单位的磷酸化可阻碍eIF的正常运行，抑制蛋白质合成的起始。

RNA结合蛋白对翻译起始的调节：RNA结合蛋白（RBP）是指能够与RNA特异序列结合的蛋白质。表达的许多环节有RBP参与，如转录终止、RNA剪接、RNA转运、RNA胞浆内稳定性控制、翻译起始等。铁蛋白相关基因的mRNA翻译调节即为典型例子。