第七章 真核生物基因表达调控

一、填空题

1. α螺旋、二聚体 2. Cys-Cys-His-His、多、C 3. 4. 二聚体、转录、DNA、激素5. 第三、大沟、发育6. 二聚体化、双亲、碱性、不 7. 亮氨酸、二聚体 8. 甲基化、CpGC  9.帽子结构;多腺苷化尾;po1y(A)聚合酶; 内含子; 剪接;外显子;snRNAsnRNP;剪接体 10.点;密码子;同义;错义;二级的;三级的;活性位点;零11.半胱氨酸; 二硫; 变性; 较低的; 较高的; 温度敏感;条件致死12. 密码子;终止;变短;缺失;移码;可读框;下游;野生型; 失活

二、选择题(单选或多选)

1 C  2 B  3 C  4 B  5 B C E   6 B C D   7 B 8 B    9 A  10 C       11 D       12 B 13 A 14 C 15 D      16 A B C D     17 C E    18 A C E       19 A B C E      20A B C D 21 B D E 22A C23 A B D 24 A B D 25 D E F 26 A27 B C 28 A C D 29 B

三、判断题

1  2×  3×  4×  5× 6 7 8× 9 × 10 × 11 × 12 ×13 × 14×15 × 16 × 17 18 19 ×

四、简答题

1.答:虽然DNA组成相同,但是不同的基因在不同的细胞内表达。

2.答:与增强子类似,LCR与具有激活结构域的转录因子结合。然而与大多数增强子作用机制不同的是,LCR转录因子依次与基因簇中基因相邻的顺式元件发生作用。

3.答:基本的染色质结构使真核基因的转录维持在一个较低的水平,而变构的染色质可造成转录沉默或转录激活。

4.答:例如,发生遗传印记的DNACG二核苷酸的甲基化,阻止RNA聚合酶与DNA的作用,这种变化不是由自身DNA编码造成的,因此属于“后成”(即存在于基因之外,但可遗传)。

5.答:母亲只会将基因A的遗传印记传递给子女,而父亲不会将其A印记传给子女,因此其儿子、女儿都只具有A印记。并且只有女儿的孩子具有A印记,而儿子的后代不具有印记。

6.答:类固醇受体通过Cys-Cys-Cys-Cys模体与锌相结合,而锌指蛋白使用Cys-Cys-His-His模体。

7.答:突变的转录因子可能不正确的激活促使细胞分裂的基因。

8.答:亮氨酸拉链转录因子识别没有间隔的反向重复序列。亮氨酸拉链区将两个亚基连接在一起,使相邻的碱性区域以相反的极性首尾相连。

9.答:同源框蛋白和亮氨酸拉链转录因子通过位于大沟中的α-螺旋与DNA结合。

10.答:一些能够结构核小体覆盖的DNA,一些不能。例如,TFIIIA不能结合核小体覆盖的DNA而糖皮质激素受体则可以。

11.答:在优先模型中,只有在DNA复制时转录因子与核小体才能相互代替。复制时转录因子能稳定地与DNA结合支持转录。在动态模型中,阻蛋白被一种能使转录因子与DNA相结合的ATP依赖型因子所代替。

12.答:SWISNF来源于一个大的复合物,它们通过移动或者去除核小体重新“改造”染色质而使转录因子能激活多个基因。

13.答:结构域之间以绝缘体为界,它把一个个的结构域分离开来。结构域可能包含一个MAR(基质附着区域,matrix attachment region),它连接结构域与基质。最后,结构域也可能具有一个基因座控制区(locus control region, LCR),该区域具有DNase I敏感位点,它作为整个结构域的增强子。

14.答:MyoD是只在肌细胞中表达的bHLH蛋白。MyoD很少形成同源二聚体,但它能通过与bHLH蛋白E12E47形成不能与DNA结合的的异源二聚体,由于Id夺去了MyoD形成异源聚体的E12E47蛋白,从而阻止了MyoD的活性。

15.答:基因结构的激活,3'端的形成,转录过程,mRNA 向细胞质运输。

16.答:协同控制下的基因在它们的启动子上都具有一个相同的反应元件。当正确的转录因子被激活时,所有具有这一反应元件的基因都被激活。

17.答:蛋白质的合成(同源异型区)、磷酸化作用(HSTF)、去磷酸化作用(Ap-1)、配体结合/核定位(类固醇受体)、活化因子的释放(甾醇)、与抑制剂脱离(NF-κB)。

18.答:σ因子对不同基因的启动子同源序列有特异选择性。不同的。因子与核心酶结合形成不同的全酶,启动相应基因表达。如果一些。因子不是组成型而是受环境或发育信号所诱导的,则细胞会表现出差异的基因表达。在形成内生抱子的细菌中抱子形成的调节就是一个极好的例子。rpoN基因编码σ因子:σ54,它具有不同于已知原核生物的σ因子的特征。请与E.coli的σ因子:σ70(RpoD)作比较讨论这些特征.

