【正文】 IR的存在提供了形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)的可能性，從而增加mRNA上游部分的半衰期，對(duì)下游部分影響不大。ppGpp有什么作用呢？它是一系列反應(yīng)的效應(yīng)物，包括抑制轉(zhuǎn)錄（圖1639）。此蛋白位于A位點(diǎn)和P位點(diǎn)的附近，它在此位置對(duì)合適的配對(duì)作出反應(yīng)，空載tRNA是在A位。這兩種途徑的抑制對(duì)細(xì)菌來說是特異的。而在核糖體存在時(shí)它才有活性。此因子和核糖體結(jié)合，雖然它的總量較低－每200核糖體低于1分子的嚴(yán)緊因子。(2) pppGpp—五磷酸鳥苷（鳥苷539。在培養(yǎng)細(xì)胞中有義反義RNA雙鏈可以在核中形成，阻止正常的加工或者RNA的轉(zhuǎn)錄。MicF RNA可以和OmpF mRNA上包含的核糖體結(jié)合位點(diǎn)翻譯起始區(qū)互補(bǔ)結(jié)合，形成雙鏈區(qū)。此調(diào)節(jié)物RNA的作用可能有兩種機(jī)制。Breaker小組創(chuàng)造出一些mRNA來檢驗(yàn)他們的觀點(diǎn)。C基因是獨(dú)自編碼吲哚甘油磷酸合成酶，也無需和TrpE、D保持嚴(yán)格的一致性。Qβ和MS2等不同，沒有l(wèi)ys基因，但有A1和A2兩個(gè)基因。由于A和rep兩個(gè)位點(diǎn)被封閉在二級(jí)結(jié)構(gòu)中，首先打開的是CP位點(diǎn)。晚期轉(zhuǎn)錄的另一組基因就是第 Ⅲ 組轉(zhuǎn)錄物，它排在最后，故在感染12分鐘后才得以表達(dá)。即使如此加工仍不能轉(zhuǎn)錄晚期基因，要等到DNA復(fù)制時(shí)才能轉(zhuǎn)錄，形成了一種程序化的控制。這兩種級(jí)聯(lián)調(diào)控通過一種信號(hào)從一個(gè)間隔部分傳遞到另一個(gè)間隔部分來彼此溝通協(xié)調(diào)。營(yíng)養(yǎng)期基因是先前轉(zhuǎn)錄的。形成的RNA聚合酶在孢子形成的細(xì)胞中成為活性狀態(tài)，它們含有的核心酶和營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞中的是相同的。這些基因的產(chǎn)物是13KDa和24KDa的蛋白，它們?nèi)〈撕诵牡拿干系膅p28，現(xiàn)在也還不知道gp33和gp34怎樣排除gp28的（或者排除任何殘余的宿主σ43），但它們一旦結(jié)合到核心酶上，它們就只能在晚期啟動(dòng)子上起始轉(zhuǎn)錄。在4～5分鐘后早期轉(zhuǎn)錄停了下來，中期基因又開始轉(zhuǎn)錄。含有hin基因的DNA片段在IRL（左反向重復(fù)序列）和IRR（右反向重復(fù)序列）之間，其產(chǎn)物Hin（H segment inversion）蛋白通過反向重復(fù)序列之間的交互重組來介導(dǎo)整個(gè)片段的倒位（圖1624）。第二，它對(duì)araBAD既是負(fù)的調(diào)節(jié)子也是正的調(diào)節(jié)子(regulator)，它既能結(jié)合于araO2又能結(jié)合于araI。（五）阿拉伯糖操縱子（ara operon）在阿拉伯糖操縱子(ara operon)中，araC蛋白既是激活子(activator)又是阻遏子(repressor)。TrpΔED53中L不缺失（弱化子存在），trpΔLD102中L缺失（弱化子不存在），缺失前導(dǎo)區(qū)后的表達(dá)比有前導(dǎo)區(qū)的表達(dá)要高得多，充分說明trp操縱子的表達(dá)調(diào)控除阻遏作用外，還受到前導(dǎo)區(qū)的影響，失去了這個(gè)因素就失去了一個(gè)調(diào)控機(jī)制。色氨酸操縱元的結(jié)構(gòu)與阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)控如圖1910所示，合成色氨酸所需要酶類的基因E、D、C、B、A等頭尾相接串連排列組成結(jié)構(gòu)基因群，受其上游的啟動(dòng)子Ptrp和操縱子O的調(diào)控，調(diào)控基因trpR的位置遠(yuǎn)離PO結(jié)構(gòu)基因群，在其自身的啟動(dòng)子作用下，以組成性方式低水平表達(dá)分子量為47000的調(diào)控蛋白R(shí)。IPTG和X_gal都被廣泛應(yīng)用在分子生物學(xué)和基因工程的工作中。