基因結(jié)構(gòu)

人類結(jié)構(gòu)基因4個(gè)區(qū)域

1．外顯子和內(nèi)含子大多數(shù)真核生物的基因?yàn)椴贿B續(xù)基因（interruptesd或discontinuousgene）。所謂不連續(xù)基因就是基因的編碼順序在DNA分子上是不連續(xù)的，被非編碼順序所隔開。編碼的順序稱為外顯子（exon），是一個(gè)基因表達(dá)為多肽鏈的部分；非編碼順序所稱為內(nèi)含子（intron）,又稱插入順序（interveningsequence,IVS）。內(nèi)含子只轉(zhuǎn)錄，在前mRNA(pre-mNRA)時(shí)被剪切掉。如果一個(gè)基因有幾個(gè)內(nèi)含子，一般總是把基因的外顯子分隔成n+1部分。內(nèi)含子的核苷酸數(shù)量可比外顯子多許多倍。

2．外顯子－內(nèi)含子接頭每個(gè)外顯子和內(nèi)含子接頭區(qū)都有一段高度保守的一致順序（consensusseqence）,即內(nèi)含了5’末端大多數(shù)是GT開始，3’末端大多是AG結(jié)束，稱為GT-AG法則，是普遍存在于真核基因中RNA剪接的識(shí)別信號(hào)。

3．側(cè)翼順序在第一個(gè)外顯子和最末一個(gè)外顯子的外側(cè)是一段不被翻譯的非編碼區(qū)，稱為側(cè)翼順序（flankingsequence）。側(cè)翼順序含有基因調(diào)控順序，對(duì)該基因的活性有重要影響。

4．啟動(dòng)子啟動(dòng)子（promoter）包括下列幾種不同順序，能促進(jìn)轉(zhuǎn)錄過程：

（1）TATA框（TATAbox）：其一致順序?yàn)門ATAATAAT。它約在基因轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游約-30-50bp處，基本上由A-T堿基對(duì)組成，是決定基因轉(zhuǎn)錄始的選擇，為RNA聚合酶的結(jié)合處之一，RNA聚合酶與TATA框牢固結(jié)合之后才能開始轉(zhuǎn)錄。

（2）CAAT框（CAATbox）：其一致順序?yàn)镚GGTCAATCT，是真核生物基因常有的調(diào)節(jié)區(qū)，位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游約-80-100bp處，可能也是RNA聚合酶的一個(gè)結(jié)合處，控制著轉(zhuǎn)錄起始的頻率。

（3）GC框（GCbox）：有兩個(gè)拷貝，位于CAAT框的兩側(cè)，由GGCGGG組成，是一個(gè)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)區(qū)，有激活轉(zhuǎn)錄的功能。

此外，RNA聚合酶Ⅲ負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄tRNA的DNA和5SrDNA，其啟動(dòng)子位于轉(zhuǎn)錄的DNA順序中，稱為下游啟動(dòng)子。

5．增強(qiáng)子在真核基因轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的上游或下游，一般都有增強(qiáng)子（enhancer）,它不能啟動(dòng)一個(gè)基因的轉(zhuǎn)錄，但有增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄的作用。此外，增強(qiáng)子順序可與特異性細(xì)胞因子結(jié)合而促進(jìn)轉(zhuǎn)錄的進(jìn)行。研究表明，增強(qiáng)子通常有組織特異性，這是因?yàn)椴煌?xì)胞核有不同的特異因子與增強(qiáng)子結(jié)合，從而對(duì)基因表達(dá)有組織、器官、時(shí)間不同的調(diào)節(jié)作用。

En：增強(qiáng)子：P1、P2、P3：?jiǎn)?dòng)子（TATA框，CAAT框，GC框）；E：外顯子：I：內(nèi)含子；

UT：非翻譯區(qū)；GT-AG：外顯子-內(nèi)含子接頭

作用于該區(qū)以增強(qiáng)胰島素基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯，其它組織中無(wú)此因子，這是何以胰島素基因只有在胰島β細(xì)胞中才得以很好表達(dá)的原因。

