原核生物的转录及调控剖析.ppt

加入乳糖→乳糖（诱导物）与阻遏蛋白结合→阻遏蛋白构象变化 → 阻遏蛋白从操纵基因上脱落→ RNA pol开始Z、Y、A基因的转录→表达→乳糖被利用 3、 lac操纵子CAP的转录激活作用 正调控 CAP：二聚体，可同时与DNA、cAMP结合； G存在→细胞内[cAMP]↓→CAP二聚体不能单独与DNA结合→lac 操纵子关闭 G缺乏→细胞内[cAMP]↑→ CAP与cAMP结合→ CAP-cAMP复合物 + lac 操纵子启动子上游 → DNA链发生90o弯曲 → 增强RNA pol与启动子的结合→ lac 操纵子打开→ Z、Y、A基因转录、表达 CAP 乳糖操纵子的协同调节(coordinate regulation) 负向调节与正性向调节协同合作 阻遏蛋白封闭转录时，CAP不发挥作用 如没有CAP加强转录，即使阻遏蛋白从lacO上s释放仍无转录活性 结论：lac操纵子强的诱导作用既需要乳糖又需缺乏葡萄糖 （二）trp操纵子 Trp的合成：一系列酶促反应的结果（分支酸 → 邻氨基苯甲酸 → 吲哚甘油磷酸 → Trp）； 1、trp操纵子的阻遏系统－转录起始的调节 有Trp：Trp结合并激活阻遏蛋白，阻断转录； 无Trp：阻遏蛋白无活性，操纵子基因开始转录。 2、 trp操纵子的弱化系统　　　　　　　－－转录提前终止的调节 （1）衰减子（attenuator）： 定义：提前终止转录，调节基因表达的功能区域； 位置：结构基因上游前导区（trpL）； 大小：162Nts； 结构：茎环结构+polyU，是不依赖ρ因子的终止结构 衰减子结构 （2）前导肽 定义：前导序列（trpL）可以产生一个含有14个AA的多肽，在翻译水平上调控前导区转录的终止。这个假设的多肽被称为前导肽。 证据：前导肽编码区 + trpE 5’端 → 融合蛋白质（具有与前导肽同样的N端序列）。 结构特点：有相邻的2个Trp密码子（与其他具有衰减子的操纵子相似） （3）转录衰减机制 依赖于转录和翻译的紧密偶联 Trp少→tRNATrp少→翻译通过2个相邻Trp密码子的速度很慢→当4区被转录完成时，核糖体才进行到1区→前导区形成2-3配对（不能形成3-4配对的终止结构）→转录继续进行； Trp多→ tRNATrp多→核糖体顺利通过2个相邻的Trp密码子→ 4区被转录之前，核糖体就达到2区→ 3-4区配对形成富含GC的茎环结构→转录停止→ trp操纵子中的结构基因被关闭，不再合成Trp 3、衰减作用的重要性 衰减作用（10倍）与阻遏作用（70倍）协调作用能大大增强对Trp操纵子的调节作用（700倍）。 目前认为：当[Trp]高时，阻遏从有活性向无活性转变得比较慢，需要衰减作用来较快地作出反应，才能维持培养基中适当的[Trp]水平。 自然界中也存在着不同类型的合成体系，如His操纵子，拥有在功能上与trp操纵子完全相同的衰减子（能够形成一个3个碱基配对的区域）。但His操纵子没有阻遏体系，完全受衰减子调节。 2、上游元件： CAP-cAMP binding site （Activator region，AR） 当：ARI + CAP-cAMP ● AR I： CAP-cAMP 的强结合位点（-70 ~ -50） ● AR II： CAP-cAMP 的弱结合位点（-50 ~ -40） cooperative effect 提高ARII 的结合效率 IR -70 ARI -40 ARII IR -50 RNA pol AR II + CAP-cAMP 复合体： 促使-35 box附近GC岛区的双螺旋结构稳定性降低，-10 box的解链温度降低，有利于转录启动 ARI ARII GC Island -35 -10 ● Null AR II → RNA pol. into -10 Box but transcription off ● ARII + CAP-cAMP promotion RNA pol. into -35 Box into -10 Box starting transcription RNA pol RNA pol α-CTD CAP-cAMP ARI ARII ARI ARII Activation transcription Up element + CAP-cAMP ＋RNA Polymerase复合体 CAP-cAMP 与RNA Polymerase的α-CTD结合，激活转录 （二）原核基因转录的起始