Ⅰ基因編碼一種阻遏蛋白，后者與O序列結(jié)合，使操縱子受阻遏而處于轉(zhuǎn)錄失活狀態(tài)。用32P標(biāo)記，結(jié)果表明培養(yǎng)基中加入乳糖12min后，編碼β半乳糖苷酶和透過酶的lac mRNA量就迅速增加。三、原核基因表達(dá)調(diào)控原核生物的調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平上，根據(jù)調(diào)節(jié)機(jī)制的不同分為負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控和正轉(zhuǎn)錄調(diào)控。激活蛋白可結(jié)合啟動(dòng)序列鄰近的DNA序列，促進(jìn)RNA聚合酶與啟動(dòng)序列的結(jié)合，增強(qiáng)RNA聚合酶活性。多種原核基因啟動(dòng)序列特定區(qū)域內(nèi)，通常在轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游10及35區(qū)域存在一些相似序列，稱為共有序列。在真核生物尤其是高等真核生物中，激素水平(hormone level)和發(fā)育階段(developmental stage)是基因表達(dá)調(diào)控的最主要手段，營(yíng)養(yǎng)和環(huán)境因素的影響力大為下降。　?。?）轉(zhuǎn)錄后加工及轉(zhuǎn)運(yùn)。這些共有序列就是順式作用元件的核心序列，它們是真核RNA聚合酶或特異轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點(diǎn)。由同種分子形成的二聚體稱同二聚體，異種分子間形成的二聚體稱異二聚體。人們就是從研究這種現(xiàn)象開始，打開認(rèn)識(shí)基因表達(dá)調(diào)控分子機(jī)理的窗口的。即產(chǎn)生“二次生長(zhǎng)曲線”。R以四聚體形式與操縱子O結(jié)合，阻礙了RNA聚合酶與啟動(dòng)子P1ac的結(jié)合，阻止了基因的轉(zhuǎn)錄起動(dòng)。細(xì)菌對(duì)葡萄糖以外的其他糖(如阿拉伯糖、半乳糖、麥芽糖等)的利用上也有類似對(duì)乳糖利的情況，在含有編碼利用阿拉伯糖的酶類基因群的阿拉伯糖操縱元(ara operon)、半乳糖操縱元(gal operon)中也有CAP結(jié)合位點(diǎn)，CAP也起類似的正性調(diào)控作用。前導(dǎo)序列中有4個(gè)富含GC片斷，以兩種不同的方式進(jìn)行堿基配對(duì)，有時(shí)是1－2和3－4配對(duì)，有時(shí)只以2－3方式配對(duì)。在Glu存在的情況下，若無Gal存在，Gal R可結(jié)合在gal OE和OI上，并相互作用形成環(huán)。阿拉伯糖操縱子含有araA、araB和araD三個(gè)結(jié)構(gòu)基因，分別為阿拉伯糖異構(gòu)酶、核酮糖激酶和5－磷酸核酮糖差向異構(gòu)酶編碼。圖1623表明鞭毛蛋白的合成的循環(huán)調(diào)控。各種聚合酶識(shí)別不同啟動(dòng)子的35和10順序。而兩個(gè)中期基因編碼的產(chǎn)物又是晚期轉(zhuǎn)錄所必須的。在這種類型中，現(xiàn)代細(xì)胞產(chǎn)生兩種發(fā)育命運(yùn)不同的子細(xì)胞，一個(gè)是母細(xì)胞，一個(gè)是前孢子，當(dāng)前孢子被釋放時(shí)，母細(xì)胞最終被裂解，孢子的結(jié)構(gòu)完全不同于原來的細(xì)菌。而每個(gè)操縱子的轉(zhuǎn)錄是由不同于宿主的RNA聚合酶催化的。σK活性的產(chǎn)生是十分復(fù)雜的，首先它的基因需要通過重組才能產(chǎn)生。其主要的兩類是早期mRNA和晚期的mRNA。在感染6分鐘后?；蚪M長(zhǎng)3600～4200nt，只含4個(gè)基因：A、cp、Rep和Lys。RNA噬菌體的復(fù)制酶復(fù)合體是由本身合成的復(fù)制酶和宿主合成的Tu，Ts及S1三種蛋白組成復(fù)合體。在上游基因發(fā)生的無意突變時(shí)，有意密碼子突變成了終止密碼子，細(xì)胞中無對(duì)應(yīng)的αtRNA，因核糖體在此解離，緊跟其后的ρ因子可以延著mRNA追上RNA聚合酶，從DNA上解離下停止了轉(zhuǎn)錄。細(xì)胞通過將DNA復(fù)制成一份信使RNA (mRNA)“設(shè)計(jì)圖”的方式來生產(chǎn)蛋白質(zhì)——某種細(xì)胞器能利用這份圖來建造蛋白質(zhì)?！