基因表達調控研究的兩種方法

『壹』 基因表達調控的方式有哪些

基因表達調控分為很多水平：
1.DNA、染色體水平調控：基因丟失、基因修飾、基因重排、基因擴增、染色體結構變化。
2.轉錄水平調控（主要調控方式）：轉錄起始、延伸、終止均有影響。原核生物藉助於操縱子，真核生物通過順式作用元件和反式作用因子相互作用進行調控。
3.轉錄後水平調控：主要指真核生物原初轉錄產物經過加工成為成熟的mRNA，包括加帽、加尾、甲基化修飾等。
4.翻譯水平調控：對mRNA穩定性的調控、反義RNA對翻譯水平的調控等。
5.翻譯後水平調控：蛋白質的剪切、化學修飾（磷酸化、乙醯化、糖基化等）、轉運等。
6.mRNA降解的調控。

『貳』 如何研究一個基因的表達調控模式

基因調控是現代分子生物學研究的中心課題之一。因為要了解動植物生長發育規律。形態結構特徵及生物學功能，就必須搞清楚基因表達調控的時間和空間概念，掌握了基因調控機制，就等於掌握了一把揭示生物學奧秘的鑰匙。基因表達調控主要表現在以下幾個方面：①轉錄水平上的調控；②mRNA加工、成熟水平上的調控；③翻譯水平上的調控；
基因表達調控的指揮系統有很多種，不同生物使用不同的信號來指揮基因調控。原核生物和真核生物之間存在著相當大差異。原核生物中，營養狀況、環境因素對基因表達起著十分重要的作用；而真核生物尤其是高等真核生物中，激素水平、發育階段等是基因表達調控的主要手段，營養和環境因素的影響則為次要因素。

『叄』 簡述病毒基因表達調控

小RNA病毒基因表達調控研究進展*

姜明國1，信愛國2，楊立芳1

(1.廣西民族學院化學與生態工程學院,廣西南寧530006; 2.農業部熱帶亞熱帶動物病毒學重點開放實驗室,雲南昆明 650225)

摘 要：小RNA病毒科屬於正鏈RNA病毒，該科各屬病毒基因組結構和基因表達機制具有保守性。文章對小RNA病毒科病毒基因表達調控，包括非依賴帽狀結構的翻譯起始、宿主細胞翻譯的關閉、病毒多聚蛋白的加工處理和RNA的復制研究進行綜述，為闡明該科病毒的致病機理和研究真核生物的基因表達調控提供可借鑒的資料。

關鍵詞：小RNA病毒；基因表達；內部核糖體進入位點；RNA結構元件

小RNA病毒科成員根據病毒粒子的物理特性、RNA序列和基因組結構的差異可分為7個主要的屬，即腸道病毒屬，鼻病毒屬，心臟病毒屬，口瘡病毒屬，肝病毒屬和雙埃柯病毒屬。脊髓灰質炎病毒（PV）、甲型肝炎病毒（HAV）、口蹄疫病毒（FMDV）、腦心肌炎病毒（EMCV）是該科病毒的典型代表[1]。小RNA病毒基因組由單一正鏈RNA構成，長度為7.0 kb ～8.5 kb，基因組5′端連接有一個病毒小蛋白VPg，3′端帶有poly(A)尾，在基因組RNA的兩端還各有一段保守的非編碼區或非翻譯區（UTR）。病毒感染早期，隨病毒RNA進入細胞的VPg被細胞蛋白酶從病毒RNA切割下來。小RNA病毒基因組RNA的5′UTR長600 nt~1 300 nt，內含病毒翻譯起始所必需的內部核糖體進入位點（IRES）。基因組的編碼區包含結構蛋白區和非結構蛋白區，分為3種初級前體分子（P1，P2和P3），其中來源於P1前體蛋白的3種或4種結構蛋白組成病毒的衣殼蛋白，P2和P3區構成病毒的非結構蛋白。基因組的3′UTR長約為50 nt～100 nt，含有與病毒RNA復制和翻譯有關的3′poly(A)尾[1]。本文就當前小RNA病毒基因表達研究進展做一綜述。

1 小RNA病毒翻譯起始

小RNA病毒進入細胞脫殼後，可以迅速起始翻譯的結構特徵，開始其翻譯過程。這些病毒均具有5′UTR，可以有效利用宿主細胞翻譯起始因子，並自主形成一種特定的遺傳學元件——內部核糖體進入位點（IRES）[2]。

