反饋

斷裂基因

鎖定

生物結構基因，由若干個編碼區和非編碼區互相間隔開但又連續鑲嵌而成，去除非編碼區再連接後，可翻譯出由連續氨基酸組成的完整蛋白質，這些基因稱為斷裂基因。

生物結構基因，由若干個編碼區和非編碼區序列互相間隔開但又連續鑲嵌而成，這些基因稱為斷裂基因（split gene）。

中文名: 斷裂基因

外文名: interrupted gene^[1]
所屬學科: 生物學

斷裂基因發展歷程

斷裂基因(4張)

在上世紀70年代以前，人們一直認為遺傳物質是雙鏈DNA，且DNA上排列的基因是連續的。Robert和Sharp徹底改變了這一觀念，他們以DNA排列序列同包括人在內的高等動物很接近的腺病毒作為研究對象。結果發現它們的基因在DNA上的排列上是由一些不相關的片段隔開，是不連續的。

他們的發現改變了科學家以往對於進化的認識，對於現代生物學的基礎研究以及生物進化論具有重要的奠基作用，對於腫瘤以及其他遺傳性疾病的醫學導向研究亦具有特別重要的意義。

斷裂基因基因結構

割裂基因

真核生物的基因組十分複雜，DNA的含量也比原核生物的大得多。噬菌體由於基因組很小，但又要編碼一些必不可少的蛋白，鹼基顯然不夠用，這樣不僅幾乎所有的鹼基都參加編碼，而且在進化中還出現了“重疊基因”，以有限的基因編碼更多的遺傳信息。真核基因組正好相反，DNA十分富餘，這樣不僅無需“重疊基因”，而且很多序列不編碼，如重複序列、間隔序列（spacer）和間插序列(intervening sequence) 即內含子(intron)等。但不編碼並不等於沒有功能。有的我們可能還不瞭解，如重複序列。間隔區和間插序列這兩個概念是不同的，間隔區是指基因間不編碼的部分，有的轉錄稱轉錄間隔區（TS），有的不轉錄稱為非轉錄間隔區（NTS）。間插序列是指基因內部不編碼的區域，也稱內含子，在初始轉錄本中存在此序列，但在加工後將被切除掉，所以常不作為翻譯的信息。間隔區常常含有轉錄的啓動子和其它上游調節序列。有的內含子也可以編碼，如成熟酶和內切酶等。

在遺傳學上通常將能編碼蛋白質的基因稱為結構基因。真核生物的結構基因是斷裂的基因。一個斷裂基因能夠含有若干段編碼序列，這些可以編碼的序列稱為外顯子。在兩個外顯子之間被一段不編碼的間隔序列隔開，這些間隔序列稱為內含子。每個斷裂基因在第一個和最後一個外顯子的外側各有一段非編碼區，有人稱其為側翼序列。在側翼序列上有一系列調控序列。

斷裂基因調控序列

β-globin gene球蛋白基因

調控序列主要有以下幾種：

①在5′端轉錄起始點上游約20～30個核苷酸的地方，有TATA框(TATA box)。 TATA框是一個短的核苷酸序列，其鹼基順序為TATAATAAT。TATA框是啓動子中的一個順序，它是RNA聚合酶的重要的接觸點，它能夠使酶準確地識別轉錄的起始點並開始轉錄。當TATA框中的鹼基順序有所改變時，mRNA的轉錄就會從不正常的位置開始。

②在5′端轉錄起始點上游約70～80個核苷酸的地方，有CAAT框(CAAT box)。CAAT框是啓動子中另一個短的核苷酸序列，其鹼基順序為GGCTCAATCT。CAAT框是RNA聚合酶的另一個結合點，它的作用還不很肯定，但一般認為它控制着轉錄的起始頻率，而不影響轉錄的起始點。當這段順序被改變後，mRNA的形成量會明顯減少。

③在5′端轉錄起始點上游約100個核苷酸以遠的位置，有些順序可以起到增強轉錄活性的作用，它能使轉錄活性增強上百倍，因此被稱為增強子。當這些順序不存在時，可大大降低轉錄水平。研究表明，增強子通常有組織特異性，這是因為不同細胞核有不同的特異因子與增強子結合，從而對不同組織、器官的基因表達有不同的調控作用。例如，人類胰島素基因5′末端上游約250個核苷酸處有一組織特異性增強子，在胰島素β細胞中有一種特異性蛋白因子，可以作用於這個區域以增強胰島素基因的轉錄。在其他組織細胞中沒有這種蛋白因子，所以也就沒有此作用。這就是為什麼胰島素基因只有在胰島素β細胞中才能很好表達的重要原因。

④在3′端終止密碼的下游有一個核苷酸順序為AATAAA，這一順序可能對mRNA的加尾(mRNA尾部添加多聚A)有重要作用。這個順序的下游是一個反向重複順序。這個順序經轉錄後可形成一個髮卡結構(圖3-4)。髮卡結構阻礙了RNA聚合酶的移動。髮卡結構末尾的一串U與轉錄模板DNA中的一串A之間，因形成的氫鍵結合力較弱，使mRNA與DNA雜交部分的結合不穩定，mRNA就會從模板上脱落下來，同時，RNA聚合酶也從DNA上解離下來，轉錄終止。AATAAA順序和它下游的反向重複順序合稱為終止子，是轉錄終止的信號。