原核基因表達的調控(編輯修改稿)
2025-06-17 13:26 本頁面
【文章內容簡介】 酸環(huán)化酶(adenylcyclase)，此酶受葡萄糖代謝降解物的直接抑制 ,從而造成 cAMP不能產(chǎn)生。 分解代謝物阻遏調控（葡萄糖效應） ? 分解代謝激活蛋白 (CAP)是以以二聚體形式存在的。 ? 葡萄糖存在時會降低細胞內 cAMP的水平， CRP自身不能獨立與 DNA結合； ? 當葡萄糖缺乏時，大腸桿菌細胞內 cAMP水平上升， CRP結合到 cAMP上。 CRPcAMP復合物可結合到緊鄰 RNA聚合酶結合位點上游的乳糖操縱子的啟動子 Plac上游。能使DNA雙螺旋發(fā)生彎曲，有利于形成穩(wěn)定的開放型啟動子 RNA聚合酶結構，使轉錄效率提高 50倍。 分解代謝激活蛋白 R LacZ LacY LacA mRNA 基 因 表達 CAP基因 結構基因 T CAP O CAP結合部位 RNA聚合酶 T cAMP CAP P 葡萄糖 分解代謝產(chǎn)物 腺苷酸環(huán)化酶 磷酸二酯酶 ATP cAMP 539。AMP 抑制 激活 葡萄糖降解物與 cAMP的關系 cAMP CAP：降解物基因活化蛋白（ catabolic gene activation protein） 降低 cAMP濃度 使 CAP呈失活狀態(tài) mRNAZ mRNAY mRNAA lac 操縱子小結 ? 通常情況（葡萄糖供應正常）阻遏蛋白與操縱序列結合，基因不轉錄。 ? 細胞外的乳糖通過透性酶吸收到細胞內；細胞內的 β半乳糖苷酶將乳糖轉變?yōu)楫惾樘?。異乳糖結合到阻遏蛋白上使之從操縱序列上脫離，聚合酶迅速開始 lacZYA基因的轉錄。這就是負控誘導。 ? 此外，體系還存在分解代謝物阻遏調控：細菌生長系統(tǒng)中若缺少葡萄糖，使 cAMP含量增加，才有足夠量的 cAMP與分解物結合蛋白（ CRP）結合形成 CRPcAMP復合物結合于 Plac上游。使 DNA雙螺旋發(fā)生構象變化，轉錄才可以有效地進行。 ㈡ 、色氨酸操縱子 ?色氨酸操縱子包括色氨酸合成途經(jīng)中相關的 5個結構基因，編碼一個轉錄單元，即從色氨酸啟動子 Ptrp、操縱基因位點 Otrp和向下游轉錄出 7kb的轉錄物。 色氨酸阻抑物 ? 色氨酸操縱子中產(chǎn)生阻遏蛋白的基因是 trpR，阻遏蛋白是含有兩個亞基的二聚體 , 可與色氨酸操縱子的操縱區(qū)特異性相互作用。 ? 操縱區(qū)的部分對稱序列與色氨酸啟動子在 21和 +3堿基之間重疊。中心結合區(qū)是 18個堿基的回文結構。 ? 只有當色氨酸結合到阻遏蛋白上時，阻遏蛋白才處于正確的構象，與色氨酸操縱區(qū)相互作用 ，將轉錄的起始減少了大約 70倍。 當合成產(chǎn)物積累時，阻遏蛋白被 合成產(chǎn)物激活而與操縱基因結合 輔阻遏物（合成產(chǎn)物） 阻遏蛋白 當合成產(chǎn)物減少時，合成產(chǎn)物 脫離阻遏蛋白而使阻遏蛋白失 活。轉錄酶使結構基因轉錄， 蛋白質酶合成使合成代謝開始 色氨酸操縱子： 色氨酸積累時色氨酸合成減弱 色氨酸缺乏時色氨酸合成加強 色氨酸＝合成產(chǎn)物＝輔阻遏物 弱化子 ? 如果在操縱基因和 trpE基因編碼序列之間的一段序列缺失，會導致基本轉錄水平和活化 (解阻抑 )轉錄水平的上升。該段序列稱為 弱化子 ，它位于 trpE起始密碼子前面 162bp的轉錄前導序列的 123～ 150位。 ? 弱化子是一個不依賴 ρ因子的終止子區(qū)域，在一小段富含 GC的回文結構之后是 8個連續(xù)的 U殘基。如果這段序列能在 RNA轉錄物中形成發(fā)夾結構，就可以作為一個高效的轉錄終止子，因而只有 140bp的轉錄物被合成。 前導 RNA結構 ? 色氨酸操縱子 RNA的前導序列含有 4個序列互補區(qū)，能形成不同的堿基配對的 RNA結構。它們被稱為序列 3和 4。 ? 弱化子發(fā)夾結構是序列 3和 4配對的產(chǎn)物 (3:4結構 )。 ? 序列 1和 2也是互補的，能形成另一個發(fā)夾結構 1:2。然而序列 2還和序列 3互補。 ? 如果序列 2和 3形成 2:3發(fā)夾結構， 3:4弱化子發(fā)夾結構就不能形成，轉錄就不會終止。在正常情況下， 1:2和 3:4發(fā)夾結構的形成在能量上是有利的。 弱化作用 ? 大腸桿菌中，翻譯在 mRNA邊轉錄時邊進行。色氨酸前導肽編碼序列的 3‘端與互補序列 1重疊，兩個色氨酸密碼子都在序列 1內，終止密碼子在序列 1和2之間。 ? 由于色氨酸 (色氨酸操縱子的最終產(chǎn)物 )是翻譯過程中所必需的，因此細胞對它的含量很敏感，它決定了在 mRNA中終止子 (3:4)發(fā)夾結構是否形成。 ? 在色氨酸操縱子轉錄進行的過程中， RNA聚合酶在序列 2的末端停滯直到核糖體開始翻譯前導肽（即當前導肽開始翻譯時， RNA聚合酶才又繼續(xù)沿 DNA模板鏈前進合成 RNA）。 ? 在 色氨酸含量很高 的情況下，核糖體迅速在兩個色氨酸密碼子處插入色氨酸，這樣翻譯可直達前肽導末端。核糖體封閉了序列 2，當 RNA聚合酶把 3區(qū)和 4區(qū)轉錄出來時， 3:4發(fā)夾得以形成，當 RNA聚合酶到達終止序列時，由于 3:4發(fā)夾使轉錄可能被終止。這一過程被稱為 弱化作用。 圖 9－ 20 弱
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