【文章內(nèi)容簡介】 蛋白改變了它的構(gòu)象，此時(shí)DNA環(huán)被打開，結(jié)合于araI位點(diǎn)的AraC蛋白成為激活子，和CAPcAMP協(xié)同誘導(dǎo)araBAD基因的轉(zhuǎn)錄[見下圖(c)]③阿拉伯糖和葡萄糖都很豐富時(shí)；④阿拉伯糖和葡萄糖都不存在時(shí)，這兩種情況下的操縱子動(dòng)作不很清楚，但是都處于阻遏狀態(tài)。阿拉伯糖操縱子是個(gè)復(fù)雜的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它能對環(huán)境的改變作出迅速的可逆的反應(yīng)。（六）DNA重排對基因表達(dá)的調(diào)節(jié)在沙門氏菌（）的鞭毛合成中，通過啟動(dòng)子方向的改變來調(diào)節(jié)不同鞭毛蛋白的合成。細(xì)菌是通過擺動(dòng)其鞭毛來運(yùn)動(dòng)的，許多沙門氏菌因它們具有2個(gè)非等位基控制合成鞭毛蛋白（鞭毛蛋白的亞基）而出現(xiàn)兩相性(diphasic)。同一菌落既可以表達(dá)為H1型[細(xì)菌處于1相(phase1)]，也可以表達(dá)為H2型[細(xì)菌處于2相（phase2）]。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）。負(fù)責(zé)合成兩種鞭毛的基因位于不同的染色體座位。圖1623表明鞭毛蛋白的合成的循環(huán)調(diào)控。H2基因是和另一個(gè)編碼H1阻遏物基因rh1緊密連鎖。這兩個(gè)基因協(xié)同表達(dá)。處于2相時(shí)，在H2基因表達(dá)的同時(shí)，阻遏物基因也得到表達(dá),且阻止了H1基因的合成；在1相時(shí)，H2基因和rh1基因都不表達(dá)，這樣H1基因就進(jìn)行合成。在此控制途徑中，細(xì)菌的相取決于H2rh1轉(zhuǎn)錄單位是否有活性。這個(gè)轉(zhuǎn)錄單位的活性是由與它相鄰接的一個(gè)DNA片段來控制的，此片段長995bp，兩端是長14bp的反向重復(fù)序列（IRL和IRR）。H2的起始密碼子在反向重復(fù)序列IRR右側(cè)16bp處。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）。Hin基因突變會(huì)使倒位的頻率降低為野生型的104。H2rh1轉(zhuǎn)錄單位的啟動(dòng)子位于倒位片段之中，啟動(dòng)和轉(zhuǎn)錄單位方向相同時(shí)，轉(zhuǎn)錄在啟動(dòng)子處起始，而且持續(xù)通過H2rh1,導(dǎo)致2相的表達(dá)。當(dāng)Hin片段倒位時(shí)啟動(dòng)子和轉(zhuǎn)錄單位方向不同，轉(zhuǎn)錄單位不能表達(dá)，從而導(dǎo)致了1相表達(dá)。（七）RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄起始對基因表達(dá)的調(diào)控σ亞基的替換在枯草桿菌（）中σ因子廣泛地用于轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)節(jié)，現(xiàn)知道有10種不同的因子。有的存在營養(yǎng)期細(xì)胞中，有的僅在噬菌體感染的特殊環(huán)境，或者從營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)變成孢子形成期。 ，已知σ因子的分子量為43KDa，因而以σ43或σA來表示。它所識(shí)別的啟動(dòng)子帶有的保守順序， σ70識(shí)別的相似。各種不同的聚合酶含有不同的σ因子，但是數(shù)量很少。各種聚合酶識(shí)別不同啟動(dòng)子的35和10順序。 從一套基因的轉(zhuǎn)錄到另一套基因的表達(dá)是噬菌體感染的共同特點(diǎn)。噬菌體的發(fā)育涉及到感染周期的改變。這些改變通過噬菌體編碼的RNA Pol的合成來完成，或者通過噬菌體編碼的控制細(xì)菌RNA聚合酶附屬因子（包括新的σ種類）來完成。在枯草桿菌被噬菌體SP01感染中通過產(chǎn)生新的σ因子來控制的。