【正文】 duct inhibition (negative feedback regulation). Trp repressor ③ The repressor reduces transcription initiation by around 70fold, which is much smaller than the binding of lac repressor. ④ The repressor is a dimer of two subunits which has a structure with a central core and two flexible DNAreading heads (carboxylterminal of each subunit ) Trp repressor trp operon The TRP operon trp 操縱子的阻遏系統(tǒng) 低 Trp時： 阻遏物不結(jié)合操縱基因； 高 Trp時： 阻遏物與Trp結(jié)合操縱基因 ?色氨酸高濃度和低濃度下表達水平相差600倍，而阻遏作用僅使轉(zhuǎn)錄降低 70倍。 ?Trp操縱子負責(zé) Trp的合成，平時開放，調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物使其關(guān)閉，是 可阻遏的負調(diào)控 ；另外還存在翻譯與轉(zhuǎn)錄耦聯(lián)的衰減子調(diào)控手段。 總之： CAPcAMP復(fù)合物與 DNA的 CAP位點結(jié)合時，促進 RNA聚合酶對 35和 10序列的識別和結(jié)合，并形成開放起始復(fù)合物，提高了轉(zhuǎn)錄效率 。 lac操縱子 DNA的調(diào)控區(qū)域 總結(jié)一：阻遏蛋白的負性調(diào)節(jié) (negative control of repressor) ?無乳糖 (no lactose): lac操縱子處于 阻遏狀態(tài) (repression) ?有乳糖 (presence of lactose) lac操縱子即可被 誘導(dǎo) (derepression,induction) – 誘導(dǎo)劑 (inducer): 別乳糖、半乳糖、IPTG（異丙基硫代半乳糖苷） 乳糖操縱子 (lac operon)的調(diào)控方式 m R N Aβ 半乳糖苷乙酰轉(zhuǎn)移酶β 半乳糖苷通透酶β 半乳糖苷酶翻譯轉(zhuǎn)錄無活性的阻遏蛋白誘導(dǎo)物阻遏蛋白阻遏物蛋白亞基有誘導(dǎo)物時l a c ALa c YLa c ZOPi 基因CAP cAMPCAP cAMPRNA 聚合酶阻遏蛋白 阻遏物蛋白亞基無誘導(dǎo)物時l a c AL a c YL a c ZOPi 基因總結(jié)二： CAP的正性調(diào)節(jié) (Positive Control of CAP) CAPcAMP幫助 RNA聚合酶有效的結(jié)合到 lacP位點，加快 RNA合成的起始反應(yīng)： ?RNA聚合酶與 CAP相互足夠靠近，直接復(fù)合，以蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)接觸提供額外的能量，大大增強RNA聚合酶的結(jié)合能力； ?CAP的結(jié)合可能把位點周圍的 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N更容易被 RNA聚合酶識別的外形和構(gòu)象，增加了封閉復(fù)合物的形成或者從封閉型復(fù)合物轉(zhuǎn)向開放型復(fù)合物的速度。 CAP結(jié)合位點 (mRNA啟動子內(nèi)部 ) Z Y A O P DNA 調(diào)控區(qū) CAP結(jié)合位點 啟動序列 操縱序列 結(jié)構(gòu)基因 Z： β半乳糖苷酶 Y： 透酶 A：乙酰基轉(zhuǎn)移酶 cAMP—CAP復(fù)合物 + + + + 轉(zhuǎn)錄 無葡萄糖， cAMP濃度高時 促進轉(zhuǎn)錄 有葡萄糖， cAMP濃度低時 不促進轉(zhuǎn)錄 Z Y A O P DNA CAP CAP CAP CAP CAP CAP CAP的正調(diào)控 兩個區(qū)： P區(qū) (啟動子區(qū) )：一般是從 I基因結(jié)束到mRNA轉(zhuǎn)錄起始位點下游 5~10bp。 Response to glucose， cAMP受葡萄糖濃度調(diào)節(jié) lac操縱子的影響 代謝物激活蛋白 CAP (catabolite activator protein)，由 Crp基因編碼，能與 cAMP形成復(fù)合物。 i p o z y a Very low level of lac mRNA Absence of lactose Active Presence of lactose i p o z y a bGalactosidase Permease Transacetylase Inactive Lack of inducer: the lac repressor block all but a very low level of transcription of lacZYA . When Lactose is present, the low basal level of permease allows its uptake, and bgalactosidase catalyzes the conversion of some lactose to allolactose. Allolactose acts as an inducer, binding to the lac repressor and inactivate it. Response to lactose lacI基因產(chǎn)物及其功能 lac操縱子阻遏物 mRNA：由弱啟動子控制組成型合成，該阻遏蛋白有四個相同的亞基，每個亞基含有 347個氨基酸殘基，并能夠與 1分子 IPTG結(jié)合。 （即 :無需誘導(dǎo)物，阻遏物從操縱基因處掉下，啟動子可以啟動結(jié)構(gòu)基因表達 ） 操縱子的本底水平表達 加入乳糖以后， 在單個 透過酶 分子作用下，少量 乳糖 分子進入細胞，在單個 β半乳糖苷酶 作用下轉(zhuǎn)變?yōu)?異構(gòu)乳糖 。 對矛盾的解釋 ： 在非誘導(dǎo)狀態(tài)下有少量 lac mRNA合成，這種合成稱之為本底水平的組成型合成 (background level constitutive synthesis)。 操縱子模型與影響因子 操縱子的本底水平表達 兩個矛盾 ： ① 誘導(dǎo)物需要穿過細胞膜才能與阻遏物結(jié)合，即需要 透過酶 來轉(zhuǎn)運誘導(dǎo)物，而透過酶的合成又需要誘導(dǎo)物進行誘導(dǎo)。 I結(jié)合阻遏物RN A 酶結(jié)合產(chǎn)生阻遏蛋白操縱基因啟動子阻遏物基因結(jié)構(gòu)基因AYZOPLac 操縱子結(jié)構(gòu) Operon: a unit of prokarytoic gene expression and regulation which typically includes: 1. Structural genes for enzymes in a specific biosynthetic pathway whose expression is coordinately controlled. 2. Control elements, such as operator sequence. 3. Regulator gene(s) whose products recognize the control elements. Sometimes are encoded by the gene under the control of a different promoter lacY encodes a cell membrane protein called lactose permease (半乳糖苷滲透酶 ) to transport Lactose across the cell wall lacZ encodes for βgalactosidase(半乳糖苷酶 )for lactose hydrolysis lacA encodes a thiogalactoside transacetylase (硫代半乳糖苷轉(zhuǎn)乙酰酶 )to get rid of the toxic thiogalacosides 三種結(jié)構(gòu)基因 The lacZ, lacY, lacA genes are transcribed into a single lacZYA mRNA (polycistronic mRNA) under the control of a signal promoter Plac . L