原核生物基因表达调控分解.ppt

8、基因表达的规律 ——时间性和空间性 1）、时间特异性（temporal specificity） Z编码β-半乳糖苷酶：将乳糖（β1，4糖苷键）水解成葡萄糖和半乳糖 Y编码β-半乳糖苷透过酶：使外界的β-半乳糖苷（如乳糖）能透过大肠杆菌细胞壁和原生质膜进入细胞内。 A编码β-半乳糖苷乙酰基转移酶：乙酰辅酶A上的乙酰基转到β-半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖。 两个问题： 1、lac操纵子的本底水平表达 有两个矛盾是操纵子理论所不能解释的： ①诱导物需要穿过细胞膜才能与阻遏物结合，而转运诱导物需要透过酶，后者的合成有需要诱导。 解释：一些诱导物可以在透过酶不存在时进入细胞？ 一些透过酶可以在没有诱导物的情况下合成？ ②真正的诱导物是异构乳糖而非乳糖，前者是在β-半乳糖甘酶的催化下由乳糖形成的，因此，需要有β-半乳糖甘酶的预先存在。 解释： 本底水平的组成型合成：非诱导状态下有少量的lac mRNA合成。 2、葡萄糖对lac操纵子的影响 如果将葡萄糖和乳糖同时加入培养基中， lac操纵子处于阻遏状态，不能被诱导；一旦耗尽外源葡萄糖，乳糖就会诱导lac操纵子表达分解乳糖所需的三种酶。 该现象称为葡萄糖效应 其原因是代谢物阻遏效应。 5、σ因子的更换 在E.coli中,当细胞从基本的转录机制转入各种特定基因表达时，需要不同的?因子指导RNA聚合酶与各种启动子结合。 大肠杆菌中的各种σ因子比较 温度较高,诱导产生各种热休克蛋白 由σ32参与构成的RNA聚合酶与热休克应答基因启动子结合,诱导产生大量的热休克蛋白,适应环境需要 S.D. Seq 14 amino acid leader peptide stop UGA trp E 2) trp operon RNA 一级结构分析 114~121—126~134 (palindromic seq.) with poly (U) 27—68 base ? ORF of 14aa 140 base RNA almost binding with protein (translable seq.) trp high frequency with 1/7 in 14 aa(2个） 114 121 126 134 140 27 68 Trp 1/7 不同氨基酸合成酶操纵子引导肽的 氨基酸序列 在每种含有弱化子的氨基酸代谢操纵子中，前导肽中含有几个该氨基酸。 3) 调控机制分析 1-2 / 3-4 2 - 3 RNA 聚合酶停留在衰减子的哪个部位取决于核糖体的位置，而核糖体的位置还决定着序列3、4能否形成终止发夹的终止子结构。 衰减子控制着RNA聚合酶能否进入Trp基因。聚合酶在启动子处起始后行进至+90 处，这时如果色氨酸缺乏，它会越过+140 的衰减子进入结构基因；如果有足量的色氨酸，衰减子发生作用，90%的聚合酶行进至衰减子处就游离下来，产生一个140bp 长的引导肽mRNA。 4) Attenuator control 的生物学意义 原核生物细致的精细调控机制，增强原核生物对环境的适应性 衰减作用约10倍作用于转录物。当色氨酸存在时，终止有效，衰减子使得只有约10%的RNA聚合酶能继续参与转录。 在缺乏色氨酸时，所有的RNA聚合酶都经过衰减子继续参与转录。加上取消阻遏增加的约70 倍的表达，缺乏色氨酸时，色氨酸操纵子表达量增强约700 倍。 过度热休克基因的表达调控 rpoE σ24 鞭毛趋化相关基因的表达调控 rpoF σ28 热休克基因的表达调控 rpoS σ32 分裂间期特异基因的表达调控 rpoH σ38 参与多数氮源利用基因的调控 rpoN σ54 参与对数生长期和大多数碳代谢过程基因的调控 rpoD σ70 主要功能 编码基因 σ因子 枯草芽孢杆菌芽孢形成 有序的σ因子的替换,RNA聚合酶识别不同基因的启动子,使芽孢形成有关的基因有序地表达 二）、 post-transcriptional level control 1 pre-RNA processing (for Eukaryotes only) 2 RNA interference (RNAi ) 广泛存在于原核生物（E.coli） 到真核真核生物（plant-mammalian） 1）、 RNA interference (RNAi )的发现与证实 重要的意外发现（Su Guo 1995 康乃尔大学） 抑制秀丽新小杆线虫胚胎对称性基因（par-1） Pa