生物學、23.基因表現控制

 23.基因表現控制

可抑制型酵素：同化代謝，基因負調控(抑制蛋白活化時關閉基因活性)，產生足量停止

可誘導型酵素：異化代謝，負調控，有需求時才製造酵素

*部分正調節：CAP蛋白優先使用葡萄糖代謝，如葡萄糖多則cAMP減少，正調節lac乳糖

原核細胞調控(大腸桿菌)：連續基因結構，無內含子  (內含子：無用，5-GT....AG-3 )

可抑制型：色氨酸操縱組( trp operon)：五基因組trp A~E+一啟動子trpL控制色胺酸合成

                    操作子位於啟動子內部，控制RNA聚合酶，啟動轉錄

            負反饋 > (過量)色胺酸活化色胺酸抑制蛋白trpR，阻止RNA聚合酶結合啟動子

可誘導型：乳糖操縱組( lac operon)：原核首先代謝葡萄糖，第二順位乳糖

                     I region：製造抑制子（repressor）的DNA序列

                一、缺乏乳糖時，代謝葡萄糖的cAMP與CAP 結合lacI，生產少量乳糖代謝酶

                二、當存有乳糖和首選葡萄糖時，I region製造抑制子，抑制子阻止啟動子，不表現

                三、只剩乳糖時，乳糖會代謝為異乳糖(allolactose)，異乳糖結合抑制子，

                                                                      cAMP-CAP與啟動子結合，大量生產乳糖酶

出處：維基百科

真核轉錄調控：通過不同調節蛋白集高度分化(ex神經/肌肉不同表現基因)，外顯/內含子拼接

組蛋白乙醯化(acetylation)：核小體修飾染色質，轉電中性，使DNA鬆散有利基因轉錄表現。

DNA甲基化(methylation)：CpG位點胞嘧啶五號碳添加甲基，使基因沉默化

                                           可逆 >移除甲基則啟動  *基因體印記相關：繼承特定親代甲基化

            *表現的真染色質 > 甲基化 > 成為異染色質，高度緊密纏繞，不表現

            **甲基化發生於配子形成時，可逆，根據配子性別重設

轉錄起始受同側作用元件(CREs=啟動 強化 沉默子)和異側作用因子(TRE調控蛋白)調節

     啟動子(promoter)：非編譯，-35控制轉錄RNA起始時間和表現程度， *β地中海貧血

     強化子(enhancer)：與蛋白質(異側作用因子)結合，加強轉錄，與位置無關，組織特異性

                                       ex固醇類進細胞 >專一受器蛋白 ~啟動轉錄活化蛋白

     沉默子：與阻遏蛋白結合，阻礙RNA聚合酶轉錄DNA序列，阻礙基因表現

起始轉錄複合：多重調控元結合轉錄因子蛋白，TBP辨識TATA匣，TFIIs磷酸化RNA聚合酶

                  (RNA聚合酶II 合成mRNA；I 合成rRNA，Ⅲ合成tRNA、5SRNA)、 213 mtr

*DNA聚合酶 I 以 5-3 移除RNA引子，DNA聚合酶 II 協助修復，DNA聚合酶 III負責合成新股

降解無用蛋白質：泛素-蛋白酶體系統，細胞貼上ubi泛素的蛋白質會遭蛋白酶體辨識~分解

在細胞核中加工RNA防降解，增加存留：3’末端UTR非轉譯區序列，需(poly-A tail)才可轉譯

          蛋白質需化學修飾/切割後才具功能>胰島素

        *細胞鹼基修復：核酸酶、DNA聚合酶、DNA黏合酶  **端粒酶只修復3'端的端粒

        *單核甘酸多樣性：單鹼基對變異，多半在非編碼區， 常發生T取代C的變異

未編碼RNA：協助調控基因， 協助染色質結構重塑、製作濃縮中節染色質(負調控) 

小分子核糖核酸(miRNA)：由RNA聚合酶Ⅱ轉錄，編碼成前miRNA髮夾環，

                                      Dicer切丁酶切成22nt，與目標mRNA結合，抑制轉錄後基因表現

小干擾核糖核酸(siRNA)：雙股RNA，通過序列互補與mRNA結合，導致mRNA降解

piRNAs：內源dsRNA，30ntXist阻斷跳躍基因，形成異染色質(不具活性)，製作中節

*RNA在加工RNA分子或合成胺基酸胜肽鍵時能作為催化酵素

出處：維基百科

分岐式基因表現：編碼組織專一性蛋白myoD調節基因 >細胞分化，不同基因表達

模組式架構：節肢動物，發生於胚胎早期建立體軸時 (頭胸腹) >卵向基因、雙尾基因

                        同源異型基因hox基因=同源匣，體節/肢體型態發育 

                        icoid蛋白質=節肢發育前半段，決定前後軸

細胞凋亡(Apoptosis)：計畫性切斷DNA，碎裂胞器，與發炎無關(不產毒素，不壞死) 胚胎蹼

                      ；Ced3蛋白酶：主要促凋亡級聯機制   >活化caspases蛋白酶+核酸酶PD1(壞死)

                          異常：阿茲海默、帕金森氏      ；自噬Bcl1結合 Bcl2分子抑凋亡>自噬

Ras原致癌基因：GTPase蛋白>受器不須生長激素便開啟 >蛋白激酶級聯效應 >過度分裂  

P53腫瘤抑制基因：合成P21特定轉錄合成細胞週期抑制蛋白miRNA>抑制週期，DNA修復

                                    如DNA無法修復  >活化自殺基因，使細胞凋亡  (又稱原致癌基因)

NF-KB細胞核轉錄因子：與P53搶P300酵素，激發細胞複製，過=癌(交感活化、發炎活化)

遺傳基因疾病：直腸癌 >腫瘤抑制基因APC；乳癌 >抑制基因BRCA1、2

                           膀胱癌 >Ras突變(無法水解GTP)    (BRCA控 雙股斷裂修復DSBR)

                        乳癌：BRCA1缺陷，難以進行雙股斷裂修復DSBR

*癌症病毒：EB病毒 >淋巴瘤 ；

                       HPV >人類乳突病毒；

                       第一型T淋巴病毒HTLV1 >白血病

*免疫檢查點：CTLA4、PD1   

 *人類語言中樞：Foxp2基因  *甲基胞嘧啶cytosine >可能突變

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