第 六 章
基因表达的调控
(Control of Gene Expression)
概述 (Introduction)
D N A R N A 蛋 白 质复 制
转 录 翻 译
逆 转 录
R N A
复 制
基因表达 (gene expression),是指储存遗
传信息的基因经过转录、翻译合成特定蛋白质，进
而发挥其生物学功能的整个过程,
基因表达的方式
1.组成性基因表达
管家基因（ housekeeping gene）,在一个生物体的几
乎所有细胞中持续表达的基因。
2.适应性基因表达
指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因表达。
诱导表达,随环境条件变化基因表达水平增高的现象。
如,DNA损伤 → 修复酶基因激活；乳糖 → 利用乳糖的三种酶表达
阻遏表达, 随环境条件变化而基因表达水平降低的现象。
如：色氨酸 —色氨酸合成酶系被抑制
协调表达
在组成性表达和适应性表达中，功能相关的一组
基因，其表达是协调一致的,即为 协调表达 。
? 基因表达调控的生物学意义
– 适应环境、维持生长和增殖
– 维持个体发育与分化
第一节 原核生物基因表达的调控
(Control of Prokaryotic Gene Exepression )
? 转录水平的调控 (control of transcription)
? 翻译水平的调控 (control of translation)
一、转录水平的调控
（一）影响转录的因素
1.启动子 (promoter)
2.σ因子
3.阻遏蛋白
4.正调控蛋白
5.倒位蛋白
6.RNA聚合酶抑制物
7.衰减子
（二）转录水平调控的机制
1.启动子 (promoter)
T A G T G T A T T G A C A T G A T A G A A G C A C T C T A C T A T A T T C T C A A T A G G T C C A C G
A T C A C A T A A C T G T A C T A T C T T C G T G A G A T G A T A T A A G A G T T A T C C A G G T G C
- 3 5 - 1 0 +1
3′ 5′
5′ 3′
转录
m R N A A G G U C C A C G5′ 3′
模板链
编码链
?启动子有三个功能区：启始部位（ +1区）、结合部位
（ -10区）、识别部位（ -35区）
转录时启动子的作用,
①启动子决定转录的方向
②启动子决定转录的模板链
③启动子决定转录效率
2.σ因子,
作用,σ亚基识别特异启动序列；
不同的 σ因子决定特异基因的转录激
活，决定 tRNA,mRNA和 rRNA基因的
转录。
3.阻遏蛋白：转录水平 负调控,抑制 转录
调节基因 启动子 操纵基因
AYZOPI
mRNA
阻 遏 蛋 白
R N A p o l
4.正调控蛋白：促进转录
– CAP蛋白,分解代谢物基因活化蛋白
– ntrC蛋白,氮代谢基因的激活蛋白
? 在大肠杆菌细胞内缺少葡萄糖时，腺苷酸环化酶将
ATP转变成 cAMP,cAMPCAP结合形成 cAMP-CAP。
cAMP-CAP可以作用到启动子的某一个位点上，这
样就促进 RNA聚合酶与启动子之间的结合，从而加
速基因的转录。但是，当有葡萄糖存在时，葡萄糖
的代谢物会使 cAMP分解，导致大肠杆菌细胞内的
cAMP的浓度大大降低。
CAP的正性调节
AYZOPI
CAP
cAMP
R N A p o l
ntrC蛋白
谷氨酰胺合成酶基因
去磷酸化（无活性） 磷酸化（有活性）
沙门菌鞭毛素基因的调节
P 1 H 1 P 2h i n H 2 阻 遏 基 因
DNA
H 2鞭 毛 素
H in 重 组 酶
P 1 H 1P2 hin H 2 阻 遏 基 因
H 1鞭 毛 素倒位片段
5.倒位蛋白,位点特异性的重组酶
阻遏蛋白
6.RNA聚合酶抑制物,
– 严谨反应 (stringent response)：缺乏氨基
