微量元素對動物基因表達的調控

1 微量元素對基因表達調控的主要機制

1．1在轉錄水平上的調控

基因表達是指動物體內的DNA轉錄戚幾殷信使RNA(mRNA)，再以mRNA為模板合成蛋白質的過程．基因的表達要受到轉錄水平，轉錄后、mRNA翻譯、翻譯后等過程的調節(jié)．研究表明。營養(yǎng)物質在每一步都可對基因的表達產生影響，但主要是在轉錄水平的調控．這種調控的主要內容是對RNA聚合酶活性及正確起始位點的調節(jié)，這種調節(jié)主要是由DNA分子上所謂的啟動子部位來完成．這一部位可與RNA聚合酶Ⅱ以及許多轉錄因子相結合．啟動子位于同一條DNA鏈上結構基因5’側翼區(qū)上游。被稱為順式作用元件，通常位于距轉錄起始點一40—200堿基對的位置反式作用元件是由那些影響轉錄的其他基因所產生的因子．主要包括一些蛋白質或肽類激素，類固醇一受體蛋白復合物，維生素一受體蛋白質，礦物質或礦物質一蛋白質復合物．

1．2 RNA轉錄后水平的調控和降解速度共同決定)使蛋白質合成量受到一定程度的控制．

1．3 mRNA翻譯的調控研究表明．經過轉錄后加工的RNA只有5％離開細胞核，離開細胞核的mRNA并不是都是翻譯成蛋白質，細胞質中存在的成熟mRNA有3條去路：一是被激活并翻譯成相應的蛋白質，二是被鈍化以非翻譯的形式存在，三是被降解．在真核生物中mRNA不但包含可翻譯序列，為蛋白質的編碼序列．而且也包含非翻譯序列，它位于編碼區(qū)的5’和3’末段，分別叫5’和非翻譯區(qū)(uTR)．許多營養(yǎng)素或激素都可與5’或3’uTR調節(jié)互作來實現(xiàn)基因表達的調節(jié)．如鐵對轉鐵蛋白受體及鐵蛋白基因的調控，硒對舍硒

白基因調控等

l 4翻譯后水平的調控

對于一些特殊蛋白質還要經過翻譯后修飾，才能轉化為活性蛋白，如凝血酶原蛋白質的激活需要ca2+和其他一些凝血酶因子．2微量元素參與基因表達的存在形

式

2．1微量元素作為金屬酶的輔助因子參與基因

表達

金屬作為酶的活性中心組成部分參與基因表達．其中最典型的例子是鋅離子．鋅離子是DNA聚合酶的一個重要組成成分，在DNA聚合酶的結構和功能上均有重要作用，Michelsen等在加鋅和不加鋅的條件下分別檢測了DNA聚合酶的活性，發(fā)現(xiàn)不加鋅大鼠細胞核中DNA聚合酶活性顯著低于正常飼喂水平的大鼠；而向缺鋅鼠飼料中加人O 0l—O 05％moL／L鋅離子又可使DNA聚合酶活性部分恢復．鋅離子也是RNA聚合酶的一個重要組成成分，真核生物中RNA聚合酶I、Ⅱ、Ⅲ分別轉錄rRNA、mRNA、tRNA和5sRNA及其他幾種小分子RNA．

2．2部分微量元素可作為誘導物從而對基因表

達進行調控

作為基因表達過程中的誘導物，微量元素能引發(fā)蛋白與核酸結合，從而對基因表達進行調控，類微量元素多為二價的過渡元素：如鎘、鉛、銅、汞、鎳、鋅等．

2．3微量元素作為維持特殊構型的結構物質參微量元素可作為結構物質，在蛋白(結合蛋白)與基因發(fā)生互作時保證維持一定的特殊構型．鋅指結構是鋅原子作為活性結構的一部分與一小群氨基酸結合，在蛋白質中形成相對獨立的一個結構閾，這種結構閾的共同特點是可通過n一螺旋結合到DNA大溝中，鋅指環(huán)上突出的LYS.Arg參與同DNA的結合，由于鋅指結構往往重復出現(xiàn)，使得蛋白質因子在DNA大溝中結合很牢固且特異性高

2．4調節(jié)機體營養(yǎng)平衡的金屬

這些金屬可以為轉錄激活過程或mRNA的翻譯調節(jié)提供信號，從而對機體營養(yǎng)狀況進行基

水平調節(jié)，研究較深入的是鐵對鐵蛋白mRNA和轉鐵蛋白受體mRNA的調控作用。

來自：微量元素分析儀

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