2)、增强效应与其位置和取向无关，不论增强子以什么方向排列（5‘→3’或3‘→5’），甚至和基因相距3 kb，或在基因下游，均表现出增强效应；
3)、大多为重复序列，一般长约50bp，适合与某些蛋白因子结合。其内部常含有一个核心序列：（G）TGGA/TA/TA/T（G），是产生增强效应时所必需的；
4)、 增强效应有严密的组织和细胞特异性，说明只有特定的蛋白质（转录因子）参与才能发挥其功能；
5)、 没有基因专一性，可以在不同的基因组合上表现增强效应；
6)、 许多增强子还受外部信号的调控，如金属硫蛋白的基因启动区上游所带的增强子，就可以对环境中的锌、镉浓度做出反应。
二、 反式作用因子：能直接地或间接地识别或结合在各类顺式作用元件核心序列上，参与调控靶基因转录效率的蛋白因子，也被称为转录因子（TF）。
反式作用因子是参与转录调控的蛋白因子，能直接地或间接地识别或结合在各类顺式作用元件上，与顺式作用元件一起对转录起调控作用。通过蛋白质-DNA，蛋白质-蛋白质相互作用是其发挥功能的基础。RNA聚合酶也属于一种反式作用于转录的蛋白因子 。 1． 反式作用因子中的两个功能结构域 （1）DNA识别结合域：
反式作用因子结构中用来同顺式作用元件结合的结构区域，主要起结合DNA作用。 （2）转录活化结构域：
反式作用因子结构中用来同其他蛋白因子结合，参与募集启动子结合蛋白和转录起始复合体，控制基因转录活化的结构区域。 2． 反式作用因子中的DNA识别或结合域
? 螺旋-转角-螺旋 ? 锌指结构
? 碱性-亮氨酸拉链 ? 碱性-螺旋-环-螺旋
1） 螺旋-转角-螺旋 (H-T-H)结构
该结构域主要包含两个或以上α-螺旋区和螺旋区中间的转折区，主要通过一个靠C端的α-螺旋与DNA双螺旋大沟结合。 ①同源框：同源异型基因中具有的一段高度保守的DNA序列，最初是通过对果蝇的同源异型突变和体节突变体的杂交分析发现的，由180个碱基对组成。同源框普遍存在于果蝇、鼠、人等真核生物中。
②同源域：由同源框编码的60个氨基酸序列组成的结构域。其具有三个α螺旋，形成HTH结构，能够结合DNA特定序列，进而调控基因转录。
③同源域蛋白：具有同源域结构的蛋白质，一般为调节生长、发育和分化相关基因的转录因子。
2）锌指结构
①经典的锌指结构包括二个半胱氨酸(Cys)及二个组氨酸(His)族，其中的Cys和His残基与锌离子(Zn++)形成的配位键，使氨基酸折叠成环，形成类似手指的构型。此结构被称为Cys2/ His2锌指。
②还存在另一种锌指结构，Zn++与4个Cys结合称为Cys2/Cys2锌指，这些蛋白一般无大量重复性锌指，其DNA结合序列较短且对称。 2） 碱性-亮氨酸拉链
结构特点：蛋白羧基端形成的α-螺旋结构上每6个氨基酸就有一个亮氨酸残基，这些亮氨酸出现在?-螺旋的一个方向，每两个蛋白组成一个二聚体，使亮氨酸相对排列，形成拉链样结构，在拉链区的氨基端有个约30个残基的碱性区(富含赖氨酸和精氨酸)，形成?-螺旋。此区的作用是与DNA结合。
6
4）碱性-螺旋-环-螺旋
蛋白质的C端的氨基酸残基形成两个α-螺旋，中间被非螺旋的环状结构隔开，蛋白质的N端是碱性区，为DNA结合区。碱性-螺旋-环-螺旋类蛋白通常也是组成二聚体的形式，这才具有结合DNA的能力。
3． 常见的转录活化结构域
一般是DNA结合结构域以外的30-100氨基酸残基组成，主要包括以下几种特征性结构： – 酸性α-螺旋结构域 – 富含谷氨酰胺结构域 – 富含脯氨酸结构域
三、 蛋白质磷酸化对基因转录的调控
磷酸化是指由蛋白质激酶催化的把ATP或GTP上γ位的磷酸基转移到底物蛋白质氨基酸残基上的过程，其逆转过程是由蛋白质磷酸酶催化的，称为蛋白质去磷酸化。 1． 蛋白激酶的种类与功能
根据底物蛋白质被磷酸化的氨基酸残基的种类可分为： ①丝氨酸/苏氨酸型。
②酪氨酸型。被磷酸化的是底物的酪氨酸残基。 ③组氨酸型。
细胞受刺激以后，通过蛋白质磷酸化及一系列级联放大过程将胞外信号转化为细胞内信号，从而引起广泛的生理反应。
根据是否有调节物来分又可分成两大类：
1.信使依赖性蛋白质激酶:包括胞内第二信使或调节因子依赖型蛋白激酶及激素或生长因子依赖性激酶两个亚类；