酸，产生 pppGpp或 ppGpp,形成
ppGpp-RNApol复合物,RNA合成减少
7.衰减子 （ attenuator）,
操纵子前导区内类似于终止子结构的
一段 DNA序列，称为衰减子。其作用是减
弱操纵子的转录。
（二）转录水平的调控机制
? 乳糖操纵子调控的机制
? 阿拉伯糖操纵子的调控机制
? 色氨酸操纵子的调控机制
操纵子模型的提出
—莫洛 (Monod)和雅各布 (Jacob)
获 1965年诺贝尔生理学和医学奖
? 葡萄糖效应,
1940年,Monod发现：细菌在含葡
萄糖和乳糖的培养基上生长时，细菌先
利用葡萄糖，葡萄糖用完后，才利用乳
糖；在糖源转变期，细菌的生长会出现
停顿。即产生“二次生长曲线”。
（一）乳糖操纵子的结构
结构基因、启动子 (P)和操纵基因 (O)。
? 调节基因 (inhibitor,i),产生阻遏物 (repressor)。
AYZOPI
结 构 基 因
透 酶
β － 半 乳 糖 苷 酶
调 控 区
操 纵 序 列
启 动 序 列
C A P 结 合 位 点
调 节 基 因
乙 酰 转 移 酶
乳糖操纵子 (lac operon)的调控方式
m R N A
β- 半乳糖苷乙酰转移酶
β- 半乳糖苷通透酶
β- 半乳糖苷酶
翻译
转录
无 活 性 的
阻 遏 蛋 白
诱导物
阻 遏 蛋 白
阻 遏 物
蛋 白 亚 基
有诱导物时
l a c AL a c YL a c ZOPi 基因
CAP cAMP
CAP-cAMP
RNA 聚合酶
阻遏蛋白
阻 遏 物
蛋 白 亚 基
无诱导物时
l a c AL a c YL a c ZOPi 基因
阻遏蛋白的 负性 调节
? 无乳糖, lac操纵子处于 阻遏状态
? 有乳糖, lac操纵子即可被 诱导
– 诱导剂 (inducer),别乳糖、半乳糖、
IPTG（异丙基硫代半乳糖苷）
CAP的 正性 调节
? CAP—分解代谢基因激活蛋白
- 3 5 - 1 0
0
CA P
c A M P
O
RN A 聚合酶结合
[无葡萄糖,
有葡萄糖,
c A M P
c A M P
( 促进转录 )
( 不促进转录 )
? 协调调节 (coordinate regulation)
– 负性调节与正性调节协调合作
*阻遏蛋白封闭转录时,CAP不发挥作用
*如没有 CAP加强转录，即使阻遏蛋白从 P上解
聚仍无转录活性
? ☆ 葡萄糖 /乳糖共同存在时，细菌优先利用
葡萄糖
– 葡萄糖可降低 cAMP浓度，阻碍其与 CAP
结合从而抑制转录
? 结论,lac操纵子强的诱导作用既需要乳糖又
需缺乏葡萄糖
IPTG(异丙基硫代半乳糖苷 )
? 极强的诱导剂，不能被细菌代谢。
蓝白筛选 (α-互补 )的原理
当培养基中含有诱导物 IPTG和底物 X-gal时, lacz
基因被 IPTG诱导表达产生的 β-半乳糖苷酶 N端肽与
宿主菌表达的 C端肽互补而具有 β-半乳糖苷酶活性
（ 质粒和宿主编码的肽段各自都没有酶活性, 两都
融为一体而具酶活性 ）, 称为 α-互补 。 进而可分解
底物 X-gal（ 5-溴 -4-氯 -3-吲哚 -β-D-半乳糖苷 ） 而产
生半乳糖和深蓝色的产物 5-溴 -4-氯 -青定蓝,使菌落
呈现出蓝色反应 。 然而, 当外源 DNA片段插入载体
中 LacZα肽区段的多克隆位点后,使其编码的 α肽失
去活性,使重组子所在的细菌不能完成 α-互补,因此
带有外源基因重组子的细菌形成白色菌落 。 根据这
种 β-半乳糖苷酶的显色反应, 可以检测和筛选出携
有外源基因重组子克隆 。 此法又称蓝白筛选法 。
2.阿拉伯糖操纵子 (The ara Operon)
? 结构基因为,B,A,D，分别编码异构
酶、激酶、表位酶
? 功能：催化阿拉伯糖转变为 5-磷酸木酮
糖，进入磷酸戊糖途径
? 特点：调节基因为 C基因，编码调控蛋白
C蛋白
ara
3.色氨酸操纵子－ 阻遏型操纵子
? trp操纵子 —
? L区编码了前导肽，当有高浓度 Trp存在
时，由于衰减子的作用，转录迅速减弱
