高中生物竞赛基因表达的调控课件共127张

第14章 基因表达的调控 Regulation of Gene Expression u 基因的概念 u 原核生物基因表达的调控 u 真核生物基因表达的调控 基因 gene Ø 基因是遗传信息的功能单位。 Ø 基因表达就是将基因所携带的遗传信息 释放出来指导生物体性状表达的过程。 Ø 基因表达的过程是十分复杂的，具有不 同的形式和精确的调控。 §1 基因的概念 Ø基因的概念是不断发展的。 ØMendel 遗传因子 inherited factor Ø1909 丹麦人Johnson 用gene取代了 Mendel的inherited factor，一直应用至 今。 经典遗传学关于基因的概念 1、基因是不连续的颗粒状因子，在Chr上有固 定的位置，呈直线排列，具有相对的稳定性。 2、基因作为一个功能单位控制性状的表达。 经典遗传学关于基因的概念 3、基因以整体进行突变，是突变的最小单位。 4、基因在交换中不再被分割，是重组的最小 单位。 经典遗传学关于基因的概念 • 5、基因能自我复制，在有机体内通过有 丝分裂有规律地传递，在上下代之间能 通过减数分裂和受精作用有规律地传递。 Ø 突变单位 交换单位 Ø 基因既是一个结构单位，又是一个功能单位。 Ø 倒底基因是什么物质构成的，基因的本质是 什么，经典遗传学无法回答这个问题。 结构单位 分子遗传学关于基因的概念 1、一个基因就是DNA分子上的一段序列 2、每一个基因都携带有特殊的遗传信息， 这些遗传信息： mRNA 多肽链； rRNA或tRNA； 对其他基因的活动起调控作用。 3、基因在结构上还可以划分为若干个小单位。 ①突变单位（突变子 muton）： 发生突变的最小单位。最小的突变子是一个bp。 ②重组单位（重组子recon）： 可交换的最小单位。最小的重组单位也可以只是一个bp。 ③功能单位（顺反子 cistron，又叫作用子）： 基因中指导一条多肽链的合成DNA序列，平均大小约为500- 1500bp。 顺反子与经典概念的功能单位相当， 是遗传信息的最小功能单位。 现代概念与经典概念的比较 Ø基因是功能单位，不是结构单位 Ø一个基因内包含了大量的突变单位和重 组单位 Ø共同点： 基因是遗传功能的最小单位 基因概念的进一步发展 • 结构基因（structural gene）： 编码多肽链或RNA分子的基因 • 调控基因（regulator gene）： 参与调控结构基因表达的基因， 包括控制结构基因转录起始和产物合成速率的基因， 能影响其他基因活性的一类基因。 • 重叠基因（overlapping gene）： 同一个DNA序列可以参与编码两个以上 的RNA或多肽链。 • 不连续基因（split gene）： 在真核生物中，一个基因的编码序列 （exon）是不连续的，被若干个非编码 序列（intron）分割，这类结构断裂的 基因称为不连续基因，又称断裂基因 （interrupted gene）。 • 跳跃基因（jumping gene）：可以在基 因组内移动位置的基因。 • 假基因（pseudogene）：不产生有功能 产物的基因。 基因的作用与性状的表达 Ø在生物体内，大部分遗传性状都是直接 或间接通过蛋白质表现出来的。 Ø DNA → RNA → protein Ø一个基因 → 一种酶 → 一个生化反应 Ø一个基因 →一个mRNA →一条多肽链 人类镰刀形红血球贫血症 Ø 每个血红蛋白分子有四条多肽链： 两条相同的α链，141aa 两条相同的β链，146aa Ø 正常的血红蛋白HbA编码正常的βA链。正常的 红血球是球形的。 当HbA突变为Hbc 编码多肽链βC Hbs βS 使红血球呈镰刀形，引起贫血病。 