基因表达调控研究的两种方法

‘壹’ 基因表达调控的方式有哪些

基因表达调控分为很多水平：
1.DNA、染色体水平调控：基因丢失、基因修饰、基因重排、基因扩增、染色体结构变化。
2.转录水平调控（主要调控方式）：转录起始、延伸、终止均有影响。原核生物借助于操纵子，真核生物通过顺式作用元件和反式作用因子相互作用进行调控。
3.转录后水平调控：主要指真核生物原初转录产物经过加工成为成熟的mRNA，包括加帽、加尾、甲基化修饰等。
4.翻译水平调控：对mRNA稳定性的调控、反义RNA对翻译水平的调控等。
5.翻译后水平调控：蛋白质的剪切、化学修饰（磷酸化、乙酰化、糖基化等）、转运等。
6.mRNA降解的调控。

‘贰’ 如何研究一个基因的表达调控模式

基因调控是现代分子生物学研究的中心课题之一。因为要了解动植物生长发育规律。形态结构特征及生物学功能，就必须搞清楚基因表达调控的时间和空间概念，掌握了基因调控机制，就等于掌握了一把揭示生物学奥秘的钥匙。基因表达调控主要表现在以下几个方面：①转录水平上的调控；②mRNA加工、成熟水平上的调控；③翻译水平上的调控；
基因表达调控的指挥系统有很多种，不同生物使用不同的信号来指挥基因调控。原核生物和真核生物之间存在着相当大差异。原核生物中，营养状况、环境因素对基因表达起着十分重要的作用；而真核生物尤其是高等真核生物中，激素水平、发育阶段等是基因表达调控的主要手段，营养和环境因素的影响则为次要因素。

‘叁’ 简述病毒基因表达调控

小RNA病毒基因表达调控研究进展*

姜明国1，信爱国2，杨立芳1

(1.广西民族学院化学与生态工程学院,广西南宁530006; 2.农业部热带亚热带动物病毒学重点开放实验室,云南昆明 650225)

摘 要：小RNA病毒科属于正链RNA病毒，该科各属病毒基因组结构和基因表达机制具有保守性。文章对小RNA病毒科病毒基因表达调控，包括非依赖帽状结构的翻译起始、宿主细胞翻译的关闭、病毒多聚蛋白的加工处理和RNA的复制研究进行综述，为阐明该科病毒的致病机理和研究真核生物的基因表达调控提供可借鉴的资料。

关键词：小RNA病毒；基因表达；内部核糖体进入位点；RNA结构元件

小RNA病毒科成员根据病毒粒子的物理特性、RNA序列和基因组结构的差异可分为7个主要的属，即肠道病毒属，鼻病毒属，心脏病毒属，口疮病毒属，肝病毒属和双埃柯病毒属。脊髓灰质炎病毒（PV）、甲型肝炎病毒（HAV）、口蹄疫病毒（FMDV）、脑心肌炎病毒（EMCV）是该科病毒的典型代表[1]。小RNA病毒基因组由单一正链RNA构成，长度为7.0 kb ～8.5 kb，基因组5′端连接有一个病毒小蛋白VPg，3′端带有poly(A)尾，在基因组RNA的两端还各有一段保守的非编码区或非翻译区（UTR）。病毒感染早期，随病毒RNA进入细胞的VPg被细胞蛋白酶从病毒RNA切割下来。小RNA病毒基因组RNA的5′UTR长600 nt~1 300 nt，内含病毒翻译起始所必需的内部核糖体进入位点（IRES）。基因组的编码区包含结构蛋白区和非结构蛋白区，分为3种初级前体分子（P1，P2和P3），其中来源于P1前体蛋白的3种或4种结构蛋白组成病毒的衣壳蛋白，P2和P3区构成病毒的非结构蛋白。基因组的3′UTR长约为50 nt～100 nt，含有与病毒RNA复制和翻译有关的3′poly(A)尾[1]。本文就当前小RNA病毒基因表达研究进展做一综述。

1 小RNA病毒翻译起始

小RNA病毒进入细胞脱壳后，可以迅速起始翻译的结构特征，开始其翻译过程。这些病毒均具有5′UTR，可以有效利用宿主细胞翻译起始因子，并自主形成一种特定的遗传学元件——内部核糖体进入位点（IRES）[2]。

