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'基因表达调控ppt课件 第十三章基因表达调控通常情况下，真核生物细胞只有2-15%的基因处于有转录活性的状态。表达调控是研究不同的环境和条件以及各种因素如何令基因表达或不表达，而且按一定的时间、空间有次序高效地运作。调控水平：转录、转录后、翻译、翻译后 第十三章基因表达调控调控：细胞代谢的调控（细胞生存、适应内环境）基因表达的调控（生命延续、适应大环境）多水平的调控、多途径的调控调控特点：复杂、多变、灵敏、准确 一、诱导现象葡萄糖乳糖无半乳糖苷酶乳糖葡萄糖+半乳糖 一、诱导现象酶的诱导是生物进化中的一种合理、经济地利用有限资源的本能。酶的诱导是低等生物的普遍现象。1961年，JacobandMonod提出了操纵子学说。酶诱导的本质：代谢物对催化本身代谢的酶的合成量调节。 二、操纵子的结构与功能操纵子阻遏物基因上游启动子操纵基因一组结构基因R(i)POSinhibitorpromotoroperatorstructuralgenegene 二、操纵子的结构与功能启动子是结合RNA聚合酶的DNA序列强：-35TTGACA、-10TATAAT弱：-35区共有序列-10Pribnow不一致一般：基因工程选用强启动子，或杂交融合生成新启动子 二、操纵子的结构与功能Lacoperon的启动子Plac的-10Trpoperon的启动子Ptrp的-35PtacPtac-17 二、操纵子的结构与功能操纵基因是结合阻遏物的部位，位于启动子和结构基因之间，可与启动子部分重叠。是RNA聚合酶是否能通过的开关。无阻遏物时，O区开放让酶通过并转录下游的结构基因有阻遏物时酶就不能通过 二、操纵子的结构与功能阻遏物基因：产生阻遏物，位于离操纵子较远的上游区。负调控：起调控作用的蛋白质分子抑制转录关闭的基因由代谢底物开放（诱导）-----阻遏物失活开放的基因由代谢底物关闭（阻遏）-----阻遏物激活 二、操纵子的结构与功能操纵子：结构基因、上游启动子(P)和操纵基因(O)组成。P和O合称调控区 可诱导和可阻遏的操纵子LacTrp 三、乳糖操纵子和色氨酸操纵子 乳糖操纵子操纵子的三个结构基因为-半乳糖苷酶、-半乳糖苷通透酶和-半乳糖苷乙酰转移酶。在无乳糖时，阻遏蛋白与O区结合，阻止RNA聚合酶的转录在有乳糖时，乳糖与阻遏蛋白结合后，改变了阻遏蛋白的结构，使其不能与O区结合。 (1kb)(155000)DDRPDDRP 色氨酸操纵子色氨酸操纵子有5个结构基因D、E基因：共产生邻氨基苯甲酸合成酶C基因：产物是吲哚甘油磷酸合成酶B、A基因：共同产物是色氨酸合成酶这些基因一起转录翻译后可进行色氨酸的合成。色氨酸合成仅限细菌。 色氨酸操纵子调控方式（-）（+） 乳糖和色氨酸操纵子的共同点以负调控方式为主：蛋白质分子（阻遏物）对受调控的区域起抑制作用。由低分子物质（底物或产物）影响蛋白质对DNA的结合。结果：既满足细胞生长需求，又不无谓浪费。 乳糖和色氨酸操纵子的不同点乳糖操纵子色氨酸操纵子阻遏物阻遏物R基因R基因阻遏物阻遏物代谢物基因开放基因关闭 四、cAMP对转录的调控在乳糖和葡萄糖都存在时，哪种糖被优先利用？ 四、cAMP对转录的调控乳糖操纵子的启动子属于弱启动子正调控方式CAP：catabolitegeneactivatorprotein分解代谢基因活化蛋白，受cAMP激活cAMP-CAP复合物：结合于DNA上游的CAP位点，促进分解代谢基因表达CAP位点：位于PO上游，属正调控位点 四、cAMP对转录的调控培养基中有葡萄糖时：葡萄糖代谢引起细胞内cAMP水平下降，乳糖操纵子基因关闭。培养基中葡萄糖不足时：cAMP水平升高，cAMP-CAP复合物生成，cAMP使CAP变构，而与CAP位点结合，促进乳糖操纵子基因的转录，以便细胞利用乳糖。 四、cAMP对转录的调控1 阿拉伯糖操纵子B、A、D：编码三种酶，共催化阿拉伯糖的代谢。