作 用 子 βA DNA GTA CAT CAT GTA CTT GAA ACT TGA CCT GGA GAA CTT GAA CTT AAA TTT mRNA 密码子 GUA CAU CUU ACU CCU GAA GAA AAA 氨基酸 val his leu thr pro glu glu lys βS DNA GTA CAT mRNA 密码子 GUA 氨基酸 val βC DNA AAA TTT mRNA 密码子 AAA 氨基酸 lys 豌豆株高 Ø 高茎豌豆（T T）× 矮茎豌豆（t t） ↓ F1为高（Tt） Ø高茎豌豆中有赤霉素，而矮茎豌豆中没有。 Ø赤霉素能促进细胞伸长，表现为高茎。 Ø赤霉素的合成需要一种酶 ØT基因就编码合成赤霉素的酶 Ø等位基因t的核苷酸序列与T不同，不能编码 合成赤霉素所需要的那种酶。 Ø一个基因 → 一个mRNA → 一条多肽链 仍然显得太简单。 Ø基因不仅可以作为mRNA转录的模板，也可以 作为rRNA和tRNA转录的模板。 Ø有些基因只对其它基因的作用进行调控。 Ø多肽链的合成与停止更主要的是受制于基因 作用的调控系统。 A model for the multistep production of colon cancer Villi茸毛 benign良性的 adenoma腺瘤 epithelium上皮 Proliferate增生扩散 §2 原核生物基因表达的调控 Ø一个个体的各类细胞都是按照一定的规 律和一定的时空顺序，关闭一些基因， 开启另一些基因，并不断地进行严格的 调控，以保证个体的发育得以顺利进行。 Ø决定哪些基因表达、哪些基因不表达、 表达速率的过程就是基因表达的调控。 一、转录水平的调控 Ø单细胞的原核生物对环境条件具有高度 的适应性，可以迅速调节各种基因的表 达水平，以适应不断变化的环境条件。 Ø原核生物主要是在转录水平上调控基因 的表达。 Ø当需要某种基因产物时，就大量合成这 种mRNA，当不需要这种基因产物时就抑 制这种mRNA的转录，就是让相应的基因 不表达。 Ø通常所说的基因不表达，并不是说这个 基因就完全不转录为mRNA，而是转录的 水平很低，维持在一个基础水平（本底 水平）。 Ø基因表达完全关闭的情况使极为少见的。 顺式调控元件和反式作用因子 Ø在基因转录水平上的调控都是特定的蛋白质 分子和特定的DNA序列相互作用的结果。 Ø起调控作用的DNA序列称为顺式调控元件。 Ø与这些DNA序列相互作用的蛋白质称为反式 作用因子。 • 反式作用因子也是基因产物。 • 所以，基因表达调控是非等位基因 之间相互作用的结果。 启动子和终止子 Ø与RNA转录起始相关的顺式调控元件称为 启动子 Ø与转录终止有关的顺式调控元件称为终 止子。 原核生物的启动子结构 Ø 转录起始是基因表达的关键阶段。 Ø 与转录密切相关的顺式调控元件称为启 动子(promoter)。 Ø 启动子是位于结构基因上游的DNA序列， 100bp到200bp不等。 Ø 是转录起始阶段RNA聚合酶识别、结合 的特异序列，其本身并不被转录。 原核生物启动子由两个元件组成 Ø 1、－10序列（Pribnow box） 转录起始点上游－10位置，consensus sequence是TATAPuATG Ø 2、－35序列（Sextama box） R N A 聚 合 酶 所 覆 盖 的 区 域 ， 共 有 序 列 是 TTGACA，位于－35位置。 是RNA聚合酶对转录模板的初始识别位点， 决定启动子的强度。 Ø 3、－10区和－35区间的距离 两个元件之间的距离却至关重要;相距17bp 时，转录效率最高。 Ø在原核生物中，当几种酶参与同一个代 谢途径时，往往编码这几个酶的基因同 时被转录为一个mRNA，称为多顺反子 mRNA。 Ø而真核生物基因都是转录成单顺反子 mRNA的。 