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1、華東理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位課程過程分子生物學(xué)張惠展分子生物學(xué)是生命科學(xué)的主導(dǎo)性學(xué)科基因的表達(dá)與調(diào)控是分子生物學(xué)的主題思想過程分子生物學(xué)是分子生物學(xué)理論發(fā)展的高級階段1953-1983基礎(chǔ)分子生物學(xué)階段20世紀(jì)50年代DNA雙螺旋模型的建立20世紀(jì)60年代遺傳密碼的破譯20世紀(jì)70年代DNA重組技術(shù)的誕生1983-？過程分子生物學(xué)階段20世紀(jì)80年代動植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)的問世20世紀(jì)90年代人類基因組計劃的實施21世紀(jì)00年代RNA干擾現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)過程分子生物學(xué)523416基因表達(dá)的調(diào)控機(jī)制細(xì)胞通訊的分子機(jī)制免疫多樣
2、性的分子識別胚胎發(fā)育的基因表達(dá)譜腫瘤發(fā)生的分子機(jī)制基因組學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)基因表達(dá)的調(diào)控機(jī)制BCDAEF原核生物基因表達(dá)的啟動開關(guān)真核生物多轉(zhuǎn)錄因子的協(xié)同作用原核生物的RNA結(jié)構(gòu)調(diào)控真核生物的RNA剪切調(diào)控原核生物反義RNA的調(diào)控真核生物sRNA介導(dǎo)的RNA干擾G真核生物應(yīng)答元件的轉(zhuǎn)錄調(diào)控1A原核生物基因表達(dá)的啟動開關(guān)通過對100多個大腸桿菌啟動子的序列分析，結(jié)果表明：大多數(shù)具有普通生理生化功能的基因所屬的啟動子，具有統(tǒng)一的特征序列。a大腸桿菌啟動子的多樣性TTGACAAACTGTTATAATATATTA16-1
3、0bp5-9bp結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄起始位點-35區(qū)T82T84G78A65C54A45-10區(qū)T80A95T45A60A50T96啟動子一個典型的大腸桿菌啟動子通常包括下列四個結(jié)構(gòu)要素：1A原核生物基因表達(dá)的啟動開關(guān)絕大多數(shù)原核生物的RNA聚合酶均由五個亞基組成：a2bb’s（全酶），其中a2bb’稱為（核心酶）。各種原核細(xì)菌的a、b、b’亞基呈高度的同源性，唯獨s因子差別較大。RNA聚合酶核心酶對DNA鏈具有非特異性的親和力（堿性蛋白與酸性DNA之間的靜電引力），但s因子增強(qiáng)了RNA聚合酶與啟動子區(qū)域的特異性結(jié)合
4、。s因子幫助RNAa大腸桿菌啟動子的多樣性聚合酶識別啟動子，同時啟動轉(zhuǎn)錄。大腸桿菌啟動子與s因子的對應(yīng)關(guān)系（Lewin‘sGENESX2010）氨基酸-35區(qū)序列識別數(shù)間隔區(qū)-10區(qū)序列因子/基因TTGACATATAAT100016-18bp613s70（rpoD）CTGGNATTGCA56bp477s54（rpoN）CCCTTGAACCCGATNT3013-15bp284s32（rpoH）TTGACATATAAT10016-18bp330sS（rpoS）CTAAAGCCGATAA4015bp239sF（rp
5、oF）GAAYCTGA2016bp202sE（rpoE）2173sFecI（fecI）TGNCTGCGTCTT15bp1A原核生物基因表達(dá)的啟動開關(guān)枯草桿菌中存在著大約二十類不同的啟動子，其中有些隸屬于正常的生理代謝基因，有些則隸屬于噬菌體感染、孢子生成、次級代謝過程中的相關(guān)基因。b枯草桿菌啟動子的多樣性在SPO1噬菌體感染過程中的RNA聚合酶及其s因子SPO1噬菌體感染枯草桿菌后，早期基因表達(dá)；4-5分鐘后，中期基因表達(dá)，早期基因關(guān)閉；8-12分鐘后，晚期基因表達(dá)，中期基因關(guān)閉。早期基因的啟動子由s43（即
6、sA）識別啟動，這是枯草桿菌細(xì)胞內(nèi)具有廣泛生理生化功能的s因子，與大腸桿菌中的s70同源，組成a2bb’s43型RNA聚合酶，轉(zhuǎn)錄中期基因表達(dá)所需的s因子編碼基因gp28。中期基因的啟動子由sgp28識別啟動，它與枯草桿菌的核心酶構(gòu)成a2bb’sgp28型RNA聚合酶全酶，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄晚期基因表達(dá)所需的s因子編碼基因gp33和gp34。晚期基因的啟動子由sgp33和sgp34識別啟動，分別構(gòu)成RNA聚合酶全酶a2bb’sgp33和a2bb’sgp34。SPO1噬菌體基因表達(dá)的級聯(lián)調(diào)控模式通過更換不同的s因子，識別
7、并作用于不同基因的啟動子，最終導(dǎo)致這些基因有次序地級聯(lián)表達(dá)。前一基因編碼后一基因表達(dá)所需的s因子。s43s28s28s33/34早期基因中期基因晚期基因（Lewin‘sGENESX2010）枯草桿菌的孢子生成過程枯草桿菌在對數(shù)生長階段結(jié)束后，培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)耗盡，這時便啟動孢子生成過程：先是DNA復(fù)制，隔膜形成，孢衣合成，母體裂解，孢子釋放。最后在細(xì)胞內(nèi)約40%的mRNA是孢子生專一性的。對數(shù)生長期細(xì)菌基因組復(fù)制隔膜形成DNA轉(zhuǎn)位至前孢孢衣形成母細(xì)胞裂解，孢子釋放（Lewin‘sGENESX2010）枯草桿菌
8、孢子形成過程中的RNA聚合酶及其s因子當(dāng)環(huán)境壓力（例如營養(yǎng)成份枯竭）時，枯草桿菌細(xì)胞內(nèi)發(fā)生一連串的磷酸基團(tuán)傳遞反應(yīng)，最終導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子Spo0A的磷酸化。磷酸化了的Spo0A同時啟動兩種不同操縱子的轉(zhuǎn)錄，分別表達(dá)出sproE和sF。sF一方面啟動sG的表達(dá)，另一方面又表達(dá)SpoIIR，后者再激活隔膜結(jié)合型蛋白SpoIIGA，活化了的SpoIIGA將母體細(xì)胞中表達(dá)的sproE裂解為有活性的sE；而在