艾F(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)了，”Szostak說，“這非常令人滿意。它們?nèi)绾螌?duì)滲透壓的改變作出反應(yīng)呢？OmpC和OmpF兩個(gè)基因編碼了OmpC和OmpF兩種外膜蛋白，這兩個(gè)基因并不連鎖，但卻受到培養(yǎng)基的滲透壓的控制。由于其作用和反義RNA的數(shù)量有關(guān)，因此常常并不能起到完全抑制的作用。此就稱為嚴(yán)緊反應(yīng)(strigent response)，這是它們抵御不良條件，保存自己的一種機(jī)制。任何一種氨基酸的缺乏或使任何氨基酰tRNA合成酶的失活突變都足以起始嚴(yán)緊反應(yīng)，此表明嚴(yán)緊反應(yīng)的觸發(fā)器是位于核糖體A位點(diǎn)中的空載tRNA。spoT突變會(huì)提高ppGpp的水平，并會(huì)慢慢增加。核糖體是恢復(fù)多肽的合成，還是進(jìn)行另一輪的空轉(zhuǎn)反應(yīng),關(guān)鍵是取決于氨基酰tRNA是否有效。通過pppGpp產(chǎn)生ppGpp是最通用的路線，而ppGpp通常就是嚴(yán)緊反應(yīng)的效應(yīng)物。嚴(yán)緊調(diào)節(jié)的啟動(dòng)子發(fā)生突變能消除嚴(yán)緊控制，表明此效應(yīng)需要和特異啟動(dòng)子序列相互作用；②很多或大部分模板的轉(zhuǎn)錄延伸階段被ppGpp縮短了，此是RNA聚合酶停頓的增加而引起的。mRNA穩(wěn)定性對(duì)翻譯的調(diào)控′—3′外切活性的核糖酸酶，降解mRNA有的酶有兩種：RNaseII和多核苷酸磷酸化酶，這兩種酶都是3′—5′的外切酶，但mRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)可以阻遏這些酶的作用。27 / 27。在營(yíng)養(yǎng)缺乏時(shí)烏苷觸發(fā)了嚴(yán)緊反應(yīng)?！? ppGpp有什么作用呢？它是一系列反應(yīng)的效應(yīng)物，包括抑制轉(zhuǎn)錄（圖1639）?！? RelA酶用GTP作為底物的頻率是較高的，所以pppGpp的產(chǎn)生是占優(yōu)勢(shì)的?？蛰dtRNA的進(jìn)入，觸發(fā)了(p)ppGpp分子的合成。當(dāng)條件恢復(fù)到正常時(shí)，ppGpp怎樣被去除的呢？有一個(gè)基因叫做spoT，它編碼一種酶，主要的作用是催化ppGpp的降解。在嚴(yán)峻的條件下嚴(yán)緊反應(yīng)可以觸發(fā)(p)ppGpp的增加。但農(nóng)業(yè)上除了培養(yǎng)抗病毒植株外，現(xiàn)已應(yīng)用于果蔬運(yùn)輸?shù)谋ｕr以及珍奇花卉的培育。（見第十七章）反義基因已被導(dǎo)入到真核細(xì)胞中。 ompF基因的翻譯（圖1654）（micRNA, mRNAinterfering plementary RNA ）。波士頓哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的分子生物學(xué)家Jack Szostak指出，即使研究者知道RNA酶已經(jīng)有20年了，他們?nèi)匀徽J(rèn)為RNA不像蛋白質(zhì)那樣作用廣泛。如今，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種RNA分子，不僅編碼一種酶類，而且能在該酶完成足夠的工作以后自動(dòng)關(guān)閉。 人們發(fā)現(xiàn)當(dāng)Ｅ發(fā)生突變時(shí)Ｄ的產(chǎn)量也隨這下降，但不影響下游的Ｃ基因，這是否是極性效應(yīng)所致呢？回答是否定的。這樣外殼蛋白就成了復(fù)制酶基因的特異翻譯阻遏物。而排在基因10后面的基因都是編碼少量頭部蛋白和尾部蛋白的，無需大量的轉(zhuǎn)錄，后面越過Tj延長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄的強(qiáng)度就可滿足需要了，這本身也是一種終止子對(duì)轉(zhuǎn)錄的調(diào)控。分鐘，但其DNA的注入很慢，整個(gè)的過程約10分鐘，而其它的噬菌體僅1分鐘即可完成。修飾核心酶替換σ亞基,那就依賴本身攜帶的蛋白對(duì)宿主的核心酶加以修飾,改變其和σ亞基的結(jié)合能力,乘機(jī)將本身編碼的蛋白取代原來的σ亞基,從而改變RNA聚合酶的識(shí)別能力。