C：R1（阻遏蛋白），变构后成R2。起始区：initiator（I）R1和R2在变构前后，分别执行负和正调控功能。诱导物可以使抑制蛋白在R1和R2两种构象之间转变。 阿拉伯糖操纵子 五、原核生物转录的整体调控模式调节子：regulon操纵子是基因表达的基本单元，成群操纵子所组成的高一级的调控网络称为调节子调节原理：内、外环境的变化通过传感器使膜内产生信号，这种信号可同时作用于多个操纵子，或激活或抑制，从而达到群体协调的目的。 调节子模式 SOS修复系统的调节子DNA损伤和复制受阻是刺激因子和信号。LexA蛋白是一系列操纵子的阻遏物。recA基因转录产物RecA蛋白可水解LexA蛋白。LexA阻遏recA基因，RecA蛋白可水解LexA蛋白，二者之间的平衡移动，使细胞在应急时可迅速启动大量基因的转录。 SOS修复系统的调节子 第二节、真核生物的基因转录调控真核生物的基因转录调控更为复杂：总量大：30亿bp，10万基因分散在各染色体上，23对染色体：定位大量的内含子：比结构基因多十数倍大量的重复序列：重复次数可达几千~百万次更多的蛋白质参与基因的多态性：不同的地域、人种、个体 一、人类基因的研究基因组：DNA双螺旋天书人类基因组即将全部破译，一本书已通读一遍，但阅读理解的任务还刚开始。 一、人类基因的研究人类基因组计划：（HGP）humangenomicproject对人类基因组大约30亿核苷酸对的全序列测定。在完成结构分析过程中，对基因的功能，包括其表达调控，作进一步研究，以便彻底了解生命的奥秘。 HGP的内容建立人类基因组高分辨率的遗传图谱完成全部人类染色体的各种物理图谱及选择某些模型生物的DNA物理图谱。人类DNA和模型生物的DNA全部序列的测定。建立收集、储存、分类和分析所有有关资料和数据的工作系统。创建完成以上目标所需的新技术、新方法。 二、基因转录调控元件分子辨认：molecularrecognition探讨DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质之间的辨认与结合的机制，以及与调控的关系。 二、基因转录调控元件TATAbox：-30区CAATbox启动子GCbox上游活化序列：（USA）upstreamactivatorsequence应答元件与可诱导因子：-200bp八聚体TATAbox：免疫球蛋白 增强子的特点增强子：enhancer它是在远距离影响启动的转录调控元件，必须被蛋白质因子结合后才能发挥增强转录的功能。增强子影响启动子，但没有严格的专一性。增强子作用无方向性。 二、基因转录调控元件顺式作用元件：真核生物结构基因上游的调控区，有特定的相似或一致性的序列。反式作用因子：和顺式作用元件相结合或间接影响其作用的蛋白质因子。 真核生物RNApolII转录的基因 RNA聚合酶II的转录因子 转录前起始复合物TFIID是唯一与DNA特异位点即TATA盒结合的转录因子。TATA和TFIID、TFIIA、TFIIB、RNApolII、TFIIF和TFIIE形成转录前起始复合物(PIC)。 反式作用因子性质同一DNA序列可被不同蛋白质识别，同一蛋白质因子也可与多种不同DNA序列结合。DNA与蛋白质的结合少数是直接结合，多数是蛋白质-蛋白质相互作用后再影响DNA。蛋白质-蛋白质或DNA-蛋白质结合后，可导致构象上的变化。反式作用因子在自身生物合成过程中，有相当大的可变性和可塑性。 三、顺式作用元件与反式作用因子的结合反式作用因子蛋白质至少包括三个功能域：DNA识别结合域、转录活性域和结合其它蛋白的结合域。模体：（motif）在结合域中存在的一些局部对称二聚体。在DNA的某些序列中，也存在一定的对称性。顺式作用元件与反式作用因子的结合与这些对称区域有关。 三、顺式作用元件与反式作用因子的结合DNA结构简单：开放或关闭序列不变蛋白质因子：复杂、多变二者结合基因表达调控的多变性 螺旋-转角-螺旋、螺旋-环-螺旋两个亚基通过-折叠形成二聚体，相当于DNA的一个螺距。 