第十一章 原核基因表达调控PPT.ppt

第十一章 原核基因表达调控;一 原核生物基因表达的特点 ;3 由于原核生物无核膜，所以转录和翻译是耦联的，也是连续进行的。 4 原核基因一般不含内含子，缺乏真核细胞的转录后加工系统。 5 原核生物基因表达的调控主要在转录水平，对RNA合成的调控有两种方式：起始控制（启动子控制）及终止控制（衰减子控制）。 6 在大肠杆菌mRNA的核糖体结合位点上，含有1个转译起始密码子及同16S rRNA 3ˊ末端碱基互补的序列，即SD序列。真核基因无此序列。;;二 代谢产物对基因活性的调节 ;1 可诱导调节 ;Lac操纵子模型主要内容： ;;;;;;;2 可阻碍的调节;色氨酸操纵子模型的主要内容： ;trp operon的结构简图 ;2色氨酸操纵子的调节基因（Trp R）产物阻碍Pr是无活性的称为阻碍Pr原。不能与操纵基因结合，此时的结构基因可转录并翻译成由分支酸合成色氨酸的5种酶，合成色氨酸。 3当有过量色氨酸存在时，色氨酸（或Trp-tRNA）作为辅阻碍物(corepressor)与阻碍Pr原结合，形成有活性的阻碍Pr，有活性的阻碍Pr与操纵基因结合，阻止转录的进行，使结构基因不能编码参与色AA合成代谢有关的酶。;trp与trp阻遏物结合改变了阻遏物的构象 ;;三 弱化子对基因活性的影响 ;在这种调节方式中，起信号作用的是有特殊负载的氨基酰-tRNA的浓度，如色AA操纵子中色氨酰-tRNA的浓度。当操纵子被阻碍，RNA合成被终止时，起终止转录信号作用的那一段核苷酸称为弱化子。 弱化子是转录调节中的微调整，只要稍加变动就可影响整个体系的功能。 核糖体在基因转录产物上的不同位置，决定了RNA可以形成哪一种形式的二级结构，并由此决定基因能否继续转录。;1 前导区：在trp-mRNA 5ˊ端trp E基因的起始密码前有一个长162bp的mRNA片断被称为前导区。其中123-150的碱基序列如果缺失，trp基因的表达可提高6倍，无论trpR+或trpR-。研究发现：当mRNA合成起始以后，除非培养基中完全没有色AA，转录总是在这个区域终止，产生一个仅有140个bp的RNA分子，终止Trp基因的转录，这就是123-150序列缺失会提高Trp基因表达的原因。因为转录终止发生在这一区域，而且这种终止是被调节的，这个区域就称为弱化子。 ;2. 前导肽：在前导序列中，翻译起始于AUG，产??一个含有14个AA的多肽，被称为前导肽。在前导序列第10和第11位上有相邻的两个色AA密码子，具有重要的作用，在组AA和苯丙AA操纵子中具有相同的结构。 前导区中的茎环结构可分为四个区，这4个区中基因以两种不同方式配对，2区和3区配对时，转录继续进行，3区和4区配对时，配对区正好位于终止密码子的识别区，可终止转录的进行。;3 转录弱化作用： mRNA转录的终止是通过前导肽基因的翻译来调节的，由于前导基因中有两个相邻的色AA密码子，所以前导肽的翻译对tRNA-trp的浓度敏感。 当培养基中色AA浓度很低时，负载有色AA的tRNA-trp也就少，翻译通过两个相邻色AA密码子的速度就会很慢，此时的前导区结构是2-3区配对，不形成3-4配对的终止结构，转录可继续进行，将trp操纵子中的结构基因全部转录。 ;当培养基中Trp浓度高时，核糖体可顺利通过两个相邻的trp密码子， 3-4区可以自由配对形成茎-环终止子结构，转录停止。所以弱化子对RNA聚合酶的影响依赖于前导肽翻译中的核糖体所处的位置，并且在前导肽中都富含该操纵子合成的那种氨基酸。;trp弱化子位点碱基顺序 ;;;;推测前导mRNA中的二级结构四个区能够碱基配对形成三个茎和环结构(1、2；2、3和3、4) ;E.coli trp operon弱化子模型 ;The trp Attenuator:;四 降解物对基因活性的调节;葡萄糖的存在会抑制细菌的腺苷酸环化酶，减少cAMP的合成，与它结合的Pr（cAMP受体Pr）因找不到配体而不能形成复合物。这个复合物是一个正调节物质，可以与操纵子上的启动区结合，起动基因转录。所以有葡萄糖存在时，不易形成复合物cAMP-CRP（受体蛋白）或cAMP-CAP（代谢产物活化蛋白），受其调控的基因就不表达。;当培养基中葡萄糖的量减少时，腺苷酸环化酶活力提高，cAMP合成增加，cAMP与CRP形成复合物并与启动子结合，促进乳糖操纵子的表达。 降解物的抑制作用是通过促进基因转录来正调节基因表达的，这是一种积极的调节方式。 ;;;五 细菌的应急反应; 2 当AA饥饿时。细胞中便存在大量的不带AA的tRNA，这种空载的tRNA会激活焦磷酸转移酶，使ppGpp大量合成，其浓度可增加10倍以上。ppGpp的出现会关闭许多基因，也会打开一些合成AA的基因，以应付这种紧急情况。 ;3. ppGpp的作用原理目前