色氨酸操的纵子分析.ppt

第四节 色氨酸操纵子（Trp operon） 内容提要： 色氨酸操纵子的结构 色氨酸操纵子的阻遏调控机制 色氨酸操纵子的弱化调控机制 乳糖操纵子的基本结构与调控原理 特点: (1) trpR和trpABCDE不连锁； (2) 操纵基因（操作子）和启动子部分重叠 (3) 有衰减子(attenuator)/弱化子 (4) 启动子和结构基因不直接相连，二者被 前导序列(Leader)所隔开 三、trp 操纵子的弱化机制 1、衰减子/弱化子：DNA中可导致转录过早终止的一段核甘酸序列（123-150区）。 研究引起终止的mRNA碱基序列，发现该区mRNA通过自我配对可以形成茎-环结构，有典型的终止子特点。 2、前导序列：在trp mRNA5‘端trpE基因的起始密码 前一个长162bp的mRNA片段。 高Trp时： Trp-tRNATrp 存在 核糖体通过片段1(2个Trp密码子) 封闭片段2 片段3，4形成发夹结构 类似于不依赖ρ因子的转录终止序列 RNA聚合酶停止转录,产生衰减子转录产物 低Trp时： Trp-tRNATrp 没有供应 核糖体翻译停止在片段1 （2个Trp密码子） 片段2，3 形成发夹结构 转录不终止 RNA聚合酶继续转录 细菌通过弱化作用弥补阻遏作用的不足，因为阻遏作用只能使转录不起始，对于已经起始的转录，只能通过弱化作用使之中途停下来。阻遏作用的信号是细胞内色氨酸的多少；弱化作用的信号则是细胞内载有色氨酸的tRNA的多少。它通过前导肽的翻译来控制转录的进行，在细菌细胞内这两种作用相辅相成，体现着生物体内周密的调控作用。 色氨酸操纵子的调控机制 阻遏调控 弱化（衰减调控） ●前导序列L含有四段特殊序列，序列1前有一段前导肽。其10-11位是连续的色氨酸； ●序列2-3或3-4可形成茎环结构，3-4之间的茎环结构是一个转录终止子结构（衰减子） ●Trp缺乏时，核糖体的翻译停滞在11-12位色氨酸密码处，序列2-3形成茎环结构，3-4就不能形成终止子，结构基因转录继续进行。反之，停止。 重 点 色氨酸操纵子的阻遏调控机理 色氨酸操纵子的衰减（弱化）调控机理 * * 一、色氨酸操纵子的结构 调控基因 结构基因 催化从分支酸到合成色氨酸所需的酶 trpR trp 二、trp 操纵子的阻遏系统 低Trp时： 阻遏物不结合操纵基因; 高Trp时： 阻遏物+Trp 结合操纵基因 Trp Trp 高时 Trp 低时 mRNA O P trpR 调节区 结构基因 RNA聚合酶 RNA聚合酶 色氨酸的调节 转录衰减 色氨酸操纵子 衰减子（attenuator）/弱化子 前导序列（leader sequence） 123~150 UUUU…… UUUU…… 调节区 结构基因 trpR O P 前导序列 衰减子区域 UUUU…… 前导mRNA 1 2 3 4 衰减子结构 第10、11密码子为trp密码子 终止密码子 14aa前导肽编码区: 包含序列1 形成发夹结构能力强弱： 序列1/2序列2/3序列3/4 trp 密码子 UUUU…… 1 2 2 3 3 4 UUUU…… 3 4 UUUU 3’ 3 4 核糖体 前导肽 前导mRNA 1.当色氨酸浓度高时 转录衰减机制 1 2 5’ trp 密码子 衰减子结构 就是终止子 可使转录 前导DNA UUUU 3’ RNA聚合酶 终止 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 2.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 Low Trp High Trp 弱化机制 转录、翻译偶联,产生前导肽