1．1 内部核糖体进入

小RNA病毒不依赖7�甲基鸟苷帽子（m7帽结构）结构的翻译起始机制开始翻译过程。病毒感染过程中，宿主细胞的翻译机制被关闭，病毒的基因能够持续表达。小RNA病毒基因组结构特征可阻碍宿主细胞依赖于帽子结构的翻译起始机制。小RNA病毒基因组RNA不含有m7帽子的结构，该结构对细胞mRNA帽结合复合物的加入是必须的。病毒基因组在5′UTR存在非真实的启始密码子，以防止核糖体的扫描并自主形成IRES元件介导内部核糖体的进入，使真核细胞核糖体直接同RNA翻译起始位点结合，在真实起始密码子处开始翻译的起始。宿主翻译起始因子eIF4G是细胞中翻译起始因子eIF4F复合物中的一个亚基，该复合物在整个翻译起始复合物中负责与mRNA结合。PV感染时，病毒3C蛋白酶切割宿主翻译起始因子eIF4G，影响其与帽子结构亚基eIF4F结合，导致eIF4E与起始复合物中的其他亚基的结合受影响，抑制5′端帽子结构的mRNA翻译，从而关闭宿主细胞翻译。PV 3C和柯萨奇病毒2A蛋白酶可切割PABP，从而抑制宿主细胞的翻译[3]。FMDV的前导蛋白（Lpro）可切割eIF4G，抑制宿主细胞的翻译[4]。但EMCV不是切割翻译起始因子来阻断宿主细胞的翻译，而是改变4E�EP1翻译抑制体的活性，4E�EP1可与帽子结构亚基eIF4E结合，抑制宿主细胞的翻译。HAV例外，HAV翻译需要完整的eIF4G参与，病毒感染不会阻断宿主细胞的翻译[5]。

小RNA病毒IRES元件的序列和二级结构在各属病毒不同血清型之间具有保守性，是病毒的存活所必需的。根据病毒的序列相似性和结构同源性，小RNA病毒IRES分为三型，Ⅰ型存在于肠道病毒属和人鼻病毒属中，Ⅱ型在心脏病毒属和口疮病毒属中[6]。近年来发现双埃柯病毒属的IRES元件序列、结构基序与Ⅱ型IRES相似[7]。Ⅲ型IRES元件在肝炎病毒属中鉴定出来。IRES结构的不同分别代表了不同病毒的特征，决定了这些病毒翻译起始的方式与速度。

1．2 小RNA病毒翻译所涉及的RNA元件和细胞因子

小RNA病毒5′UTR的序列和结构元件对病毒的翻译是必需的。对肠道病毒属和鼻病毒属的5′UTR预测表明，在翻译起始位点上游包含6个主要的茎环结构，IRES位于茎环Ⅱ～Ⅴ之间的区域。茎环Ⅳ对病毒的翻译起重要的作用，在茎环Ⅳ中插入3个核苷酸可导致病毒RNA的感染性丧失；茎环Ⅰ（210 nt～220 nt）是最大的茎环结构，其中有GNRA四环结构对病毒翻译起重要作用，在Ⅱ型IRES元件中具有高度保守性。FMDV属于Ⅱ型IRES，在GNRA序列中，单个核苷酸的改变，可导致FMDV的翻译下调10倍[8]，说明这些序列对维持RNA三级结构的稳定性发挥重要作用。

已鉴定出一些与小RNA病毒IRES元件相互作用的细胞因子，这些细胞因子中有些参与病毒翻译起始，其中的狼疮自身抗原（La）和嘧啶片段结合蛋白（PTB）两种蛋白因子可激活小RNA病毒的翻译。兔子网状细胞溶解液中缺乏细胞因子，可真实的反映病毒的翻译，在兔子网状细胞溶解液中添加重组的La能增强和矫正异常PV的翻译[9]。FMDV还可利用另一种细胞蛋白——ITAF45，试验表明在FMDV的翻译中，PTB和ITAF�45可起到协同作用[10]。细胞翻译起始因子也和病毒RNA上的IRES相结合，例如eIF4B，eIF4B结合48S和80S在核糖复合体上，能和FMDV的IRES元件相互作用[11]。

在宿主细胞中，poly(C)和poly(A)结合蛋白（即PCBP和PABP）参与形成病毒基因上启动并执行翻译功能的复合物。体外试验中，从Hela细胞质中除去PCBP2，可明显降低PV RNA的翻译效率，而加入重组的PCBP2蛋白，可恢复RNA的翻译效率至缺失前的水平，证实了PCBP2与PV的翻译效率相关[12]。当PCBP2和5′UTR区域的Ⅰ型和Ⅱ型的IRES元件相互作用时，它仅对I型IRES介导的翻译是必需的。当病毒的多聚酶前体3CD在细胞内积聚时，3CD可以通过病毒RNA 5′末端的三叶草结构（茎环Ⅰ）和PCBP�PABP�RNA复合物结合，对病毒RNA的复制发挥作用[13]。

