第八章原核细胞的基因表达调控.ppt

第八章 原核细胞的基因表达调控 2. 调控基因（regulator gene）:基因表达调控蛋白的编码基 因，又称为反式作用因子（trans –acting）。主要是通过编码 蛋白或者RNA来调节其他基因的表达。 (二) 调控机理 (三) 操纵基因的鉴定 不可诱导型突变(uninducible mutation): 使操纵子在 任何情况下都不能表达的突变。 组成型突变体(consititutive mutant): 不受调控物影 响的持续表达称为组成型基因表达，其突变体即为组 成型突变体。 组成型突变鉴定出的操纵基因OC 表明调控元件能 够以不可扩散的产物形式行使其功能，操纵基因是一 个典型的顺式作用位点，其功能依赖于一些反式作用 因子对其DNA序列的识别。操纵基因对邻近基因的控 制与细胞内是否存在其他等位基因并无关系，这种位点 的突变称为顺式显性突变(cis-dominant) (四) 调控基因的鉴定 lacI基因的突变是反式作用的，它可以影响细菌内所 有结构基因簇的表达 使lacI基因失活得突变是隐性的，它可以导致组成型表达 因为阻遏物不能与操纵基因结合，所以阻遏物的DNA结合 位点的突变是组成型的 阻遏物上诱导物结合位点的突变使它不会失活，因此这 会引起操纵子的非诱导性 启动子突变是顺式作用和非诱导性的 (六)阻遏蛋白结合诱导物后从操纵基因上脱离 (七) 阻遏蛋白的其他特性 阻遏蛋白单体有多个结构域 阻遏蛋白由两个二聚体组成四聚体 第三节 操纵子的调控网络模式 一. 概述 1. 细菌基因调控: 基因表达受到调控因子的控制，该调控因子在受调控的蛋白质合成之前，可能与一段特定序列作用或者结构相互作用。 ?表达水平上的调控:以DNA为target的转录水平上的调控与以RNA为target的翻译水平上的调控 2. 调控因子的类型 a. 蛋白质类调控因子:通过变构效应(allostery)发挥作用 b. RNA调控因子:通过改变二级结构发挥作用。调控因子通常是二级结构丰富的小RNA分子，但存在一段单链区域能与target互补，调控因子与之相互作用，形成双螺旋结构，从而调控基因表达。 四. 大肠杆菌的碳源利用机制 1. 葡萄糖阻遏作用调控碳源利用 诱导物排除法: 葡萄糖阻止从培养基中吸收其他可替代碳源的能力。 由CRP激活很多操纵子 2.乳糖操纵子的正调控作用 ① 正调控因子: 辅助RNA聚合酶与启动子结合而起始转录的蛋白质。 ③ CRP的激活途径 第四节 各种操纵子调控系统 二. 阿拉伯糖操纵子 (一)结构与性质 三. 色氨酸操纵子 第五节 紧急应答系统 一. 概念 stringent response: 当维持细菌的蛋白合成所需的氨基 酸的供给发生问题时，其生长条件也发生了变化，从而 使其各项生理活动的现象。 二. 产生现象 三. ppGpp的作用 在编码rRNA的操纵子中，启动子上转录起始被特异地抑制。用于应急调控的启动子的突变可以消除应急控制，表明该效应与特异的启动子序列发生相互作用 ppGPP能缩短许多或大部分模板的转录延伸期，原因可能是由ppGpp引起的不断增高的RNA聚合酶的暂停反应。 (三)调控机制 ara O2 ara O1 ara I C蛋白存在时 ara C mRNA RNA聚合酶 阿拉伯糖-AraC 激活 ara C ，AraC or binding Arac ara O1 ara C表达被阻遏 P Otrp L a trp E trp D trp C trp B trp A t t’ trp E trp D trp C trp B trp A 邻氨基苯甲酸合成酶两个亚基 吲哚甘油酸合成酶 色氨酸合成酶两个亚基 rRNA与tRNA的合成极度减少 全部RNA的合成是正常的5%-10% 全mRNA的合成减少为正常的1/3 蛋白质的分解速度上升 核苷、碳水化合物与脂质的合成减少 ppGpp pppGpp Aminoacyl-tRNA Ribosome idling reaction 启动子开始的阻碍因子 模板的伸长反应受阻 * * 第一节 基因表达调控概述 生物体内基因表达的调节控制机制，使细胞中基因表达 的过程在时间和空间上处于有序状态，并对环境条件的变 化做出适当反应的复杂过程，并且也是生物体内细胞分 化、形态发生和个体发育的分子基础。 一．原核生物基因表达调控的特点 由于原核生物大都为单细胞生物，缺乏核膜，因此极易 受外界环境的影响，需要不断地调控基因的表达，以适应 外界环境的营养条件和克服不利因素，提高生物的应变与 适应能力以完成生长发育与繁殖的过程。这种调控大多以 操纵子为单位进行。 二.操纵子调控模型 是1961年由Jacob和Monod提案并确立，即编码某特定区 域的基因与只