第九章 原核生物转录调控PPT.pptVIP

一、原核生物基因表达调控总论 二、乳糖操纵元 三、半乳糖操纵元 四、色氨酸操纵元;一、原核生物基因表达调控总论;原核生物基因调控一般执行如下规律 ? 一个体系需要时被打开，不需要时被关闭。 ? 基因的开与关是相对的。 ? 开-关的活性可以通过转录水平上进行调节。 ? 原核生物主要受到营养状况和环境因素的影响 ? 真核生物主要是受发育阶段和激素水平的影响;一、原核生物基因表达调控总论;一、原核生物基因表达调控总论;细菌的RNA聚合酶活性形式(全酶)为15S，由5种不同的多肽链构成，按分子量大小排列分别为β‘，β，σ，α和ω。每分子RNA聚合酶除有两个α亚基外，其余亚基均只有一个，故全酶为β’βα2σω。 α亚基：与启动子结合有关。 β亚基：与转录的起始和延伸有关。 β’亚基：与模板DNA的结合有关。;?因子的结合和解离;转录起始需解决的问题：; 启动子是一段位于结构基因5‘端上游区的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确地相结合并具有转录起始的特异性。因为基因的特异性转录取决于酶与启动子能否有效地形成二元复合物，故RNA聚合酶如何有效地找到启动子并与之相结合是转录起始过程中首先要解决的问题。有实验表明，对许多启动子来说，RNA聚合酶与之相结合的速率至少比布期运动 中的随机碰撞高100倍。 ;启动子：含有RNA聚合酶特异性结合和转录起始所需的保守序列。长约40bp,内含对于启动子功能很关键的高度保守的短序列。 　－10区（Pribnow盒） :是几乎所有启动子都含有的一个6~8bp的序列，位于转录起点上游10bp处，一般为TATAAT。 　－35区：是另一个在大多数启动子中都可找到的6~10bp序列（TTGACA）。位于转录起始点上游35 bp处。;? 转录的起始是基因表达的关键阶段，而这一阶段的重要问题是RNA聚合酶与启动子的相互作用。启动子的结构影响了它与RNA聚合酶的亲合力，从而影响基因的表达水平。 -10区与-35区的最佳间距 ? -35区与-10区之间的距离大约是16~19bp，小于 15bp或大于20bp都会降低启动子的活性。强启动 子-10和-35区之间的间隔为17±1 bp增大或减小能 明显影响启动子强度。; 启动子有强弱之分，虽然原核细胞仅靠一种RNA聚合酶就???负责所有RNA的合成，但它却不能识别真核基因的启动子。为了表达真核基因，必须将其克隆在原核启动子的下游，才在原核表达系统中被转录。在原核生物表达系统中，通常使用的可调控的强启动子有lac (乳糖启动子)、trp (色氨酸启动子)、PL和PR(λ噬菌体的左向和右向启动子)以及tac（乳糖和色氨酸的杂合启动子)等。 ;增强子可以提高转录的水平 增强子(enhancer)指增加同它连锁的基因转录频率的DNA序列。增强子是通过启动子来增加转录的。有效的增强子可以位于基因的5’端，也可位于基因的3’端，有的还可位于基因的内含子中。增强子的效应很明显，一般能使基因转录频率增加10～200倍，有的甚至可以高达上千倍。例如，人珠蛋白基因的表达水平在巨细胞病毒(cytomegalovirus，CMV)增强子作用下可提高600～1 000倍。增强子的作用同增强子的取向(5’-3’或3’-5’)无关，甚至远离靶基因达几千kb也仍有增强作用。;1981年Benerji在SV40DNA中发现一个长约140bp的序列，它能大大提高SV40DNA／兔β—血红蛋白融合基因的表达水平，这是发现的第一个增强子。它位于SV40早期基因的上游，由两个正向重复序列组成，每个长72 bp。目前发现的增强子多半是重复序列，一般长50bp，通常有一个8-12bp组成的“核心”序列，如SV40增强子的核心序列是5’—GGTGTGGAAAG—3’。 ;首先被发现的增强子是SV40增强子。两个增强子位于基因组的两个串连的72nbp重复中，约在转录起始点上游200bp处，每个72bp重复中有一个。缺失实验显示两个重复缺失一个并不产生什么影响，而如两个均缺失即将大大降低活体内的转录。有人发现，如果将β珠蛋白基因放在含有72bp重复的DNA分子中，它的转录作用在活体内将增高约200倍以上，甚至当此72bp顺序位于离转录起点上游1400bp或下游3000bp时仍有作用。各个基因中的增强子顺序差别较大，但有一个基本的核心顺序(core sequence)：AAAGGTGTGGGTTTGG ;RNA聚合酶全酶(?2????)与模板结合 2. DNA双链解开 3. 在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形成转录起始复合物 5?-pppG -OH + NTP ? 5?-pppGpN - OH 3? + ppi 转录起始复合物:;RNA聚合酶与启动子的相互作用 (1)DNA解