6．終止子在一個(gè)基因的末端往往有一段特定順序，它具有轉(zhuǎn)錄終止的功能，這段終止信號(hào)的順序稱為終止子（termianator）。終止子的共同順序特征是在轉(zhuǎn)錄終止點(diǎn)之前有一段回文順序，約7-20核苷酸對(duì)?；匚捻樞虻膬蓚€(gè)重復(fù)部分分由幾個(gè)不重復(fù)堿基對(duì)的不重復(fù)節(jié)段隔開，回文順序的對(duì)稱軸一般距轉(zhuǎn)錄終止點(diǎn)16-24bp

全合成及其表達(dá)

目的

在畢赤酵母表達(dá)系統(tǒng)中獲得大量構(gòu)象正確的3DT/MSPI．42重組蛋白進(jìn)行疫苗有效性試驗(yàn)。

方法

采用不對(duì)稱PCR法拼接臺(tái)成了3D7/msp1．42基因【l202bp)，用電穿L法將合成基因?qū)畢赤酵母并進(jìn)行誘導(dǎo)表達(dá)，用免疫印跡法檢測(cè)表達(dá)產(chǎn)物。

結(jié)果

按畢赤酵母密碼子使用頻率重新設(shè)計(jì)并全合成了3D7/mspl-42基因序列，該音成基因在畢赤酵母系統(tǒng)(Piehiapaswfis)中得到高水平分泌表達(dá)，產(chǎn)生全長(zhǎng)重組蛋白。識(shí)別構(gòu)象表位的特異性單克隆抗體能與該重組蛋白反應(yīng)。結(jié)論

重新設(shè)計(jì)的基因能在畢赤酵母中高水平分泌表達(dá)，并產(chǎn)生構(gòu)象正確的重組蛋白，從而解決了該天然基因在畢赤酵母中不表達(dá)的問題。

結(jié)構(gòu)基因

基因中編碼RNA或蛋白質(zhì)的DNA序列。

（1）原核生物結(jié)構(gòu)基因：連續(xù)的，RNA合成不需要剪接加工；

（2）真核生物結(jié)構(gòu)基因：由外顯子（編碼序列)和內(nèi)含子（非編碼序列)兩部分組成。

非結(jié)構(gòu)基因

結(jié)構(gòu)基因兩側(cè)的一段不編碼的DNA片段(即側(cè)翼序列)，參與基因表達(dá)調(diào)控。

（1）順式作用元件：能影響基因表達(dá)，但不編碼RNA和蛋白質(zhì)的DNA序列；

包括：?jiǎn)?dòng)子：RNA聚合酶特異性識(shí)別結(jié)合和啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的DNA序列。有方向性，位于轉(zhuǎn)錄

起始位點(diǎn)上游。

上游啟動(dòng)子元件：TATA盒上游的一些特定DNA序列，反式作用因子可與這些元件結(jié)

合，調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄效率。

反應(yīng)元件：與被激活的信息分子受體結(jié)合，并能調(diào)控基因表達(dá)的特異DNA序列。

增強(qiáng)子：與反式作用因子結(jié)合，增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄活性，在基因任意位置都有效，無(wú)方向

性。

沉默子：基因表達(dá)負(fù)調(diào)控元件，與反式作用因子結(jié)合，抑制轉(zhuǎn)錄活性。

Poly(A)加尾信號(hào)：結(jié)構(gòu)基因末端保守的AATAAA順序及下游GT或T富含區(qū)，被多聚

腺苷酸化特異因子識(shí)別，在mRNA 3′端加約200個(gè)A。

（2）反式作用因子：能識(shí)別和結(jié)合特定的順式作用元件，并影響基因轉(zhuǎn)錄的一類蛋白質(zhì)或RNA。

基因是什么

隨著分子遺傳學(xué)的發(fā)展，尤其是沃森和克里克提出雙螺旋結(jié)構(gòu)以后，人們才真正認(rèn)識(shí)了基因的本質(zhì)，即基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片斷。研究結(jié)果還表明，每條染色體只含有1~2個(gè)DNA分子，每個(gè)DNA分子上有多個(gè)基因，每個(gè)基因含有成百上千個(gè)脫氧核苷酸。由于不同基因的脫氧核苷酸的排列順序（堿基序列）不同。因此，不同的基因就含有不同的遺傳信息。