Control Points of Gene Regulation

Presentation on theme: "Control Points of Gene Regulation"— Presentation transcript:

1 Control Points of Gene Regulation
proteins cap 5’ 3’ tail mature mRNA DNA process Transcription RNA Processing RNA Transport RNA Degradation DNA ribosome mRNA proteins Translation Activity Proteolysis 上圖 把原核細胞及真核細胞中的基因表現過程作一整理，並且指出整個過程中可供調控的控制點。有許多都是在 DNA 或 RNA 層次的調控，細胞可以藉由開關某基因，而開啟或關閉相對應蛋白質的表現。而此種基因表現的控制方式，是十分複雜的；多是利用某種調節性蛋白質，在基因的前端 (調控區) 指揮該基因是否能夠被轉錄出 mRNA。因此細胞內酵素活性的調節，有許多不同的層次，本課程的焦點放在蛋白質生合成之後，對蛋白質進行的種種修飾與控制；至於基因表現層次的調控機制，就是分子生物學的主軸，台大有許多相關課程可以選修。 Prokaryotics Post-translational control Eukaryotics Juang RH (2004) BCbasics

2 Regulation of Enzyme Activity
Inhibitor Proteolysis or inhibitor proteolysis Feedback regulation Phosophorylation P R R P (+) regulator effector phosphorylation Signal transduction 上圖 整理出五種酵素的調控方式，其中以抑制劑來抑制酵素的方法與機制已在第四節中介紹過，將不再談。 其餘四種除了胜鍵裂解 (6.1) 是不可逆性的修飾方法外，都是可逆性的調節。 而三種可逆性調節方式當中，只有磷酸化 (6.2) 是共價性修飾，其餘兩種為非共價性的結合，都是利用某種分子與酵素結合而修飾之；其中 cAMP 及 calmodulin (6.3) 是都信息傳導的分子，是把指令由細胞外面傳到裡面的中間人；另外的迴饋控制 (6.4) 則是以細胞內的上下游代謝物質來控制酵素活性。這幾種方法，都同時在生物體中努力地進行細胞內外酵素活性的調控，以便讓細胞達到最有效，而且可以控制自如的生理功能。 近年來，酵素的活性調控方面有很大的進展，尤其是信息傳導的方式極複雜，其五花八門更是令人眼花撩亂。本課程只是一個入門，因此儘量簡化各種所要介紹的主題，通常是以一個比較成熟的實例或機制為故事的主角來說明，點出該主題的最重要主軸；至於深入到何種程度，則通常適可而止，其深度與廣度要靠同學自行去努力。最近台大已經有很多相關課程，深入討論信息傳導，有志者應可挑選適當的課程進一步精研。 or Regulatory subunit + cAMP or calmodulin Juang RH (2004) BCbasics (-)

3 Cascade Amplification of Signals
信息傳導 是細胞把外來的信息，傳入細胞內並且放大的過程。 好像城外有一個信差過來 (例如某種荷爾蒙)，在城門交代一個信息給守城門的人 (荷爾蒙受體)，後者把這個信息傳給十個城門下面的人 (可能是 G protein)，這十個人每人又傳給另外十個人 (可能是 cyclase)，如此一傳十、十傳百，會傳遍整個細胞。 nS nP 1 Enzyme Juang RH (2004) BCbasics