原核生物基因表達(dá)的調(diào)控-閱讀頁(yè)
2025-01-28 14:43本頁(yè)面
【正文】 某一基因的表達(dá)嚴(yán)格按特定的時(shí)間順序發(fā)生 。 ?基因表達(dá)的空間特異性 在生物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中 ， 不同組織細(xì)胞中基因表達(dá)的數(shù)量 、 強(qiáng)度和種類(lèi)各不相同 。 第二節(jié) 原核生物基因表達(dá)的調(diào)控 ?法國(guó) Jocob和 Monod等 1961年提出了乳糖操縱子模型 。不同的啟動(dòng)子序列不同，與 RNA聚合酶的親和力不同，啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的頻率高低不同，分為 強(qiáng)啟動(dòng)子和弱啟動(dòng)子 。 各結(jié)構(gòu)基因串連排列組成結(jié)構(gòu)基因群 ，共同開(kāi)啟或關(guān)閉 ， 轉(zhuǎn)錄出多順?lè)醋拥?mRNA。 （ regulatory gene） 編碼能與操縱基因序列結(jié)合的調(diào)控蛋白的基因，其基因產(chǎn)物與操縱基因結(jié)合后能減弱或阻止結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控蛋白稱(chēng)為 阻遏蛋白 ，介導(dǎo) 負(fù)調(diào)控 ；與操縱基因結(jié)合后能增強(qiáng)或起動(dòng)結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控蛋白稱(chēng)為 激活蛋白 ，介導(dǎo) 正調(diào)控 。在一個(gè)操縱子中至少在結(jié)構(gòu)基因群最后一個(gè)基因的后面有一個(gè)終止子。 參與合成代謝的酶類(lèi)的基因在產(chǎn)物或產(chǎn)物類(lèi)似物足量存在時(shí)才被阻遏。 乳糖作為誘導(dǎo)劑與阻遏蛋白的特定部位結(jié)合 ， 其構(gòu)象改變 ，R與操縱基因解離 ， 發(fā)生 去阻遏作用 ， 誘導(dǎo)了 lac操縱子基因的開(kāi)放 ， β半乳糖苷酶在細(xì)胞內(nèi)的含量可增加 1000倍之多 。 ?降解物基因活化蛋白（ CAP） 的正調(diào)控 ?沒(méi)有調(diào)節(jié)蛋白時(shí)操縱元內(nèi)結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄活性是關(guān)閉的，而加入調(diào)節(jié)蛋白后結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄活性被開(kāi)啟，這種調(diào)節(jié)方式稱(chēng)為正調(diào)節(jié)。當(dāng)cAMPCAP復(fù)合物與 1ac操縱子的啟動(dòng)子上游 CAP位點(diǎn)結(jié)合時(shí)，可使 DNA發(fā)生 94度彎曲，促進(jìn)了 RNA聚合酶與啟動(dòng)子形成穩(wěn)定的 開(kāi)放型轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物 ，從而使 lac操縱子得到表達(dá)。 CAP介導(dǎo)葡萄糖信號(hào) ,而阻遏蛋白介導(dǎo)乳糖信號(hào) : 阻遏蛋白只在乳糖缺乏的時(shí)候才結(jié)合 DNA從而抑制轉(zhuǎn)錄 ,在乳糖存在時(shí) ,基因表達(dá)。這樣兩種調(diào)控蛋白聯(lián)合作用保證基因在 乳糖 存在 ,同時(shí)缺少葡萄糖的環(huán)境中以顯著水平表達(dá)。而當(dāng)培養(yǎng)基中含有某種氨基酸時(shí)，則該種氨基酸生物合成的酶類(lèi)幾乎完全缺失，即生物合成的酶類(lèi)受其終產(chǎn)物的抑制。 ?Trp操縱子的結(jié)構(gòu) ? 包括 5個(gè)結(jié)構(gòu)基因組成的一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，由共同的啟動(dòng)子起始轉(zhuǎn)錄，生成多順?lè)醋?mRNA。 ?轉(zhuǎn)錄形成的 mRNA 5′ 端還有一段被稱(chēng)為 前導(dǎo)序列 的 mRNA片段參與調(diào)控轉(zhuǎn)錄。由于 trp操縱子的啟動(dòng)子與操縱基因的區(qū)域有很大程度的重疊，阻遏蛋白的結(jié)合阻礙了 RNA聚合酶與啟動(dòng)子的結(jié)合，導(dǎo)致 trp操縱子關(guān)閉。培養(yǎng)基中有色氨酸時(shí)，轉(zhuǎn)錄總是在這段序列終止，產(chǎn)生 — 個(gè)僅有 140個(gè)核苷酸的 RNA分子，終止 trp基因轉(zhuǎn)錄，且隨色氨酸濃度升高而降低轉(zhuǎn)錄作用，這個(gè)區(qū)域就被稱(chēng)為 衰減子。 前導(dǎo)序列包括有起始密碼子 AUG和終止密碼子 UGA， 它可編碼一個(gè) 14個(gè)氨基酸的前導(dǎo)肽 。 dna G和 rpoD、 rps U基因?qū)儆谕粋€(gè)操縱子，而這 3個(gè)基因產(chǎn)物在數(shù)量上相差甚遠(yuǎn)，原因在于 dna G序列中較高頻率地使用了不少稀有密碼子。 ?核糖體蛋白基因表達(dá)在翻譯水平的調(diào)控 在核糖體組裝時(shí)，與 rRNA結(jié)合的蛋白為關(guān)鍵蛋白，它抑制整個(gè)操縱子的表達(dá)。通過(guò)這種調(diào)控，核糖體蛋白的合成速度就不會(huì)超過(guò)構(gòu)建核糖體的速度。只有當(dāng)核糖體蛋白的生產(chǎn)超過(guò)核糖體 RNA時(shí)，翻譯的阻遏才會(huì)發(fā)生。 以打開(kāi) lac操縱子 、gal操縱子或 ara操縱子等 ， 這樣可保證其利用其它糖類(lèi) 。 ppGpp也可抑制核糖體和其他大分子的合成 ， 活化某些氨基酸操縱子的轉(zhuǎn)錄表達(dá) ， 抑制與氨基酸運(yùn)轉(zhuǎn)無(wú)關(guān)的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng) ， 活化蛋白水解酶等 。反義 RNA能通過(guò)互補(bǔ)序列與特定的靶 mRNA結(jié)合起負(fù)調(diào)控作用。 反義 RNA技術(shù) P35S:Chs dsRNA ?高通量研究基因功能 ?研究信號(hào)傳導(dǎo)通路的新途徑 ?開(kāi)展基因治療的新策略 RNAi Applications
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