第39章 基因表达与调控.ppt

操纵子(operon)的结构与功能 酶的诱导和阻遏操纵子模型 4. 转录衰减作用（attenuation） 是指转录可正常启动，但在转录进到第一个结构基因前即突然停止的过程。由于这一终止作用并不能使正在进行的结构基因转录中途止，而仅是部分中途停止转录，所以称为转录衰减。 I. 衰减子（attenuator） 在原核生物的Trp操纵子结构中，第一个结构基因与启动子P之间有一个区域含 Trp密码子，称为衰减子。当环境中 Trp浓度很高时，它可通过编码并翻译成Trp而终止Trp操纵子的表达，这种转录衰减实质上是转录与一个前导肽翻译过程的偶联，它是原核生物特有的一种基因调控机制。 II. 大肠杆菌色氨酸操纵子的衰减作用的可能机制  真核基因组中含大量的重复序列，这些重复序列大部分是没有特定生物学功能的DNA片段，可占整个基因组DNA的90%。根据重复频率可将其分为高度重复序列、中度重复序列和单拷贝序列。 原核与真核基因表达调控特点比较 原核基因转录调节特点 真核基因表达调控特点 一种RNA-pol,σ决定 三种RNA-pol 识别特异性 操纵子模型的普遍性 活性染色体结构发生变化 阻遏蛋白与阻遏机 正性调节占主导 制的普遍性 转录与翻译相偶连 转录与翻译分割进行 转录后修饰加工简单 转录后修饰加工复杂 3)亮氨酸拉链(Leucine-zippers):一段肽链中每隔7个AA即有一个Leu,α螺旋。亲水面：亲水AA组成， 疏水面：Leu组成（亮氨酸拉链条）。可形成二聚体（发挥作用）。同二聚体/异二聚体）。DNA的结合域：拉链区以外结构（碱性氨基酸），磷酸化可增加其活性。 4)螺旋-环-螺旋 (helix-loop-helix, HLH):α-螺旋有兼性,形成二聚体,有利于其与DNA结合，N末端碱性氨基酸与DNA结合。 二聚体 螺旋 螺旋 环 转录后水平的调节 (mRNA的加工） 翻译水平调节 主要是控制mRNA的稳定性和 有选择的翻译 翻译后水平调节 蛋白质的加工与修饰 II. CAP的正性调节 III. CAP的正性调节: CAP蛋白是一个同二聚体，具有DNA结合域和cAMP结合位点。当没有葡萄糖存在时，由于cAMP的浓度受葡萄糖代谢的调节，cAMP浓度表现为较高，这时cAMP与CAP蛋白结合形成cAMP–CAP复合物。此复合物可结合在lac启动基因上游附近的CAP位点上，从而可增强转录达50倍之多。 当培养基中有葡萄糖存在时，cAMP浓度较低，cAMP与CAP蛋白不能形成复合物，也就不能结合到CAP位点，lac基因的转录水平较低。 由此可见，对lac操纵子来说CAP是正性调节因素，lac阻遏蛋白是负性调节因素。 葡萄糖降解物与cAMP的关系 葡萄糖 分解代谢产物 腺苷酸环化酶 磷酸二酯酶 ATP cAMP 5-AMP 抑制 激活 乳糖操纵子调控方式的比较 负调控 正调控 调节蛋白 阻遏蛋白 CAP 变构物 别乳糖、乳糖 cAMP 与变构物结合 无活性 有活性 基因位点 O基因 CAP位点 结合于基因位点 基因关闭 基因开放 未结合于基因位点 基因开放 基因关闭 不与变构物结合 有活性 无活性 IV. 协调调节 ※当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统不能发挥作用； ※ 如无CAP存在，即使没有阻遏蛋白与操纵序列结合，操纵子仍无转录活性。 单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作碳源； 若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在时 , 细菌首先利用葡萄糖。 葡萄糖对 lac 操纵子的阻遏作用称分解代谢阻遏（catabolic repression）。 1 1 1 2 3 2 2 3 3 4 4 4 核糖体 核糖体 转录继续 转录终止 C.高浓度色氨酸使核糖体到达2部位， 3与4 碱基配对，转录终止。 A. 缺乏氨基酸时，游离mRNA中1与2以及3与4碱基配对。 B.低浓度色氨酸使核糖体停留在1部位，转录得以完成。 Trp-codon 7U`S 5. 生长速度