当前课程知识点：现代生物学导论 > 第七讲 基因的表达和调控 > 7.6 真核生物的基因表达调控 > 7.6 真核生物的基因表达调控
无论是原核还是真核生物
必须要根据内部和外部环境的信号进行基因表达的调控
对于多细胞的生物来讲，除了对外界环境的信号做出应答
基因表达的调控对于细胞分化是至关重要的
在这里，我们介绍几种基因表达调控的方式
（1）转录起始的调控（2）染色质结构的调控（3）非编码RNA的调控
我们先来讨论转录起始的调控
对于人类来讲，我们没有操纵子，一般我们的基因构造是这样的
在基因的上游有启动子序列，还有调控序列
调控序列是非编码DNA序列，是一类叫做转录因子的结合位点
调控序列和转录因子对于真核基因严格的表达调控起着至关重要的作用
我们在前面学习转录的时候知道
RNA聚合酶和启动子结合，形成转录起始复合体
在真核生物中，这个过程必须要有转录因子的协助才能完成
而对于有些基因来说，仅有转录因子的结合
RNA聚合酶的转录起始效率非常低
从图中可以看到，在目的基因的上游较远的地方也有调控序列
我们经常把这类较远的调控序列叫做增强子序列
增强子序列通常和活化子蛋白结合，那么从图中可以看到
结合后的活化子蛋白距离启动子距离比较远
那么它们是怎么来激活转录的呢？
有的同学可能已经想到
DNA序列可能通过某种方式的折叠拉近了活化子蛋白和启动子间的距离
事实上也确实如此
通过一类DNA结合蛋白使得DNA链进行弯曲和折叠
从而实现活化子蛋白接近启动子序列
然后，转录因子和一类中介蛋白也被募集到启动子序列附近
活化子结合中介蛋白和转录因子后
帮助RNA聚合酶在启动子上形成转录起始复合体
我们举一个例子
肝脏细胞和晶状体细胞都有编码白蛋白和晶状体蛋白的基因
但只有肝脏细胞才合成白蛋白，只有晶状体细胞才合成晶状体蛋白
决定表达某种基因是由细胞内特定的活化子所决定的
在肝脏细胞中
编码白蛋白的基因上游的增强子序列决定了结合肝脏细胞特有的活化子
而这种活化子它无法结合编码晶状体蛋白基因的增强子序列
所以只有白蛋白被合成
而在晶状体细胞中，只有晶状体蛋白表达所需的活化子存在
所以只有晶状体蛋白被合成
转录因子的调控，是与基因临近区域结合，开启或关闭该基因
这种效应实际上是局部的
并且调控蛋白的活动通常是由特异的细胞外信号所控制
下面我们来讨论转录沉默的机制，沉默指的是一种位置效应
基因因为它所处于的位置而沉默
而不是由于对环境中某一特异信号的应答反应
另外，沉默效应在大段的DNA序列上可以扩散，关闭多个基因
最常见的沉默形式与易染色质有关
易染色质是一种致密形式的染色质
通常与某些特定区域相关，处于这个区域的基因表达会被关闭
我们前面学习了染色质
知道染色质的结构不仅帮助DNA被组装在细胞核中
而且也调控基因的表达
很多时候对组蛋白和DNA的化学修饰也会影响染色质结构
从而影响基因表达
如图，核小体中组蛋白的N端是向外伸出的
这些组蛋白的尾巴可以被各种有修饰功能的酶所催化
添加或移走一些化学基团；比如甲基、乙酰基和磷酸等
总体上说
组蛋白的乙酰化可以使染色质的结构变得相对疏松而促进转录的进行
就像图中展示的一样，添加乙酰基后，核小体间距变大
导致染色质结构疏松，从而暴露出更多的DNA序列
便于转录因子和其他调控蛋白结合，促进转录的开始
一些酶可以使组蛋白甲基化
而另一些酶可以在DNA的特定碱基上进行甲基化
转录也可以通过甲基化而被沉默
这种沉默形式在哺乳动物细胞中非常的普遍
DNA序列的甲基化能抑制蛋白质结合，因而阻断基因的表达
第三类是非编码RNA的调控
非编码RNA就是指不被翻译成蛋白质的RNA
像我们前面讨论的tRNA和rRNA，都属于非编码RNA
我们这里讨论的这种调控方式叫做X染色体去活化
我们平常应该都见过这种颜色的猫：这种猫叫玳瑁猫
有趣的是：这种猫几乎都是雌性，是由于什么导致的呢？
这是由于雌性哺乳动物中的两条X染色体中的一条失去活性
即失活的X染色体上的基因不被表达
一条X染色体的失活是由一种非编码RNA，XistRNA导致的
XistRNA是由基因编码，但不会被翻译成蛋白质
失活的X染色体外围会被XistRNA包裹
包裹后染色体会形成巴氏小体，从而导致转录沉默
X染色体去活化可以使雌性不会因为拥有两条X染色体而产生2倍的基因产物
因此可以像雄性般只表現一个X染色体上的基因
我们来看，假如猫的父亲和母亲分别是橘色和黑色的
而且决定颜色的基因在性染色体上
那么产生雌性后代就像图中展示的一样
出现黑色和橘色的为纯合体，而杂合体呈现的是玳瑁色
下面我们来看染色体在胚胎发育过程中的情况
受精卵不断地进行细胞分裂，产生更多的细胞
在这个过程中，X染色体去活化也同时发生
去活化是一个随机的过程，即在一个细胞中
来自于母亲的X染色体失活，而在另一个细胞中
可能来自于父亲的X染色体失活
我们刚才说到控制颜色的基因在X染色体上
那么最后形成的个体的细胞中有的是橘色的X染色体失活