锌指锌是很多酶的辅助因子锌指：（Zincfinger）锌螯合在多肽链中，以配价键和半胱氨酸残基或组氨酸残基结合。Cys2/His2型：Cys-X2~4-Cys-X3-Phe-Leu-X2-His-X3-HisCys2/Cys2型：Cys-X2-Cys-X13-Cys-X2-Cys一个单位以指部伸入DNA双螺旋的深沟，接触5个核苷酸。 锌指 亮氨酸拉链(Leuzipper)：两组平行的带亮氨酸的螺旋形成的对称二聚体。DNA结合蛋白的C端，每隔7个氨基酸出现一个亮氨酸。蛋白质的螺旋每圈为3.6个氨基酸残基。每二圈出现的亮氨酸与轴平行列在同一直线上，构成拉链的一半。亮氨酸拉链 亮氨酸拉链常出现于真核生物DNA结合蛋白的C端，与癌基因表达调控功能有关。 第三节、癌基因癌基因：oncogene，onc能使细胞癌变的DNA序列。首先在致癌病毒中发现，现已证实它是正常存在于生物基因组内。致癌性：正常基因的不正常表达的后果癌症：基因以特殊形式表达后的性状原癌基因：（pro-onc）正常存在于生物基因组内的癌基因。 第三节、癌基因一、病毒癌基因和细胞癌基因二、癌基因分类三、癌基因激活四、抑癌基因 病毒癌基因：V-onco细胞癌基因：c-onco把致癌病毒与正常细胞一起培养，可使正常细胞变为癌细胞，这个过程称为转化。致癌病毒存在的某些核苷酸序列称为癌基因，即病毒癌基因。一、病毒癌基因和细胞癌基因 癌基因表达产物功能生长因子及其类似物或生长因子的受体。酪氨酸蛋白激酶。结合GTP而影响细胞内的信号系统。结合DNA发挥转录调控的作用，甚至影响复制过程。 二、癌基因的分类src家族：src、abl、fes、fgr、ros酪氨酸蛋白激酶ras家族：Ha-ras、Ki-ras、N-ras信息传递蛋白myc家族：C-、N-、L-myc、fos、mybDNA结合蛋白或反式作用因子sis家族：各类生长因子erb家族：erbA、B、mas、trk细胞骨架类蛋白 三、癌基因的激活点突变基因重排和放大化学致癌剂病毒感染 GF-受体-信号-DNA表达无限循环癌基因的激活机制 癌基因的激活机制正常时：oncGF信号复制、细胞生长异常时：GFonc突变GF复制、细胞生长失控GF 四、抑癌基因抑癌基因：tumorsuppressorgeneRb：retinoblastoma，视网膜母细胞瘤第一个分离到的抑癌基因Rb基因：位于13号染色体，200kb，27个外显子，编码928个氨基酸Rb基因缺失：视网膜母细胞瘤及其他多种癌症 四、抑癌基因抑癌基因的作用机制涉及基因表达调控、细胞分裂、分化过程，也可能与生长因子、激酶、信息在胞内的传递密切相关 本章小结诱导物、阻遏物操纵子、调节子启动子、增强子负调控、正调控操纵基因、结构基因顺式作用元件、反式作用元件癌基因、原癌基因、抑癌基因模体：HTH，HLH、锌指、亮氨酸拉链 耳鸣、耳聋南阳医专中医内科教研室 【概说】一、概念耳鸣、耳聋是因外邪侵袭、饮食失调、情志抑郁、病后体虚等引起听觉功能异常的一种疾病。凡耳内鸣响，或如闻蝉声，或如潮声，其声或细或暴，静时尤甚，妨碍听觉者，称为“耳鸣”；凡听觉有不同程度的减退，甚至听觉丧失，影响日常生活者，称为“耳聋”。 二、沿革(一)《内经》将耳鸣、耳聋的病因分为外感和内伤。(二)隋代医家巢元方认识到耳鸣、耳聋还与肾虚有密切关系。(三)朱丹溪多从痰火论治，王清任多从瘀血论治。(四)宋代医家严用和认为劳倦过度、外邪入侵和七情郁结均可导致耳鸣耳聋。 三、讨论范围西医学的流行性感冒、内耳性眩晕、高血压、贫血以及药物中毒，出现以耳鸣、耳聋为主症时可参考本节辩证。 【病因病机】一、外邪侵袭六淫病邪侵入人体，其中以风热病邪首当其冲，外邪闭阻清窍，故发为耳鸣、耳聋。《圣济总录》说：“久聋者，肾脏虚，血气不足，风邪停滞故也。”