中国科学技术大学出版社

作者：杨超月

基因表达调控

作者：郑继平（主编）

图书详细信息:

ISBN:978-7-312-02618-8
定价:30.00元
版本:1
装帧:平装
出版年月:201208

图书简介:

　　本书分为原核基因表达调控和真核基因表达调控两大部分，内容丰富，涉及的知识面广，理论阐述以及事例分析十分详细。
　　和同类教材相比，本书增加了原核基因表达调控部分，有利于学生对原核基因表达调控机制与真核基因表达调控机制的比较。
　　本书可作为硕士研究生和高年级本科生的教材，也可供相关研究人员参考。

前言:

　　基因表达(gene expression)是指基因经过一系列步骤表现出其储存遗传信息，即基因经转录、翻译产生有生物活性RNA和蛋白质的过程，如rRNA或tRNA的基因经转录产生成熟rRNA或tRNA的过程。
　　基因组(genome)是指含有一个生物体生长、发育、代谢和繁殖所需要的全部遗传信息的整套核酸。相同生物个体的细胞一般具有相同的基因组。基因组所含遗传信息在不同组织细胞中的表达受到严格调控，基因表达具有显著的时间特异性及空间特异性。通常在特定的时段，各组织细胞只合成维持其自身结构和功能所需要的蛋白质，即便是最简单的病毒，其基因组所含基因也非同样强度同时表达的。对于简单的单细胞生物，如大肠杆菌基因组约有4000个基因，通常仅有5%~10%为高水平表达，而多数基因要么为基础水平表达，要么不表达。对于复杂的哺乳类基因组更是如此，人类基因组约含有3万个基因，对于代谢最为活跃的肝细胞，一般也只有不超过20%的基因处于表达状态。
　　基因表达的时间特异性(temporal specificity)是指特定基因的表达严格按照特定的时间顺序发生，以适应细胞或个体的特定分化、发育阶段的需要。细胞分化发育的不同时期，基因表达的数量、种类和强度也不相同，这就是基因表达的阶段特异性(stage specificity)。一个受精卵含有发育成一个成熟个体的全部遗传信息，在个体发育分化的各个阶段，各种基因有序表达，一般在胚胎时期基因开放的数量最多，随着分化发展，细胞中某些基因关闭、某些基因开放，胚胎发育不同阶段、不同部位的细胞中，开放的基因及其开放的程度不一样，合成蛋白质的种类和数量也不相同，显示出基因表达调控在空间和时间上的高度有序性，从而逐步生成形态与功能各不相同、极为协调、巧妙有序的组织脏器。即使是同一细胞，处在不同的细胞周期状态，其基因的表达和蛋白质合成的情况也不相同，这种细胞生长发育过程中基因表达调控的变化，正是细胞生长、发育、繁殖的基础，更是多细胞高等生物赖以存在的前提。
　　基因表达的空间特异性（spatial specificity）是指多细胞生物个体在某一特定生长发育阶段，基因的表达在不同的细胞或组织器官中有所不同，从而导致特异性的蛋白质分布于不同的细胞或组织器官，又称为细胞特异性或组织特异性。不同组织细胞中不仅基因表达的数量不同，而且基因表达的强度和种类也不同，这就是基因表达的组织特异性(tissue specificity)。例如，肝细胞中涉及编码鸟氨酸循环酶类的基因表达水平高于其他组织细胞，合成的某些酶(如精氨酸酶)为肝脏所特有；胰岛β细胞合成胰岛素；甲状腺滤泡旁细胞专一分泌降血钙素等。细胞特定的基因表达状态，决定了这个组织细胞特有的形态和功能。
　　基因表达的时空特异性异常是细胞癌变发生的重要前提。例如，肝细胞的癌变与在胚胎时期才表达的甲胎蛋白(alfa fetal protein,AFP)基因的异常开放有关，它已成为肝癌早期诊断的一个重要指标；正常肺组织并不合成降血钙素，而癌变肺组织细胞中的降血钙素基因表达却异常活跃。
　　生物只有适应环境才能生存，仔细观察基因表达随环境变化的情况，可以大致把基因表达分成两种类型：一种是组成型基因表达；另一种是调节型基因表达。
　　组成型基因表达（constitutive gene expression）是指基因在个体发育的各个阶段较少受环境因素的影响，都能持续表达，其表达产物通常对生命是必需的或必不可少的，这类基因通常被称为管家基因（housekeeping gene）。值得一提的是，组成型基因表达是相对的，并非一成不变的，其表达强弱也受一定机制调控。
　　调节型基因表达(regulated gene expression)是指基因表达受环境及生理状态的调控。它可分为诱导和阻遏两种类型。随环境条件变化基因表达水平增高的现象称为诱导(induction)，相应的基因被称为可诱导基因(inducible gene)；相反，随环境条件变化而基因表达水平降低的现象称为阻遏(repression)，相应的基因被称为可阻遏基因(repressible gene)。
　　由此可见，基因表达调控的生物学意义在于：适应环境、维持生长和增殖、维持个体发育与分化。对于原核生物，营养状况和环境因素对基因表达影响重大。在真核生物尤其是高等真核生物中，激素水平和发育状况是基因表达调控的主要影响因素，而营养和环境因素的影响力大为下降。基因表达是一个多级调控的过程，涉及从基因转录激活到蛋白质生物合成的各个阶段，具体来说，基因表达的调控可分为转录水平调控、转录后水平调控、翻译水平调控及翻译后水平调控，但以转录水平的基因表达调控最为重要。基因的转录水平调控需要顺式调控元件和反式作用因子的参与和共同作用，才能够达到对特定基因进行调控的目的。
　　以上相关内容将在本书中逐一阐述。
　　本书为海南大学资助教材（No.hdzbjc0801），并获得国家自然科学基金（No.41161077）的资助。

编者
2012年5月

前言

上篇原核基因表达调控

第1章原核基因的转录

第2章原核基因的转录调控

第3章原核基因转录后调控

第4章环境与基因表达调控

下篇真核基因表达调控

第5章真核细胞染色质结构与基因活化

第6章真核基因转录水平的调控

第7章转录后遗传信息的扩展

第8章信使RNA与翻译水平的调控

第9章 RNA干扰与基因表达

第10章真核细胞的信号传导与基因表达

第11章程序化细胞死亡相关基因的表达调控

第12章原癌基因和抑癌基因的表达与调控

参考文献