原核基因表達(dá)的調(diào)控-在線瀏覽
2024-07-08 13:26本頁面
【正文】 性狀態(tài)，轉(zhuǎn)錄不進(jìn)行。 ㈡ 、色氨酸操縱子 負(fù)控阻遏系統(tǒng) ㈠ 、乳糖操縱子 ? 大腸桿菌能利用乳糖作為碳源，而利用乳糖作為碳源的酶只有當(dāng)乳糖成為惟一的碳源時才會被合成。這三個結(jié)構(gòu)基因被同一個轉(zhuǎn)錄單元lacZYA所編碼，它有一個啟動子 Plac。 ? lacZYA轉(zhuǎn)錄單元含有一個操縱區(qū) Olac，它位于Plac啟動子 5’端的 5至 +21之間。 ? 阻遏蛋白被一個獨立的調(diào)節(jié)基因 lac I所編碼， lac I也是乳糖操縱子的一部分 。 乳糖操縱子的編碼產(chǎn)物 ? lacZ編碼 β半乳糖苷酶，它可以將乳糖水解為半乳糖和葡萄糖。 ? lacA編碼硫代半乳糖苷乙酰轉(zhuǎn)移酶。 ? 當(dāng)乳糖缺乏時，阻遏蛋白占據(jù)了操縱序列的結(jié)合位點， RNA聚合酶不能與啟動子結(jié)合。 乳糖操縱子誘導(dǎo)表達(dá)的機理 ? 將乳糖加入細(xì)胞中后，細(xì)胞本身所含的低量的透性酶使它能吸收乳糖， β半乳糖苷酶則催化一些乳糖轉(zhuǎn)化為異乳糖。從而引起阻遏蛋白四聚體構(gòu)象的變化，從而降低其對乳糖操縱序列的親和力，阻遏蛋白從操縱序列上脫離下來，聚合酶 迅速開始 lacZYA基因的轉(zhuǎn)錄。 調(diào)節(jié)基因 操縱區(qū) 乳糖結(jié)構(gòu)基因 P LacZ LacY LacA mRNA 阻遏蛋白（有活性） 基 因 關(guān) 閉 啟動子 O R P LacZ LacY LacA 調(diào)節(jié)基因 操縱基因 乳糖結(jié)構(gòu)基因 啟動子 O R 阻遏蛋白（無活性） 基 因 表達(dá) mRNA A、乳糖操縱子的結(jié)構(gòu) B、乳糖酶的誘導(dǎo) 異乳糖 阻遏蛋白（有活性） 乳 糖 操 縱 子 的 負(fù) 調(diào) 控 mRNAZ mRNAY mRNAA ? cAMP即環(huán)式 AMP，其在生物表達(dá)調(diào)控過程中起著重要作用。 ? cAMP在細(xì)胞中的增加對這些操縱子的轉(zhuǎn)錄是有利的。 ? 這是因為 ATP是 cAMP的直接代謝前體，擔(dān)任這種轉(zhuǎn)化的酶是腺苷酸環(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。 ? 葡萄糖存在時會降低細(xì)胞內(nèi) cAMP的水平， CRP自身不能獨立與 DNA結(jié)合； ? 當(dāng)葡萄糖缺乏時，大腸桿菌細(xì)胞內(nèi) cAMP水平上升， CRP結(jié)合到 cAMP上。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(jié)構(gòu)，使轉(zhuǎn)錄效率提高 50倍。AMP 抑制 激活 葡萄糖降解物與 cAMP的關(guān)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(jié) ? 通常情況（葡萄糖供應(yīng)正常）阻遏蛋白與操縱序列結(jié)合，基因不轉(zhuǎn)錄。異乳糖結(jié)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(zhuǎn)錄。 ? 此外，體系還存在分解代謝物阻遏調(diào)控：細(xì)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(jié)合蛋白（ CRP）結(jié)合形成 CRPcAMP復(fù)合物結(jié)合于 Plac上游。 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(guān)的 5個結(jié)構(gòu)基因，編碼一個轉(zhuǎn)錄單元，即從色氨酸啟動子 Ptrp、操縱基因位點 Otrp和向下游轉(zhuǎn)錄出 7kb的轉(zhuǎn)錄物。 ? 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。 ? 只有當(dāng)色氨酸結(jié)合到阻遏蛋白上時，阻遏蛋白才處于正確的構(gòu)象，與色氨酸操縱區(qū)相互作用 ，將轉(zhuǎn)錄的起始減少了大約 70倍。轉(zhuǎn)錄酶使結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄， 蛋白質(zhì)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(dǎo)致基本轉(zhuǎn)錄水平和活化 (解阻抑 )轉(zhuǎn)錄水平的上升。 ? 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(jié)構(gòu)之后是 8個連續(xù)的 U殘基。 前導(dǎo) RNA結(jié)構(gòu) ? 色氨酸操縱子 RNA的前導(dǎo)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(jié)構(gòu)。 ? 弱化子發(fā)夾結(jié)構(gòu)是序列 3和 4配對的產(chǎn)物 (3:4結(jié)構(gòu) )。然而序列 2還和序列 3互補。在正常情況下， 1:2和 3:4發(fā)夾結(jié)構(gòu)的形成在能量上是有利的。色氨酸前導(dǎo)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(nèi)，終止密碼子在序列 1和2之間。 ? 在色氨酸操縱子轉(zhuǎn)錄進(jìn)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(dǎo)肽（即當(dāng)前導(dǎo)肽開始翻譯時， RNA聚合酶才又繼續(xù)沿 DNA模板鏈前進(jìn)合成 RNA）。核糖體封閉了序列 2，當(dāng) RNA聚合酶把 3區(qū)和 4區(qū)轉(zhuǎn)錄出來時， 3:4發(fā)夾得以形成，當(dāng) RNA聚合酶到達(dá)終止序列時，由于 3:4發(fā)夾使轉(zhuǎn)錄可能被終止。 圖 9－ 20 弱化作用模型 ? 如果色氨酸缺乏時 ，翻譯過程中將
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