2 病毒多聚蛋白的加工处理

2．1 初级切割：2A蛋白酶和L蛋白酶

2A蛋白酶是一种半胱氨酸亲核蛋白，与糜蛋白酶样的灰色链酶菌蛋白酶B的结构相似[14]。小RNA病毒存在3种初级切割模式[1]，其中PV、柯萨奇病毒和人鼻病毒是通过2A蛋白酶在P1-P2前体蛋白连接处切割，2A蛋白折叠成有活性功能的结构，以顺式作用的方式切割病毒蛋白，产生P2-P3前体蛋白和 P1区多聚蛋白；口疮病毒属的FMDV，初级切割在L-P1区之间，切割L蛋白从病毒多聚蛋白的N末端释放下来，这种初级切割是L蛋白酶在自身的C末端以顺式作用的方式切割，FMDV多蛋白中的2A仅有16个氨基酸残基，它与2B结合在一起，并通过2AB自身的蛋白酶活性在2A的C端切割，形成P1-2A [4]；心脏病毒属与口疮病毒属的L蛋白序列同源性低，无蛋白溶解酶的活性，它的L蛋白从P1前体切割下来是以3C蛋白酶介导，该属初级切割是通过2A编码区内的NPGP肽段催化的，切割下游2A蛋白，产生L-P1-2A和P1-2A；HAV多蛋白前体的切割全部都由3C完成。在小RNA病毒感染细胞中不存在全长病毒多聚蛋白，起始切割处理过程与翻译起始过程同时发生，同时病毒RNA和多聚蛋白结合在核糖体上。2A蛋白酶也切割帽子依赖的翻译起始机制相关的细胞因子[6]。在肠道病毒属和鼻病毒属感染时，2A蛋白酶切割帽子结合复合物的eIF4G成分，关闭宿主细胞的翻译。口疮病毒属感染早期，L蛋白在多聚蛋白的N端自身切割，释放出L蛋白酶，切割eIF4G，诱导宿主蛋白合成的关闭。

2．2 二级切割：3C蛋白

3C蛋白是在病毒加工处理过程和RNA复制中的产生重要蛋白，它具有一个半胱氨酸作为亲核作用的活性位点，其结构与糜蛋白酶样色氨酸蛋白酶结构相似[15]。经初级切割后，病毒蛋白3C（和3CD前体蛋白）对病毒蛋白前体进行二级切割。3C首先自身从P3前体蛋白切割下来，然后在P2-P3前体蛋白间进行重要的加工处理，切割产生病毒复制蛋白。PV感染后，3C或3CD可切割PABP(PABP可能帮助宿主抑制病毒翻译)。此外，3C蛋白还可切割真核细胞的转录过程有关的polⅠ、polⅡ、polⅢ宿主细胞蛋白。虽然3C蛋白多肽在病毒多聚蛋白的分多级加工处理过程中发挥重要的作用，但PV的3CD前体蛋白的活性比成熟3C蛋白的活性高。

2．3 RNA复制中涉及的病毒蛋白

病毒多聚蛋白P2区中，2A蛋白酶除在病毒的起始加工过程中具有重要的作用，还对病毒RNA的复制起作用。2B蛋白可以改变细胞膜，增加细胞膜的渗透性，这可能对病毒感染晚期病毒粒子的释放具有重要的作用。PV RNA的2B基因突变可致产生形成缺陷型蚀斑的突变病毒，说明2B对PV RNA的复制是必需的。2C和前体蛋白2BC对细胞内膜的重排、病毒诱导的细胞质囊泡的形成是必需的。2C可和PV负链RNA的3′UTR结合，提示了其对正链RNA的合成起作用。2C蛋白具有ATP酶活性和内含有螺旋酶基序，但是不具有螺旋酶的活性[16]。

P3区蛋白对病毒RNA的复制具有重要的作用，可干扰宿主的免疫反应。3A蛋白可以抑制Ⅰ型组蛋白的表达和细胞内膜的转运，可能对小RNA病毒逃避宿主的免疫反应具有重要的作用，并可能和病毒毒力、宿主范围有关[17]。3B蛋白（即VPg蛋白）是共价结合于正链和负链RNA 5′末端的蛋白引物。对病毒3AB蛋白的疏水区域进行突变，结果显示3AB与病毒RNA的合成有关。此外，3AB可促进病毒RNA聚合酶3D的活性和促进3CD的自身切割。3C和3CD病毒蛋白酶具有多重功能，与病毒RNA的结合、蛋白加工处理和RNA的复制过程相关。PV和柯萨奇病毒RNA 5′端的三叶草结构（茎环Ⅰ）是病毒蛋白酶前体3CD的结合部位。PV中3C蛋白、RNA三叶草结构之间的相互作用、宿主细胞PCBP2在RNA的复制中起协同作用。RNA三叶草结构中的3CD结合位点对PV RNA的复制是必需的，但对病毒翻译和稳定RNA结构却不是必需的。3D是病毒RNA依赖的RNA聚合酶，对VPg尿嘧啶化和病毒RNA合成时RNA链的延伸起作用。每个病毒模板每复制一次，3D有1个～2个核苷酸的错配，导致突变次数增加和进化率加快，可能增加了病毒种群的适应性[6]。