单顺反子和多顺反子 原核生物中基因的组织形式 Ø几个作用相关的基因在染色体上串连排列 在一起，由同一个调控系统来控制。 Ø这样的一个整体称为一个操纵元(operon)。 • lacZ β—半乳糖苷酶，将乳糖 分解成半乳糖和葡萄糖 • lacY半乳糖渗透酶，帮助细菌从 培养基中摄取乳糖 • lacA半乳糖苷转乙酰酶 乳糖操纵元 合成调节与降解调节 Ø基因表达产物有的用于降解代谢途径， 有的用于合成代谢途径。这两种代谢途 径的调控方式是不同的。 Ø在降解代谢途径中，反应底物（被降解 的物质）决定参与降解反应的酶是否需 要合成。 Ø在合成代谢途径中，由合成反应的终产 物调节合成酶基因的表达。 正调控和负调控 激活蛋白结合 ON 激活蛋白不结合 OFF 阻遏蛋白结合 OFF 阻遏蛋白不结合 ON 靶基因转录状态 控制调节蛋白的合成？控制调节蛋白的活性？ 调节蛋白状态 （正调控） （负调控） 正调控（positive regulation） Ø 如果调节蛋白不与启动子DNA序列（顺式调控元件）结 合时，基因是关闭的，当调节蛋白与启动子结合时基 因开始表达，这种调控系统称为正调控。 Ø正调控系统中的调节蛋白称为诱导蛋白 （inducer）。 Ø诱导蛋白与基因启动子DNA序列结合，激 活基因启动转录。 负调控（negative regulation） Ø 在调节蛋白不与启动子（顺式调控元件）结合时，基因 是表达的；当调节蛋白与启动子结合时，基因的表达被 关闭，这样的调控机制称为负调控。 Ø负调控系统中的调节蛋白称为阻遏蛋白 （repressor）。 Ø阻遏蛋白分子与启动子结合，阻碍RNA聚 合酶的工作，使基因处于关闭状态 乳糖、半乳糖核葡萄糖 大肠杆菌乳糖代谢需要两种酶：(1) β-半乳糖苷酶 (2) β-半乳糖苷透性酶 β-半乳糖苷酶 Two physiologically important reactions catalyzed by β-galactosidase© 2003 John Wiley and Sons Publishers 异乳糖 乳 糖 操 纵 元 的 负 调 控 乳 糖 操 纵 元 的 负 调 控 Cyclic AMP • ATP在腺苷酸环 化酶的作用下转 变成环式 AMP(cyclic adenosine monophosphate , cAMP)。 The adenyl cyclase-catalyzed synthesis of cyclic AMP (cAMP) from ATP © 2003 John Wiley and Sons Publishers cAmp-CAP Ø Catabolite activating protein, CAP Ø 代谢激活蛋白，是cAmp的受体蛋白 (cyclic Amp receptor protein, CRP) Ø cAmp-CAP复合物，是lac操纵元的 正调控因子 乳糖操纵元的正调控 乳糖操纵元的表达调控实际上是正调控和 负调控协同作用的。 Lac repressor, CRP and Lac operon 乳糖操纵子的双调控系统 (1)受乳糖与阻遏蛋白监控的、可诱导的负 调控系统; (2)受cAMP与CAP调节的、可诱导的正调控 系统。葡萄糖通过调节cAMP的合成间接监 控这一过程。 以此保证大肠杆菌灵活、经济、有效地适应 外界环境，只有在必需的时候（只有乳糖， 没有葡萄糖）才启动乳糖操纵子的表达。 乳糖操纵元模型的三个基本假定 1、调节基因编码的阻遏蛋白是可以在细胞中 扩散的反式调控因子； 2、操纵子（o）是调控序列，不编码蛋白质； 3、操纵子（o）是顺式调控元件，邻近受其控 制的结构基因。 