分子生物学课件第八章

分子生物学课件第八章•基因表达的调控•转录水平的调控目录•翻译水平的调控•表观遗传学调控•基因表达与疾病01基因表达的调控基因表达的概述基因表达是生物体通过转录和翻译过程将基因信01息转化为蛋白质的过程基因表达是生物体生长发育和应对环境变化的重02要过程基因表达具有时间和空间特异性，即在不同发育03阶段和不同组织中，同一种基因的表达情况可能不同基因表达的调控机制转录水平调控翻译水平调控通过影响转录起始和转录效率来调控基因通过影响翻译起始和翻译效率来调控基因的表达的表达表观遗传调控信号转导调控通过DNA甲基化、组蛋白修饰等表观遗传通过细胞信号转导途径来调控基因的表达学机制来调控基因的表达基因表达的调控实例血红蛋白基因表达的调控血红蛋白基因的表达受到氧气浓度的调控，当氧气浓度降低时，血红蛋白基因的表达增加，以适应低氧环境胰岛素基因表达的调控胰岛素基因的表达受到葡萄糖浓度的调控，当血糖浓度升高时，胰岛素基因的表达增加，以降低血糖02转录水平的调控转录的概述01转录定义转录是指以DNA为模板合成RNA的过程，是基因表达的第一阶段02转录过程转录过程涉及RNA聚合酶的识别、结合和启动转录，以及新生的RNA链的合成和释放03转录产物转录产物是信使RNA（mRNA），它携带遗传信息，用于指导蛋白质的合成转录的调控因子反式作用因子顺式作用元件转录起始因子转录延伸因子反式作用因子能结合顺式作用元件是DNA转录起始因子能促进转录延伸因子能促进到DNA上，影响转录上的特异序列，能被RNA聚合酶与启动子RNA聚合酶在DNA上起始和延伸的蛋白质反式作用因子识别并的结合，从而启动转的移动，维持转录的因子结合录过程进行转录的调控实例乳糖操纵子亮氨酸拉链蛋白TATA盒乳糖操纵子由三个结构基因Z、Y、亮氨酸拉链蛋白是一种常见的反TATA盒是启动子中的一种常见元A以及一个操纵序列O、一个启式作用因子，能与DNA上的特异件，能被RNA聚合酶识别并结合，动子P组成，通过阻遏蛋白和环序列结合，调控基因的表达对转录起始具有重要影响腺苷酸受体蛋白的调控，实现乳糖代谢关键酶基因的表达调控03翻译水平的调控翻译的概述翻译的定义01翻译是将DNA或RNA中的遗传信息转变成蛋白质的过程，是生物体实现基因表达的重要环节翻译的场所02翻译主要在细胞质中进行，其中核糖体是主要的翻译场所翻译的过程03翻译包括起始、延长和终止三个阶段，需要mRNA、tRNA、核糖体等参与翻译的调控因子转录因子蛋白质磷酸化转录因子可以调节mRNA蛋白质磷酸化可以改变蛋的合成，从而影响翻译过白质的活性，从而影响翻程译过程微RNA微RNA可以与mRNA结合，通过抑制翻译或降解mRNA来调控基因表达翻译的调控实例生长因子信号通路生长因子信号通路可以通过调节mRNA的稳定性、蛋白质的磷酸化等方式来影响翻译过程，从而调控细胞的生长和分化肿瘤抑制因子肿瘤抑制因子可以通过调节翻译来影响细胞生长和增殖，从而抑制肿瘤的发生和发展04表观遗传学调控表观遗传学的概述表观遗传学定义表观遗传学意义揭示了基因型未发生变化但表型却发研究基因表达水平上遗传信息的可变生改变的遗传现象的分子机制，对于性，即基因型未发生变化但表型却发理解生物发育、疾病发生和药物研发生了改变的遗传现象的科学等方面具有重要意义表观遗传学研究内容主要研究DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑和非编码RNA等对基因表达的调控表观遗传学调控机制DNA甲基化组蛋白修饰DNA甲基化是指在DNA序列中特定位置上的甲基组蛋白是包裹在DNA上的蛋白质，组蛋白修饰是基团添加，影响基因表达甲基化的基因不能与指在组蛋白特定位置上的化学基团添加或去除，转录因子结合，因此无法转录产生mRNA，最终影响基因表达常见的组蛋白修饰包括乙酰化、无法合成相应蛋白，从而抑制基因表达甲基化、磷酸化和泛素化等染色质重塑非编码RNA染色质重塑是指染色质结构的变化，影响基因表非编码RNA是指不能翻译成蛋白质的RNA分子，达染色质重塑通过改变染色质中DNA和组蛋白通过与DNA、组蛋白或其它RNA分子的相互作用，的排列顺序，影响转录因子与DNA的结合，从而影响基因表达非编码RNA包括microRNA、调控基因表达siRNA和piRNA等表观遗传学调控实例X染色体失活印记基因在雌性哺乳动物中，两个X染色体中的一个会随机失活以印记基因是指在不同细胞类型中以不同方式表达的基因，平衡X染色体上的基因表达，这种失活现象是通过表观遗其表达模式由表观遗传学机制调控印记基因与人类疾病传学机制实现的的发生和发展密切相关肿瘤抑制基因神经发育肿瘤抑制基因的表达受到表观遗传学机制的调控，如p16神经发育过程中涉及多个表观遗传学调控机制，如DNA基因的甲基化导致其表达沉默，与多种肿瘤的发生和发展甲基化和组蛋白乙酰化等，影响神经元的分化和突起生长相关等过程05基因表达与疾病基因表达与疾病的关系基因表达异常与疾病发生基因表达的异常变化是许多疾病发生的重要原因，如癌症、遗传性疾病等基因表达与疾病进展基因表达的水平直接影响疾病的进展和预后，对疾病的诊断和治疗具有重要意义基因表达与药物反应基因表达的不同可能导致个体对药物的反应差异，影响治疗效果和安全性基因表达异常引起的疾病010203癌症遗传性疾病神经退行性疾病癌症的发生与基因表达的一些遗传性疾病的发生与如阿尔茨海默病、帕金森异常密切相关，如抑癌基特定基因的表达异常有关，病等神经退行性疾病与基因的失活或原癌基因的激如亨廷顿氏病、囊性纤维因表达的异常有关活等化等基因表达调控在疾病治疗中的应用基因治疗靶向治疗免疫治疗通过调控基因的表达，可利用药物或分子靶向特定通过调控免疫相关基因的以治疗一些遗传性疾病和基因的表达调控，实现对表达，激发或调节机体的癌症，如导入正常基因、疾病的精准治疗，提高治免疫反应，达到治疗疾病抑制致癌基因的表达等疗效果和安全性的目的THANKS感谢观看。