1．1 內部核糖體進入

小RNA病毒不依賴7�甲基鳥苷帽子（m7帽結構）結構的翻譯起始機制開始翻譯過程。病毒感染過程中，宿主細胞的翻譯機制被關閉，病毒的基因能夠持續表達。小RNA病毒基因組結構特徵可阻礙宿主細胞依賴於帽子結構的翻譯起始機制。小RNA病毒基因組RNA不含有m7帽子的結構，該結構對細胞mRNA帽結合復合物的加入是必須的。病毒基因組在5′UTR存在非真實的啟始密碼子，以防止核糖體的掃描並自主形成IRES元件介導內部核糖體的進入，使真核細胞核糖體直接同RNA翻譯起始位點結合，在真實起始密碼子處開始翻譯的起始。宿主翻譯起始因子eIF4G是細胞中翻譯起始因子eIF4F復合物中的一個亞基，該復合物在整個翻譯起始復合物中負責與mRNA結合。PV感染時，病毒3C蛋白酶切割宿主翻譯起始因子eIF4G，影響其與帽子結構亞基eIF4F結合，導致eIF4E與起始復合物中的其他亞基的結合受影響，抑制5′端帽子結構的mRNA翻譯，從而關閉宿主細胞翻譯。PV 3C和柯薩奇病毒2A蛋白酶可切割PABP，從而抑制宿主細胞的翻譯[3]。FMDV的前導蛋白（Lpro）可切割eIF4G，抑制宿主細胞的翻譯[4]。但EMCV不是切割翻譯起始因子來阻斷宿主細胞的翻譯，而是改變4E�EP1翻譯抑制體的活性，4E�EP1可與帽子結構亞基eIF4E結合，抑制宿主細胞的翻譯。HAV例外，HAV翻譯需要完整的eIF4G參與，病毒感染不會阻斷宿主細胞的翻譯[5]。

小RNA病毒IRES元件的序列和二級結構在各屬病毒不同血清型之間具有保守性，是病毒的存活所必需的。根據病毒的序列相似性和結構同源性，小RNA病毒IRES分為三型，Ⅰ型存在於腸道病毒屬和人鼻病毒屬中，Ⅱ型在心臟病毒屬和口瘡病毒屬中[6]。近年來發現雙埃柯病毒屬的IRES元件序列、結構基序與Ⅱ型IRES相似[7]。Ⅲ型IRES元件在肝炎病毒屬中鑒定出來。IRES結構的不同分別代表了不同病毒的特徵，決定了這些病毒翻譯起始的方式與速度。

1．2 小RNA病毒翻譯所涉及的RNA元件和細胞因子

小RNA病毒5′UTR的序列和結構元件對病毒的翻譯是必需的。對腸道病毒屬和鼻病毒屬的5′UTR預測表明，在翻譯起始位點上游包含6個主要的莖環結構，IRES位於莖環Ⅱ～Ⅴ之間的區域。莖環Ⅳ對病毒的翻譯起重要的作用，在莖環Ⅳ中插入3個核苷酸可導致病毒RNA的感染性喪失；莖環Ⅰ（210 nt～220 nt）是最大的莖環結構，其中有GNRA四環結構對病毒翻譯起重要作用，在Ⅱ型IRES元件中具有高度保守性。FMDV屬於Ⅱ型IRES，在GNRA序列中，單個核苷酸的改變，可導致FMDV的翻譯下調10倍[8]，說明這些序列對維持RNA三級結構的穩定性發揮重要作用。

已鑒定出一些與小RNA病毒IRES元件相互作用的細胞因子，這些細胞因子中有些參與病毒翻譯起始，其中的狼瘡自身抗原（La）和嘧啶片段結合蛋白（PTB）兩種蛋白因子可激活小RNA病毒的翻譯。兔子網狀細胞溶解液中缺乏細胞因子，可真實的反映病毒的翻譯，在兔子網狀細胞溶解液中添加重組的La能增強和矯正異常PV的翻譯[9]。FMDV還可利用另一種細胞蛋白——ITAF45，試驗表明在FMDV的翻譯中，PTB和ITAF�45可起到協同作用[10]。細胞翻譯起始因子也和病毒RNA上的IRES相結合，例如eIF4B，eIF4B結合48S和80S在核糖復合體上，能和FMDV的IRES元件相互作用[11]。

在宿主細胞中，poly(C)和poly(A)結合蛋白（即PCBP和PABP）參與形成病毒基因上啟動並執行翻譯功能的復合物。體外試驗中，從Hela細胞質中除去PCBP2，可明顯降低PV RNA的翻譯效率，而加入重組的PCBP2蛋白，可恢復RNA的翻譯效率至缺失前的水平，證實了PCBP2與PV的翻譯效率相關[12]。當PCBP2和5′UTR區域的Ⅰ型和Ⅱ型的IRES元件相互作用時，它僅對I型IRES介導的翻譯是必需的。當病毒的多聚酶前體3CD在細胞內積聚時，3CD可以通過病毒RNA 5′末端的三葉草結構（莖環Ⅰ）和PCBP�PABP�RNA復合物結合，對病毒RNA的復制發揮作用[13]。