3 小RNA病毒RNA复制机制

小RNA病毒RNA复制的第一步是合成负链RNA分子，在负链RNA合成开始之前，必须终止正链RNA的翻译，这种正链RNA翻译的关闭机制目前还不清楚。正链RNA和负链RNA复制需要病毒自身编码的3D复制酶，3D催化RNA链的延伸，参与病毒小蛋白VPg与pUpU的结合，启动复制过程。VPg�pUpU作为负链RNA合成的引物，病毒3′端的poly(A)尾作为病毒RNA的负链合成起始位点，起始负链RNA的复制。负链RNA作为模板合成正链RNA基因组，包装在病毒粒子中，或者作为病毒蛋白的合成模板，以非依赖帽子结构翻译机制指导病毒蛋白的合成。负链RNA的合成会产生双链RNA(即复制型RNA，RF)[1]。VP感染的细胞内，正链RNA与负链RNA的比例大概为50∶1，说明单个的负链RNA可作为模板合成多个的正链RNA，形成部分RF[6]。

3．1 病毒RNA元件和RNA复制所需细胞蛋白

小RNA病毒5′UTR的一些RNA序列和二级结构是病毒RNA复制所必需的[18]。肠道病毒属和鼻病毒属的5′端三叶草结构是病毒蛋白3CD和宿主蛋白PCBP的结合位点，3CD结合在三叶草结构的D环，宿主蛋白PCBP2结合在B环。3CD、PCBP2与三叶草结构结合后再与病毒RNA形成三联复合体，对RNA的复制起作用。除去细胞质提取物中的PCBP2蛋白，可降低PV RNA合成，说明PCBP2是病毒RNA复制所必需的。细胞蛋白PABP和病毒3′端poly(A)尾结合，再与结合在5′端三叶草结构的病毒蛋白3CD和细胞蛋白PCBP2产生相互作用，因此，通过PABP和PCBP2的相互作用，5′和3′端的病毒RNA可能相互影响，促进病毒复制的起始[19]。PV的3AB和3CD相互影响，并与病毒的三叶草结构产生相互作用，影响病毒RNA的复制。

小RNA病毒基因组的编码区包含一个保守的RNA发卡结构——顺式作用复制元件（cre）。该发卡结构由AAACA序列组成，突变试验证实cre序列对病毒RNA的复制是必需的。AAACA序列中单个核苷酸的替换，阻碍环状基序形成，可以终止病毒RNA复制，导致病毒死亡[20]。CRE结构在人鼻病毒、PV和心脏病毒中都鉴定出来，这些病毒的cre结构位于基因组ORF的不同位置，而FMDV的cre结构位于基因组的5′UTR区域内[20]。cre可能作为病毒复制蛋白结合位点，对病毒RNA复制发挥功能，也可能是作为VPg聚尿化的模板。通过突变分析表明cre的聚尿化仅涉及正链RNA的合成，负链RNA的合成可能利用poly(A)尾进行聚尿化和起始复制[21]。3CD和cre、三叶草结构、RNA的相互作用导致病毒RNA的5′端和3′端末梢的相互作用，使病毒RNA进行结构重排，利于RNA有效复制。

3．2 病毒正链和负链RNA合成

正链RNA的复制起始发生在负链RNA介导的3′末端，此处二级结构和三级结构可能解开，RNA链延伸。虽然PV的RNA的2C蛋白没有螺旋酶活性，但2C蛋白是结合在负链RNA的3′末端，发挥ATP酶的活性。此外，RNA聚合酶3D呈松散的一个双RNA，在病毒RNA合成中发挥螺旋酶的功能[22]。细胞蛋白也参与病毒RNA起始复合物的形成，已鉴定出一些与病毒RNA结构相互作用的细胞蛋白。PV感染细胞中鉴定出可与正链RNA的3′UTR相互作用的一个细胞蛋白——hnRNP C蛋白，该蛋白结合位点的RNA缺失或突变，导致RNA合成降低和病毒存活下降[23]。

负链RNA的合成存在争议。一种模型认为，病毒是在PABP、poly(A)尾和PCBP3CD 5′端三叶草结构相互作用，病毒RNA形成环化分子后，便起始负链RNA的合成[24]。由于病毒负链RNA是在细胞质中合成的，在细胞质中同时存在细胞mRNA，也含有poly(A)尾，小RNA病毒必须建立一种能够保证聚合酶识别病毒RNA的机制。cre环内具有保守的AAACA基序，基序的头两个A是合成VPgpU和VPgpUpU的模板，起始病毒复制[25]。另一种模型认为是在基因组的poly(A)尾引发负链RNA的合成。在此模式中，由宿主的相关酶，如末端转移酶，在病毒基因RNA 3′末端添加一个poly(U)，此poly(U)反转与病毒RNA上的poly(A)互补形成发卡结构，而此发卡结构可作为复制引物以合成负链RNA[6]。

