第七章、基因的表达与调控.ppt

很明显，稀有密码子AUA在高效表达的结构蛋白及σ因子中均极少使用，而在表达要求较低的dnaG蛋白中使用频率就相当高。 许多与dnaG一样含量少的蛋白，由于细胞内对应于稀有密码子的tRNA较少，高频率使用这些密码子的基因翻译过程容易受阻，影响了蛋白质合成的总量。 重叠基因对翻译的影响 正常情况下，trp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核苷酸。 trpE—苏氨酸——苯丙氨酸——终止 ACU———UUC-———UGAuggcu AUG——GCU 甲硫氨酸——丙氨酸 ——trpD 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。 trpB和trpA基因也存在着翻译耦联现象。实验证明，耦联翻译可能是保证两个基因产物在数量上相等的重要手段。 大肠杆菌gal操纵子中也存在基因重叠现象。 翻译的阻遏 魔斑核苷酸水平对翻译的影响 鸟苷四磷酸（ppGpp）和鸟苷五磷酸（pppGpp）是在色谱上检出的斑点，当时称魔斑（magic spot）。 详见P236细菌的应急反应 作业 课后第2、3、4、5题 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 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不能形成衰减子结构 衰减子的生物学意义 活性阻遏物和非活性阻遏物的转变可能较慢，而tRNA荷载与否可能更为灵敏； 氨基酸的主要用途是合成蛋白质，因而以tRNA荷载情况为标准来进行控制可能更为恰当. 当细胞内氨基酸高于某一水平时，可以实现完全的阻遏；而只有低于这一水平时，才需用衰减子这个调节系统来进行调节，阻遏蛋白和衰减子调节机制都是为了避免浪费，提高效率。 第四节、其他操纵子 典型的操纵子和调控机制还有： 半乳糖操纵子 阿拉伯糖操纵子 阻遏蛋白LexA的降解与细菌中的SOS应答 二组分信号调控系统和信号转导 多启动子的调控的启动子 半乳糖操纵子 (galactose operon) 异构酶(galE) 乳糖-磷酸尿嘧啶核苷转移酶(galT)半乳糖激酶(galk)。 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，另一个在结构基因galE内部。 Ara操纵子模型 Ara操纵子的结构基因 在葡萄糖缺乏时，阿拉伯糖是另一个可以为大肠杆菌提供碳源的五碳糖，在大肠杆菌中阿拉伯糖的降解需要3个基因。 araB基因编码核酮糖激酶 araA基因编码L-阿拉伯糖异构酶 araD基因编码L-核酮糖-5-磷酸-4-差向异构酶。 由这3种基因编码的3种酶能够把阿拉伯糖分解为大肠杆菌能够利用的五碳糖。 与araB、araA和araD这3结构基因相邻的是一个复合启动子区和一个调节基因C，由调节基因C合成的AraC蛋白是一个自我调节蛋白（autoregulated protein），它既是ara操纵子的正调节蛋白，又是ara操纵子的负调节蛋白。 复合启动子区主要有： 1）PBAD区：Ara BAD启动子区 2）AraC位点：C蛋白-阿拉伯糖复合物与操纵子结合区 3）-280区：是C蛋白与操纵子结合区 AraC蛋白的负调节作用 没有阿拉伯糖时，AraC蛋白同时与araC位点及远距离的-280区结合，造成DNA链的扭曲，不能起始mRNA的转录。 AraC蛋白的正调节作用 正调节蛋白是激活蛋白，它存在时，被控制的基因表达。在有Ara存在时，AraC蛋白与阿拉伯糖形成C蛋白·阿拉伯糖复合物，复合物与启动子区的AraC位点结合，激活PBAD，活化RNA聚合酶，使结构基因mRNA正常转录，产生上述3种酶，完成调控。 阻遏蛋白LexA的降解与细菌中的SOS应答 SOS反应的机理： 由 RecA 蛋白和 LexA 阻遏物的相互作用引起的。 LexA阻遏物：是SOS DNA修复系统所有基因的阻遏物 RecA蛋白：是SOS反应的最初的发动因子。在单链DNA和ATP存在时，RecA蛋白被激活，表现出水解酶活性，分解LexA阻遏物。 当RecA水解LexA阻遏物后，导致SOS体系（包括rec