微量元素對動物基因表達的調(diào)控

1 微量元素對基因表達調(diào)控的主要機制

1．1在轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控

基因表達是指動物體內(nèi)的DNA轉(zhuǎn)錄戚幾殷信使RNA(mRNA)，再以mRNA為模板合成蛋白質(zhì)的過程．基因的表達要受到轉(zhuǎn)錄水平，轉(zhuǎn)錄后、mRNA翻譯、翻譯后等過程的調(diào)節(jié)．研究表明。營養(yǎng)物質(zhì)在每一步都可對基因的表達產(chǎn)生影響，但主要是在轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控．這種調(diào)控的主要內(nèi)容是對RNA聚合酶活性及正確起始位點的調(diào)節(jié)，這種調(diào)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(zhuǎn)錄因子相結(jié)合．啟動子位于同一條DNA鏈上結(jié)構(gòu)基因5’側(cè)翼區(qū)上游。被稱為順式作用元件，通常位于距轉(zhuǎn)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(zhuǎn)錄的其他基因所產(chǎn)生的因子．主要包括一些蛋白質(zhì)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(zhì)，礦物質(zhì)或礦物質(zhì)一蛋白質(zhì)復合物．

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

1．3 mRNA翻譯的調(diào)控研究表明．經(jīng)過轉(zhuǎn)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(zhì)，細胞質(zhì)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(zhì)，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(zhì)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(diào)節(jié)互作來實現(xiàn)基因表達的調(diào)節(jié)．如鐵對轉(zhuǎn)鐵蛋白受體及鐵蛋白基因的調(diào)控，硒對舍硒

白基因調(diào)控等

l 4翻譯后水平的調(diào)控

對于一些特殊蛋白質(zhì)還要經(jīng)過翻譯后修飾，才能轉(zhuǎn)化為活性蛋白，如凝血酶原蛋白質(zhì)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(diào)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(jié)合，從而對基因表達進行調(diào)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(gòu)型的結(jié)構(gòu)物質(zhì)參微量元素可作為結(jié)構(gòu)物質(zhì)，在蛋白(結(jié)合蛋白)與基因發(fā)生互作時保證維持一定的特殊構(gòu)型．鋅指結(jié)構(gòu)是鋅原子作為活性結(jié)構(gòu)的一部分與一小群氨基酸結(jié)合，在蛋白質(zhì)中形成相對獨立的一個結(jié)構(gòu)閾，這種結(jié)構(gòu)閾的共同特點是可通過n一螺旋結(jié)合到DNA大溝中，鋅指環(huán)上突出的LYS.Arg參與同DNA的結(jié)合，由于鋅指結(jié)構(gòu)往往重復出現(xiàn)，使得蛋白質(zhì)因子在DNA大溝中結(jié)合很牢固且特異性高

2．4調(diào)節(jié)機體營養(yǎng)平衡的金屬

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

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

來自：微量元素分析儀

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