4 结语

目前，对小RNA病毒基因表达的有些问题仍不清楚。小RNA病毒科所属病毒在遗传学机制上是高度保守的，研究小RNA病毒的基因表达机制，可为治疗这些病毒引起的疫病，减少经济损失提供潜在的帮助，也可为研究真核生物的基因表达调控提供可借鉴的材料。

‘肆’ 真核生物基因表达调控有哪些环节

真核生物基因表达调控与原核生物有很大的差异。原核生物同一群体的每个细胞都和外界环境直接接触，它们主要通过转录调控，以开启或关闭某些基因的表达来适应环境条件（主要是营养水平的变化），故环境因子往往是调控的诱导物。而大多数真核生物，基因表达调控最明显的特征时能在特定时间和特定的细胞中激活特定的基因，从而实现“预定”的，有序的，不可逆的分化和发育过程，并使生物的组织和器官在一定的环境条件范围内保持正常的生理功能。真核生物基因表达调控据其性质可分为两大类：第一类是瞬时调控或叫可逆调控，相当于原核生物对环境条件变化所做出的反应。瞬时调控包括某种代谢底物浓度或激素水平升降时及细胞周期在不同阶段中酶活性和浓度调节。第二类是发育调节或称不可逆调控，这是真核生物基因表达调控的精髓，因为它决定了真核生物细胞分化，生长，和发育的全过程。据基因调控在同一时间中发生的先后次序，又可将其分为转录水平调控，转录后的水平调控，翻译水平调控及蛋白质加工水平的调控，研究基因调控应回答下面三个主要问题：①什么是诱发基因转录的信号？
②基因调控主要是在那个环节（模板DNA转录，mRNA的成熟或蛋白质合成）实现的？③不同水平基因调控的分子机制是什么？
回答上述这三个问题是相当困难的，这是因为真核细胞基因组DNA含量比原核细胞多，而且在染色体上除DNA外还含有蛋白质,RNA等，在真核细胞中，转录和翻译两个过程分别是在两个彼此分开的区域：细胞核和细胞质中进行。
一条成熟的mRNA链只能翻译出一条多肽链；真核细胞DNA与组蛋白及大量非组蛋白相结合，只有小部分DNA是裸露的；而且高等真核细胞内DNA中很大部分是不转录的；真核生物能够有序的根据生长发育阶段的需要进行DNA片段重排，并能根据需要增加细胞内某些基因的拷贝数等。尽管难度很大，科学家们还是建立起多个调控模型。
转录水平的调控
Britten和Davidson于1969年提出的真核生物单拷贝基因转录调控的模型——Britten—Davidson模型。该模型认为在整合基因的5’端连接着一段具有高度专一性的DNA序列，称之为传感基因。在传感基因上有该基因编码的传感蛋白。外来信号分子和传感蛋白结合相互作用形成复合物。该复合物作用于和它相邻的综合基因组，亦称受体基因，而转录产生mRNA，后者翻译成激活蛋白。这些激活蛋白能识别位于结构基因（SG）
前面的受体序列并作用于受体序列，从而使结构基因转录翻译。
若许多结构基因的临近位置上同时具有相同的受体基因，那么这些基因就会受某种激活因子的控制而表达，这些基因即属于一个组（set），如果有几个不同的受体基因与一个结构基因相邻接，他们能被不同的因子所激活，那么该结构基因就会在不同的情况下表达，若一个传感基因可以控制几个整合基因，那么一种信号分子即可通过一个相应的传感基因激活几组的基因。故可把一个传感基因所控制的全部基因归属为一套。如果一种整合基因重复出现在不同的套中，那么同一组基因也可以属于不同套。
染色质结构对转录调控的影响
真核细胞中染色质分为两部分，一部分为固缩状态，如间期细胞着丝粒区、端粒、次溢痕，染色体臂的某些节段部分的重复序列和巴氏小体均不能表达，通常把该部分称为异染色质。与异染色质相反的是活化的常染色质。真核基因的活跃转录是在常染色质进行的。转录发生之前，常染色质往往在特定区域被解旋或松弛，形成自由DNA，这种变化可能包括核小体结构的消除或改变，DNA本身局部结构的变化，如双螺旋的局部去超螺旋或松弛、DNA从右旋变为左旋，这些变化可导致结构基因暴露，RNA聚合酶能够发生作用，促进了这些转录因子与启动区DNA的结合，导致基因转录，实验证明，这些活跃的DNA首先释放出两种非组蛋白，（这两种非组蛋白与染色质结合较松弛），非组蛋白是造成活跃表达基因对核算酶高度敏感的因素之一。
更多的科学家已经认识到，转录水平调控是大多数功能蛋白编码基因表达调控的主要步骤。关于这一调控机制，现有两种假说。一种假说认为，真核基因与原核基因相同，均拥有直接作用在RNA聚合酶上或聚合酶竞争DNA结合区的转录因子，第二种假说认为，转录调控是通过各种转录因子及反式作用蛋白对特定DNA位点的结合与脱离引起染色质构象的变化来实现的。真核生物DNA严密的染色质结构及其在核小体上的超螺旋结构，决定了真核基因表达与DNA高级结构变化之间的必然联系。DNA链的松弛和解旋是真核基因起始mRNA合成的先决条件。
转录后水平的调控
真核生物基因转录在细胞核内进行，而翻译则在细胞质中进行。在转录过程中真核基因有插入序列，结构基因被分割成不同的片段，因此转录后的基因调控是真核生物基因表达调控的一个重要方面，首要的是RNA的加工、成熟。各种基因转录产物RNA，无论rRNA、tRNA还是mRNA，必须经过转录后的加工才能成为有活性的分子。
翻译水平上的调控
蛋白质合成翻译阶段的基因调控有三个方面：①
蛋白质合成起始速率的调控；②
MRNA的识别；③
激素等外界因素的影响。蛋白质合成起始反应中要涉及到核糖体、mRNA蛋白质合成起始因子可溶性蛋白及tRNA，这些结构和谐统一才能完成蛋白质的生物合成。mRNA则起着重要的调控功能。
真核生物mRNA的“扫描模式”与蛋白质合成的起始。真核生物蛋白合成起始时，40S核糖体亚基及有关合成起始因子首先与mRNA模板近5’端处结合，然后向3’方向移行，发现AUG起始密码时，与60S亚基形成80S起始复合物，即真核生物蛋白质合成的“扫描模式”。
mRNA5’末端的帽子与蛋白质合成的关系。真核生物5’末端可以有3种不同帽子：0型、I
型和
II
型。不同生物的mRAN可有不同的帽子，其差异在于帽子的碱基甲基化程度不同。帽子的结构与mRNA的蛋白质合成速率之间关系密切：①
帽子结构是mRNA前体在细胞核内的稳定因素，也是mRNA在细胞质内的稳定因素，没有帽子的转录产物会很快被核酸酶降解；②
帽子可以促进蛋白质生物合成过程中起始复合物的形成，因此提高了翻译强度；③
没有甲基化(m7G)的帽子(如GPPPN-)以及用化学或酶学方法脱去帽子的mRNA，其翻译活性明显下降。
mRNA的先导序列可能是翻译起始调控中的识别机制。可溶性蛋白因子的修饰对翻译也起着重要的调控作用。

