基因表达调控regulation of gene expression演示教学.ppt

CAP Binding Bends DNAv This DNA bending results in more efficient RNA polymerase binding CAP mediates glucose repression of Lac Promotes transcription 调控机制 I基因编码产生阻遏蛋白，阻遏蛋白为四聚体，在没有乳糖的条件下，阻遏基因与操纵基因结合。当有乳糖存在时，经透酶作用进入细胞，在β-半乳糖苷酶催化下转变成半乳糖，后者作为诱导剂（inducer）与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白与操纵基因解聚，结构基因转录。 Lactose Glucose - + - - + - + + LacI CAP-cAMP Four States of the Lac Operon 2.阿拉伯糖操纵子（ara operon） 结构特点 结构基因 B、A、D，分别编码异构酶（isomerase）、激酶（kinase）、表位酶（epimerase），催化阿拉伯糖转变为5-磷酸木酮糖 调控区 由启动子（P）、起始区（I）和操纵基因（O）构成 CAP 调控机制 C基因是调节基因，编码调控蛋白AraC， AraC蛋白单独存在时，结合到araO1和araO2，表现出负调控；阿拉伯糖使AraC蛋白变构，结合到araI上，表现正调控。在ara操纵子基因表达调控中，CAP蛋白的调控作用不显著。 The Arabinose Operon This loop prevents RNA transcription (NOT true for all loops) No Arabinose present, operon OFF Arabinose present, Glucose absent, operon ON 调控作用 有葡萄糖，有或无阿拉伯糖：关闭 无葡萄糖，无阿拉伯糖：关闭 无葡萄糖，有阿拉伯糖：开放 3.色氨酸操纵子（trp operon） 结构特点 E.coli的色氨酸操纵子有五个结构基因E、D、C、B、A基因编码三种酶，用于合成色氨酸， 上游调控区由启动子（P）和操纵基因（O）组成 R基因编码阻遏蛋白 Genomic Organization of the Trp Operon 调控机制 阻遏型操纵子及衰减机制。衰减子位于结构基因E和操纵基因O之间的L基因中。L基因的部分转录产物编码14个氨基酸，其中含两个相邻的色氨酸密码子，这两个相邻的色氨酸密码子及原核生物中转录和翻译的偶联是产生衰减的基础。 调控作用 将环境中的色氨酸消耗完，然后开始自身合成。 Control of Gene Expression in the Trp Operon The enzyme catalyzing the first step in the pathway is inhibited by Trp (feedback control). In the presence of Trp, a repressor protein binds to an operator upstream of the Trp operon and shuts off transcription Attenuation. There is a 160 base pair region in the Trp mRNA that causes transcription to terminate prematurely if Trp is present. Trranscriptional Control Attenuation Control 二 翻译水平的调控 SD序列（Shine-Dalgarno sequence） 原核细胞多顺反子mRNA上的一段序列，位于起始密码子上游 SD序列与起始密码子的距离、蛋白质对SD序列的作用，影响翻译的起始 mRNA二级结构隐蔽SD序列的作用 mRNA的稳定性 mRNA的降解速度是翻译调控的一个重要因素 mRNA的稳定与其序列和结构（即一级结构与次级结构）有关 翻译产物对自身翻译的影响 核糖体蛋白 50种蛋白质分布于不同操纵子各自编码一种可结合于mRNA多顺反子上游特定部位的蛋白质，阻止核蛋白体结合 翻译终止因子RF2调节自身的翻译 前25个密码子与后315个密码子间的UGAC在无RF2时框移 小分子RNA的调控作用 调整基因表达产物的类型 mRNA干扰性互补RNA（mRNA interfering complementary RNA，micRNA） 低水平表达基因的调控 小分子RNA阻遏物在翻译水平严格控制