停止，生成 140核苷酸的前导 RNA；当
Trp浓度较低时，衰减子不起作用，转录
得以正常进行，生成长约 7kb的 mRNA。
二、原核生物翻译水平的调控
（一） SD序列对翻译的影响
（二） mRNA的稳定性对翻译的调控
（三）翻译产物对翻译的影响
（四）小分子 RNA的调控作用
（一） SD序列对翻译的影响
SD序列,mRNA起始密码前的一段富含嘌呤核
苷酸的序列 。 5’-… AGGAPuPuUUUPuPuAUG… -3’
1.SD序列的顺序及位置影响着翻译
2.mRNA二级结构隐蔽 SD序列的作用
mRNA二级结构隐蔽 SD序列
(二 )mRNA的稳定性对翻译的调控,
mRNA的降解速度受细菌的生理状态、
环境因素及 mRNA结构的影响。
（三）翻译产物对翻译的影响
RF2调节自身的翻译
（四）小分子 RNA的调控作用
– 调整基因表达产物的类型
– 低水平表达基因的控制
micRNA
Tn10转位酶基因
低水平表达基因的控制
小结
掌握,基因表达、管家基因、诱导表达、
阻遏表达的概念，蓝白筛选的原理，
影响原核生物转录的因素，乳糖操纵
子调控的机制。
了解：阿拉伯糖操纵子、色氨酸操纵子
的调控机制。
第二节 真核生物基因表达的调控
? DNA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
? 翻译后水平的调控
多层次调控
失活
一,DNA水平的调控
1.染色质的丢失,不可逆
2.基因扩增：细胞内某些特定基因的拷贝
数专一性大量增加的现象。
– 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：某些基因片段改变原来存在
顺序，再重排成为一个完整的转录单位。
– 如：免疫球蛋白基因重排，多样性
由原来分开的、不同的基因经选择、组合构成稳定的、
可表达的基因。这种基因重排使细胞可能利用几百个抗体
基因的片段，组合变化而产生能编码达 108种不同抗体的
基因。
4.DNA甲基化,
– 甲基化程度高，基因表达降低；
去甲基化：基因表达增加
5.染色质结构 对基因表达的调控,
?常染色质,结构松
散，基因易表达
?异染色质,结构紧
密，基因不易表达
?有基因表达活性的
染色质 DNA对
DNaseⅠ 更敏感，
即 DnaseⅠ 的 敏感
性 可作为该基因的
转录活性的标志。
常染色质（核内浅染部分）和异染色质（核内深染部分）
二、转录水平的调控
? 转录起始复合物的形成
? 反式作用因子
? 转录起始的调控
（一）转录起始复合物的形成（调控的关键）
① TFⅡ D结合 TATA盒,TFⅡ B等结合上
② RNA pol识别并结合 TFⅡ D－ DNA复合物
③ 其它转录因子与 RNA pol结合
结 构 基 因
G C G C C A A T T A T A
内 含 子外 显 子 外 显 子
转 录 起 始
C A A T 盒
G C 盒
增 强 子
顺 式 作 用 元 件
T A T A 盒 ( H o g n e s s b o x )
真核生物顺式作用元件示意图
（二）反式作用因子 (trans-acting factor)
1.概念,可通过结合顺式作用元件而调节
基因转录活性的蛋白质因子。
2.反式作用因子特点,
① 三个功能结构域,DNA识别结合域；
转录活性域；
结合其他蛋白的结合域
②能识别并结合顺式作用元件
③正调控与负调控
3.反式作用因子结构域的模式
⑴ 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 (alkaline α-helix)
① 锌指结构（ zinc finger motif）
② 螺旋 -回折 -螺旋
③ 亮氨酸拉链 (leucine zipper)
④ 螺旋－环－螺旋（ helix-loop-helix）
螺旋 -环 -螺旋
⑵ 转录活化结构域
– 酸性 α-螺旋结构域 (acidic α–helix domain)
– 富含谷氨酰胺结构域 (glutamine-rich domain)