2.非信使依赖型蛋白激酶：蛋白质磷酸化与转录因子 通过磷酸化和去磷酸化可调节转录因子活性。不同的转录因子，因其磷酸化状态的不同，其功能也有不同。
A、对转录因子核定位的调节：
1）转录因子磷酸化易于进胞核。SV40抗原未磷酸化时存在于胞质，其111和112位残基被酪蛋白激酶II（CKII）磷酸化后，使其变构而易于进入细胞核。
2） 转录因子去磷酸化易于进胞核。转录因子SWI5以磷酸化的状态存在于胞质中，需要时
其上三个丝氨酸残基去磷酸化，蛋白结构改变，可以进入胞核。 3) 还有一种情况，介导转录因子进入胞核的结构域被其他蛋白掩盖，磷酸化掩盖蛋白上的
特定氨基酸，使其结构改变，就可以使转录因子与该蛋白解离，进入胞核。代表性的是NF-κB蛋白。
B、对转录因子DNA结合活性的调节:
转录因子上的DNA结合结构域或其附近残基的磷酸化状态，影响其与DNA序列的结合。大致也分两种情况：
1） 转录因子磷酸化抑制结合 2） 转录因子去磷酸化不能结合 3）
2． 组蛋白的乙酰化及去乙酰化对基因表达的影响
1）组蛋白乙酰化的状态与基因表达有关。组蛋白N端“尾巴”上赖氨酸残基的乙酰化中和了组蛋白尾巴的正电荷，降低了它与DNA的亲和性，导致核小体构象发生有利于转录调节蛋白与染色质相结合的变化，从和提高了基因转录的活性。 2) 相反，组蛋白去乙酰化与基因活性的阻遏有关。
3) 组蛋白乙酰基转移酶和去乙酰化酶只能有选择地影响一部分基因的转录。
7
四、激素与热激蛋白对基因表达的影响
激素的种类很多，按其结构特点大致分为类固醇激素和一般代谢性激素。由于结构上的差别，这两类激素发挥转录调控的方式各有特点。
（1） 常见类固醇激素：糖皮质激素、雌激素 （2） 常见代谢性激素：胰岛素、胰高血糖素
五、 热休克蛋白诱导的基因表达
热激蛋白：许多生物在最适温度以上，能受热诱导合成一系列热休克蛋白(HSP)。热激因子（HSF）能诱导合成热休克蛋白（Hsp）
应答元件：能与某个（类）专一蛋白因子结合，从而控制基因特异性表达的DNA上游序列。常见的有热激应答元件（HSE）、糖皮质应答元件（GRE）、金属应答元件（MRE）、激素应答元件（HRE）等。
原核-真核生物表达调控比较 原核生物 真核生物 单顺反子、重复序列、断裂结构 基因组 多顺反子 转录调节特点 1.σ因子决定RNA聚合酶识别特异性 1.活性染色体变化 2.操纵子形式 2.正性调节主导 3.阻遏蛋白与阻遏机制 3.转录翻译空间分隔 4.转录后加工、修饰 操纵子形式 顺式作用元件与反式作用因子 转录激活调节
第九章 疾病与人类健康
一、癌基因和抑癌基因具有相反的效应
癌基因：是一类与肿瘤发生和发展密切相关的基因，在体外可促进细胞转化，在体内可诱导肿瘤的发生，其蛋白产物可促进细胞的增殖。癌基因分为两类，病毒癌基因和细胞转化基因。 抑癌基因：抑制细胞生长。抑癌基因的活性下降（功能缺失突变）是引起癌变的另一个原因。 1． 癌基因可分为两大类： （1）病毒癌基因:
致瘤病毒中能在体内诱发肿瘤并在体外引起细胞转化的基因 编码病毒癌基因的主要有DNA病毒和RNA病毒。
大约有 15% - 20% 的癌症是由病毒感染引起的。 （2） 原癌基因(细胞转化基因):
原癌基因： 正常细胞中存在癌基因，在正常情况下它们不具有致癌作用，但在一定情况下被激活后可变成具有致癌作用的癌基因，在正常情况下它们不但无害，而且对细胞的发育、生长和分化的调节起重要作用。
存在于细胞基因组中,正常情况下处于静止或低水平(限制性)表 达状态，对维持细胞正常功能具有重要作用。当受到致癌因素作用被活化而导致细胞恶变的基因。
8
根据蛋白的功能，原癌基因可分为6类 生长因子类（如sis(PDGF-β）) 生长因子受体类（如erbB，trk） 蛋白激酶类（如src）
GTP结合蛋白类（如ras家族中的 H-ras，K-ras） 转录因子类如myc家族，fos家族，Jun家族， 功能未知类
共同特征：能诱发一系列与细胞生长分化有关的基因表达，从而改变细胞的表型。
二、 原癌基因的表达调控
原癌基因：单拷贝、正常情况下低水平表达或根本不表达?癌基因？？（功能或表达异常） 1. 点突变
原癌基因活化导致癌变最常见的机制。 2. LTR插入
