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调控基因突变对结构基因表达的影响

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所有细胞都是全能核(携带全部遗传信息,但不是全部基因都有活性,所以必定有一种抑制某些基因活笥和启动另一些基因活性的机制。对于基因调控机制1961年Jacob与Monod对大肠杆菌的研究提出了乳糖操纵子假说(Lac operon hypothesis),认为基因的作用单位是操纵了(operon),它由一个操纵基因和相邻的结构基因构成,它们按一定的线性顺序排列,并产生一系列相关的酶。操纵基因可以启动全组结构基因的活性,但它又被调节基因激活或抑制。调节基因能合成一种物质(阻遏物),能抑制操纵基因,当调节基因起作用时,有关的结构基因不合成蛋白质,只有在阻遏物被一种特殊代谢物(诱导物)灭活后,调节基因在关闭的情况下,结构基因才起作用。真核细胞的基因调控还未完全阐明。如果这一模式能应用在人类,即假设有不止缺乏一种相关酶的那些遗传病,有可能是由于调控系统基因突变的结果。又如有些酶活性缺乏或增加,或蛋白质合成量有改变,但从结构基因水平并未发现有任何碱基改变,这样推测突变可能发生调控基因部分,例如腺苷脱氨酶(adenosine deaminase,ADA)遗传性酶活性过高(相当于正常45-70倍)可引起溶血,但该突变酶结构没有改变,而转录的mRNA大大增多,故认为是调控基因突变的结果。又如Crigler-Najjar综合征Ⅱ型,表现为先天性黄疸,为肝葡萄糖醛酰转移酶缺乏,血中非结合胆红素增高。如用苯巴比妥可诱导此酶活性升高,黄疸消失,故认为此病可能是调节失控所致。

如果调节基因突变失去活性,基因不再被控制,结果蛋白质合成就会增加。在杂合子中,由于同源染色体上的正常调节基因所产生的阻遏物足够抑制两条染色体上的蛋白质合成,所以只有在纯合子才表现出来。另一种情况是,由于调节基因发生突变,合成了异常的阻遏物,它不能被诱导物所灭活,导致蛋白质合成减少。由于阻遏物是可以扩散的,它将有可能在同源染色体上起作用,因此杂合子即可表现出来。因此,尽管一般认为,遗传性代谢缺陷是由于结构基因突变造成的,但应考虑到调控基因突变也可引起表型相同的遗传病。近年来分子遗传学的发展,已从DNA顺序的改变证明了这一点,例如地中海贫血有些突变就发生在调控基因部分。

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