【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，對下游部分影響不大。ppGpp有什么作用呢？它是一系列反應的效應物，包括抑制轉(zhuǎn)錄（圖1639）。此蛋白位于A位點和P位點的附近，它在此位置對合適的配對作出反應，空載tRNA是在A位。這兩種途徑的抑制對細菌來說是特異的。而在核糖體存在時它才有活性。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分子的嚴緊因子。(2) pppGpp—五磷酸鳥苷（鳥苷539。在培養(yǎng)細胞中有義反義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)合位點翻譯起始區(qū)互補結(jié)合，形成雙鏈區(qū)。此調(diào)節(jié)物RNA的作用可能有兩種機制。Breaker小組創(chuàng)造出一些mRNA來檢驗他們的觀點。C基因是獨自編碼吲哚甘油磷酸合成酶，也無需和TrpE、D保持嚴格的一致性。Qβ和MS2等不同，沒有l(wèi)ys基因，但有A1和A2兩個基因。由于A和rep兩個位點被封閉在二級結(jié)構(gòu)中，首先打開的是CP位點。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。即使如此加工仍不能轉(zhuǎn)錄晚期基因，要等到DNA復制時才能轉(zhuǎn)錄，形成了一種程序化的控制。這兩種級聯(lián)調(diào)控通過一種信號從一個間隔部分傳遞到另一個間隔部分來彼此溝通協(xié)調(diào)。營養(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胞中成為活性狀態(tài)，它們含有的核心酶和營養(yǎng)細胞中的是相同的。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（左反向重復序列）和IRR（右反向重復序列）之間，其產(chǎn)物Hin（H segment inversion）蛋白通過反向重復序列之間的交互重組來介導整個片段的倒位（圖1624）。第二，它對araBAD既是負的調(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），缺失前導區(qū)后的表達比有前導區(qū)的表達要高得多，充分說明trp操縱子的表達調(diào)控除阻遏作用外，還受到前導區(qū)的影響，失去了這個因素就失去了一個調(diào)控機制。色氨酸操縱元的結(jié)構(gòu)與阻遏蛋白的負性調(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，受其上游的啟動子Ptrp和操縱子O的調(diào)控，調(diào)控基因trpR的位置遠離PO結(jié)構(gòu)基因群，在其自身的啟動子作用下，以組成性方式低水平表達分子量為47000的調(diào)控蛋白R。IPTG和X_gal都被廣泛應用在分子生物學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)機制的不同分為負轉(zhuǎn)錄調(diào)控和正轉(zhuǎn)錄調(diào)控。激活蛋白可結(jié)合啟動序列鄰近的DNA序列，促進RNA聚合酶與啟動序列的結(jié)合，增強RNA聚合酶活性。多種原核基因啟動序列特定區(qū)域內(nèi)，通常在轉(zhuǎn)錄起始點上游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)是基因表達調(diào)控的最主要手段，營養(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。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。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，打開認識基因表達調(diào)控分子機理的窗口的。即產(chǎn)生“二次生長曲線”。R以四聚體形式與操縱子O結(jié)合，阻礙了RNA聚合酶與啟動子P1ac的結(jié)合，阻止了基因的轉(zhuǎn)錄起動。細菌對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，CAP也起類似的正性調(diào)控作用。前導序列中有4個富含GC片斷，以兩種不同的方式進行堿基配對，有時是1－2和3－4配對，有時只以2－3方式配對。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。各種聚合酶識別不同啟動子的35和10順序。而兩個中期基因編碼的產(chǎn)物又是晚期轉(zhuǎn)錄所必須的。在這種類型中，現(xiàn)代細胞產(chǎn)生兩種發(fā)育命運不同的子細胞，一個是母細胞，一個是前孢子，當前孢子被釋放時，母細胞最終被裂解，孢子的結(jié)構(gòu)完全不同于原來的細菌。而每個操縱子的轉(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3600～4200nt，只含4個基因：A、cp、Rep和Lys。RNA噬菌體的復制酶復合體是由本身合成的復制酶和宿主合成的Tu，Ts及S1三種蛋白組成復合體。在上游基因發(fā)生的無意突變時，有意密碼子突變成了終止密碼子，細胞中無對應的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。