[农学]第八讲原核生物基因表达的调控.ppt

第七讲原核生物基因表达的调控 基因表达 基因表达调控的生物学意义 操纵子学说的提出 操纵子学说 操纵子的基本组成 操纵子的基本组成 操纵子的基本组成 操纵子的基本组成 操纵子的基本组成 乳糖操纵子的正调控 乳糖操纵子的正调控 色氨酸操纵子的弱化系统 多顺反子翻译偶联中的弱化调节 半乳糖操纵子 双启动子的生理功能 基因表达翻译水平的调节 基因表达翻译水平的调节 大肠杆菌中的小RNA调节子 大肠杆菌中的小RNA调节子 * * 基因表达就是指某一基因指导下的蛋白质合成，蛋白质是基因表达的产物。一种生物含有大量基因，但在生活中并非所有基因都一齐表达，而是有些基因进行表达，形成其基因表达的特异产物，以构成细胞结构或代谢所需要的蛋白质或酶类。但是,有许多基因却被关闭，不进行表达，而要在适当的时候才进行表达。 （1）适应环境、维持生长和增殖 （2）维持个体发育与分化 法国的雅克布（Jacob）和莫诺（Monod）等人于1961年提出乳糖操纵子学说。 内容：有一个专一的阻遏分子（蛋白质）结合在靠近β－半乳糖苷酶基因上面，这段DNA被他们称之为操纵基因。由阻遏分子结合在DNA的操纵基因上，从而阻止了RNA聚合酶合成β－半乳糖苷酶的mRNA。 结构基因 操纵子中被调控的编码蛋白质或RNA的基因可称为结构基因。一个操纵元中含有2个以上的结构基因，多的可达十几个。 启动子 启动子是指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列。操纵子中至少有一个启动子，一般在第一个结构基因5端一侧的上游，控制整个结构基因群的转录。 操纵基因 操纵基因是指能被调控蛋白特异性结合的一段DNA序列，常与启动子邻近或与启动子序列重叠，当调控蛋白结合在操纵基因子序列上，会影响其下游基因转录的强弱。 调节基因 调节基因是编码合成那些参与基因表达调控的RNA和蛋白质的特异DNA序列。调节基因编码的调节物通过与DNA上的特定位点结合控制转录是调控的关键。 终止子 终止子是给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA序列。在一个操纵子中至少在结构基因群最后一个基因的后面有一个终止子。终止子按其作用是否需蛋白因子的协助至少可以分为两类：一类是不依赖ρ因子的终止子，另一类是依赖ρ因子的终止子。 乳糖操纵子 mRNA 阻遏蛋白 I Z Y A O P pol 没有乳糖存在时 乳糖操纵子的负调控 阻遏基因 DNA 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 色氨酸操纵子 色氨酸操纵子的阻遏系统 阻遏-操纵机制对于色氨酸来说是一个充分的开关，它决定转录的开启和关闭，是色氨酸生物合成的第一水平调控。由于trp体系参与生物合成而不是降解，所以不受葡萄糖或cAMP-CAP的调控。 原核生物中，一个操纵子编码的mRNA一般都含有多个顺反子（基因），这些基因的功能相关，表达水平根据需要往往保持一定比例，且各基因的翻译效率并不单纯由该基因决定，下游基因的表达水平受上游基因的调控，上下游基因间存在着翻译偶联。 半乳糖对细菌有双重作用，它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(UDP-gal)是大肠杆菌细胞壁合成的前体。 双启动子的存在可以保证细菌能在两种不同的环境中可以形成细胞壁物质的前体—UDP-半乳糖。 鉴别sRNA的方法 近年来，随着基因组序列测定工作的完成，以及比较基因组学、生物信息学、基因芯片等一些新技术的应用，新的sRNA分子不断被发现并得到鉴定。目前，在原核生物中大规模系统寻找sRNA的工作已经开展，并且取得一定成果。 具有酶活性或作为核蛋白组成部分的sRNA 和蛋白质相互作用影响蛋白质功能的sRNA 与靶RNA结合调控目的基因表达的sRNA sRNA的生物学功能