2 病毒多聚蛋白的加工處理

2．1 初級切割：2A蛋白酶和L蛋白酶

2A蛋白酶是一種半胱氨酸親核蛋白，與糜蛋白酶樣的灰色鏈酶菌蛋白酶B的結構相似[14]。小RNA病毒存在3種初級切割模式[1]，其中PV、柯薩奇病毒和人鼻病毒是通過2A蛋白酶在P1-P2前體蛋白連接處切割，2A蛋白折疊成有活性功能的結構，以順式作用的方式切割病毒蛋白，產生P2-P3前體蛋白和 P1區多聚蛋白；口瘡病毒屬的FMDV，初級切割在L-P1區之間，切割L蛋白從病毒多聚蛋白的N末端釋放下來，這種初級切割是L蛋白酶在自身的C末端以順式作用的方式切割，FMDV多蛋白中的2A僅有16個氨基酸殘基，它與2B結合在一起，並通過2AB自身的蛋白酶活性在2A的C端切割，形成P1-2A [4]；心臟病毒屬與口瘡病毒屬的L蛋白序列同源性低，無蛋白溶解酶的活性，它的L蛋白從P1前體切割下來是以3C蛋白酶介導，該屬初級切割是通過2A編碼區內的NPGP肽段催化的，切割下游2A蛋白，產生L-P1-2A和P1-2A；HAV多蛋白前體的切割全部都由3C完成。在小RNA病毒感染細胞中不存在全長病毒多聚蛋白，起始切割處理過程與翻譯起始過程同時發生，同時病毒RNA和多聚蛋白結合在核糖體上。2A蛋白酶也切割帽子依賴的翻譯起始機制相關的細胞因子[6]。在腸道病毒屬和鼻病毒屬感染時，2A蛋白酶切割帽子結合復合物的eIF4G成分，關閉宿主細胞的翻譯。口瘡病毒屬感染早期，L蛋白在多聚蛋白的N端自身切割，釋放出L蛋白酶，切割eIF4G，誘導宿主蛋白合成的關閉。

2．2 二級切割：3C蛋白

3C蛋白是在病毒加工處理過程和RNA復制中的產生重要蛋白，它具有一個半胱氨酸作為親核作用的活性位點，其結構與糜蛋白酶樣色氨酸蛋白酶結構相似[15]。經初級切割後，病毒蛋白3C（和3CD前體蛋白）對病毒蛋白前體進行二級切割。3C首先自身從P3前體蛋白切割下來，然後在P2-P3前體蛋白間進行重要的加工處理，切割產生病毒復制蛋白。PV感染後，3C或3CD可切割PABP(PABP可能幫助宿主抑制病毒翻譯)。此外，3C蛋白還可切割真核細胞的轉錄過程有關的polⅠ、polⅡ、polⅢ宿主細胞蛋白。雖然3C蛋白多肽在病毒多聚蛋白的分多級加工處理過程中發揮重要的作用，但PV的3CD前體蛋白的活性比成熟3C蛋白的活性高。

2．3 RNA復制中涉及的病毒蛋白

病毒多聚蛋白P2區中，2A蛋白酶除在病毒的起始加工過程中具有重要的作用，還對病毒RNA的復制起作用。2B蛋白可以改變細胞膜，增加細胞膜的滲透性，這可能對病毒感染晚期病毒粒子的釋放具有重要的作用。PV RNA的2B基因突變可致產生形成缺陷型蝕斑的突變病毒，說明2B對PV RNA的復制是必需的。2C和前體蛋白2BC對細胞內膜的重排、病毒誘導的細胞質囊泡的形成是必需的。2C可和PV負鏈RNA的3′UTR結合，提示了其對正鏈RNA的合成起作用。2C蛋白具有ATP酶活性和內含有螺旋酶基序，但是不具有螺旋酶的活性[16]。

P3區蛋白對病毒RNA的復制具有重要的作用，可干擾宿主的免疫反應。3A蛋白可以抑制Ⅰ型組蛋白的表達和細胞內膜的轉運，可能對小RNA病毒逃避宿主的免疫反應具有重要的作用，並可能和病毒毒力、宿主范圍有關[17]。3B蛋白（即VPg蛋白）是共價結合於正鏈和負鏈RNA 5′末端的蛋白引物。對病毒3AB蛋白的疏水區域進行突變，結果顯示3AB與病毒RNA的合成有關。此外，3AB可促進病毒RNA聚合酶3D的活性和促進3CD的自身切割。3C和3CD病毒蛋白酶具有多重功能，與病毒RNA的結合、蛋白加工處理和RNA的復制過程相關。PV和柯薩奇病毒RNA 5′端的三葉草結構（莖環Ⅰ）是病毒蛋白酶前體3CD的結合部位。PV中3C蛋白、RNA三葉草結構之間的相互作用、宿主細胞PCBP2在RNA的復制中起協同作用。RNA三葉草結構中的3CD結合位點對PV RNA的復制是必需的，但對病毒翻譯和穩定RNA結構卻不是必需的。3D是病毒RNA依賴的RNA聚合酶，對VPg尿嘧啶化和病毒RNA合成時RNA鏈的延伸起作用。每個病毒模板每復制一次，3D有1個～2個核苷酸的錯配，導致突變次數增加和進化率加快，可能增加了病毒種群的適應性[6]。