而有的是黑色的X染色体失活，最后导致颜色为玳瑁色
这个也是一种真核基因的表达调控
-1.1 生物学的基本主题
-1.2 科学方法
--1.2 科学方法
-1.3 如何正确地评价科学结果
-1.4 施一公老师和不同院系本科生座谈（上）
-1.5 施一公老师和不同院系本科生座谈（下）
-课前小短片
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-2.1 元素和化学键
-2.2 水和生命
--2.2 水和生命
-2.3 碳和生命的分子多样性
-2.4 大生物分子
-2.5 营养以及身体健康
-第二讲小测验--作业
-课前小短片
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-3.1 细胞的结构和功能
-3.2 细胞膜和跨膜运输
-3.3 细胞间交流
-3.4 细胞分裂和细胞周期
-3.5 癌症与细胞分裂
-第三讲小测验--作业
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-4.1 热动力学和代谢
-4.2 自由能和代谢
-4.3 ATP的工作原理
-4.4 活化能和酶
-4.5 酶的反应特性和酶的调控
-4.6 细胞呼吸
--4.6 细胞呼吸
-4.7 光合作用
--4.7 光合作用
-第四讲小测验--作业
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-5.1 减数分裂和生命周期
-5.2 孟德尔遗传学
-5.3 孟德尔遗传学的延伸
-5.4 基因连锁和染色体互换
-5.5 伴性遗传
--5.5 伴性遗传
-5.6 非孟德尔遗传
-5.7 人类遗传学疾病及诊断
-第五讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-6.1 DNA是遗传物质
-6.2 DNA结构和染色体结构
-6.3 DNA的复制
-6.4 DNA的突变、损伤和修复
-6.5 DNA重组
-第六讲 遗传的分子基础--第六讲小测验
-课前小短片
--课前小短片
-7.1 基因表达综述
-7.2 基因表达的具体步骤
-7.3 突变和表型
-7.4 基因表达调控的特点
-7.5 原核生物的基因表达调控
-7.6 真核生物的基因表达调控
-7.7 表观遗传
--7.7 表观遗传
-第七节小测验--作业
-课前小短片
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-8.1 重组DNA
-8.2 电泳技术、PCR和DNA测序
-8.3 转基因动物、克隆动物和干细胞研究
-8.4 转基因植物
-8.5 DNA技术的应用
-8.6 生物的信息时代
-8.7 新药研发的基本过程
-第八章小测验--作业
-课前小短片
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-9.1 演化理论的介绍
-9.2 演化的证据
-9.3 Hardy-Weinberg定律
-9.4 改变种群中等位基因频率的机制
-9.5 自然选择
--9.5 自然选择
-9.6 物种的形成
-9.7 地球上生命的历史
-第九章小测验--作业
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-10.1 动物的结构与功能
-10.2 反馈调节
-10.3 植物的结构和生长
-10.4 植物的营养和运输
-第十讲小测验--作业
-课前小短片
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-11.1 病原体
--11.1 病原体
-11.2 免疫系统介绍
-11.3 先天性免疫
-11.4 适应性免疫中的受体识别
-11.5 体液免疫和细胞免疫
-11.6 免疫系统疾病
-11.7 免疫知识的应用
-第十一讲 免疫系统--第十一讲小测验
-12.1 神经元的结构和功能
-12.2 静息电位和动作电位
-12.3 突触传导和神经递质
-12.4 神经系统的组成
-12.5 脑的结构和功能
-12.6 神经系统疾病
-第十二章小测验--作业
-13.1 激素的介绍
-13.2 内分泌系统
-13.3 动物的生殖---配子的形成
-13.4 动物的生殖---激素调节动物生殖
-13.5 动物的生殖---胚胎在子宫中的发育
-13.6 动物发育(1)
-13.7 动物发育(2)
-13.8 动物发育(3)
-第十三讲小测验--作业
-14.1 生态学的基本内容
-14.2 种群生态学
-14.3 种群间的相互作用
-14.4 生态系统
-14.5 生态系统中的物质循环
-14.6 生物多样性和物种
