【正文】 返回首頁 。 GTP+ATP→ pppGpp+AMP→ ppGpp ppGpp的主要作用可能是影響 RNA聚合酶與啟動子結合的專一性，從而成為細胞內嚴緊控制的關鍵。研究發(fā)現，在氨基酸缺乏時，rel+菌株能合成鳥苷四磷酸（ ppGpp）和鳥苷五磷酸（ pppGpp），而 rel菌則不能。用甲醛處理 RNA可以增加聚合酶的產量，這說明 RNA的高級結構對基因表達調控的可能性。但若該突變不是發(fā)生在外殼蛋白接近翻譯起始區(qū)，而是較靠后的位點，對 RNA聚合酶的起譯就沒有影響。用同位素標記分析 RNA噬菌體幾種蛋白質的起譯過程，發(fā)現外殼蛋白起譯頻率比合成酶至少要高 3倍。 ? 由于 trpE的終止密碼子與 trpD的起始密碼重疊， trpE翻譯終止時核糖體立即處在起始環(huán)境中，這種重疊的密碼保證了同一核糖體對兩個連續(xù)基因進行翻譯的機制。這種與 ρ蛋白無關的表達調控，已被證實是在翻譯水平上的調控。 重疊基因對翻譯的影響 ? 重疊基因最早在大腸桿菌噬菌體 ΦX174中發(fā)現，用不同的閱讀方式得到不同的蛋白質，絲狀 RNA噬菌體、線粒體 DNA和細菌染色體上都有重疊基因存在。 ? 許多調控蛋白如 LacI、 AraC、 TrpR等在細胞內含量也很低，編碼這些蛋白的基因中密碼子的使用頻率和 dnaG相似，而明顯不同于非調節(jié)蛋白。細胞通過翻譯調控，解決了這個問題。 Q B A L F M V S U X N E Y K D H J his D shi A nif 五、 原核生物的轉錄后調控 ? 翻譯起始的調控 ? SD序列的結構及其與起始密碼子間的距離影響 RBS（核糖體結合位點）的結合強度， SD與 AUG間地般以 4－ 10個核苷酸為佳。 nifL基因控制整個固氮酶系統(tǒng)的表達和活性。植物凝血素是糖蛋白，細菌細胞壁上有脂多糖受體?；瘜W模擬固氮的研究，將為化學氮肥生產提供新型的催化劑，這對現代氮肥工業(yè)以及農業(yè)生產都具有極其重要的意義。為了改變這種狀況，科學家正尋找像固氮酶那樣能在常溫下將氮變成氨的催化劑。如果將固氮基因進行人工轉移，就可能獲得具有固氮作用的新物種。遺傳工程是用人工方法去改變生物體的遺傳特性或者按照人們的意愿去創(chuàng)造新物種。這種共生固氮途徑的有效利用，在我國和東南亞一些國家已有悠久的歷史。此外，接種根瘤菌提高豆科作物產量已在全世界范圍內使用。由于其固氮能力強，在農業(yè)生產中的意義也最大，常見的如豆科植物的共生固氮，藍綠藻與紅萍的共生固氮等。自生固氮是指有些固氮微生物在土壤或培養(yǎng)基中能夠獨立地完成固定大氣中的分子態(tài)氮的作用，其固氮量遠遠低于共生固氮。 營養(yǎng)狀況對 ara操縱子活性的影響 ● 有葡萄糖時，不轉錄 ? ● 無葡萄糖，也無阿拉伯糖時，不轉錄 ? ● 無葡葡糖，有阿拉伯糖時， araBAD基因表達 五、固氮基因調控（簡介） ? 生物固氮簡介 ? 微生物利用自己獨特的固氮酶系統(tǒng)．將從光合作用產物或其他碳水化合物得到的電子和能量傳遞給氮（ N2），使其還原成氨，這就是生物固氮。 雙 啟動子的生理功能 阿拉伯糖操縱子 ? ara操縱子的結構 ? ? araBAD和 araC的轉錄是分別在 DNA的兩條鏈上反向進行的 AraC蛋白的正、負調節(jié)作用 ? ● araC蛋白既是 ara操縱子的正調節(jié)蛋白又是負調節(jié)蛋白 ? ● 正調節(jié)作用需要 CAP的參與 啟動子與操縱子重疊 ? 