3 小RNA病毒RNA復制機制

小RNA病毒RNA復制的第一步是合成負鏈RNA分子，在負鏈RNA合成開始之前，必須終止正鏈RNA的翻譯，這種正鏈RNA翻譯的關閉機制目前還不清楚。正鏈RNA和負鏈RNA復制需要病毒自身編碼的3D復制酶，3D催化RNA鏈的延伸，參與病毒小蛋白VPg與pUpU的結合，啟動復制過程。VPg�pUpU作為負鏈RNA合成的引物，病毒3′端的poly(A)尾作為病毒RNA的負鏈合成起始位點，起始負鏈RNA的復制。負鏈RNA作為模板合成正鏈RNA基因組，包裝在病毒粒子中，或者作為病毒蛋白的合成模板，以非依賴帽子結構翻譯機制指導病毒蛋白的合成。負鏈RNA的合成會產生雙鏈RNA(即復制型RNA，RF)[1]。VP感染的細胞內，正鏈RNA與負鏈RNA的比例大概為50∶1，說明單個的負鏈RNA可作為模板合成多個的正鏈RNA，形成部分RF[6]。

3．1 病毒RNA元件和RNA復制所需細胞蛋白

小RNA病毒5′UTR的一些RNA序列和二級結構是病毒RNA復制所必需的[18]。腸道病毒屬和鼻病毒屬的5′端三葉草結構是病毒蛋白3CD和宿主蛋白PCBP的結合位點，3CD結合在三葉草結構的D環，宿主蛋白PCBP2結合在B環。3CD、PCBP2與三葉草結構結合後再與病毒RNA形成三聯復合體，對RNA的復制起作用。除去細胞質提取物中的PCBP2蛋白，可降低PV RNA合成，說明PCBP2是病毒RNA復制所必需的。細胞蛋白PABP和病毒3′端poly(A)尾結合，再與結合在5′端三葉草結構的病毒蛋白3CD和細胞蛋白PCBP2產生相互作用，因此，通過PABP和PCBP2的相互作用，5′和3′端的病毒RNA可能相互影響，促進病毒復制的起始[19]。PV的3AB和3CD相互影響，並與病毒的三葉草結構產生相互作用，影響病毒RNA的復制。

小RNA病毒基因組的編碼區包含一個保守的RNA發卡結構——順式作用復制元件（cre）。該發卡結構由AAACA序列組成，突變試驗證實cre序列對病毒RNA的復制是必需的。AAACA序列中單個核苷酸的替換，阻礙環狀基序形成，可以終止病毒RNA復制，導致病毒死亡[20]。CRE結構在人鼻病毒、PV和心臟病毒中都鑒定出來，這些病毒的cre結構位於基因組ORF的不同位置，而FMDV的cre結構位於基因組的5′UTR區域內[20]。cre可能作為病毒復制蛋白結合位點，對病毒RNA復制發揮功能，也可能是作為VPg聚尿化的模板。通過突變分析表明cre的聚尿化僅涉及正鏈RNA的合成，負鏈RNA的合成可能利用poly(A)尾進行聚尿化和起始復制[21]。3CD和cre、三葉草結構、RNA的相互作用導致病毒RNA的5′端和3′端末梢的相互作用，使病毒RNA進行結構重排，利於RNA有效復制。

3．2 病毒正鏈和負鏈RNA合成

正鏈RNA的復制起始發生在負鏈RNA介導的3′末端，此處二級結構和三級結構可能解開，RNA鏈延伸。雖然PV的RNA的2C蛋白沒有螺旋酶活性，但2C蛋白是結合在負鏈RNA的3′末端，發揮ATP酶的活性。此外，RNA聚合酶3D呈鬆散的一個雙RNA，在病毒RNA合成中發揮螺旋酶的功能[22]。細胞蛋白也參與病毒RNA起始復合物的形成，已鑒定出一些與病毒RNA結構相互作用的細胞蛋白。PV感染細胞中鑒定出可與正鏈RNA的3′UTR相互作用的一個細胞蛋白——hnRNP C蛋白，該蛋白結合位點的RNA缺失或突變，導致RNA合成降低和病毒存活下降[23]。

負鏈RNA的合成存在爭議。一種模型認為，病毒是在PABP、poly(A)尾和PCBP3CD 5′端三葉草結構相互作用，病毒RNA形成環化分子後，便起始負鏈RNA的合成[24]。由於病毒負鏈RNA是在細胞質中合成的，在細胞質中同時存在細胞mRNA，也含有poly(A)尾，小RNA病毒必須建立一種能夠保證聚合酶識別病毒RNA的機制。cre環內具有保守的AAACA基序，基序的頭兩個A是合成VPgpU和VPgpUpU的模板，起始病毒復制[25]。另一種模型認為是在基因組的poly(A)尾引發負鏈RNA的合成。在此模式中，由宿主的相關酶，如末端轉移酶，在病毒基因RNA 3′末端添加一個poly(U)，此poly(U)反轉與病毒RNA上的poly(A)互補形成發卡結構，而此發卡結構可作為復制引物以合成負鏈RNA[6]。

4 結語

目前，對小RNA病毒基因表達的有些問題仍不清楚。小RNA病毒科所屬病毒在遺傳學機制上是高度保守的，研究小RNA病毒的基因表達機制，可為治療這些病毒引起的疫病，減少經濟損失提供潛在的幫助，也可為研究真核生物的基因表達調控提供可借鑒的材料。

