微生物基因表达调控解读.ppt

衰减作用 The trp Attenuator 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 色氨酸供应短缺时，基因活化；色氨酸过剩时，与阻遏因子结合，抑制基因转录。 为什么需要阻遏体系？ 目前认为阻遏物的作用是当有大量外源色氨酸存在时，阻止非必需的先导mRNA的合成，它使这个合成系统更加经济 。 为什么需要弱化系统？ 当trp浓度低时，阻遏物从有活性变为无活性，速度极慢，不能很快引发trp 合成。因此需要一个能快速作出反应的系统，以保持培养基中适当的Trp水平。 细菌演化出弱化系统的生物学意义 通过tRNA荷载与否进行调控，更为灵敏； 氨基酸的主要用途是合成蛋白质，因而tRNA 荷载为标准 进行调控更为恰当； 两个调控系统，避免浪费提高效率； 原核生物细致的精细调控机制，增强原核生物对环境的适应性 小 结 原核基因表达转录水平调控的基本方式 1.通过特殊的代谢物调控基因的活性 ⑴ 可诱导调节方式 负调控：阻遏蛋白的调节；正调节：激活蛋白的调节 ⑵ 可阻遏调节方式 2.通过衰减方式进行调节； 3.通过异化抑制作用进行调节； 4.应急调节 构巢曲霉A. nidulans 的孢子颜色突变体菌落形态 无隔菌丝 有隔菌丝 各种霉菌形态特征 根 霉 曲霉分生孢子 曲霉的顶囊、分生孢子梗、足细胞 青霉分生孢子 青霉的帚状枝 * * CAP结合位点 CAP以两种方法来激活转录： （1）它可能直接和RNA Pol相互作用； （2）作用于DNA，改变其结构，从而帮 助RNA Pol结合。 2.环式AMP 葡萄糖对乳糖操纵子转录的阻断作用并不是直接的,其未知降解产物可以降低细胞内的环式AMP(cAMP)的含量起作用。此关键代谢物(cAMP)对葡萄糖降解代谢所抑制的各种操纵子的转录都是需要的,葡萄糖降解物控制细胞内cAMP水平的方式还不清楚。 ATP是cAMP的直接代谢前体,担任这种转化的酶是腺苷酸环化酶，此酶可能受代谢降解物的直接抑制。 3.cAMP的正调控 细菌中cAMP含量与葡萄糖分解代谢有关： 当环境中无葡萄糖可供利用时，cAMP含量就升高，CAP通过CAP结合位点与cAMP结合并发生空间构象的变化而活化，以二聚体的方式与特定的DNA序列结合，促进转录的进行。 当细菌利用葡萄糖分解供给能量时，cAMP生成少而分解多，cAMP含量低；cAMP浓度降低，CAP不能被活化，1ac操纵元的结构基因表达下降。 乳糖操纵元正性调节 I P O Z Y A CAP site CAP cAMP I P O Z Y A CAP site 高乳糖、低葡萄糖 诱导物 I P O Z Y A 阻遏蛋白 高葡萄糖、低乳糖 CAP 低乳糖、低葡萄糖 I P O Z Y A site cAMP CAP I P O Z Y A 高葡萄糖、高乳糖 CAP 注 意 ※ 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。 ※ 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分解代谢阻遏。 第二节 色氨酸操纵元 色氨酸是构成蛋白质的组分，一般环境难以提供足够的色氨酸，细菌要生存繁殖常要自己合成色氨酸，但一旦环境能提供色氨酸时，细菌就充分利用外界的色氨酸、减少或停止合成色氨酸，以减轻自己负担。细菌所以能做到这点是因为有色氨酸操纵元的调控。 Lac\ara\gal均为分解代谢，而trp 负责物质的合成，它不受葡萄糖或cAMP-CAP的调控。 一、 色氨酸操纵元组成 t