SP01的感染周期通過基因表達(dá)的三個(gè)階段。在感染的瞬間，噬菌體的早期基因被轉(zhuǎn)錄了。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。再過8～12分鐘中期基因的轉(zhuǎn)錄被晚期基因所取代。早期基因被宿主菌的全酶所轉(zhuǎn)錄。它們不能區(qū)別宿主基因。宿主基因啟動(dòng)子能被RNA聚合酶α1ββˊα43所識(shí)別。噬菌體基因的表達(dá)對于轉(zhuǎn)錄為中期和晚期基因的轉(zhuǎn)錄是必要的。有3個(gè)調(diào)節(jié)基因叫28，33和34，它們控制要轉(zhuǎn)錄的程序。調(diào)節(jié)的方式是一種級(jí)聯(lián)調(diào)控。在級(jí)聯(lián)調(diào)控中宿主的酶轉(zhuǎn)錄早期基因，這些基因的產(chǎn)物是轉(zhuǎn)錄中期基因所必須的。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。早期基因28的突變體不能轉(zhuǎn)錄中期基因，基因28的產(chǎn)物（稱為gp28）是分子量26KDa的蛋白，它取代核心酶上的σ因子。這種替代對從早期基因的表達(dá)轉(zhuǎn)為中期基因表達(dá)是必要的。它形成的全酶不再能轉(zhuǎn)錄宿主的基因，而能特異轉(zhuǎn)錄中期的基因?，F(xiàn)在還不清楚gp28怎樣取代σ43，或者宿主的σ多肽究竟發(fā)生了什么情況。兩個(gè)中期基因涉及到一下步的轉(zhuǎn)錄。無論是基因33還是34若發(fā)生突變將會(huì)阻止晚期基因的轉(zhuǎn)錄。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。σ因子的相繼的取代具有雙重的后果，每次亞基的改變使RNA聚合酶能夠識(shí)別一組新的基因，而不再識(shí)別先前的基因。由于σ因子的轉(zhuǎn)換使RNA聚合酶的活性全部發(fā)生了改變。可能所有的核心酶都是短暫地和不同的σ因子結(jié)合，但這種變化的程序是不可逆的。幾乎大部分σ因子轉(zhuǎn)換的例子都發(fā)生在孢子形成（sporulation）中。不同生活途徑的選擇對某些微生物來說是有利的，在營養(yǎng)期（vegetative phase）來說，對數(shù)生長可導(dǎo)致培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)的耗盡。此引發(fā)了孢子形成；它包括以下幾個(gè)階段：（1）DNA復(fù)制；（2）在細(xì)胞的一端基因組被分離；（3）分離的基因組外包上一層子外殼。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）。這個(gè)過程約花8小時(shí)，它可以被看成為是一種原始的分化類型。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。孢子的形成涉及到細(xì)菌生物合成活性的劇烈的變化。這些變化和很多基因有關(guān)?；镜恼{(diào)控仍在轉(zhuǎn)錄水平。在孢子形成時(shí)，一些營養(yǎng)期行使功能的基因被關(guān)閉了，但大部分仍繼續(xù)表達(dá)。另外孢子形成的特異基因僅在這一階段表達(dá)。在孢子形成結(jié)束時(shí)約有40% 的細(xì)菌mRNA對孢子形成是特異的。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養(yǎng)細(xì)胞中的是相同的。但附屬蛋白卻不同于營養(yǎng)細(xì)胞的σ43。這種轉(zhuǎn)錄的特異性改變。其原理是在每一間隔中存在著σ因子連續(xù)地被新的因子所決代，導(dǎo)致了不同組基因的轉(zhuǎn)錄。為了協(xié)調(diào)前孢子和母細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄的時(shí)間，必須溝通這兩個(gè)部分。當(dāng)外界環(huán)境條件能觸發(fā)“磷酸化傳遞”時(shí)，孢子形成的級(jí)聯(lián)調(diào)節(jié)就起始了。