『肆』 真核生物基因表達調控有哪些環節

真核生物基因表達調控與原核生物有很大的差異。原核生物同一群體的每個細胞都和外界環境直接接觸，它們主要通過轉錄調控，以開啟或關閉某些基因的表達來適應環境條件（主要是營養水平的變化），故環境因子往往是調控的誘導物。而大多數真核生物，基因表達調控最明顯的特徵時能在特定時間和特定的細胞中激活特定的基因，從而實現「預定」的，有序的，不可逆的分化和發育過程，並使生物的組織和器官在一定的環境條件范圍內保持正常的生理功能。真核生物基因表達調控據其性質可分為兩大類：第一類是瞬時調控或叫可逆調控，相當於原核生物對環境條件變化所做出的反應。瞬時調控包括某種代謝底物濃度或激素水平升降時及細胞周期在不同階段中酶活性和濃度調節。第二類是發育調節或稱不可逆調控，這是真核生物基因表達調控的精髓，因為它決定了真核生物細胞分化，生長，和發育的全過程。據基因調控在同一時間中發生的先後次序，又可將其分為轉錄水平調控，轉錄後的水平調控，翻譯水平調控及蛋白質加工水平的調控，研究基因調控應回答下面三個主要問題：①什麼是誘發基因轉錄的信號？
②基因調控主要是在那個環節（模板DNA轉錄，mRNA的成熟或蛋白質合成）實現的？③不同水平基因調控的分子機制是什麼？
回答上述這三個問題是相當困難的，這是因為真核細胞基因組DNA含量比原核細胞多，而且在染色體上除DNA外還含有蛋白質,RNA等，在真核細胞中，轉錄和翻譯兩個過程分別是在兩個彼此分開的區域：細胞核和細胞質中進行。
一條成熟的mRNA鏈只能翻譯出一條多肽鏈；真核細胞DNA與組蛋白及大量非組蛋白相結合，只有小部分DNA是裸露的；而且高等真核細胞內DNA中很大部分是不轉錄的；真核生物能夠有序的根據生長發育階段的需要進行DNA片段重排，並能根據需要增加細胞內某些基因的拷貝數等。盡管難度很大，科學家們還是建立起多個調控模型。
轉錄水平的調控
Britten和Davidson於1969年提出的真核生物單拷貝基因轉錄調控的模型——Britten—Davidson模型。該模型認為在整合基因的5』端連接著一段具有高度專一性的DNA序列，稱之為感測基因。在感測基因上有該基因編碼的感測蛋白。外來信號分子和感測蛋白結合相互作用形成復合物。該復合物作用於和它相鄰的綜合基因組，亦稱受體基因，而轉錄產生mRNA，後者翻譯成激活蛋白。這些激活蛋白能識別位於結構基因（SG）
前面的受體序列並作用於受體序列，從而使結構基因轉錄翻譯。
若許多結構基因的臨近位置上同時具有相同的受體基因，那麼這些基因就會受某種激活因子的控制而表達，這些基因即屬於一個組（set），如果有幾個不同的受體基因與一個結構基因相鄰接，他們能被不同的因子所激活，那麼該結構基因就會在不同的情況下表達，若一個感測基因可以控制幾個整合基因，那麼一種信號分子即可通過一個相應的感測基因激活幾組的基因。故可把一個感測基因所控制的全部基因歸屬為一套。如果一種整合基因重復出現在不同的套中，那麼同一組基因也可以屬於不同套。
染色質結構對轉錄調控的影響
真核細胞中染色質分為兩部分，一部分為固縮狀態，如間期細胞著絲粒區、端粒、次溢痕，染色體臂的某些節段部分的重復序列和巴氏小體均不能表達，通常把該部分稱為異染色質。與異染色質相反的是活化的常染色質。真核基因的活躍轉錄是在常染色質進行的。轉錄發生之前，常染色質往往在特定區域被解旋或鬆弛，形成自由DNA，這種變化可能包括核小體結構的消除或改變，DNA本身局部結構的變化，如雙螺旋的局部去超螺旋或鬆弛、DNA從右旋變為左旋，這些變化可導致結構基因暴露，RNA聚合酶能夠發生作用，促進了這些轉錄因子與啟動區DNA的結合，導致基因轉錄，實驗證明，這些活躍的DNA首先釋放出兩種非組蛋白，（這兩種非組蛋白與染色質結合較鬆弛），非組蛋白是造成活躍表達基因對核算酶高度敏感的因素之一。
更多的科學家已經認識到，轉錄水平調控是大多數功能蛋白編碼基因表達調控的主要步驟。關於這一調控機制，現有兩種假說。一種假說認為，真核基因與原核基因相同，均擁有直接作用在RNA聚合酶上或聚合酶競爭DNA結合區的轉錄因子，第二種假說認為，轉錄調控是通過各種轉錄因子及反式作用蛋白對特定DNA位點的結合與脫離引起染色質構象的變化來實現的。真核生物DNA嚴密的染色質結構及其在核小體上的超螺旋結構，決定了真核基因表達與DNA高級結構變化之間的必然聯系。DNA鏈的鬆弛和解旋是真核基因起始mRNA合成的先決條件。
轉錄後水平的調控
真核生物基因轉錄在細胞核內進行，而翻譯則在細胞質中進行。在轉錄過程中真核基因有插入序列，結構基因被分割成不同的片段，因此轉錄後的基因調控是真核生物基因表達調控的一個重要方面，首要的是RNA的加工、成熟。各種基因轉錄產物RNA，無論rRNA、tRNA還是mRNA，必須經過轉錄後的加工才能成為有活性的分子。
翻譯水平上的調控
蛋白質合成翻譯階段的基因調控有三個方面：①
蛋白質合成起始速率的調控；②
MRNA的識別；③
激素等外界因素的影響。蛋白質合成起始反應中要涉及到核糖體、mRNA蛋白質合成起始因子可溶性蛋白及tRNA，這些結構和諧統一才能完成蛋白質的生物合成。mRNA則起著重要的調控功能。
真核生物mRNA的「掃描模式」與蛋白質合成的起始。真核生物蛋白合成起始時，40S核糖體亞基及有關合成起始因子首先與mRNA模板近5』端處結合，然後向3』方向移行，發現AUG起始密碼時，與60S亞基形成80S起始復合物，即真核生物蛋白質合成的「掃描模式」。
mRNA5』末端的帽子與蛋白質合成的關系。真核生物5』末端可以有3種不同帽子：0型、I
型和
II
型。不同生物的mRAN可有不同的帽子，其差異在於帽子的鹼基甲基化程度不同。帽子的結構與mRNA的蛋白質合成速率之間關系密切：①
帽子結構是mRNA前體在細胞核內的穩定因素，也是mRNA在細胞質內的穩定因素，沒有帽子的轉錄產物會很快被核酸酶降解；②
帽子可以促進蛋白質生物合成過程中起始復合物的形成，因此提高了翻譯強度；③
沒有甲基化(m7G)的帽子(如GPPPN-)以及用化學或酶學方法脫去帽子的mRNA，其翻譯活性明顯下降。
mRNA的先導序列可能是翻譯起始調控中的識別機制。可溶性蛋白因子的修飾對翻譯也起著重要的調控作用。

