07-1_原核生物基因表达调控及乳糖操纵子.ppt

乳糖操纵子的控制模型的主要内容： ① Z、Y、A基因的产物由同一条多顺反子的mRNA分子所编码。② 这个mRNA分子的启动子紧接着O区，而位于I与O之间的启动子区（P），不能单独起动合成β-半乳糖苷酶和透过酶的生理过程。③ 操纵基因是DNA上的一小段序列（仅为26bp），是阻遏物的结合位点。④当阻遏物与操纵基因结合时，lac mRNA的转录起始受到抑制。⑤诱导物通过与阻遏物结合，改变它的三维构象，使之不能与操纵基因结合，从而激发lacmRNA的合成。当有诱导物存在时，操纵基因区没有被阻遏物占据，所以启动子能够顺利起始mRNA的合成。 IPTG：异丙基-β-D-硫代半乳糖苷 The Lac Operon:Neither Lactose Nor Glucose is Present Repressor Promoter LacY LacA LacZ Operator CAP Binding CAP cAMP CAP cAMP CAP cAMP Bind to me Polymerase RNA Pol. Repressor Repressor mRNA Hey man, I’m constitutive Repressor STOP Right there Polymerase Alright, I’m off to the races . . . Come on, let me through! No way Jose! End of section 4 第五节 原核生物翻译水平的调控 翻译调控主要发生在翻译的起始阶段，基因表达时翻译效率主要取决于mRNA的一级结构和高级结构。 因此，mRNA的翻译起始区域往往是调控的靶位点 。 一、反义RNA的调控作用 反义RNA：又称干扰mRNA的互补RNA，简称micRNA，是指与靶mRNA具有互补序列的调控RNA，通过互补的RNA序列与特定靶mRNA结合，起负调控作用。 结合位点 mRNA的SD序列 起始密码子 氨基酸N端的部分密码子 细菌铁蛋白用来储存细胞中的过剩铁离子。 bfr基因编码细菌,而anti-bfr基因编码反义RNA。 高Fe浓度时 低Fe浓度时 二、mRNA二级结构是翻译起始调控的重要因素 核糖体的30S亚基必须与mRNA结合，要求mRNA 5’端有一定的空间结构。 SD的微小变化，往往会导致表达效率上的成百上千倍的差异，这是由于核苷酸的变化改变了形成mRNA 5’端二级结构的自由能，影响了核糖体30S亚基与mRNA结合，从而造成了蛋白质合成效率上的差异。 三、调节蛋白的调控作用 当细胞内RF2供应充足时，RF2促成核糖体在上述UGA处肽链合成的终止 若细胞缺乏RF2，则核糖体以未知机制向前滑动一个nt，发生移框，继续合成到最后一个密码子 RF2蛋白质340个aa，密码子不处于同一阅读框 5‘…..GUU CUU AGG GGG UAU CUUU GAC UAC GAC…..3’ NH2 Val Leu Arg Gly Tyr Leu Asp Tyr Asp COOH 20 21 22 23 24 25 26 27 28 1、释放因子RF2合成的自体调控 利用自身释放肽链的职能提前终止其mRNA的翻译 * 调节蛋白与 rRNA的结合力高于与自身 mRNA的结合力 当细胞内核糖体较少时，有游离的rRNA存在，调控蛋白优先结合rRNA，此时调控蛋白控制的自身操纵元mRNA继续翻译 相反情况，调控蛋白优先结合mRNA，此时调控蛋白控制的自身操纵元mRNA停止翻译 调控实质：核酸的合成水平调节了蛋白质的合成翻译水平 2、细菌中有些mRNA结合蛋白可激活靶基因的翻译 蛋白质 合成终止 四、魔斑核苷酸水平对翻译的影响 见第三节 细菌应急反应 End 首先，我们来回顾一下与基因表达有关的基础知识。 改变基因表达的情况以适应环境，在原核生物、单细胞生物中尤其显得突出和重要，因为细胞的生存环境经常会有剧烈的变化。 例如：周围有充足的葡萄糖，细菌就可以利用葡萄糖作能源和碳源，不必更多去合成利用其它糖类的酶类，当外界没有葡萄糖时，细菌就要适应环境中存在的其它糖类(如乳糖、半乳糖、阿拉伯糖等)，开放能利用这些糖的酶类基因，以满足生长的需要。 即使是内环境保持稳定的高等哺乳类，也经常要变动基因的表达来适应环境，例如与适宜温度下生活相比较，在冷或热环境下适应生活的动物，其肝脏合成的蛋白质图谱就有明显的不同。 所以，基因表达调控是生物适应环境生存的必需。 原核生物中营养状况和环境因素对基因表达起着举足轻重的影响。 真核生物尤其是高等真核生