‘伍’ 简要阐述真核生物如何实现其基因表达调控

一.转录起始的选择
在真核生物中同一个基因由于转录起始的不同可以产生不同类型的酶。例如酵母蔗糖酶基因以一种分散的多基因家族存在，有6个基因（Suc1~5,7）位于不同的染色体上。每一个基因都可以转录合成蔗糖酶，但有胞内酶和胞外酶两种不同形式。前者的合成不受葡萄糖存在的影响，但含量低；后者的合成受到葡萄糖的抑制。葡萄糖的存在与否使其活力相差100~1000倍，两种酶的结构相似，胞外酶仅多了信号序列，经切除后胞外酶比胞内酶在N-端仅多了一个Ser经分析发现Suc-2 基因有3个TATA框，但尚不清楚和2种酶的关系，也没有确定是否存在cAMP-CAP位点。
小鼠的唾腺、肝脏和胰脏都能合成α-淀粉酶，但在3个组织中α-淀粉酶的浓度不同。小鼠的第3号染色体上有两个连锁的α-淀粉酶基因amy-1和amy-2，amy-1在唾腺和肝中表达，amy-2却在胰脏中表达。在唾腺中产物的浓度是肝中的100掊。这是由于在不同的组织中使用了amy基因 5′端的2个不同启动子。在唾腺中使用的启动子PS较强，转录活性比PL高30多倍，但唾腺细胞中amy的mRNA浓度要比肝脏中的高100倍，表明可能还受到其它调控因素的影响.
二．选择性加工
即使是同一个基因，相同的初始mRNA，但由于5′端，内含子及3′末端等选择的不同，使成熟的mRNA也不同，结果编码了功能不同的蛋白。
(一)不同5′端的选择
前面所举的小鼠淀粉酶的例子实际上也是属于5′端的不同选择。这是由于一个基因具有两个启动子区，每一区都有它自己的组织调控元件，那么两个长度不同的转录本将会产生组织特异性mRNA。例如鸡的肌球蛋白（myosin）轻链基因在心脏和砂囊中转录后产生的成熟mRNA就不同，前者为LC1（light chain），后者为LC3，它们具有相同的3′编码区，但5′编码区都不同，在大鼠中也发现编码的肝球蛋白链的单个基因在不同组织中同样通过不同的转录后加工来调节表达。
(二)选择不同的3′端
同样的一个基因在不同组织中由于3′端加尾位点的选择不同也可产生不同的mRNA，而形成不同的产物。如大鼠甲状腺中合成的降钙素（calcitonin）和脑下垂体合成的神经肽（neuropeptide），都是由同一个基因编码的，由于3′端加尾位点的选择不同，使其mRNA的3′端的编码区不同，导致最终合成的产物也完全不同。
(三)选择不同外显子
例如大鼠的肌钙蛋白（torponin T）基因在不同的发育阶段以及不同横纺肌种类中由于不同的选择性剪接内含子，结果产生了不同的肌钙蛋白T