– 富含脯氨酸结构域 (proline-rich domain)
（三）转录起始的调控
1.反式作用因子的激活
– 合成后即有活性：需要时合成，可迅速降解
– 共价修饰：磷酸化 -去磷酸化，糖基化
– 配体结合：如激素与 受体 的结合
– 蛋白质与蛋白质相互作用：二聚体
2.反式作用因子与顺式作用元件的结合
3.反式作用因子的作用方式,
成环、扭曲、滑动,Oozing
等
4.反式作用因子的 组合式调控 作用,
使有限的反式作用因子可以调控不同基因的表达
三、转录后水平的调控
1,5′端加帽 (cap)和 3′端多聚腺苷酸化
(polyA)的调控意义,
– 使 mRNA稳定，在转录过程中不被降解
2,mRNA的选择剪接 对基因表达的调控,
内含子或外显子是否出现在成熟的
mRNA中是可以选择的，这种剪接方式
称 选择剪接 。如：外显子选择、内含子
选择、互斥外显子、内部剪接位点
3,mRNA 运输的控制
四、翻译水平的调控
（一）翻译起始的调控
– 阻遏蛋白的调控,
– 翻译起始因子的调控,
– 5′AUG对翻译的调控作用,
– mRNA5 ′端非编码区长度对翻译的影响
（二） mRNA稳定性调节
（三）小分子 RNA对翻译水平的影响
3′
3′
铁蛋白
有活性 无活性
（二） mRNA稳定性调节
– 3′端非编码区结构影响其稳定性,3′端富含 A和 U的
结构，引起 mRNA 不稳定
– 蚕蛹羽化成蛾后，需大量蛋白水解酶溶解蚕丝蛋白，
mRNA半衰期达 100小时，其他仅 2.5小时
（三）小分子 RNA对翻译水平的影响
五、翻译后水平的调控
1.新生肽链的水解：酶解
– 肽链 N端的第一个氨基酸：稳定化氨基酸
（ Met,Ser,Thr,Ala,Val,Cys,Gly、
Pro）与去稳定氨基酸
2.肽链中氨基酸的共价修饰：磷酸化、甲
基化、酰基化
3.通过信号肽分拣、运输、定位,
内质网、线粒体、核内、留在胞浆
小结
掌握,反式作用因子的特点
了解：真核生物基因表达调控的 5个环节。
基因表达的调控
(Control of Gene Expression)
概述 (Introduction)
D N A R N A 蛋 白 质复 制
转 录 翻 译
逆 转 录
R N A
复 制
基因表达 (gene expression),是指储存遗
传信息的基因经过转录、翻译合成特定蛋白质，进
而发挥其生物学功能的整个过程,
基因表达的方式
1.组成性基因表达
管家基因（ housekeeping gene）,在一个生物体的几
乎所有细胞中持续表达的基因。
2.适应性基因表达
指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因表达。
诱导表达,随环境条件变化基因表达水平增高的现象。
如,DNA损伤 → 修复酶基因激活；乳糖 → 利用乳糖的三种酶表达
阻遏表达, 随环境条件变化而基因表达水平降低的现象。
如：色氨酸 —色氨酸合成酶系被抑制
协调表达
在组成性表达和适应性表达中，功能相关的一组
基因，其表达是协调一致的,即为 协调表达 。
? 基因表达调控的生物学意义
– 适应环境、维持生长和增殖
– 维持个体发育与分化
第一节 原核生物基因表达的调控
(Control of Prokaryotic Gene Exepression )
? 转录水平的调控 (control of transcription)
? 翻译水平的调控 (control of translation)
一、转录水平的调控
（一）影响转录的因素
1.启动子 (promoter)
2.σ因子
3.阻遏蛋白
4.正调控蛋白
5.倒位蛋白
6.RNA聚合酶抑制物
7.衰减子
（二）转录水平调控的机制
1.启动子 (promoter)
T A G T G T A T T G A C A T G A T A G A A G C A C T C T A C T A T A T T C T C A A T A G G T C C A C G