一種信號(hào)（通過間隔的蛋白膜）的傳遞來激活σE，σE在先前就已合成了前體的形式（proσE），它被剪切后才有活性。 SpoOA是一種轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)物，其活性受磷酸化的作用。在孢子形成的第二階段，細(xì)胞產(chǎn)生了兩個(gè)獨(dú)立的被分隔的部分，這就是母細(xì)胞和前孢子（forespore）。調(diào)節(jié)的方式是一種級(jí)聯(lián)調(diào)控。它所識(shí)別的啟動(dòng)子帶有的保守順序， σ70識(shí)別的相似。在細(xì)菌的分裂中有1/1000的概率會(huì)出現(xiàn)由一相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪幌?，此就稱為相轉(zhuǎn)變（phase variation）。其特點(diǎn)是：（1）AraC蛋白是雙功能的，單純的C蛋白結(jié)于araO1(100～144)，起到阻遏的作用；當(dāng)C蛋白和誘導(dǎo)物Ara結(jié)合形成的復(fù)合體是Cind， 即誘導(dǎo)型的C蛋白，它結(jié)合于araI區(qū)（40～78）使RNA Pol結(jié)合于PBAD位點(diǎn)（+140），轉(zhuǎn)錄B、A、D三個(gè)基因；（２）C蛋白結(jié)合araO1時(shí)也反饋性地阻遏了其本身的表達(dá)；（３）C蛋白的兩種狀態(tài)（Cind和Crep）功能不同，結(jié)合的位點(diǎn)也不同Cind結(jié)合于araI；Crep可結(jié)合于araO1和araO2；（４）ara操縱子的C蛋白還可以調(diào)節(jié)分散的基因araE和F，因此此轉(zhuǎn)錄單位也稱調(diào)節(jié)子（regulon）；（５）本操縱子有兩個(gè)啟動(dòng)子Pc和PBAD，可以雙向轉(zhuǎn)錄；（６）Pc啟動(dòng)子和araO1重疊。在Glu存在的情況下，cAMP CAP含量少，當(dāng)Gal存在，而無Gal R時(shí)，P1不能啟動(dòng)而P2啟動(dòng)，RNA聚合酶結(jié)合10 S2順序上，10 S2（TATGCTA）和10 S1（TATGGTT）順序相似，從S2開始轉(zhuǎn)錄gal E而不轉(zhuǎn)錄另外的2個(gè)基因gal T和gal K。該多肽有一個(gè)特征，其第10位和11位有相鄰的兩個(gè)色氨酸密碼子。1ac操縱元的強(qiáng)誘導(dǎo)既需要有乳糖的存在，又需要沒有葡萄糖可供利用。B阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)節(jié)　　當(dāng)大腸桿菌在沒有乳糖的環(huán)境中生存時(shí)，1ac操縱元處于阻遏狀態(tài)。說明酶的合成不是由前體轉(zhuǎn)化而來的，而是加入誘導(dǎo)物后新合成的。在轉(zhuǎn)錄起始階段，σ亞基（又稱σ因子）識(shí)別特異啟動(dòng)序列；不同的σ因子決定特異基因的轉(zhuǎn)錄激活，決定tRNA、mRNA和rRNA基因的轉(zhuǎn)錄?！　〗^大多數(shù)調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合 DNA前需通過蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)相互作用形成二聚體或多聚體。　　順式作用元件就是指可影響自身基因表達(dá)活性的 DNA序列?！　。?）轉(zhuǎn)錄起始?？梢?，基因表達(dá)調(diào)控是在多級(jí)水平上進(jìn)行的復(fù)雜事件。這些共有序列中的任一堿基突變或變異都會(huì)影響RNA聚合酶與啟動(dòng)序列的結(jié)合及轉(zhuǎn)錄起始。絕大多數(shù)真核轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子由某一基因表達(dá)后，通過與特異的順式作用元件相互作用（DNA蛋白質(zhì)相互作用）反式激活另一基因的轉(zhuǎn)錄，故稱反式作用因子。根據(jù)作用特征又可分為負(fù)誘導(dǎo)作用和負(fù)阻遏作用。事實(shí)上，研究誘導(dǎo)作用時(shí)很少使用乳糖，因?yàn)榕囵B(yǎng)基中的乳糖會(huì)被誘導(dǎo)合成的β半乳糖苷酶所催化降解