『伍』 簡要闡述真核生物如何實現其基因表達調控

一.轉錄起始的選擇
在真核生物中同一個基因由於轉錄起始的不同可以產生不同類型的酶。例如酵母蔗糖酶基因以一種分散的多基因家族存在，有6個基因（Suc1~5,7）位於不同的染色體上。每一個基因都可以轉錄合成蔗糖酶，但有胞內酶和胞外酶兩種不同形式。前者的合成不受葡萄糖存在的影響，但含量低；後者的合成受到葡萄糖的抑制。葡萄糖的存在與否使其活力相差100~1000倍，兩種酶的結構相似，胞外酶僅多了信號序列，經切除後胞外酶比胞內酶在N-端僅多了一個Ser經分析發現Suc-2 基因有3個TATA框，但尚不清楚和2種酶的關系，也沒有確定是否存在cAMP-CAP位點。
小鼠的唾腺、肝臟和胰臟都能合成α-澱粉酶，但在3個組織中α-澱粉酶的濃度不同。小鼠的第3號染色體上有兩個連鎖的α-澱粉酶基因amy-1和amy-2，amy-1在唾腺和肝中表達，amy-2卻在胰臟中表達。在唾腺中產物的濃度是肝中的100掊。這是由於在不同的組織中使用了amy基因 5′端的2個不同啟動子。在唾腺中使用的啟動子PS較強，轉錄活性比PL高30多倍，但唾腺細胞中amy的mRNA濃度要比肝臟中的高100倍，表明可能還受到其它調控因素的影響.
二．選擇性加工
即使是同一個基因，相同的初始mRNA，但由於5′端，內含子及3′末端等選擇的不同，使成熟的mRNA也不同，結果編碼了功能不同的蛋白。
(一)不同5′端的選擇
前面所舉的小鼠澱粉酶的例子實際上也是屬於5′端的不同選擇。這是由於一個基因具有兩個啟動子區，每一區都有它自己的組織調控元件，那麼兩個長度不同的轉錄本將會產生組織特異性mRNA。例如雞的肌球蛋白（myosin）輕鏈基因在心臟和砂囊中轉錄後產生的成熟mRNA就不同，前者為LC1（light chain），後者為LC3，它們具有相同的3′編碼區，但5′編碼區都不同，在大鼠中也發現編碼的肝球蛋白鏈的單個基因在不同組織中同樣通過不同的轉錄後加工來調節表達。
(二)選擇不同的3′端
同樣的一個基因在不同組織中由於3′端加尾位點的選擇不同也可產生不同的mRNA，而形成不同的產物。如大鼠甲狀腺中合成的降鈣素（calcitonin）和腦下垂體合成的神經肽（neuropeptide），都是由同一個基因編碼的，由於3′端加尾位點的選擇不同，使其mRNA的3′端的編碼區不同，導致最終合成的產物也完全不同。
(三)選擇不同外顯子
例如大鼠的肌鈣蛋白（torponin T）基因在不同的發育階段以及不同橫紡肌種類中由於不同的選擇性剪接內含子，結果產生了不同的肌鈣蛋白T