當 cAMP低時： CAP結合位空，一個 C蛋白與 araO1和 araO2結合，將 DNA拉成一個環(huán)， BAD啟動子阻遏， C基因啟動子也阻遏。假如唯一的啟動子是 S2，那么，即使在葡萄糖存在的情況下，半乳糖也將使操縱子處于充分誘導狀態(tài)，這無疑是一種浪費。生長過程中的所有時間里細胞必須能夠合成差向異構酶。 ? 半乳糖不僅可以作為唯一碳源供細胞生長，而且與之相關的物質 尿苷二磷酸半乳糖（ UDPgal）是大腸桿菌細胞壁合成的前體。從 S2起始的轉錄則完全依賴于葡萄糖，高水平的cAMPCAP能抑制由這個啟動子起始的轉錄。每個啟動子擁有各自的 RNA聚合酶結合位點 S1和 S2。 ? gal操縱子的特點： ① 它有兩個啟動子，其 mRNA可從兩個不同的起始點開始轉錄； ② 它有兩個 O區(qū)，一個在 P區(qū)上游 6753，另一個在結構基因 galE內部。 這 3個酶的作用是使半乳糖變成葡萄糖 1磷酸。細菌其他氨基酸合成系統(tǒng)的許多操縱元 (如組氨酸、蘇氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸等操縱元 )中也有類似的衰減子存在。 ? 由此可見，先導序列起到隨色氨酸濃度升高降低轉錄的作用，這段序列就稱為衰減子 attenuator)。當色氨酸濃度增高時， tRNAtrp 色氨酸濃度隨之升高，核糖體沿 mRNA翻譯移動的速度加快，占據到B段的機會增加， B生成發(fā)夾結構的機會減少， C形成終止結構的機會增多， RNA聚合酶終止轉錄的的幾率增加，于是轉錄減弱。 三種不同情況下 A、 B、 C形成發(fā)夾結構的狀態(tài) 前導區(qū)序列特點與弱化作用 ? 在色氨酸未達到能起阻遏作用的濃度時，從 Ptrp起始轉錄， RNA聚合酶沿 DNA轉錄合成 mRNA，同時核糖體就結合到新生成的 mRNA核糖體結合位點上開始翻譯。在先導序列的后半段含有 3對反向重復序列 (圖中 A、B及 C)，在被轉錄生成 mRNA時都能夠形成發(fā)夾式結構，但由于 B的序列分別與 A和 C重疊，所以如果 B形成發(fā)夾結構， A和 C都不能再形成發(fā)夾結構；相反，當 A形成發(fā)夾結構時， B就不能形成發(fā)夾結構，卻有利于 C生成發(fā)夾結構。實驗證明當色氨酸達一定濃度時， RNA聚合酶的轉錄會終止在這里。仔細研究發(fā)現這種調控現象與色氨酸操縱元特殊的結構有關。這個細微調控是通過轉錄達到第一個結構基因之前的過早終止來實現的，由色氨酸的濃度來調節(jié)這種過早終止的頻率。 ? 阻遏 操縱機制對色氨酸來說是一個一級開關，主管轉錄是否啟動，相當于粗調開關。除非培養(yǎng)基中有色氨酸，否則這個輔阻遏蛋白不會與操縱區(qū)結合。細菌不少生物合成系統(tǒng)的操縱元都屬于這種類型，其調控可使細菌處在生存繁殖最經濟最節(jié)省的狀態(tài)。 ? 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構基因群，受其上游的啟動子Ptrp和操縱子 o的調控，調控基因 trpR的位置遠離 Po結構基因群，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的調控蛋白 R。每個環(huán)節(jié)需要一種酶，編碼這