19.答: 杂种不育是现在果蝇特定品系杂交后代中的一系列染色体畸形。这些染色体畸形是由一个亲本染色体中转座P元件活性引起的。如果母本中不含P元件,则会激活P元件活性,产下的卵细胞缺失P元件编码的转座阻遏蛋白。

五、问答题

1. 答:在精子或卵子发生过程中一些基因被关闭或者甲基化。IGF-II在卵母细胞中被甲基化,因此遗传于母本的等位基因在后代中不表达。来源于父本的等位基因没有甲基化,客观存在能够表达。其他一些基因只在精母细胞中被甲基化,对这种基因而言,来源于母本的等位基因能表达。

2. 答:(1)分离一个带有5S基因的限制性片段。将两个5′端用多核苷酸酶带上标记,将其中一个标记的末端用限制性内切核酸酶切割。用纯的TFIIIA结合于DNA上,然后用DnaseI处理,在胶上分析切割产物。蛋白质结合的位置就是DNA上没有被消化的区域。记住要有一个不加蛋白质的对照,并且要滴定DnaseI的浓度。(2)通过点突变确定哪些残基的突变会丧失锌结合能力。

3. 答:若基因两条链均被转录,而RNA聚合酶只能以5 3方向合成,所以两条DNA链会以相反方向转录。两信使携带着彼此互补的反向核苷酸序列,编码不同的多肽。虽然某些DNA顺序能被双方向转录,但这不是常见现象。最早的明确证据是通过研究噬菌体SP8感染枯草杆菌(Bacillus subtilis)得到的。 SP8DNA很特别:一条链(重链)富含嘌呤,另一链(轻链)则富含嘧啶。若把双链DNA温和加热,两条链分离(DNA变性),可用密度梯度离心分离两条链。 1963年,Julius MarmurPaul DotySP8感染枯草杆菌细胞后提取RNA,发现它只能与噬菌体DNA的“重”链杂交(即互补配对形成DNA-RNA杂合分子)。而不会与轻链杂交。显而易见,信使只可以与一条DNA(重链)互补,因而DNA双链中只有一条链作为转录的模板(A7.8) MarmurDoty很幸运地选用SP8做实验,因为它的全部基因都是同一条DNA链中转录而来。而另一些噬菌体,包括T4和λ噬菌体,部分基因由一条链转录而其他基因则由另一条链转录;因此若用这些噬菌体而不是SP8做实验,则不能成功地说明问题。

4.答: 计划一:进行一个复性实验,在从不同的温育时间取出等量样品。当所有重复DNA都发生退火时,从反应中去除双链DNA(可以使用一个仅能结合双链DNA的柱或过滤器)。接着继续进行复性反应直到所有的单拷贝DNA都发生复性;以这一单拷贝DNA建立克隆文库,用于测序。 计划二:仅测序能够表达的单拷贝基因。用计划一中分离纯化得到的单一序列DNA与细胞总RNA杂交,使复性完全,然后从反应液中除去单链DNA,只有能表达的单拷贝DNADNA-RNA杂合体的形式留下来。克隆这一DNA并进行测序(现在可采用EST法,从细胞总RNA中制备表达序列的cDNA,进行测序)

5.答: TFIIIATFIIIC因子结合于聚合酶III的内部启动子上并吸引TFIIIB结合到起始位点上游的一个位点上,接着TFIIIB就将RNA聚合酶III定位到起始位点。

6.答: RNA聚合酶III负责转录一类具有以下特征的基因: (1)转录物长度少于3.00个核苷酸; (2)转录物不编码蛋白质 (3)基因通常以多拷贝存在。 这类基因包括5SrRNAtRNA基因。 与其他基因的启动子不同,这类基因的启动子位于基因的内部,它是在研究一种5SrRNA的基因5端的序列时首次发现的。该基因的前50对核苷酸完全缺失对转录起始毫无影响;同样地,十84以后序列的缺失对转录起始也没有影响。因此,十50到十84间的序列为5S rRNA基因的启动子。更少见的是,tRNA基因的启动子被分成AB两部分,它们之间的序列缺失不影响启动子的效率。

7.答: 增强子指可以增强邻近结构基因转录的序列。结合一种特异性蛋白后,它们被激活,然后(猜测如此)作为转录起始复合物聚合的位点。它们与其他大多数调控序列有以下不同: (1)可以与所调控转录的基因距离几千碱基; (2)可位于基因的上游或下游; (3)作用时无方向性,因而能同时影响两侧两个基因的表达; (4)必须与受调控的基因位于同一DNA分子中,但可位于任一条DNA链上; (5)没有基因特异性,增强子可激活两侧的任一基因; (6)有组织特异性。因而,免疫球蛋白基因的增强子只能促进免疫系统细胞中邻近基因的转录; (7)优先作用于最邻近启动子的转录; (8)与增强子结合的蛋白包括激素受体蛋白;因而,发育过程中增强子可能在基因活性的调控中起重要作用

8.答:在酵母中有三个协同调节的基因,它们的产物催化半乳糖向6—磷酸—葡萄糖转变反应中的连续步骤。虽然这些,基因紧密连锁,但它们却是分别转录的。在这个体系(A11.1)中有两个上游激活序列(UAS),一个位于gal1gal10之间的区域内,此区域内还含有这些基因的启动子序列,另一个UASgal7的启动子毗邻。有两个不连锁的调节基因:促进gal基因转录的正调控基因和编码阻遏蛋白的负调控基因,其中正调控基因产生与两个UAS结合的激活蛋白。缺乏半乳糖时,转录不被激活,可能由于阻遏蛋白与激活蛋白结合;如果存在乳糖,则它可以与阻遏蛋白相互作用,破坏其抑制激活蛋白的能力。说明… 1) gal1 gal7gal10分别编码半乳糖激酶,半乳糖转移酶和半乳糖差向异构酶。 2) 如果酵母的其他任一基因置于UAS附近,那么它的活性就由半乳糖的存在与否来控制。