『陸』 基因表達調控研究中主要實驗技術有哪些

基因表達調控主要實驗技術有：ChIP、RIP、RNA pull-down、EMSA、Luciferase
1、 ChIP實驗
通過與染色質片段共沉澱和PCR技術，在體內檢測與特異蛋白質結合的DNA片段。將處於適當生長時期的活細胞用甲醛交聯後將細胞裂解, 染色體分離並打碎為一定大小的片段200bp-1000bp;然後用特異性抗體免疫沉澱目標蛋白與 DNA交聯的復合物, 對特定靶蛋白與DNA片段進行富集。採用低pH值條件反交聯, DNA與蛋白質之間的 Schiff鍵水解, 釋放DNA片段。通過對目標片段的純化與檢測,獲得DNA與蛋白質相互作用的序列信息。
2、 RIP實驗
RIP技術（RNA BindingProtein Immunoprecipitation，RNA結合蛋白免疫沉澱），是研究細胞內RNA與蛋白結合情況的技術。運用針對目標蛋白的抗體把相應的RNA-蛋白復合物沉澱下來，然後經過分離純化就可以對結合在復合物上的RNA進行分析；即用抗體或表位標記物捕獲細胞核內或細胞質中內源性的RNA結合蛋白，防止非特異性的RNA的結合，免疫沉澱把RNA結合蛋白及其結合的RNA一起分離出來，結合的RNA序列通過microarray（RIP-Chip），定量RT-PCR或高通量測序（RIP-Seq）方法來鑒定。是了解轉錄後調控網路動態過程的有力工具，能幫助我們發現miRNA的調節靶點。
3 、RNA pull-down實驗
使用體外轉錄法標記生物素RNA探針，然後與胞漿蛋白提取液孵育，形成RNA-蛋白質復合物。該復合物可與鏈霉親和素標記的磁珠結合，從而與孵育液中的其他成分分離。復合物洗脫後，通過western blot實驗檢測特定的RNA結合蛋白是否與RNA相互作用。
4 、EMSA實驗
凝膠遷移或電泳遷移率實驗（EMSA-electrophoreticmobility shift assay）是一種研究DNA結合蛋白和其相關的DNA結合序列相互作用的技術，可用於研究DNA結合蛋白和其相關的DNA結合序列相互作用、DNA定性和定量分析。生物素標記的探針依研究的結合蛋白的不同，可是雙鏈或者是單鏈。
5、 Luciferase實驗
熒光素酶（Luciferase）是自然界中能夠產生生物發光的酶的統稱，不同的能夠控制發光的生物體用不同的熒光素酶來催化不同的發光反應。
螢光生成反應通常分為以下兩步：
螢光素+ ATP→ 螢光素化腺苷酸（luciferyladenylate）+ PPi
螢光素化腺苷酸+ O2→ 氧螢光素+ AMP +光
熒光素酶的基因可以被合成並插入到生物體中或轉染到細胞中，將不同類型的細胞（骨髓幹細胞、T細胞等）標記上（即表達）熒光素酶，就可以用高敏感度的CCD相機進行對動物體內進行活體觀察而不會傷害到動物本身。在熒光素酶中加入正確的螢光素底物就可以放出熒光，而發出的光子可以被光敏感元件，如螢光探測器或改進後的光學顯微鏡探測到。這就使得對包括感染在內的多種生命活動進程進行觀察成為可能。
熒光素酶分析可應用於啟動子研究中分析順式作用元件和反式作用因子、葯物篩選、siRNA和miRNA篩選、分泌途徑及蛋白定位報告基因檢測、活細胞的實時動態研究、信號轉導通路分析、難轉染的細胞（包括幹細胞和原代細胞）的研究、RNA剪接研究。
雙熒光素酶報告基因測試，是結合螢火蟲和海洋腔腸熒光素酶先進的共報告基因測試技術。在用螢火蟲熒光素酶定量基因表達時，通常採用第二個報告基因來減少實驗的變化因素。雙熒光素酶報告基因測試系統,結合pRL載體系統，表達第二個報告基因海洋腔腸熒光素酶，在單管中進行雙熒光素酶報告基因測試，快速、靈敏、簡便。其應用廣泛，可同時分析多個調控元件、同時分析多個信號轉導通路、單次篩選一個以上的靶點（包括脫靶效應、分析兩個或多個通路之間的相互作用）。

『柒』 什麼是基因表達調控

分為轉錄水平上的基因表達調控和翻譯水平上的基因表達調控。

1.轉錄水平的調控：包括DNA轉錄成RNA時的是否轉錄及轉錄頻率的調控，DNA的序列決定了DNA的空間構型，DNA的空間構型決定了轉錄因子是否可以順利的結合到DNA的調控序列上，比如結合到TATA等序列上。
2.翻譯水平的調控：翻譯水平的調控又可以分成翻譯前的調控和翻譯後的調控。
a、翻譯前的調控主要是RNA編輯修飾。生物體對RNA進行編輯剪切，比如核糖體RNA剪切後變成28S/16S/5S.還有一些甲基化修飾等等。
b、翻譯後調控主要是蛋白的修飾，蛋白修飾後可以成為有功能的蛋白或者有隱藏功能的蛋白

『捌』 基因表達調控定義是什麼基因表達最主要的調控點是什麼.