A T C A C A T A A C T G T A C T A T C T T C G T G A G A T G A T A T A A G A G T T A T C C A G G T G C
- 3 5 - 1 0 +1
3′ 5′
5′ 3′
转录
m R N A A G G U C C A C G5′ 3′
模板链
编码链
?启动子有三个功能区：启始部位（ +1区）、结合部位
（ -10区）、识别部位（ -35区）
转录时启动子的作用,
①启动子决定转录的方向
②启动子决定转录的模板链
③启动子决定转录效率
2.σ因子,
作用,σ亚基识别特异启动序列；
不同的 σ因子决定特异基因的转录激
活，决定 tRNA,mRNA和 rRNA基因的
转录。
3.阻遏蛋白：转录水平 负调控,抑制 转录
调节基因 启动子 操纵基因
AYZOPI
mRNA
阻 遏 蛋 白
R N A p o l
4.正调控蛋白：促进转录
– CAP蛋白,分解代谢物基因活化蛋白
– ntrC蛋白,氮代谢基因的激活蛋白
? 在大肠杆菌细胞内缺少葡萄糖时，腺苷酸环化酶将
ATP转变成 cAMP,cAMPCAP结合形成 cAMP-CAP。
cAMP-CAP可以作用到启动子的某一个位点上，这
样就促进 RNA聚合酶与启动子之间的结合，从而加
速基因的转录。但是，当有葡萄糖存在时，葡萄糖
的代谢物会使 cAMP分解，导致大肠杆菌细胞内的
cAMP的浓度大大降低。
CAP的正性调节
AYZOPI
CAP
cAMP
R N A p o l
ntrC蛋白
谷氨酰胺合成酶基因
去磷酸化（无活性） 磷酸化（有活性）
沙门菌鞭毛素基因的调节
P 1 H 1 P 2h i n H 2 阻 遏 基 因
DNA
H 2鞭 毛 素
H in 重 组 酶
P 1 H 1P2 hin H 2 阻 遏 基 因
H 1鞭 毛 素倒位片段
5.倒位蛋白,位点特异性的重组酶
阻遏蛋白
6.RNA聚合酶抑制物,
– 严谨反应 (stringent response)：缺乏氨基
酸，产生 pppGpp或 ppGpp,形成
ppGpp-RNApol复合物,RNA合成减少
7.衰减子 （ attenuator）,
操纵子前导区内类似于终止子结构的
一段 DNA序列，称为衰减子。其作用是减
弱操纵子的转录。
（二）转录水平的调控机制
? 乳糖操纵子调控的机制
? 阿拉伯糖操纵子的调控机制
? 色氨酸操纵子的调控机制
操纵子模型的提出
—莫洛 (Monod)和雅各布 (Jacob)
获 1965年诺贝尔生理学和医学奖
? 葡萄糖效应,
1940年,Monod发现：细菌在含葡
萄糖和乳糖的培养基上生长时，细菌先
利用葡萄糖，葡萄糖用完后，才利用乳
糖；在糖源转变期，细菌的生长会出现
停顿。即产生“二次生长曲线”。
（一）乳糖操纵子的结构
结构基因、启动子 (P)和操纵基因 (O)。
? 调节基因 (inhibitor,i),产生阻遏物 (repressor)。
AYZOPI
结 构 基 因
透 酶
β － 半 乳 糖 苷 酶
调 控 区
操 纵 序 列
启 动 序 列
C A P 结 合 位 点
调 节 基 因
乙 酰 转 移 酶
乳糖操纵子 (lac operon)的调控方式
m R N A
β- 半乳糖苷乙酰转移酶
β- 半乳糖苷通透酶
β- 半乳糖苷酶
翻译
转录
无 活 性 的
阻 遏 蛋 白
诱导物
阻 遏 蛋 白
阻 遏 物
蛋 白 亚 基
有诱导物时
l a c AL a c YL a c ZOPi 基因
CAP cAMP
CAP-cAMP
RNA 聚合酶
阻遏蛋白
阻 遏 物
蛋 白 亚 基
无诱导物时
l a c AL a c YL a c ZOPi 基因
阻遏蛋白的 负性 调节
? 无乳糖, lac操纵子处于 阻遏状态
? 有乳糖, lac操纵子即可被 诱导
– 诱导剂 (inducer),别乳糖、半乳糖、
IPTG（异丙基硫代半乳糖苷）
CAP的 正性 调节
? CAP—分解代谢基因激活蛋白
- 3 5 - 1 0
0
CA P
c A M P
O
RN A 聚合酶结合