在磷酸化傳遞中一個(gè)磷酸基沿著各種蛋白傳遞，直至到達(dá)SpoOA（各種基因的產(chǎn)物涉及此過程，這種復(fù)雜性可能反應(yīng)在觸發(fā)孢子形成中需要避免發(fā)生錯(cuò)誤）。 SpoOA是一種轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)物，其活性受磷酸化的作用。在磷酸化狀態(tài)時(shí)，它激活兩個(gè)操縱子轉(zhuǎn)錄。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。在磷酸化SpoOA的指導(dǎo)下，宿主酶利用了一般的σ43來轉(zhuǎn)錄編碼σF的基因。而宿主酶在較小的因子σH的直接指導(dǎo)下轉(zhuǎn)錄錄編碼σE的基因，在中隔形成前，這兩種新的σ因子產(chǎn)生了。但到晚些時(shí)候才被活化。σF只有在前孢子的間隔部分才有活性，而在母細(xì)胞中它的作用卻被抑制了。在孢子形成的開始，在前孢子中σ45被σF取代了。在σF的指導(dǎo)下，RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄第一套取代了營養(yǎng)期基因的孢子形成基因。營養(yǎng)期基因是先前轉(zhuǎn)錄的。這種取代反應(yīng)可能僅存在于RNA聚合酶的群體中。由于σF產(chǎn)生量很少，因此某此營養(yǎng)酶仍保留存在于孢子形成時(shí)。被取代的σ45并未破壞，從孢子形成的細(xì)胞中的抽提液中σ45仍可得到恢復(fù)。通過兩種調(diào)節(jié)事體才使σF激活。在前孢子中有一種σ因子：σG，它是早期孢子形成基因的產(chǎn)物，它使RNA聚合酶在前孢子中轉(zhuǎn)錄晚期基因。另一種早期孢子形成基因的產(chǎn)物只負(fù)責(zé)與母細(xì)胞間隔進(jìn)行溝通。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。當(dāng)σE依次導(dǎo)致σK基因轉(zhuǎn)錄時(shí)，上述級(jí)聯(lián)調(diào)控仍在繼續(xù)。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。這個(gè)因子也是作為一種無活性的前體蛋白（proσK）被合成的。它是被一種蛋白酶所激活，一旦σK有了活性，它就取代σE以及導(dǎo)致了母細(xì)胞中晚期基因的轉(zhuǎn)錄。這些事件在母細(xì)胞和前孢子兩部分的定時(shí)是由一些信號(hào)協(xié)調(diào)的。在前孢子中σG的激活是依賴于母細(xì)胞中發(fā)生的一些事件。依次激活σG是可以產(chǎn)生一種信號(hào)，這種信號(hào)穿越過間隔去激活σK。孢子形成是由兩種級(jí)聯(lián)調(diào)控控制的，在級(jí)聯(lián)調(diào)控中每一間隔部分的σ都相繼被激活，每個(gè)σ因子指導(dǎo)一套特殊的基因合成蛋白質(zhì)。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)。當(dāng)一種新的σ因子被激活，原來的σ因子被取代，這樣通過轉(zhuǎn)移σ因子來打開基因或關(guān)閉基因。各種因子結(jié)合成RNA聚合酶指揮一套靶基因表達(dá)。這些因子的量有效地影響基因表達(dá)的水平。在任何時(shí)候都有一個(gè)以上的σ因子被激活。某些σ因子的特異性是重疊的?，F(xiàn)在還不清楚為什么每個(gè)一個(gè)σ因子能替換前一個(gè)σ因子。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(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。T4噬菌體在生活周期的不同階段合成不同的mRNA。其主要的兩類是早期mRNA和晚期的mRNA。早期轉(zhuǎn)錄的有很多基因，它們編碼有關(guān)DNA合成、RNA的轉(zhuǎn)錄調(diào)控、重組等的酶；晚期轉(zhuǎn)錄的是一些編碼噬菌體結(jié)構(gòu)蛋白，粒子裝配以及裂解宿主等的基因。