乳 糖 操 纵 元 的 组 成 型 突 变 乳糖操纵元不同基因型在有无乳糖存在时的表现型 有乳糖 无乳糖 I+O+Z+ + - I+O+Z- - - I-O+Z＋ + + I+OCZ+ + + I-O+Z+/F’I+ + - I+OCZ+/F’O+ + + I+O+Z+/F’I- + - I+O+Z+/F’OC + - ISO+Z+ - - ISO+Z+/ F’I+ - - 基因型 β－半乳糖苷酶活性 A B C D 组别 翻译水平的调控 基因表达的调控可以调控转录环节， 也可以调控翻译环节。 ØE.coli核糖体蛋白质合成的反馈调控机 制(feedback regulation)。 ØE.coli有7个操纵元与核糖体蛋白质合成 有关。 Ø每一种操纵元转录的mRNA都能够被同一 操纵元编码的蛋白质识别，并能够与其 结合。 Ø如果某种核糖体蛋白质在细胞中过量积 累，它们将与其自身的mRNA结合，阻止 这些mRNA进一步翻译成蛋白质。 §3 真核生物基因表达的调控 真核生物和原核生物的比较 一、高等真核生物基因组远比原核生物基因组大 E.coli 4.6×106 bp，4288个基因，平均每 个基因约 1100bp。 真核生物啤酒酵母 1.2×107bp，5885个基因， 平均每个基因约2000bp 拟南芥 1×108 bp 水稻 3.89×108 bp 人 3.3×109 bp 小麦 1.6×1010 bp 真核生物和原核生物的比较 二、真核生物有复杂的染色体结构 ØDNA与组蛋白等结合形成染色质，染色质 结构的变化可以调控基因表达 Ø基因组分散在多个染色体上 真核生物和原核生物的比较 三、在真核生物中，不同组织的细胞在 功能上是高度分化的 Ø在动物胰脏细胞中不会产生视网膜色素，而 在视网膜细胞中也会不产生胰岛素。 Ø真核细胞具有选择性激活和抑制基因表达的 机制。 真核生物和原核生物的比较 四、真核生物细胞的转录和翻译在时间和 空间上是分开的 转录在细胞核中 翻译在细胞质中 真核生物可以在多个层次上对基因表达进行调控 ØDNA水平上的调控 Ø转录水平的调控 Ø转录后调控 Ø翻译水平上的调控 Ø翻译后调控 一 DNA水平的调控 DNA水平上的调控是通过改变基因组中有 关基因的数量和结构顺序而控制基因的 表达。 包括基因扩增 基因丢失 基因重排 基因的化学改变 其中有些改变是可逆的 1、基因剂量 • 基因产物的需要量大，基因的拷贝数就多 组蛋白是染色质的组成成分，需要量大，多数 物种的基因组含有数百个组蛋白基因拷贝 2、基因扩增 Ø两栖动物蟾蜍的卵母细胞很大，是正常 体细胞的100倍，需要合成大量蛋白质， 所以需要大量核糖体。rRNA基因数目远 远不能满足需要。在卵母细胞发育过程 中，rRNA基因数目临时增加4000倍。 Ø卵母细胞的前体同其它细胞一样，含有 600个18S和28SrRNA基因。基因扩增后 rRNA基因拷贝数高达2×106。 Ø基因扩增常发生在异常的细胞中。 Ø人类癌细胞中的许多致癌基因，经大量 扩增后高效表达，导致细胞生长失控。 Ø癌基因扩增的速度与病症的发展及癌细 胞扩散程度高度相关。 3、基因丢失 Ø马蛔虫2n＝2，但染色体上有多个着丝粒。 第一次卵裂是横裂，产生上下2个子细胞。 第二次卵裂时，一个子细胞仍进行横裂， 保持完整的基因组，而另一个子细胞却 进行纵向分裂，丢失部分染色体。 Ø一部分细胞总是保留完整的基因组，将 来发育为生殖细胞； Ø丢失了部分染色体的细胞分化为体细胞。 马蛔虫受精卵的早期分裂 4、基因重排 Ø基因重排(gene rearrangement)是指DNA 分子中核苷酸序列的重新排列。 Ø序列重排可以形成新的基因，也可以调节 基因的表达。 Ø重排是由基因组中特定的遗传信息决定的， 重排后的基因序列转录成mRNA，翻译成新 的蛋白质。 