‘陆’ 基因表达调控研究中主要实验技术有哪些

基因表达调控主要实验技术有：ChIP、RIP、RNA pull-down、EMSA、Luciferase
1、 ChIP实验
通过与染色质片段共沉淀和PCR技术，在体内检测与特异蛋白质结合的DNA片段。将处于适当生长时期的活细胞用甲醛交联后将细胞裂解, 染色体分离并打碎为一定大小的片段200bp-1000bp;然后用特异性抗体免疫沉淀目标蛋白与 DNA交联的复合物, 对特定靶蛋白与DNA片段进行富集。采用低pH值条件反交联, DNA与蛋白质之间的 Schiff键水解, 释放DNA片段。通过对目标片段的纯化与检测,获得DNA与蛋白质相互作用的序列信息。
2、 RIP实验
RIP技术（RNA BindingProtein Immunoprecipitation，RNA结合蛋白免疫沉淀），是研究细胞内RNA与蛋白结合情况的技术。运用针对目标蛋白的抗体把相应的RNA-蛋白复合物沉淀下来，然后经过分离纯化就可以对结合在复合物上的RNA进行分析；即用抗体或表位标记物捕获细胞核内或细胞质中内源性的RNA结合蛋白，防止非特异性的RNA的结合，免疫沉淀把RNA结合蛋白及其结合的RNA一起分离出来，结合的RNA序列通过microarray（RIP-Chip），定量RT-PCR或高通量测序（RIP-Seq）方法来鉴定。是了解转录后调控网络动态过程的有力工具，能帮助我们发现miRNA的调节靶点。
3 、RNA pull-down实验
使用体外转录法标记生物素RNA探针，然后与胞浆蛋白提取液孵育，形成RNA-蛋白质复合物。该复合物可与链霉亲和素标记的磁珠结合，从而与孵育液中的其他成分分离。复合物洗脱后，通过western blot实验检测特定的RNA结合蛋白是否与RNA相互作用。
4 、EMSA实验
凝胶迁移或电泳迁移率实验（EMSA-electrophoreticmobility shift assay）是一种研究DNA结合蛋白和其相关的DNA结合序列相互作用的技术，可用于研究DNA结合蛋白和其相关的DNA结合序列相互作用、DNA定性和定量分析。生物素标记的探针依研究的结合蛋白的不同，可是双链或者是单链。
5、 Luciferase实验
荧光素酶（Luciferase）是自然界中能够产生生物发光的酶的统称，不同的能够控制发光的生物体用不同的荧光素酶来催化不同的发光反应。
萤光生成反应通常分为以下两步：
萤光素+ ATP→ 萤光素化腺苷酸（luciferyladenylate）+ PPi
萤光素化腺苷酸+ O2→ 氧萤光素+ AMP +光
荧光素酶的基因可以被合成并插入到生物体中或转染到细胞中，将不同类型的细胞（骨髓干细胞、T细胞等）标记上（即表达）荧光素酶，就可以用高敏感度的CCD相机进行对动物体内进行活体观察而不会伤害到动物本身。在荧光素酶中加入正确的萤光素底物就可以放出荧光，而发出的光子可以被光敏感元件，如萤光探测器或改进后的光学显微镜探测到。这就使得对包括感染在内的多种生命活动进程进行观察成为可能。
荧光素酶分析可应用于启动子研究中分析顺式作用元件和反式作用因子、药物筛选、siRNA和miRNA筛选、分泌途径及蛋白定位报告基因检测、活细胞的实时动态研究、信号转导通路分析、难转染的细胞（包括干细胞和原代细胞）的研究、RNA剪接研究。
双荧光素酶报告基因测试，是结合萤火虫和海洋腔肠荧光素酶先进的共报告基因测试技术。在用萤火虫荧光素酶定量基因表达时，通常采用第二个报告基因来减少实验的变化因素。双荧光素酶报告基因测试系统,结合pRL载体系统，表达第二个报告基因海洋腔肠荧光素酶，在单管中进行双荧光素酶报告基因测试，快速、灵敏、简便。其应用广泛，可同时分析多个调控元件、同时分析多个信号转导通路、单次筛选一个以上的靶点（包括脱靶效应、分析两个或多个通路之间的相互作用）。

‘柒’ 什么是基因表达调控

分为转录水平上的基因表达调控和翻译水平上的基因表达调控。

1.转录水平的调控：包括DNA转录成RNA时的是否转录及转录频率的调控，DNA的序列决定了DNA的空间构型，DNA的空间构型决定了转录因子是否可以顺利的结合到DNA的调控序列上，比如结合到TATA等序列上。
2.翻译水平的调控：翻译水平的调控又可以分成翻译前的调控和翻译后的调控。
a、翻译前的调控主要是RNA编辑修饰。生物体对RNA进行编辑剪切，比如核糖体RNA剪切后变成28S/16S/5S.还有一些甲基化修饰等等。
b、翻译后调控主要是蛋白的修饰，蛋白修饰后可以成为有功能的蛋白或者有隐藏功能的蛋白

‘捌’ 基因表达调控定义是什么基因表达最主要的调控点是什么.

