第六章原核基因表达调控预案.ppt

第　六　章 原核基因表达调控 (1) 结构基因群：由数个结构基因串联在一起组成 (2) 启动子（Promoter）：cAMP受体蛋白（CRP）和RNA聚合酶结合区 (3) 操纵区(Operater)：调控蛋白结合位点 (4) 调控基因(Regulatory gene)：调控蛋白编码基因 原核基因调控机制的类型与特点(p233) 2、负调控系统 调节基因的产物是 根据阻遏蛋白与效应物作用特征又可分为： 可诱导的负调控 可阻遏的负调控 二、乳糖操纵子(lac)的调控模式 乳糖操纵子基本组成： （1）Z、Y、A基因:由同一条多顺反子的mRNA分子所编码 z基因－－β－半乳糖苷酶，催化乳糖转变为别乳糖，再分解为半乳糖和葡萄糖； 　　y基因－－半乳糖透过酶，促使环境中的乳糖进入细菌； 　　a基因－－ β－半乳糖苷乙酰化酶，催化半乳糖的乙酰化。 （2）启动区P：位于调节基因R与操纵区O之间； (3)调节基因R：编码阻遏蛋白； （4）操纵区O:是DNA上的一小段序列，是阻遏物结合的位点； 1、阻遏蛋白的负性调控（可诱导的负调控） 当大肠杆菌在没有乳糖的环境中生存时，1ac操纵元处于阻遏状态。调控基因i在其自身的启动子Pi控制下，表达产生阻遏蛋白R，阻遏蛋白R以四聚体形式与操纵子o结合，阻碍了RNA聚合酶与启动子P1ac的结合，阻止了基因的转录起动。 四、 其他操纵子的调控机制 1． 半乳糖操纵子 大肠杆菌半乳糖操纵子包括3个结构基因：?? 异构酶(galE)，?? 半乳糖-磷酸尿嘧啶核苷转移酶(galT)，?? 半乳糖激酶(galk)。这3个酶的作用是使半乳糖变成葡萄糖-1-磷酸。GalR与galE、T、K及操纵区O等离得很远，而galR产物对galO的作用与lacI-lacO的作用相同。 gal操纵子的特点：① 它有两个启动子，其mRNA可从两个不同的起始点开始转录；② 它有两个O区，一个在P区上游-67--53，另一个在结构基因galE内部。 　　分析gal操纵子P-O区的DNA序列发现，该操纵子存在两个相距仅5bp的启动子，可以分别起始mRNA的合成。每个启动子拥有各自的RNA聚合酶结合位点S1和S2。 ? 　　从S1起始的转录只有在培养基中无葡萄糖时，才能顺利进行，RNA聚合酶与S1的结合需要半乳糖、CAP和较高浓度的cAMP。 从S2起始的转录则完全依赖于葡萄糖，高水平的cAMP-CAP能抑制由这个启动子起始的转录。 当有cAMP-CAP时，转录从S1开始，当无cAMP-CAP时，转录从S2开始。 半乳糖不仅可以作为唯一碳源供细胞生长，而且与之相关的物质--尿苷二磷酸半乳糖（UDPgal）是大肠杆菌细胞壁合成的前体。 2、阿拉伯糖操纵子 ara操纵子的结构 　 araBAD和araC的转录是分别在DNA的两条链上反向进行的 AraC蛋白的正、负调节作用 ● araC蛋白既是ara操纵子的正调节蛋白又是负调节蛋白 ● 正调节作用需要CAP的参与 AraC蛋白的两种形式 ● AraC蛋白的两种异构体： Pr??? Pi● 两种异构体的量处在动态的平衡之中 营养状况对ara操纵子活性的影响 ● 有葡萄糖时，不转录 ● 无葡萄糖，也无阿拉伯糖时，不转录 ● 无葡葡糖，有阿拉伯糖时，araBAD基因表达 五、 原核生物的转录后调控 1、翻译起始的调控 SD序列与起始密码子间的距离影响RBS（核糖体结合位点）的结合强度。SD与AUG之间相距一般以4～10个核苷酸为佳，9个核苷酸最佳。 2、稀有密码子对翻译的影响 　　已知dnaG和rpoD（编码RNA聚合酶亚基）及rpsU（30S核糖体上的S21б蛋白）属于大肠杆菌基因组上的同一个操纵子，而这3个基因产物在数量上却大不相同，每个细胞内仅有dnaG产物50拷贝，而rpoD为2800拷贝，rpsU则高达40 000拷贝之多。细胞通过翻译调控，解决了这个问题。?　　 3、重叠基因对翻译的影响 ? 　重叠基因最早在大肠杆菌噬菌体ΦX174中发现，用不同的阅读方式得到不同的蛋白质，丝状RNA噬菌体、线粒体DNA和细菌染色体上都有重叠基因存在。 ? 　Trp操纵子由5个基因（trpE、D、C、B、A）组成，在正常情况下，操纵子中5个基因产物是等量的，但trpE突变后，其邻近的trpD产量比下游的trpBA产量要低得多。 ? 　研究trpE和trpD以及trpB和trpA两对基因中核苷酸序列与翻译耦联的关系，发现trpE基因的终止密码子和trpD基因的起始密码子共用一个核苷酸。 ? 　由于trpE的终止密码子与trpD的起始密码重叠，trpE翻译终止时核糖体立即处在起始环境中，这种重叠的密码保证了同一核糖体对两个连续基因进行翻译的机制。 意义