Ø 尽管基因组中的DNA序列重排并不是一种普通方式，但它 是有些基因调控的重要机制，在真核生物细胞生长发育 中起关键作用。 酵母交配型转换 Ø酵母菌有两种交配型，分别a和α。单倍 体a和α之间配合才能产生二倍体a/α， 经减数分裂及产孢过程形成单倍体四分 子，其中a和α的孢子的比例为2：2。 Ø如果单独培养基因型a或α的孢子，由于 仅有与亲代相同的交配型基因型，所以 形成的孢子之间不能发生交配。 酵母菌的交配型转换 有一种 同宗配 合交配 类型， 其细胞 可转换 成对应 的交配 类型， 使细胞 之间可 发生交 配。 • HO内切核酸酶将MATa基因内的一段24bp的双链DNA切开，另一 种核酸外切酶在双链DNA的切口合成一段突出的3′单链尾端 序列（约500bp），MATa基因用这一段单链系列插入到MATα 基因的同源序列中，以HMLα序列为模板，合成一段新的 HMLα基因序列，再通过重组使HMLα整合到MATa序列中，导 致基因转换，由MATa转换成MATα。 动物抗体重排 Ø人体可产生108以上不同的抗体分子。 Ø抗体是蛋白质，每一种特异抗体具有不同的 氨基酸序列。 Ø人类基因组中编码蛋白质的基因大概只有 30000个左右。 Ø编码抗体分子需要的基因是人体基因总数的 1000倍! Ø可能吗？ 抗体的基本结构 抗体的基本结构 Ø 在人类基因组中，所有抗体的重链和轻链都不 是由固定的完整基因编码的，而是由不同基因 片段经重排后形成的完整基因编码的。 Ø 完整的重链基因由VH、D、J和C四个基因片断 组合而成 Ø 完整的轻链基因由VL、J和C 3个片段组合而成。 Ø完整的重链基因由VH、D、J和C四个基因 片断组合而成 Ø人的第14号染色体上具有86个重链变异区 片段（VH），30个多样区片段（diverse， D），9个连接区片段（jioning，J）以及 11个恒定区片段（C）。 人类抗体重链基因结构 Ø轻链基因分为3个片段，变异区（VL），连接 区(J)和恒定区(C)。 Ø人类的轻链分为2型： κ型（Kappa，κ） κ轻链基因位于第2染色 体上， λ型（Lambda，λ）λ轻链基因位于第22染 色体上。 抗 体 轻 链 的 形 成 过 程 人类基因组中抗体基因片断 V D J C 重链 IGH 14 86 30 9 11 Kappa轻链(κ） IGK 2 76 0 5 1 Lambda轻链(λ） IGL 22 52 0 7 7 抗体组成 基因座 所在染 色体 基因片断数目 产生免疫球蛋白分子多样性的遗传控制 Ø重链和轻链的不同组合，κ、λ、H； Ø在重链中，V、D、J和C片段的组合； Øκ轻链中V和C的组合； Øλ轻链中V、J和C的组合； Ø基因片段之间的连接点也可以在几个bp 的范围内移动。 Ø因此，可以从约300个抗体基因片段中产 生109 数量级的免疫球蛋白分子。 5、DNA的甲基化 Ø 在真核生物DNA分子中，少数胞嘧啶碱基第5碳上 的氢可以在甲基化酶的催化下被一个甲基取代， 使胞嘧啶甲基化(methylation)。 Ø 甲基化多发生在5′－CG－3′二核苷酸对上。 Ø 有时CG二核苷酸对上的两个C都甲基化，称为完 全甲基化，只有一个C甲基化称为半甲基化。 Ø 甲基化酶可识别半甲基化DNA分子，使另一条链 上的胞嘧啶也甲基化。 甲基化可以调控基因表达 ØDNA的甲基化可以引起基因的失活。 Ø活跃表达的基因都是甲基化不足的基因。 表达活性与甲基化程度呈负相关。 Ø甲基化的程度可以在转录的充分激活和 完全阻遏之间起调节作用。 Ø 把甲基化和未甲基化的病毒DNA或细胞核基因分别导入活细胞， 已甲基化的基因不表达，而未甲基化的能够表达。 转录水平的调控 尽管真核生物基因表达的调控可以在 多个层次上进行，但是最主要、最经 济的调控仍然是转录水平的调控。 