对基因转录和翻译进行调控的过程,就叫做基因表达调控,具体 可以看下
调控点有很多,但是主要的调控点分为转录水平上的基因表达调控和翻译水平上的基因表达调控.
1.转录水平的调控：包括DNA转录成RNA时的是否转录及转录频率的调控,DNA的序列决定了DNA的空间构型,DNA的空间构型决定了转录因子是否可以顺利的结合到DNA的调控序列上,比如结合到TATA等序列上.
2.翻译水平的调控：翻译水平的调控又可以分成翻译前的调控和翻译后的调控.
a、翻译前的调控主要是RNA编辑修饰.生物体对RNA进行编辑剪切,比如核糖体RNA剪切后变成28S/16S/5S.还有一些甲基化修饰等等.
b、翻译后调控主要是蛋白的修饰,蛋白修饰后可以成为有功能的蛋白或者有隐藏功能的蛋白.

‘玖’ 基因表达调控的主要要素

绪
论
一、问答
1．什么是生物化学？它主要研究哪些内容？
2．生物化学经历了哪几个发展阶段？各个时期研究的主要内容是什么？试举各
时期一二例重大成就。
第一章
蛋白质结构与功能
一、问答题
1．蛋白质在生命活动中有何重要意义？
2．蛋白质是由哪些元素组成的？其基本结构单元是什么？写出其结构通式。
3．蛋白质中有哪些常见的氨基酸？写出其中文名称和三字缩写符号，它们的侧链基团各有何特点？写出这些氨基酸的结构式。
4．组成蛋白质的氨基酸分几类？分类的依据是什么？
5．简述其结构特点和生物学作用？
6．蛋白质的空间结构分几个层次？各有何结构特点。
8．简述蛋白质的
a
-螺旋的结构特点。
9．何为蛋白质变性？变性在医学中的应用
10．简述蛋白质变性与变构的异同。
11．试述蛋白质结构与功能的关系。
12．如何利用蛋白的理化性质对蛋白质进行分离纯化？
二、解释下列名称
1.肽单元
2.变构效应
3.无规则卷曲
4.
a
-螺旋
5.
β
-折叠
6.
β
-转角
7.盐析
8.分段盐析
9.透析
10.超滤
11.氨基酸的等电点(
pI
)
12.模序
13.结构域
14.肽键
15．亚基
第二章
核酸结构与功能
一、问答题
1.
核酸彻底水解后可得到哪些成分？DNA与RNA的水解产物有何不同？
2.
比较
DNA和RNA的异同。
3.
DNA双螺旋结构要点。
4.
RNA
的分类及功能。
5.
比较原核生物和真核生物
mRNA一级结构的区别。
二、解释下列名词
1.增色效应与减色效应
2.DNA的变性与复性
3.核小体
4.DNA变性
5.熔解温度
6.核酸杂交
第三章
酶
一、问答题
1.
什么是酶？其化学本质是什么？
2.
酶作为生物催化剂具有什么特点？
3.
何为酶促反应动力学？影响酶促反应的因素有哪些？
4.
举例说明酶的特异性
5.
试说明酶变构调节的机制及生物学意义？
6.
何为同工酶及同工酶的生物学意义？
7.
试比较三种可逆性抑制的特点
8.
测定酶活力时应注意哪些问题？
二、解释下列名词
1.多酶复合体和多功能酶
2.全酶和辅助因子
3.辅基和辅酶
4.酶的活性中心
5.酶原
6.同工酶7.变构酶
8.酶活力
9.酶活力单位
10.比活力
11.米氏常数
第四章
糖代谢
一、问答题
1．试比较糖酵解与有氧氧化不同点。
2．试述丙氨酸异生为葡萄糖的主要反应过程及其酶。
3．试述乳酸异生为葡萄糖的主要反应过程及其酶。
4．简述6-磷酸葡萄糖的代谢去路。
5．简述B族维生素在糖代谢中的作用。
6．为什么肌糖原不能直接补充血糖？

‘拾’ 基因调控的研究方法

许多基因，包括只在某一发育阶段活动的基因（见基因文库）都可以从基因组中分离出来进行研究。应用核酸的顺序分析技术可以测定基因的核苷酸顺序。再应用体内与体外的基因表达系统就能直接了解基因调控的机制。