[无葡萄糖,
有葡萄糖,
c A M P
c A M P
( 促进转录 )
( 不促进转录 )
? 协调调节 (coordinate regulation)
– 负性调节与正性调节协调合作
*阻遏蛋白封闭转录时,CAP不发挥作用
*如没有 CAP加强转录，即使阻遏蛋白从 P上解
聚仍无转录活性
? ☆ 葡萄糖 /乳糖共同存在时，细菌优先利用
葡萄糖
– 葡萄糖可降低 cAMP浓度，阻碍其与 CAP
结合从而抑制转录
? 结论,lac操纵子强的诱导作用既需要乳糖又
需缺乏葡萄糖
IPTG(异丙基硫代半乳糖苷 )
? 极强的诱导剂，不能被细菌代谢。
蓝白筛选 (α-互补 )的原理
当培养基中含有诱导物 IPTG和底物 X-gal时, lacz
基因被 IPTG诱导表达产生的 β-半乳糖苷酶 N端肽与
宿主菌表达的 C端肽互补而具有 β-半乳糖苷酶活性
（ 质粒和宿主编码的肽段各自都没有酶活性, 两都
融为一体而具酶活性 ）, 称为 α-互补 。 进而可分解
底物 X-gal（ 5-溴 -4-氯 -3-吲哚 -β-D-半乳糖苷 ） 而产
生半乳糖和深蓝色的产物 5-溴 -4-氯 -青定蓝,使菌落
呈现出蓝色反应 。 然而, 当外源 DNA片段插入载体
中 LacZα肽区段的多克隆位点后,使其编码的 α肽失
去活性,使重组子所在的细菌不能完成 α-互补,因此
带有外源基因重组子的细菌形成白色菌落 。 根据这
种 β-半乳糖苷酶的显色反应, 可以检测和筛选出携
有外源基因重组子克隆 。 此法又称蓝白筛选法 。
2.阿拉伯糖操纵子 (The ara Operon)
? 结构基因为,B,A,D，分别编码异构
酶、激酶、表位酶
? 功能：催化阿拉伯糖转变为 5-磷酸木酮
糖，进入磷酸戊糖途径
? 特点：调节基因为 C基因，编码调控蛋白
C蛋白
ara
3.色氨酸操纵子－ 阻遏型操纵子
? trp操纵子 —
? L区编码了前导肽，当有高浓度 Trp存在
时，由于衰减子的作用，转录迅速减弱
停止，生成 140核苷酸的前导 RNA；当
Trp浓度较低时，衰减子不起作用，转录
得以正常进行，生成长约 7kb的 mRNA。
二、原核生物翻译水平的调控
（一） SD序列对翻译的影响
（二） mRNA的稳定性对翻译的调控
（三）翻译产物对翻译的影响
（四）小分子 RNA的调控作用
（一） SD序列对翻译的影响
SD序列,mRNA起始密码前的一段富含嘌呤核
苷酸的序列 。 5’-… AGGAPuPuUUUPuPuAUG… -3’
1.SD序列的顺序及位置影响着翻译
2.mRNA二级结构隐蔽 SD序列的作用
mRNA二级结构隐蔽 SD序列
(二 )mRNA的稳定性对翻译的调控,
mRNA的降解速度受细菌的生理状态、
环境因素及 mRNA结构的影响。
（三）翻译产物对翻译的影响
RF2调节自身的翻译
（四）小分子 RNA的调控作用
– 调整基因表达产物的类型
– 低水平表达基因的控制
micRNA
Tn10转位酶基因
低水平表达基因的控制
小结
掌握,基因表达、管家基因、诱导表达、
阻遏表达的概念，蓝白筛选的原理，
影响原核生物转录的因素，乳糖操纵
子调控的机制。
了解：阿拉伯糖操纵子、色氨酸操纵子
的调控机制。
第二节 真核生物基因表达的调控
? DNA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
? 翻译后水平的调控
多层次调控
失活
一,DNA水平的调控
1.染色质的丢失,不可逆
2.基因扩增：细胞内某些特定基因的拷贝
数专一性大量增加的现象。
– 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：某些基因片段改变原来存在
顺序，再重排成为一个完整的转录单位。
– 如：免疫球蛋白基因重排，多样性
由原来分开的、不同的基因经选择、组合构成稳定的、
可表达的基因。这种基因重排使细胞可能利用几百个抗体
基因的片段，组合变化而产生能编码达 108种不同抗体的
基因。
4.DNA甲基化,
