原核基因表達(dá)調(diào)控-研(文件)
【正文】 性 。 調(diào)節(jié)基因 操縱基因 結(jié)構(gòu)基因 阻遏蛋白 激活蛋白 正轉(zhuǎn)錄調(diào)控 負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控 負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控 在沒有調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)存在時(shí)基因是表達(dá)的，加入這種調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)后基因表達(dá)活性便被關(guān)閉，這樣的調(diào)控負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控 。 例： 色氨酸操縱子 合成代謝蛋白的基因 酶合成的阻遏操縱子模型 調(diào)節(jié)基因 操縱基因 結(jié)構(gòu)基因 mRNA 酶蛋白 調(diào)節(jié)基因 操縱基因 結(jié)構(gòu)基因 輔阻遏物 輔阻遏物 如果某種物質(zhì)能夠阻止細(xì)菌產(chǎn)生合成這種物質(zhì)的酶，這種物質(zhì)就是輔阻遏物。 根據(jù)激活蛋白的作用性質(zhì)分為 正控誘導(dǎo) 和 正控阻遏 ? 在 正控誘導(dǎo) 系統(tǒng)中，效應(yīng)物分子（誘導(dǎo)物）的存在使激活蛋白處于活性狀； ? 在 正控阻遏 系統(tǒng)中，效應(yīng)物分子（ 輔阻遏物） 的存在使激活蛋白處于非活性狀態(tài) 。 添加葡萄糖后 ， 葡萄糖的存在會抑制細(xì)菌的腺苷酸環(huán)化酶活性 ， 減少環(huán)腺苷酸 （ cAMP） 的合成 ， 與它相結(jié)合的蛋白質(zhì) ， 即環(huán)腺苷酸受體蛋白 CRP又稱分解代謝物激活蛋白 CAP， 因找不到配體而不能形成復(fù)合物 。 ? 當(dāng)操縱子被阻遏 ， RNA合成被終止時(shí) ， 起終止轉(zhuǎn)錄信號作用的那一段核苷酸被稱為弱化子 。 為了緊縮開支 ， 渡過難關(guān) ， 細(xì)菌將會產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)急反應(yīng) ， 包括生產(chǎn)各種 RNA、糖 、 脂肪和蛋白質(zhì)在內(nèi)的幾乎全部生物化學(xué)反應(yīng)過程均被停止 。 ppGpp的出現(xiàn)會關(guān)閉許多基因 ， 當(dāng)然也會打開一些合成氨基酸的基因 ， 以應(yīng)付這種緊急狀況 。 ? 這種 “ 開 關(guān) ” （ onoff） 活性是通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄來建立的，也就是說 mRNA的合成是可以被調(diào)節(jié)的。如果在培養(yǎng)基中加入乳糖，利用乳糖的酶濃度很快達(dá)到細(xì)胞總蛋白量的 6%或7%，每個(gè)細(xì)胞中可有超過 105個(gè)酶分子。 ? Jacob和 Monod認(rèn)為誘導(dǎo)酶（他們當(dāng)時(shí)稱為適應(yīng)酶）現(xiàn)象是個(gè)基因調(diào)控問題，可以用實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行研究，因此選為突破口，終于通過大量實(shí)驗(yàn)及分析，于 1961年建立了該操縱子的控制模型。 RNA聚合酶結(jié)合部位 阻遏物結(jié)合部位 操縱位點(diǎn)的回文序列 ④ 當(dāng)阻遏物與操縱基因結(jié)合時(shí)， lac mRNA的轉(zhuǎn)錄起始受到抑制。 i t b i n d s p e r ma n e n t l y t o o p e r a t o r l a c I S O p e r a n t o r l a c I + w i l d t y p e r e p r e s s o r d o e s n o t i n f l u e n c e D N A b i n d i n g o f L a cS r e p r e s s o r 圖 1 6 U n i n d u c i b l e l a c S m u t a t i o n s a r e d o mi n a n t 不可誘導(dǎo)突變（超阻遏）： 幾種突變對 Lac操縱子的影響 四、影響因子 lac操縱子的本底水平表達(dá) 有兩個(gè)矛盾是操縱子理論所不能解釋的： ① 誘導(dǎo)物需要穿過細(xì)胞膜才能與阻遏物結(jié)合，而轉(zhuǎn)運(yùn)誘導(dǎo)物需要透過酶，后者的合成又需要誘導(dǎo)。 當(dāng) I基因由弱啟動子突變成強(qiáng)啟動子，細(xì)胞內(nèi)就不可能產(chǎn)生足夠的誘導(dǎo)物來克服阻遏狀態(tài)，整個(gè) lac操縱子在這些突變體中就不可誘導(dǎo)。 cAMP— CAP復(fù)合物與啟動子區(qū)的結(jié)合是轉(zhuǎn)錄起始所必需的。 123~150 研究引起終止的 mRNA堿基序列 ， 發(fā)現(xiàn)該區(qū) mRNA通過自我配對可以形成 莖 環(huán) 結(jié)構(gòu)，有典型的 終止子 特點(diǎn)?？刂茀^(qū)由啟動子、操縱基因、前導(dǎo)順序和衰減子構(gòu)成。它通過前導(dǎo)肽的翻譯來控制轉(zhuǎn)錄的進(jìn)行，在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)這兩種作用相輔相成，體現(xiàn)著生物體內(nèi)周密的調(diào)控作用。 三、重疊基因?qū)Ψg的影響 TrpB –谷氨酸 異亮氨酸 終止 GAA AUC UGA UGG AA AUG GAA 甲硫氨酸 – 谷氨酸 –trpA trpE—蘇氨酸 —苯丙氨酸 —終止 ACU UUC UGA UGG CU AUG AUG – GCU 甲硫氨酸 丙氨酸 trpD 翻譯終止時(shí)核糖體立即處在起始環(huán)境中，這種重疊的密碼子保證了同一核糖體對兩個(gè)連續(xù)基因進(jìn)行翻譯的機(jī)制。 RBS的結(jié)合強(qiáng)度取決于 SD序列的結(jié)構(gòu)及其與起始密碼子 AUG之間的距離。 ( 仿 : 《 GE NES 》Ⅵ ,1 997, Fi g . 12 . 38 ) 弱化機(jī)制 前導(dǎo)肽 轉(zhuǎn)錄終止結(jié)構(gòu) 細(xì)菌通過弱化作用彌補(bǔ)阻遏作用的不足，因?yàn)樽瓒糇饔弥荒苁?轉(zhuǎn)錄不起始 ，對于已經(jīng)起始的轉(zhuǎn)錄，只能通過弱化作用使之中途停下來。端 trpE基因的起始密碼前一個(gè)長 162bp的 mRNA片段。 第四節(jié) 色氨酸操縱子（ trp operon） 內(nèi)容提要： ? 色氨酸操縱子的結(jié)構(gòu) ? 色氨酸操縱子的 阻遏系統(tǒng) ? 色氨酸操縱子的弱化機(jī)制 一、色氨酸操縱子的結(jié)構(gòu) 調(diào)控基因 結(jié)構(gòu)基因 催化分枝酸轉(zhuǎn)變?yōu)樯彼? 的酶 trpR 分支酸 → 鄰氨基苯甲酸 → 磷酸核糖基 → C D R P → 吲哚甘油 磷酸 → 色氨酸 鄰氨基苯甲酸
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