對基因轉錄和翻譯進行調控的過程,就叫做基因表達調控,具體 可以看下
調控點有很多,但是主要的調控點分為轉錄水平上的基因表達調控和翻譯水平上的基因表達調控.
1.轉錄水平的調控：包括DNA轉錄成RNA時的是否轉錄及轉錄頻率的調控,DNA的序列決定了DNA的空間構型,DNA的空間構型決定了轉錄因子是否可以順利的結合到DNA的調控序列上,比如結合到TATA等序列上.
2.翻譯水平的調控：翻譯水平的調控又可以分成翻譯前的調控和翻譯後的調控.
a、翻譯前的調控主要是RNA編輯修飾.生物體對RNA進行編輯剪切,比如核糖體RNA剪切後變成28S/16S/5S.還有一些甲基化修飾等等.
b、翻譯後調控主要是蛋白的修飾,蛋白修飾後可以成為有功能的蛋白或者有隱藏功能的蛋白.

『玖』 基因表達調控的主要要素

緒
論
一、問答
1．什麼是生物化學？它主要研究哪些內容？
2．生物化學經歷了哪幾個發展階段？各個時期研究的主要內容是什麼？試舉各
時期一二例重大成就。
第一章
蛋白質結構與功能
一、問答題
1．蛋白質在生命活動中有何重要意義？
2．蛋白質是由哪些元素組成的？其基本結構單元是什麼？寫出其結構通式。
3．蛋白質中有哪些常見的氨基酸？寫出其中文名稱和三字縮寫符號，它們的側鏈基團各有何特點？寫出這些氨基酸的結構式。
4．組成蛋白質的氨基酸分幾類？分類的依據是什麼？
5．簡述其結構特點和生物學作用？
6．蛋白質的空間結構分幾個層次？各有何結構特點。
8．簡述蛋白質的
a
-螺旋的結構特點。
9．何為蛋白質變性？變性在醫學中的應用
10．簡述蛋白質變性與變構的異同。
11．試述蛋白質結構與功能的關系。
12．如何利用蛋白的理化性質對蛋白質進行分離純化？
二、解釋下列名稱
1.肽單元
2.變構效應
3.無規則捲曲
4.
a
-螺旋
5.
β
-折疊
6.
β
-轉角
7.鹽析
8.分段鹽析
9.透析
10.超濾
11.氨基酸的等電點(
pI
)
12.模序
13.結構域
14.肽鍵
15．亞基
第二章
核酸結構與功能
一、問答題
1.
核酸徹底水解後可得到哪些成分？DNA與RNA的水解產物有何不同？
2.
比較
DNA和RNA的異同。
3.
DNA雙螺旋結構要點。
4.
RNA
的分類及功能。
5.
比較原核生物和真核生物
mRNA一級結構的區別。
二、解釋下列名詞
1.增色效應與減色效應
2.DNA的變性與復性
3.核小體
4.DNA變性
5.熔解溫度
6.核酸雜交
第三章
酶
一、問答題
1.
什麼是酶？其化學本質是什麼？
2.
酶作為生物催化劑具有什麼特點？
3.
何為酶促反應動力學？影響酶促反應的因素有哪些？
4.
舉例說明酶的特異性
5.
試說明酶變構調節的機制及生物學意義？
6.
何為同工酶及同工酶的生物學意義？
7.
試比較三種可逆性抑制的特點
8.
測定酶活力時應注意哪些問題？
二、解釋下列名詞
1.多酶復合體和多功能酶
2.全酶和輔助因子
3.輔基和輔酶
4.酶的活性中心
5.酶原
6.同工酶7.變構酶
8.酶活力
9.酶活力單位
10.比活力
11.米氏常數
第四章
糖代謝
一、問答題
1．試比較糖酵解與有氧氧化不同點。
2．試述丙氨酸異生為葡萄糖的主要反應過程及其酶。
3．試述乳酸異生為葡萄糖的主要反應過程及其酶。
4．簡述6-磷酸葡萄糖的代謝去路。
5．簡述B族維生素在糖代謝中的作用。
6．為什麼肌糖原不能直接補充血糖？

『拾』 基因調控的研究方法

許多基因，包括只在某一發育階段活動的基因（見基因文庫）都可以從基因組中分離出來進行研究。應用核酸的順序分析技術可以測定基因的核苷酸順序。再應用體內與體外的基因表達系統就能直接了解基因調控的機制。