基因表達調控的基本概念、特點、基本原理。乳糖操縱子的結構、負性調控、正性調控、協調調節、轉錄衰減、SOS反應。真核基因及基因表達調控的特點、順式作用元件和反式作用因子的概念、種類和特點. 以及它們在轉錄激活中的作用。

　　本章的要點：

　　第一節 基因表達調控基本概念與原理

　　一、 基因表達的概念

　　基因是一段DNA分子，編碼一種多肽鏈或 RNA。基因通過轉錄和翻譯產生具有一定功能的蛋白質的過程。大多數基因的表達產物是蛋白質，部分基因如rRNA和tRNA 基因的表達產物是RNA.

　　二、基因表達的特點

　　（A）時間特異性或發育階段特異性、（B）空間特異性或組織細胞特異性，（C）有兩種表達方式，管家基因幾乎在所有的細胞和所有的發育階段持續表達，基本不受環境因素的影響，只受啟動子調節。另外一些基因的表達受環境因素的誘導或阻遏。（D）基因表達可在多層次上受到調節如基因、轉錄、轉錄后加工 翻譯和翻譯后加工等水平上進行調節。但最主要的是轉錄水平的調節，本章討論的內容是原核基因和真核基因轉錄水平的調節。

　　三、基因轉錄激活的基本要素

　　 （A）特異的ＤＮＡ調節序列 是調節基因轉錄的ＤＮＡ片段,如原核生物操縱子調控區中的啟動序列、操縱序列、ＣＡP蛋白結合位點和真核基因的啟動子、增強子和沉默子等。（B）調節蛋白 是調節基因轉錄的蛋白因子，如原核生物的阻遏蛋白和ＣＡｐ蛋白、真核生物的基本轉錄因子和特異轉錄因子等。（C）ＲＮＡ聚合酶 是催化基因轉錄最主要的酶。原核生物只有一種ＲＮＡ聚合酶，催化所有ＲＮＡ的轉錄。真核生物有三種ＲＮＡ聚合酶，催化不同ＲＮＡ的轉錄。ＤＮＡ調節元件和調節蛋白可以通過影響RNA聚合酶的活性來調接基因轉錄激活。

　　第二節 原核基因轉錄調控

　　一 原核基因表達調節的特點：

　　（A）σ因子決定ＲＮＡ聚合酶識別特異性，幫助ＲＮＡ聚合酶識別不同啟動子，對不同基因進行轉錄。（B）轉錄調節普遍采用操縱子模式, 原核生物功能相關的基因往往串聯地排列在一起，在一個共同的調控區的調節下，一起轉錄生成一個多順反子，最終表達產物是一些功能相關的酶或蛋白質，它們－起參與某種底物的代謝或某種產物的合成。（C）阻遏蛋白對轉錄的抑制作用是普遍存在的貢性調節。

　　二、乳糖操縱子的結構、負性和正性調節及協調調節

　　（A）乳糖操縱子包括三個結構基因（Z、 Y、 A）三個調節序列：啟動序列、操縱序列和CAP蛋白結合位點，以及一個調節基因，調節基因編碼阻遏蛋白。（B）、阻遏蛋白的負性調節 蛋白質與DNA結合抑制基因的轉錄屬于負性調節。操縱序列是控制操縱子中結構基因轉錄的開關,阻遏蛋白與操縱序列結合可阻止RNA聚合酶對結構基因的轉錄。當乳糖存在時，乳糖的分鮮產物半乳糖與阻遏蛋白結合，導致阻遏蛋白與操縱序列解離，誘導基因的轉錄。（C） CAP的正性調節 蛋白質與DNA結合增強基因轉錄屬于正性調節。在啟動子上游子存在CAP結合位點, CAP與其結合后可促進RNA聚合酶與啟動秀列結合，從而促進轉錄。但是,CAP單獨不能與其位點結合，只有與cAMP形成復合物后才能與CAP位點結合。細胞內葡萄糖缺乏時，cAMP水平升高，cAMP一CAP復合物形成并與CAP結合位點結合，促進RNA聚合酶與啟動序列結合并啟動轉錄。葡萄糖豐富時，cAMP水平降低，cAMP一CAＭP復合物不能形成，ＣＡP不能與DNA結合，不能啟動轉錄。（D）、協調調節 即阻遏蛋白的負性調節與ＣＡＰ蛋白正性調節的協同作用。當阻遏蛋白與操縱序列結合封閉轉錄后，ＣＡＰ不能啟動轉錄，但是阻遏蛋白脫離操縱序列而解除封閉后，如果沒有ＣＡｐ的作用也不能啟動轉錄，所以乳糖操子的誘導作用即需要乳糖的存在又需要葡萄糖的缺乏。

　　三、 操縱子的其他轉錄調節機制

　　（A）轉錄衰減作用 最早在阻遏型的色氨酸操縱子發現，當色氨酸豐富時，核蛋白體迅速通過前導編碼序列！使后面的序列形成衰減子，導致ＲＮＡ聚合酶的脫落和轉錄終止。轉錄衰減實質上是轉錄和前導肽翻譯過程的偶聯，，是原核生物特有的轉錄調節機制。（B）Ｓ0Ｓ反應 是大腸桿菌特有的一種ＤＮＡ損傷修復機制 . 參與ＤＮＡ損傷修復的一些Ｓ0Ｓ基因受一個共同的LｅｘＡ阻遏蛋白的控制，正常情況下LｅｘＡ與ＤＮＡ結合阻止了這些基因的表達，當紫外線照射造成ＤＮＡ損傷時，Ｒｅｃ蛋白產生蛋白水解酶活性，使LｅｘＡ蛋白水解失活，導致Ｓ0Ｓ基因轉錄表達，并對損傷的ＤＮＡ進行修復。

　　第三節 真核基因轉錄調節

　　真核基因數量多，基因表達調節機制復雜，基因表達可在ＤＮＡ、染色質、轉錄、轉錄后加工、翻譯和翻譯后加工等水平上調節，但最主要的是轉錄水平的調節。

　　一、 真核基因組結構特點

　　（A） 真核基因組結構龐大，由30億堿基對組成，有4萬多個基因。（B）單順反子 真核細胞一般以一個基因為轉錄單位，轉錄產物是單順反子、即編碼一種多肽的ｍＲＮＡ。（C）重復序列 真核基因組中編碼序列只占5一10%，其余80－90% 是非編碼序列，其中有大量的重復序列。重復序列長短不同,重復率不等，而且具有種屬特異性。（D）基因不連續性 真核基因的編碼序列不連續排列，被一些非編碼序列間隔開，編碼序列稱外顯子，非編碼序列稱內含子。