分子遗传课件71110第七章 原核基因表达调控.ppt

第三节 转录后加工的调控 一、经mRNA切割进行的调控 细菌mRNA几乎都以转录出的最初形式进行翻译，而无需加工。细菌的mRNA大多数是多顺反子，也有一些是单顺反子。多顺反子无需切割成单个基因的mRNA，就可以进行翻译。 但也有例外，如T7噬菌体，早期和晚期基因转录成多顺反子mRNA，然后mRNA分子在几个位点切割释放出各个基因的mRNA。这种表达形式也存在于T3噬菌体中。 第三节 转录后加工的调控 一、经mRNA切割进行的调控 二、通过切割释放原核和真核rRNA 四、阻抑蛋白作用机制 1.阻抑蛋白与特异DNA结合 2.诱导物与阻抑蛋白结合操纵基因的影响 3.阻抑蛋白结构与功能的关系 诱导物对阻抑蛋白结构的影响 阻抑蛋白与诱导物结合，使头段与核心段的相对定位改变，结果二聚体的两个头段不再同时与DNA结合。 四、阻抑蛋白作用机制 1.阻抑蛋白与特异DNA结合 2.诱导物与阻抑蛋白结合操纵基因的影响 3.阻抑蛋白结构与功能的关系 4.操纵基因O1、O2和O3对阻抑蛋白阻抑能力的影响 形成完整阻抑需要阻抑蛋白形成四聚体的原因 在四聚体阻抑蛋白中，每个二聚体都有两个头段，两个头段在一起能结合一个操纵基因序列，这使整个阻抑蛋白能同时结合两个操纵基因位点。在乳糖操纵子起始区中还有另外两个操纵基因位点。因此，乳糖操纵子中存在O1、O2、O3三个操纵基因。 三个操纵基因O1、O2、O3的结构和位置 基本操纵基因O1正好位于lacZ基因的开始区，它与阻抑蛋白亲和力最强。两个弱的操纵基因(有时称为假操纵基因)位于基本操纵基因的两侧，O2位于开始点下游410bp处，O3位于开始点上游83bp处。当Lac阻抑蛋白与O1结合时，会同时与另一个弱操纵基因结合，这使结合点之间的DNA形成一个环。 O1、O2、O3的功能 与额外操纵基因的结合可影响阻抑效率。去除下游操纵基因(O2)或上游操纵基因(O3)中的任意一个，都会使阻抑效率降低2～4倍。然而，如果同时删除O2和O3，阻抑效率降低100倍。表明阻抑蛋白结合另两个操纵基因中一个的能力对阻抑作用的形成也像结合O1一样重要。 四、阻抑蛋白作用机制 1.阻抑蛋白与特异DNA结合 2.诱导物与阻抑蛋白结合操纵基因的影响 3.阻抑蛋白结构与功能的关系 4.操纵基因O1、O2和O3对阻抑蛋白阻抑能力的影响 5.阻抑蛋白对RNA聚合酶功能的影响 阻抑蛋白和RNA聚合酶可同时与DNA结合，且阻抑蛋白与DNA的结合能增强RNA聚合酶结合DNA的能力 结合着的RNA聚合酶不能起始转录。RNA聚合酶单独结合lac启动子的平衡常数是1.9×107M－1。阻抑蛋白存在时，该常数增加2个数量级达2.5×109M－1 平衡常数的增加与操纵子诱导的关系 平衡常数较大时，则意味着被阻抑蛋白结合的启动子与RNA聚合酶结合的机会增加100倍。RNA聚合酶与阻抑蛋白同时与DNA结合，使得一旦诱导，就能开始转录，无需等待RNA聚合酶被“俘获”。 阻抑蛋白的综合作用加速了诱导过程 阻抑蛋白实际上使RNA聚合酶贮存在启动子上。RNA聚合酶阻抑蛋白DNA复合物在关闭阶段被阻止发生作用。当加入诱导物后，释放出阻抑蛋白，关闭的复合物转变成开放的复合物，起始转录。 第二节 操纵子 一、乳糖操纵子的结构 二、小分子诱导物对阻抑蛋白活性的影响 三、操纵子突变 四、阻抑蛋白作用机制 五、蛋白质与DNA的特异结合作用 五、蛋白质与DNA的特异结合作用 蛋白质与特异DNA序列间亲和力很高，而与随机DNA序列间亲和力很低 但大量低亲和力位点则与小量高亲和力位点竞争四聚体阻抑蛋白 在大肠杆菌基因组中，仅有一个高亲和力的位点，这就是操纵基因。除操纵基因外，大肠杆菌基因组中其他DNA都是阻抑蛋白的低亲和力位点，因此有4.2×106个低亲和力位点。大量的低亲和力位点意味着，即使没有特异的结合位点，几乎所有的阻抑蛋白仍能与DNA结合，而不游离在溶液中。 五、蛋白质与DNA的特异结合作用 在乳糖操纵子系统中，其结果是： ??? (1)非特异结合常数KA＝2×105M－1。 ??? (2)在10－15L的细菌中，非特异结合位点的浓度是4×106，而DNA浓度是7×103mol/L(浓度很高)。 ??? 将这些值代入公式，得出： ??? 游离阻抑蛋白∶结合阻抑蛋白＝10－4 ??? 因此，除了0.01%外，所有的阻抑蛋白都与DNA随机结合。 结论 因为每个细胞中约有10分子阻抑蛋白，这等于说细胞内没有游离的阻抑蛋白。 第二节 操纵子 一、乳糖操纵子的结构 二、小分子诱导物对阻抑蛋白活性的影响 三、操纵子突变 四、阻抑蛋白作用机制 五、蛋白质