真核基因表达调控的顺式作用元件 Ø顺式作用元件(cis-acting element)是指DNA 分子上对基因表达有调节活性的特定核苷酸 序列。 Ø顺式作用元件多位于基因上游或内含子中， 只影响同一DNA分子上的基因。 Ø真核基因的顺式作用元件按其功能可以分为： 启动子 增强子 静止子 真核生物启动子 增强子的结构 Ø 增强子（enhancer） 又称强化子（transcriptional enhancer）， 是一种远端调控元件，通常位于－700～－ 1 0 0 0 b p 处 ， 所 以 又 称 为 上 游 激 活 序 列 (upstream activator sequence, UAS)。 Ø 增强子区的跨度一般有100－200bp，和启动子 一样，由一个或多个各具特征的DNA序列组成， 常由8－12bp的核心序列和其他序列相间排列。 Ø 增强子也要通过与特定的蛋白质因子(转录因 子)结合而实现其对转录的增强作用。 增强子的功能 与转录激活子（增强子结合蛋白）结 合，改变DNA分子的构型； 使DNA弯曲形成环状结构，使增强子与 启动子直接接触，以便于转录复合体的 形成 Organization of the alpha globin gene subfamily(a) on chromosome 16 and the beta globin gene subfamily(b) on chromosome 11. Also shown is the internal organization of the α1gene and the βgene. Each gene contains 3 exons(E-Ⅰ，E- Ⅱ， E- Ⅲ) and two introns.The numbers below the exon indicate the amino acids in the gene product encoded by each exon. 转 录 复 合 体 的 组 装 转录复合体示意图（示增强子） 增强子竞争控制基因表达 静止子 Ø类似增强子但起负调控作用的顺式作用 元件。 Ø有人称为沉默基因。 Ø静止子与相应的反式作用因子结合后， 可以使正调控系统失去作用。 典型的真核生物基因结构示意图 真核基因调控的反式作用因子 Ø不论是启动子还是增强子都必须与特定的 蛋白质的相互作用才能调控基因的表达 Ø真核生物的RNA聚合酶不能直接启动转录。 Ø必须事先有一套转录因子装配到启动子上， RNA聚合酶才能启动转录。 Ø转录因子一般并不是RNA聚合酶的组成分。 真核生物的RNA聚合酶 反式作用因子的功能 反式作用因子通过不同的途径发挥调控作用： Ø与顺式调控元件相互作用； Ø与配基结合； Ø与其它蛋白质相互作用。 DNA结合结构域的结构特征 DNA结合结构域大多在100bp以下。大体 上有3种主要结构特征： Øα螺旋－转角－α螺旋(helix-turn- helix, HTH)结构 Ø锌指(zinc finger)结构 Ø亮氨酸拉链(leucine zipper)结构 α螺旋－转角－α螺旋 锌指(zinc finger)结构 锌指(zinc finger)结构 由Cys-His与锌离子形成的锌指结构 A.模式图 B.与DNA结合 亮氨酸拉链(leucine zipper)结构 二聚体形成的拉链 与其它蛋白质因子结合结构域 反式作 用因子需与其它蛋白质分子结合之后才 能起作用。 选择性启动子 Ø有些真核生物基因具有两个或两个以上的启 动子，用于在不同细胞中表达。 Ø不同启动子可产生不同的初级转录产物和不 同的蛋白质编码序列。 Ø果蝇的乙醇脱氢酶基因是一个典型的例子。 成虫转录产物和加工 转录后调控 Ø在真核生物中，蛋白质基因的转录产物 必须经过加工才能成为成熟的mRNA分子。 