T4感染伊始是利用宿主的RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄第一批早期mRNA；T4的頭部含有幾種小分子蛋白，稱為內(nèi)部蛋白。當(dāng)T4感染不久，這些蛋白伴隨著DNA一道注入到細(xì)菌中，其中有一種轉(zhuǎn)換蛋白是ADP核糖轉(zhuǎn)移酶（ADPRT），它可將ADP核糖（ADPR）連接到宿主RNA聚合酶的α亞基上的精氨酸胍基上使其被修飾，加入一個(gè)以上的ADPR，從而降低了RNA核心酶與σ因子的結(jié)合能力，而增加了其與T4噬菌體編碼的蛋白Mot的親和力，這樣Mot蛋白取代了σ亞基，使新的RNA聚合酶不再識(shí)別寄主的基因和T4早期基因的啟動(dòng)子。而能識(shí)別下一批基因的啟動(dòng)子。到轉(zhuǎn)錄晚期同時(shí)，RNA聚合酶被進(jìn)一步地修飾，其兩個(gè)α亞基各結(jié)合了一個(gè)ADPR分子及4個(gè)修飾性蛋白。有時(shí)稱其為超修飾（hupermodified）的RNA聚合酶。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。實(shí)際上直到復(fù)制達(dá)到一定階段才需要晚期基因編碼的產(chǎn)物。至于復(fù)制時(shí)晚期轉(zhuǎn)錄的調(diào)控機(jī)理還不清楚，可能改變了晚期基因的構(gòu)象，使其易于轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)。RNA聚合酶的代換T7噬菌體在轉(zhuǎn)錄的時(shí)序調(diào)控中不是采用σ因子的級(jí)聯(lián)取代,也不是像T4噬菌體那樣對核心酶進(jìn)行修飾,而是根據(jù)自動(dòng)的感染特點(diǎn)采用了RNA聚合酶的代換來進(jìn)行時(shí)序轉(zhuǎn)錄的調(diào)控。，基因組長為39,936nt，順序已知。整個(gè)基因組可能具有55個(gè)基因，其中44個(gè)基因的產(chǎn)物已鑒別出了，已知30種是有功能的轉(zhuǎn)錄可分為3組，30176。C整個(gè)生活周期約為25162。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。這也是一種調(diào)控的手段，因未注入宿主細(xì)胞中的DNA是不能轉(zhuǎn)錄的。在感染6分鐘后。 在感染后的前6分鐘，T7噬菌體的RNA Pol尚未表達(dá)，轉(zhuǎn)錄的基因主要有10個(gè)（,,1,），使T7進(jìn)入宿主免遭降解；，為抑制宿主RNA Pol作準(zhǔn)備；基因1編碼T7 RNA Pol聚合酶，分子量為98KDa，是一條單鏈肽，它所識(shí)別的啟動(dòng)子是由23bp組成的保守順序（17～16）。晚期轉(zhuǎn)錄分為二組（Ⅱ和Ⅲ）。感染后6～12分鐘后T7就利用自己的RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄第Ⅱ組轉(zhuǎn)錄物。這一組約含（,,2,3,4,5,6），其中對轉(zhuǎn)錄調(diào)控有關(guān)系的是基因2。，再經(jīng)抑制完全失去了作用，此時(shí)T7已不再需要I組的轉(zhuǎn)錄物了，因此廢除了宿主RNA聚合酶的功能，而將自己編碼的RNA聚合酶取而代之。第Ⅱ組的基因多與T7的復(fù)制酶系的合成及幾種結(jié)構(gòu)蛋白有關(guān)，但第Ⅱ組的啟動(dòng)子和復(fù)制的φL啟動(dòng)子因其保守順序中分別有2～7個(gè)堿基發(fā)生了改變，所以是較弱的啟動(dòng)子，但由于其位置排在 Ⅲ 組啟動(dòng)子的前面，所以先進(jìn)入宿主得以轉(zhuǎn)錄，而不與第 Ⅲ 組啟動(dòng)子的競爭。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)。此轉(zhuǎn)錄物約含15個(gè)基因，它們主要編碼頭部蛋白，尾部蛋白以及負(fù)責(zé)裝配，這樣使得T7噬菌體不至于過早地裝配成粒子。這一組雖排在最后，但啟動(dòng)子的結(jié)