LTR是反转录病毒基因组两端的长末端重复序列，含有强启动子序列，当LTR插入原癌基因启动子区域或邻近部位后，可从根本上改变基因的正常调控规律 3．基因重排 1)原癌基因之间
2)原癌基因与非元癌基因之间→染色体数目和结构异常 4、缺失:
1)一些原癌基因5’上游存在负调控序列，该序列的缺失或突变，则丧失抑制癌基因表达的能力。
2)Burkitt’s Lymphoma c-myc因负调控序列缺失而过度表达。 5、基因扩增
均匀染色区(HSR)：被复制的DNA串联排列在染色体的同一位置。 双微染色体：被复制的DNA呈细小成对的染色体样结构。
四、 基因相互作用与癌基因表达
1. 染色体构象对原癌基因表达的影响
基因表达不仅取决于基因本身及其相邻区域的一级结构，也取决于其空间构象，即基因在染色体上的空间排列和染色质的结构。
当两个基因相距太近时，往往不易形成有利于高效转录的空间结构。 基因领域：基因与基因之间的间隔距离 基因领域效应：同一DNA链上两个具有相同转录方向的基因间隔小于一定长度时，影响有效转录所必需的染色质结构的形成，从而使这两个基因中的一个或两个均不能转录或转录活性显著降低。当两个基因的总长度在0.3kb - 5kb时，最佳间隔距离与两个基因的总长度成正相关。
2. 原癌基因终产物对基因表达的调控
1）某种原癌基因产物对另一种原癌基因表达的调控作用； 2）某种原癌基因产物对自身表达的反馈调控作用
3）癌基因产物通过介质传递生长刺激信号的部位有3处： ①癌基因产物本身模拟了生长因子，因而与相应的受体作用，以自分泌的方式刺激细胞生长； ②癌基因产物模拟了已结合配体的生长因子受体，从而在无外源生长因子时提供了促进细胞分裂的信号；
③癌基因产物作用于细胞内生长控制途径，解除此途径对外源刺激信号的需求。 3、抑癌基因产物对原癌基因的调控
9
因为抑癌基因产物能够抑制细胞的恶性增殖，所以它被认为是一种隐性癌基因。 当细胞内由于某种原因造成这些基因的表达受抑制时，原癌基因就活跃表达，引起细胞癌变。 抑癌基因(tumor suppressor gene ) /隐性癌基因：是一种抑制细胞生长和肿瘤形成的基因。如：Rb抑癌基因、抑癌基因p53
抑癌基因与原癌基因在生物学上有以下几点差异：
①在功能上，抑癌基因起负调控作用，而原癌基因起正调控作用；
②在遗传方式上，原癌基因是显性的，而抑癌基因在细胞水平上是隐性的， ③在突变发生的细胞类型上，抑癌基因突变可以发生在体细胞中，也可能发生在生殖细胞中并通过生殖细胞得到遗传。原癌基因突变只发生在体细胞中。 抑癌基因的失活常见的几种途径：
①基因缺失或自身突变，不表达或表达产物失去活性 ②表达蛋白质的磷酸化状态； ③抑癌蛋白与癌蛋白相互作用，使活性相互抑制。抑癌蛋白与癌蛋白是一对互相拮抗的力量，且在肿瘤的发生、发展过程中癌基因激活和抑癌基因的失活须协同作用。 4、外源信号对原癌基因表达的影响
细胞外信号（生长因子、激素、神经递质、药物等）→靶细胞（细胞膜受体系统或其他直接途径）→多种蛋白激酶的活化→基因转录
五、基因治疗：就是向有功能缺陷的细胞补充相应功能基因，以纠正或补偿其基因缺陷，从而达到治疗的目的。
（1）基因治疗的两大途径：
1. 通过回体（ex vivo）基因转移的治疗途径
又称间接体内基因转移，基本途径是：将含外源基因的载体在体外导入人体自身或异体（异种）细胞，经体外细胞扩增后输回人体。
优点：易于操作；不容易产生不良反应；安全性好 缺点：不易形成规模，而且必须有固定的临床基地。 2. 过体内（in vivo）基因转移的途径
又称直接体内基因转移，基本途径是：将外源基因装配于特定的真核细胞表达载体上，直接导入人体内。这种载体可以是病毒型载体或非病毒型载体，甚至是裸DNA。 优点：简便省时省力，能很快观察到外源基因的表达及作用
缺点：DNA在体内不易进入细胞，易被降解，以病毒颗粒的形式导入人体则易引起免疫反应和被补体灭活。 (2)基因治疗的策略
1. 基因置换 2. 基因添加 3. 基因干预 4. 自杀基因治疗 5.基因免疫治疗 基因转移的方法
1、生物学方法：逆转录病毒载体、腺病毒载体、腺病毒相关病毒载体、单纯疱疹病毒载体 2.非生物学方法：直接注射、脂质体、受体介导 病毒载体在基因治疗中的应用
10