Ø加工过程包括三个方面： 加帽 加尾 去掉内含子。 Ø内含子剪切过程在基因表达的调控中具 有重要意义。 mRNA的剪接 Ø大多数真核生物基因是不连续的，外显 子与内含子相间排列 Ø而转录的时候外显子和内含子是一起转 录的 Ø转录以后必须降内含子切除，才能形成 成熟的mRNA分子 Ø这个过程成为剪接（splicing） 选择性剪接 • 同一初级转录产物在不同细胞中可以用 不同方式切割加工，形成不同的成熟 mRNA分子，使翻译成的蛋白质在含量或 组成上都可能不同。 翻译水平的调控 Ø 翻译水平的调控也是十分重要的。 Ø 阻遏蛋白与mRNA结合，可以阻止蛋白质的翻译。 Ø 铁蛋白的功能是在细胞内贮存铁。铁蛋白mRNA的翻译取 决于铁的供应。 Ø 铁供应充足，阻遏蛋白就不与铁蛋白mRNA结合，使翻译 得以进行则铁蛋白合成就多。 Ø 当细胞中没有铁时，阻遏蛋白与铁蛋白mRNA结合，阻止 翻译的进行。 成熟的mRNA可以失活状态贮存起来 Ø植物的种子可以贮存多年，一旦条件适 合，立即可以发芽。 Ø在种子萌发的最初阶段，蛋白质合成活 跃，但是却没有mRNA的合成。 Ø 20世纪50年代，在辽宁省新金县出土的莲子，已经在 地下埋没了一千多年，播种后仍然能够发芽生长。 Ø海胆卵内的mRNA在受精前是不翻译的， 一旦受精，蛋白质的合成立即开始。 Ø用放线菌素D处理，蛋白质仍然能够翻译。 Ø放线菌素D可以抑制mRNA的转录， Ø受精卵发育一段时间，再用放线菌素D处 理，蛋白质的合成就会停止。 （这说明指导蛋白质合成的mRNA是早已存在于卵细胞内 的，而不是当时转录的。） 翻译后调控 Ø直接来自核糖体的线状多肽链是没有功 能的，必须经过加工才具有活性。 Ø在蛋白质翻译后的加工过程中，还有一 系列的调控机制。 1．蛋白质折叠 Ø线性多肽链必须折叠成一定的空间结构， 才具有生物学功能。 Ø在细胞中，蛋白质的折叠必须有伴蛋白 的作用下才能完成折叠。 肌红蛋白的立体结构 红色部分为所携带的氧原子 血红蛋白四聚体 2．蛋白质切割 • 末端切割 Ø膜蛋白、分泌蛋白，在氨基端具有一段信 号肽。信号肽必须切除多肽链才具有功能。 Ø脊椎动物前胰岛素原长105aa，首先切除 将氨基端的24aa，成为前体胰岛素 Ø再将中间的一段切除，留下两端有活性的 部分，即21aa酸残基的A链和30aa的B链 Ø两条链由两个二硫键连接成有生物活性的 胰岛素。 多聚蛋白质的切割 Ø有些新合成的多肽链含有几个蛋白质分 子的序列，切割以后产生具有不同功能 的蛋白质分子。 Ø如脑下丘腺产生的一种多肽链，包括4种 不同的激素，经蛋白酶切割以后成型。 Ø在不同的细胞中切割的方式和位点不同， 从而产生多种不同的激素，适应不同细 胞生长发育的需要。 切除蛋白质内含子 • 有些mRNA翻译的最初产物具有内含子 （intein）序列，位于多肽链序列的中 间 ， 经 剪 接 后 ， 蛋 白 质 的 外 显 子 （extein）才能连接成为成熟的蛋白质。 3、蛋白质的化学修饰 Ø简单的化学修饰： 将乙酰基、甲基、磷酸基等小基团加 到氨基酸侧链上，或者加到氨基端或羧基 端 Ø不同蛋白质可以有完全相同的修饰 Ø相同的蛋白质可以有完全不同的修饰 Ø磷酸化在基因表达中具有重要的调控作用 复杂的修饰 糖基化（glycosylation）， 将分子量很大的碳水化合物加到多肽链上。 人类的ABO血型 Ø 控制ABO血型的是一个复等位基因座位，编码负 责将糖基加到红细胞膜上的糖蛋白分子上的酶。 Ø 三个等位基因，编码三个不同的酶 Ø 将N－乙酰－半乳糖胺（N－acety－ galactosamine）加到糖蛋白上，A血型 Ø 将半乳糖（galactose）加到糖蛋白上，B血型 Ø 第三个基因编码的酶无功能，不能将任何糖加到 糖蛋白上，O血型