原核细胞基因表达调控机制.pptVIP

原核细胞基因表达调控 Regulation of Prokaryotic Gene Expression 一、基因表达调控概述 三、原核基因表达调控 B. SD序列对翻译水平的影响 （1）SDs与AuG距离长短的影响 据认为此距离是影响翻译效率主要因素。例，重组IL-2，Plac的SDs距AuG 7个核苷酸，IL-2表达最高，距8个核苷酸，IL-2表达降低500倍。 4. RNA聚合酶 ⑴ 原核启动序列/真核启动子与RNA聚合酶活性 RNA聚合酶与其的亲和力，影响转录。 ⑵ 调节蛋白与RNA聚合酶活性 一些特异调节蛋白在适当环境信号刺激下表达，然后通过DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质相互作用影响RNA聚合酶活性。 Regulation of Prokaryotic Gene Expression ——调节的主要环节在转录起始 （一）原核基因转录调节特点 1、σ因子决定RNA聚合酶识别特异性 2、操纵子模型的普遍性 3、阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性 （二）乳糖操纵子调节机制 1、乳糖操纵子(lac operon)的结构 调控区 CAP结合位点 启动序列 操纵序列 结构基因 Z： β-半乳糖苷酶 Y： 透酶 A：乙酰基转移酶 Z Y A O P DNA Lac operon mRNA 阻遏蛋白 I DNA Z Y A O P pol 没有乳糖存在时 2、阻遏蛋白的负性调节 阻遏基因 mRNA 阻遏蛋白 有乳糖存在时 I DNA Z Y A O P pol 启动转录 mRNA 乳糖 半乳糖 β-半乳糖苷酶 Lac operon + + + + 转录 无葡萄糖，cAMP浓度高时 有葡萄糖，cAMP浓度低时 3、CAP的正性调节 Z Y A O P DNA CAP CAP CAP CAP CAP CAP 4、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)。 mRNA 低半乳糖时 高半乳糖时 葡萄糖低 cAMP浓度高 葡萄糖高cAMP浓度低 RNA-pol O O O O The regulation of lac operon by CAP,repressor,CAMP and inducer Trp Trp 高时 Trp 低时 mRNA O P trpR 调节区 结构基因 RNA聚合酶 RNA聚合酶 （三）色氨酸操纵子调节机制 转录衰减 色氨酸操纵子 Trp operon 衰减子（A）是Trp operon的第二控制系统。 第二控制系统实验证据提示：Trp operon酶本底只有1/70，Lac operon为1/1000，说明Trp operon的阻遏要比Lac operon低得多，但仍可以满足细菌适应生存的需要，说明Trp存在第二控制系统。 衰减子前导肽（aL）及其空间结构特点 aL离E基因上游约30~60bp ①有4个GC特征的片段，其后是8个U，是不依赖ρ因子的终止子，终止作用有赖于前面片段发夹结构形成情况。当Trp↑，片段3,4形成发夹结构，转录终止。 ②有2个串联UGG（Trp密码子）全长多顺反子6700bp。 空 间 结 构 特 点 DNA RPO aL EBCDA aLmRNA L肽 UGGUGG 1 2 3 4 位于第60位核苷酸 ---Trp-Trp--- UUUU…… UUUU…… 调节区 结构基因 trpR O P 前导序列 衰减子区域 UUUU…… 前导mRNA 1 2 3 4 衰减子结构 第10、11密码子为trp密码子 终止密码子 14aa前导肽编码区: 包含序列1 形成发夹结构能力强弱： 序列1/2序列2/3序列3/4 trp 密码子 UUUU…… UUUU…… 3 4 UUUU 3’ 3 4 核糖体 前导肽 前导mRNA 1.当色氨酸浓度高时 转录衰减机制 1 2 5’ trp 密码子 衰减子结构 就是终止子 可使转录 前导DNA UUUU 3’ RNA聚合酶 终止 UUUU…… 3 4 2 4 2 3 UUUU…… 核糖体 前导肽 前导mRNA 1 5’ trp 密码子 结构基因 前导DNA RNA聚合酶 2.当色氨酸浓度低时 Trp合成酶系相关 结构基因被转录 序列3、4不能形成衰减子