– 甲基化程度高，基因表达降低；
去甲基化：基因表达增加
5.染色质结构 对基因表达的调控,
?常染色质,结构松
散，基因易表达
?异染色质,结构紧
密，基因不易表达
?有基因表达活性的
染色质 DNA对
DNaseⅠ 更敏感，
即 DnaseⅠ 的 敏感
性 可作为该基因的
转录活性的标志。
常染色质（核内浅染部分）和异染色质（核内深染部分）
二、转录水平的调控
? 转录起始复合物的形成
? 反式作用因子
? 转录起始的调控
（一）转录起始复合物的形成（调控的关键）
① TFⅡ D结合 TATA盒,TFⅡ B等结合上
② RNA pol识别并结合 TFⅡ D－ DNA复合物
③ 其它转录因子与 RNA pol结合
结 构 基 因
G C G C C A A T T A T A
内 含 子外 显 子 外 显 子
转 录 起 始
C A A T 盒
G C 盒
增 强 子
顺 式 作 用 元 件
T A T A 盒 ( H o g n e s s b o x )
真核生物顺式作用元件示意图
（二）反式作用因子 (trans-acting factor)
1.概念,可通过结合顺式作用元件而调节
基因转录活性的蛋白质因子。
2.反式作用因子特点,
① 三个功能结构域,DNA识别结合域；
转录活性域；
结合其他蛋白的结合域
②能识别并结合顺式作用元件
③正调控与负调控
3.反式作用因子结构域的模式
⑴ 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 (alkaline α-helix)
① 锌指结构（ zinc finger motif）
② 螺旋 -回折 -螺旋
③ 亮氨酸拉链 (leucine zipper)
④ 螺旋－环－螺旋（ helix-loop-helix）
螺旋 -环 -螺旋
⑵ 转录活化结构域
– 酸性 α-螺旋结构域 (acidic α–helix domain)
– 富含谷氨酰胺结构域 (glutamine-rich domain)
– 富含脯氨酸结构域 (proline-rich domain)
（三）转录起始的调控
1.反式作用因子的激活
– 合成后即有活性：需要时合成，可迅速降解
– 共价修饰：磷酸化 -去磷酸化，糖基化
– 配体结合：如激素与 受体 的结合
– 蛋白质与蛋白质相互作用：二聚体
2.反式作用因子与顺式作用元件的结合
3.反式作用因子的作用方式,
成环、扭曲、滑动,Oozing
等
4.反式作用因子的 组合式调控 作用,
使有限的反式作用因子可以调控不同基因的表达
三、转录后水平的调控
1,5′端加帽 (cap)和 3′端多聚腺苷酸化
(polyA)的调控意义,
– 使 mRNA稳定，在转录过程中不被降解
2,mRNA的选择剪接 对基因表达的调控,
内含子或外显子是否出现在成熟的
mRNA中是可以选择的，这种剪接方式
称 选择剪接 。如：外显子选择、内含子
选择、互斥外显子、内部剪接位点
3,mRNA 运输的控制
四、翻译水平的调控
（一）翻译起始的调控
– 阻遏蛋白的调控,
– 翻译起始因子的调控,
– 5′AUG对翻译的调控作用,
– mRNA5 ′端非编码区长度对翻译的影响
（二） mRNA稳定性调节
（三）小分子 RNA对翻译水平的影响
3′
3′
铁蛋白
有活性 无活性
（二） mRNA稳定性调节
– 3′端非编码区结构影响其稳定性,3′端富含 A和 U的
结构，引起 mRNA 不稳定
– 蚕蛹羽化成蛾后，需大量蛋白水解酶溶解蚕丝蛋白，
mRNA半衰期达 100小时，其他仅 2.5小时
（三）小分子 RNA对翻译水平的影响
五、翻译后水平的调控
1.新生肽链的水解：酶解
– 肽链 N端的第一个氨基酸：稳定化氨基酸
（ Met,Ser,Thr,Ala,Val,Cys,Gly、
Pro）与去稳定氨基酸
2.肽链中氨基酸的共价修饰：磷酸化、甲
基化、酰基化
3.通过信号肽分拣、运输、定位,
内质网、线粒体、核内、留在胞浆
小结
掌握,反式作用因子的特点
了解：真核生物基因表达调控的 5个环节。
