第八章 原核生物基因表达的调控-佘PPT.ppt

单林娜 制作 诱导：基因被打开 β-半乳糖苷酶 透性酶 乙酰转移酶 图 诱导物和阻遏物成为调节操纵元的开关 2、阻遏蛋白的负性调节： （分解代谢）——负控诱导 1) 无乳糖存在时，阻遏物可以结合在操纵基因上—→阻止转录过程—→基因关闭 2)?有乳糖存在时，乳糖与阻遏物结合—→阻遏物变构—→阻遏物不能结合操纵基因—→转录进行—→基因开放 可诱导调控的操纵元，其基因表达产物都是利用某种营养物的酶体系（分解代谢） ??? 有营养物 ——相应基因开放 ??? 无营养物 ——细胞就没必要产生相应的酶 1．调控机理： CAP：Catabolite activator protein，分解代谢活化剂蛋白，由活化剂基因(A)编码。也叫环腺苷酸受体蛋白(cAMP?receptor?protein, CRP)。 （二）CAP的正性调节 cAMP：Cyclic AMP ATP在腺苷酸环化酶的作用下转变成环腺苷酸 (cyclic adenosine monophosphate, cAMP)。 The adenyl cyclase-catalyzed synthesis of cyclic AMP (cAMP) from ATP ? 2003 John Wiley and Sons Publishers CAP有2种状态： 无活性态：CAP未与cAMP结合时是没有活性的，不能与特定的DNA序列结合。 活性态： CAP与cAMP结合后，发生空间构象的变化而活化，能以二聚体的方式与特定的DNA序列结合，从而增强RNA聚合酶的转录活性，可使转录提高50倍。 Z Y A O P DNA 调控区 CAP结合位点 启动序列 操纵序列 结构基因 Z： β-半乳糖苷酶 Y： 透酶 A：乙酰基转移酶 在lac操纵元的启动子Plac上游端有一段与Plac部分重叠的序列，能与CAP特异结合，称为CAP结合位点(CAP?binding?site)。 （二）CAP的正性调节 在什么条件下cAMP能够与CAP结合呢？ 当葡萄糖浓度高时，cAMP浓度降低，CAP不能被活化，lac操纵元的结构基因表达下降（如下图）。 当葡萄糖浓度低时，cAMP浓度升高，CAP被活化，lac操纵元的结构基因表达上升（如下图）。 2、CAP正调控的意义 葡萄糖、乳糖同时存在时，葡萄糖先利用 1）有葡萄糖存在时，cAMP↓—→cAMP-CAP↓，不能结合CAP位点上，—→正调控作用↓—→乳糖操纵元不能表达。 （虽然有乳糖存在，乳糖操纵元不开放基因） 2）无葡萄糖存在时，cAMP↑—→cAMP-CAP↑—→正调控作用↑—→基因表达。 CAP正调控的意义在于保证经济有效地利用碳源。 对lac操纵元来说CAP是正性调节因素，lac阻遏蛋白是负性调节因素。两种调节机制之间是何种关系呢？ CAP和lac阻遏蛋白两种调节机制根据存在的碳源性质及水平协调调节lac操纵元的表达。 当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统不能发挥作用 如无CAP存在，即使没有阻遏蛋白与操纵序列结合，操纵元仍无转录活性。 cAMP—CAP复合物与启动子区的结合是转录起始所必需的。 （三）协调调节 单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作碳源；若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在时，细菌首先利用葡萄糖。 葡萄糖对 lac 操纵元的阻遏作用称为分解代谢阻遏(catabolic repression)。 The Lac Operon:When Glucose Is Present But Not Lactose Repressor Promoter LacY LacA LacZ Operator CAP Binding RNA Pol. Repressor Repressor Repressor mRNA Hey man, I’m constitutive Come on, let me through No way Jose! CAP The Lac Operon:When Lactose Is Present But Not Glucose Repressor Promoter LacY LacA LacZ Operator CAP Binding Repressor Repressor mRNA Hey man, I’m constitutive CAP cAMP Lac Repressor Repressor X This lactose has bent me out of shape CAP cAMP CAP cAMP RNA Pol. RNA Pol. Yipe…! Bind to me Polymerase The Lac Operon:When Neither Lactose N