4- 原核基因的表达与调控.ppt

第一节 原核基因表达调控总论 基因表达调控的水平： 转录水平调控和转录后水平调控 转录后水平调控包括：mRNA加工水平调控； 翻译水平的调控 一、 原核基因调控机制的类型和特点 Regulation can be negative or positive Negative Control – mRNA在不存在调控因素的时候合成较快 Positive Control – mRNA的合成需要调控因素的存在 2、正转录调控 调节基因的产物是激活蛋白。 可以根据激活蛋白的作用性质分为正控诱导系统和正控阻遏系统 在正控诱导系统中，效应物的存在使激活蛋白处于活性状态； 在正控阻遏系统中，效应物分子的存在使激活蛋白处于非活性状态 二、 弱化子对基因活性的影响 大肠杆菌：trp操纵子，phe操纵子，thr操纵子，ile操纵子，ala操纵子 沙门氏菌：his操纵子，嘧啶合成操纵子 弱化子： 三、 降解物对基因活性的影响 葡萄糖效应（降解物抑制作用）：有葡萄糖存在的情况下，即使在细菌培养基中加入乳糖、半乳糖、阿拉伯糖或麦芽糖等诱导物，与其相对应的操纵子也不会启动，不会产生出代谢这些糖的酶类。 降解物基因激活蛋白（CAP, catabolite activator protein, or, cyclic AMP receptor protein, 环腺苷酸受体蛋白，CRP）：葡萄糖降解物抑制腺苷酸环化酶 活性，cAMP-CAP对细菌糖代谢发挥正调控作用。 四、 细菌的应急反应 细菌在面临营养物质（如氨基酸）全面匮乏时，细菌会启动一个应急反应，包括生产各种RNA、糖、脂肪和蛋白质在内的几乎全部生物化学反应过程均停止。 这一过程要有鸟苷四磷酸（ppGpp）和鸟苷五磷酸（pppGpp）作为信号。 What is the stringent response? Amino acid starvation (stringent conditions) leads to rapid drop in stable RNA (tRNA and rRNA ) synthesis (10-20 fold) Total [mRNA] also drops (~3 fold) Some mRNAs increase – e.g. amino acid operons What stimulates the stringent response? An uncharged tRNA entering the acceptor (A) site causing the ribosome to stall 鸟苷四磷酸（ppGpp）和鸟苷五磷酸（pppGpp）作用范围十分广泛，超级调控因子 Amino acid starvation induces synthesis of phosphorylated guanine nucleotides pppGpp and ppGpp 第二节 操纵子和负控诱导系统 操纵子学说：是法国巴斯德研究所Jacob和Monod在研究E.coli乳糖代谢调节时被发现的。 Figure：The lac operon occupies ~6000 bp of DNA. At the left the lacI gene has its own promoter and terminator. The end of the lacI region is adjacent to the promoter, P. The operator, O, occupies the first 26 bp of the long lacZ gene, followed by the lacY and lacA genes and a terminator. Figure ：Repressor and RNA polymerase bind at sites that overlap around the startpoint of the lac operon. 二、 操纵子模型及影响因子 Jacob与Monod所提出的关于基因表达调控的操纵子学说可以简述如下: 有一个专一的阻遏分子(蛋白质)结合在靠近β半乳糖苷酶基因上面,这段DNA他们称之为操纵基因。 由于阻遏分子结合在DNA的操纵基因上,从而阻止了RNA聚合酶合成β半乳糖苷酶的mRNA。 乳糖为诱导物,当乳糖结合到阻遏分子上时,即阻止阻遏分子与操纵基因的结合,mRNA就可以转录出来。 如果去掉乳糖时,阻遏分子又恢复其活力,与操纵基因DNA结合,将乳糖基因关闭。 1、lac 操纵子 Three sets of genes next to each other