原核生物的基因表达调控.pptVIP

第12章原核生物的基因体现调控

Section12RegulationofgeneexpressioninProkaryotes;原核生物的基因体现调控概述;;;操纵子学说TheoryofOperon;在论文中他们首先提出了操纵子(operon)和操纵基因(operator)的概念,他们的操纵子学说(theoryofoperon)使我们得以从分子水平认识基因体现的调控,是一种划时代的突破。

他们二人于1965年荣获诺贝尔生理学奖。

目前发现的操纵子重要有：（1）乳糖操纵子（2）色氨酸操纵子（3）阿拉伯糖操纵子（4）组氨酸操纵子;操纵子概念:

转录的功能单位，是基因体现和调控的单元。经典的操纵子包括了构造基因，调控元件以及调控基因。;1.Promoterbinding;12bp;Termination

(1)不依赖ρ因子的转录终止(Rho-indepenttermination)

;;(2)依赖ρ因子的转录终止(Rho-depenttermination);Controlelements;Thelacoperon乳糖操纵子;(2)调控元件:Plac启动子、lac操纵基因(其中具有Olac结合位点)

操纵基因(oprator)：控制基因，与启动子相邻，与调整基因的产物结合共同控制构造基因的体现。

Olac结合位点（操纵序列结合位点）：28bp碱基构成回文构造，与四聚体的乳糖阻抑（遏）物紧密结合，阻碍lacZYA的转录。

阻抑（遏）物（repressor）：是负调控系统中由调整基因(lacI)编码的调整蛋白，可于操纵基因结合，调控构造基因的转录。;顺式作用元件（cis-actingelement）：

指对基因体既有调整活性的DNA序列，在基因的同一条DNA分子上。如启动子、增强子、终止子、操纵基因等。

反式作用因子（trans-actingfactor)）：

参与基因体现调控的因子,它们与特异的靶基因的顺式元件结合起作用。编码反式作用因子的基因与被反式作用因子调控的靶序列(基因)不在同一染色体上。反式作用因子有两个重要的功能构造域:DNA结合构造域和转录活化构造域,它们是其发挥转录调控功能的必需构造。反式作用因子可被诱导合成,其活性也受多种原因的调整。如RNA聚合酶、CRP等。;(3)调(节)控基因:lacI，编码乳糖阻抑物，单体存在时不具活性，四聚体形式存在时具有活性。;乳糖操纵子的负调控机制：

当有葡萄糖存在时（下图）

;当只有乳糖存在时（下图）

;IPTG（isopropyl-β-Dthiogalactopyoanoside)诱导物：

同异乳糖;β-半乳糖苷酶使X-gal显蓝色;乳糖操纵子的正调控系统;CAP（CRP)只有与cAMP结合形成cAMP-CAP复合体时才能与DNA结合，激活Plac启动子，增进RNA聚合酶的转录。

Plac启动子是弱启动子，缺乏-35序列，只有弱的-10序列。

细胞中的cAMP(环腺苷酸）受葡萄糖的含量控制。

(1)当葡萄糖缺乏时，细胞中腺苷环化酶活力提高，cAMP含量升高，此时CAP与cAMP形成复合物，在诱导剂的作用下cAMP-CAP复合特定结合位点结合，引起DNA90°弯曲，增强了RNA聚合酶与启动子的结合，转录效率提高50倍。;（2）当葡萄糖存在时，cAMP在细胞中的含量极低，二聚体的CAP不能与DNA结合，受其调控的基因（LacZYA)就不体现。;;CAP的结合位点

CAP与DNA的结合部位是一种反向反复序列，结合位点也许有3种状况;C;TheTrpOperon色氨酸操纵子;;TrpR基因距trp基因族较远,产生阻抑物的基因,编码合成一种分子量为58kDa的阻遏蛋白.

Ptrp+O+trpL:调控元件

trpE:编码邻氨基苯甲酸合成酶

trpD:编码邻氨基苯甲酸焦磷酸转移酶

trpC;编码邻氨基苯甲酸异构酶

trpB:编码色氨酸合成酶

trpA:编码吲哚甘油-3-磷酸合成酶;2.色氨酸操纵子的调控机制;色氨酸称为辅阻遏物

(Corepressor);色氨操纵子的弱化系统

;前导RNA构造：try前导RNA由四个互补的区域构成，可形成多种不一样的发夹构造，其中一种就是弱化子3-4的发夹构造。;前导肽Theleaderpeptide

前导RNA序列中具有一种有效的核糖体结合位点并能形成由前导RNA第27-68号碱基所编码的14个氨基酸的前导肽,前导肽的作用是决定色氨酸的含量并控制转录的终止。;弱化作用（衰减作用）Attenuation;思索题：书本第388页：1-6；8-9；