細胞通過將DNA復制成一份信使RNA (mRNA)“設計圖”的方式來生產(chǎn)蛋白質(zhì)——某種細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B透壓的改變作出反應呢？OmpC和OmpF兩個基因編碼了OmpC和OmpF兩種外膜蛋白，這兩個基因并不連鎖，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，因此常常并不能起到完全抑制的作用。此就稱為嚴緊反應(strigent response)，這是它們抵御不良條件，保存自己的一種機制。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緊反應，此表明嚴緊反應的觸發(fā)器是位于核糖體A位點中的空載tRNA。spoT突變會提高ppGpp的水平，并會慢慢增加。核糖體是恢復多肽的合成，還是進行另一輪的空轉(zhuǎn)反應,關鍵是取決于氨基酰tRNA是否有效。通過pppGpp產(chǎn)生ppGpp是最通用的路線，而ppGpp通常就是嚴緊反應的效應物。嚴緊調(diào)節(jié)的啟動子發(fā)生突變能消除嚴緊控制，表明此效應需要和特異啟動子序列相互作用；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的二級結(jié)構(gòu)可以阻遏這些酶的作用。27 / 27。在營養(yǎng)缺乏時烏苷觸發(fā)了嚴緊反應?！? ppGpp有什么作用呢？它是一系列反應的效應物，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)勢的?？蛰dtRNA的進入，觸發(fā)了(p)ppGpp分子的合成。當條件恢復到正常時，ppGpp怎樣被去除的呢？有一個基因叫做spoT，它編碼一種酶，主要的作用是催化ppGpp的降解。在嚴峻的條件下嚴緊反應可以觸發(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)已應用于果蔬運輸?shù)谋ｕr以及珍奇花卉的培育。（見第十七章）反義基因已被導入到真核細胞中。 ompF基因的翻譯（圖1654）（micRNA, mRNAinterfering plementary RNA ）。波士頓哈佛大學醫(yī)學院的分子生物學家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關閉。 人們發(fā)現(xiàn)當Ｅ發(fā)生突變時Ｄ的產(chǎn)量也隨這下降，但不影響下游的Ｃ基因，這是否是極性效應所致呢？回答是否定的。這樣外殼蛋白就成了復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延長轉(zhuǎn)錄的強度就可滿足需要了，這本身也是一種終止子對轉(zhuǎn)錄的調(diào)控。分鐘，但其DNA的注入很慢，整個的過程約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聚合酶的識別能力。一種信號（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，細胞產(chǎn)生了兩個獨立的被分隔的部分，這就是母細胞和前孢子（forespore）。調(diào)節(jié)的方式是一種級聯(lián)調(diào)控。它所識別的啟動子帶有的保守順序， σ70識別的相似。在細菌的分裂中有1/1000的概率會出現(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C蛋白和誘導物Ara結(jié)合形成的復合體是Cind， 即誘導型的C蛋白，它結(jié)合于araI區(qū)（40～78）使RNA Pol結(jié)合于PBAD位點（+140），轉(zhuǎn)錄B、A、D三個基因；（２）C蛋白結(jié)合araO1時也反饋性地阻遏了其本身的表達；（３）C蛋白的兩種狀態(tài)（Cind和Crep）功能不同，結(jié)合的位點也不同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）本操縱子有兩個啟動子Pc和PBAD，可以雙向轉(zhuǎn)錄；（６）Pc啟動子和araO1重疊。在Glu存在的情況下，cAMP CAP含量少，當Gal存在，而無Gal R時，P1不能啟動而P2啟動，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個基因gal T和gal K。該多肽有一個特征，其第10位和11位有相鄰的兩個色氨酸密碼子。1ac操縱元的強誘導既需要有乳糖的存在，又需要沒有葡萄糖可供利用。B阻遏蛋白的負性調(diào)節(jié)　　當大腸桿菌在沒有乳糖的環(huán)境中生存時，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，而是加入誘導物后新合成的。在轉(zhuǎn)錄起始階段，σ亞基（又稱σ因子）識別特異啟動序列；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?！　№樖阶饔迷褪侵缚捎绊懽陨砘虮磉_活性的 DNA序列?！　。?）轉(zhuǎn)錄起始?？梢?，基因表達調(diào)控是在多級水平上進行的復雜事件。這些共有序列中的任一堿基突變或變異都會影響RNA聚合酶與啟動序列的結(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誘導作用和負阻遏作用。事實上，研究誘導作用時很少使用乳糖，因為培養(yǎng)基中的乳糖會被誘導合成的β半乳糖苷酶所催化降解