二、饮食不节过食辛辣香燥、肥甘厚味之品，嗜酒无度，损伤脾胃，脾失健运，水湿不化，聚而为痰，痰浊阻滞清窍，发为耳鸣、耳聋。 三、情志刺激长期情志刺激，导致肝失疏泄调达，郁而花火，或因暴怒伤肝，肝郁化火，肝胆实火循经上扰而发耳鸣、耳聋；或因肾精亏耗，相火妄动，循经上扰所致。四、病后体虚素体亏虚，病后失调，脾肾受损。脾气虚弱，运化无权，气血生化不足，或脾阳受损，清阳不升，脉络空虚，耳窍失于充养，故耳鸣、耳聋。肾精亏损，髓海不足，亦可导致耳鸣、耳聋。 【诊查要点】一、诊断要点1、病史：暴鸣、耳聋者多有外感病史，病程短；久鸣、久聋则往往有劳欲过度、脾肾虚损等病史，病程较长。2、临床特征：患者自觉耳内鸣响，或如蝉鸣，或如潮声者，是耳鸣的临床特征；患者感觉听力减退甚至丧失，不闻其声者，是耳聋的临床特征。暴鸣、暴聋者多兼有外感症状，久鸣、久聋则往往伴有全身虚弱性症状。 二、类证鉴别1、耳鸣、耳聋与聋哑：耳鸣、耳聋多见于成年人，耳虽聋但无口哑。聋哑多见于小儿，常为热病后遗症，或为先天所致。通常聋哑一证系先发耳聋，后致口哑，耳聋者必有口哑。2、耳鸣、耳聋与耳蕈、耳痔、耳挺：耳鸣、耳聋主要表现为耳内鸣响或听力减退甚至丧失，耳内并无肿块等赘生物阻塞耳道或突出耳外。 【辨证论治】一、辨证要点1、分新久：新者即暴聋，多由热病后期，或因肝火、痰火、瘀血以及药物中毒等引起，表现为突然耳聋；久者即久聋，多由肾虚或脾虚所致，常由耳鸣转化而来，表现为听觉逐渐减退。2、辩虚实：一般暴聋多属实证，久聋多属虚证。 二、治疗原则耳鸣耳聋因其病位、病变脏腑、病因及发病机理均大相同，故治疗原则也相同。一般实证通常采用疏风清热、清肝泻火、化痰降火、通窍活血等治法；虚证则采用补肾填精、益气健脾等治法；若属于虚实夹杂，则又当虚实并治，标本兼治。 三、证治分类1、实证（1）风热上雍证证候：耳鸣、耳聋突然发作，头晕目眩，耳内作痒，发热恶风，头胀痛，或伴牙龈肿痛，咽干口渴，耳中疼痛，甚至流脓、流血；苔薄黄，脉浮数。治法：疏风清热通窍方药：清神散加减常用药：荆芥、防风、羌活、菊花、木通、川芎、僵蚕、木香、石菖蒲、甘草。 （2）肝胆火盛证证候：耳鸣、耳聋突然发作，头痛，面红目赤，咽干口渴，心胸烦闷，心神不安，性急易怒，每遇情志刺激而使病情加重，胸胁胀满，便秘溞赤；舌红苔黄，脉弦数。治法：清泻肝胆实火方药：龙胆泻肝汤加减常用药物：龙胆草、柴胡、泽泻、车前子、生地、当归、栀子、黄芩、木通、甘草。 （3）痰火上扰证证候：耳鸣如蝉，时轻时重，甚则闭塞如聋，痰多，胸闷，口苦；苔黄腻、脉滑数。治法：清火化痰，和胃降浊方药：黄连温胆汤加减药物组成：黄连、半夏、陈皮、茯苓、甘草、枳实、竹茹。 （4）瘀阻宗脉证证候：耳鸣、耳聋，聋则如塞，或耳内流血，或见耵聍与陈血胶结，面色黧黑；舌质紫黯，有瘀点或瘀斑，脉涩。治法：活血通窍方药：通窍活血汤加减常用药物：麝香、桃仁、红花、川芎、赤芍黄酒、大枣、生姜、老葱。 2、虚证（1）肾精亏虚证证候：耳鸣、耳聋，头晕目眩，腰膝酸软，五心烦热，潮热盗汗，颧红，遗精滑精；舌红少苔，脉细数。治法：补肾益精方药：耳聋左慈丸加减药物组成：柴胡、缎磁石、熟地、山药、山萸肉、茯苓、泽泻、丹皮。 （2）脾虚气陷证候：耳鸣、耳聋，时轻时重，每因劳累而加重；头晕目眩，面色萎黄，神疲乏力，肢体倦怠，失少便溏；舌苔薄黄，脉细弱无力。治法：调补脾胃，益气聪耳方药：益气聪明汤加减常用药物：人参、黄芪、升麻、葛根、蔓荆子、黄柏、白芍、甘草。 【预防与调护】1．爱护耳道卫生，保持耳道清洁，定期清除耳内耵聍，同时应避免损伤耳鼓膜。2．因感冒引起鼻塞者，应尽量避免用力揉鼻。3．注意饮食，保持情志舒畅，避免长期或过度情志刺激。4．劳逸结合，避免劳累过度；慎用耳毒性药物。 【结语】耳鸣、耳聋都是听觉异常的病症。自觉内鸣响，或潮如蝉者，谓之耳鸣；若听觉减退甚至丧失者，谓之耳聋。本病的辨证重点应分清新久虚实。一般暴鸣、暴聋多属实证，久鸣、久聋则多属虚证。新病一般疗效确切，病程尚短；久病往往病程缠绵难愈。 结束'