分子生物学6课件.pptx

三、原核生物的基因轉錄及表達調控2.基因表達調控原核生物基因表達的調控主要以操縱子（operon）的方式進行Operon:Agroupofcontiguous,coordinatelycontrolledgenes

三、原核生物的基因轉錄及表達調控2.基因表達調控（1）乳糖操縱子（thelacoperon）lacZ:?-半乳糖苷酶（?-galactosidase）基因lacY:半乳糖苷透過酶（galactosidepermease）基因lacA:半乳糖苷乙醯基轉移酶（galactosidetransacetylase）基因lacI:調節基因（regulatorygene）Operator:操縱區Repressor:阻遏子（阻遏物）Inducer:誘導物（異構乳糖，allolactose）

negativecontrol

三、原核生物的基因轉錄及表達調控2.基因表達調控（2）操縱子的發現操縱子概念的提出者Fran?oisJacobJacquesMonod

三、原核生物的基因轉錄及表達調控2.基因表達調控（2）操縱子的發現發現過程?-半乳糖苷酶可被誘導（Monod,1940s）半乳糖苷透過酶與?-半乳糖苷酶一起被誘導出來（發現一種不能產生半乳糖苷透過酶的突變體）發現半乳糖苷乙醯基轉移酶也是同時被誘導出來發現一種組成型突變體（constitutivemutants）構建局部（部分）二倍體（merodiploid，帶有野生型與組成型突變的等位基因），進行“PaJaMo”系列實驗（ArthurPardee,Jacob,Monod），發現乳糖代謝基本調控規律

Fran?oisJacob,JacquesMonod,etAndréLwoff,

PrixNobel1965

三、原核生物的基因轉錄及表達調控2.基因表達調控（2）操縱子的發現研究局部（部分）二倍體所得出的發現野生型（可被誘導型）等位基因是顯性的，說明野生型等位基因能產生某種物質，使得與乳糖代謝有關的基因處於關閉狀態，而在被誘導後才表達推測有一種可稱為阻遏物（repressor）的物質存在；組成型突變體則是產生阻遏物的基因有缺陷既然有repressor，就應該有與repressor結合的DNA序列（operator）；若operator有突變，不能與repressor結合，則是一種顯性的組成型突變體

WMWM隱性順式顯性

WM順式及反式顯性WM顯性負突變體

三、原核生物的基因轉錄及表達調控2.基因表達調控（2）操縱子的發現結論通過阻遏基因（阻遏物）與操縱區，lacZ、lacY、lacA這3個結構基因是一起被調控的，它們組成了一個操縱子（thelacoperon）後來的研究證實了Jacob與Monod的預言，並使操縱子的慨念進一步完善

ThelatestbookbyF.Jacob

Science332,767(13MAY2011)

三、原核生物的基因轉錄及表達調控2.基因表達調控（3）阻遏的機制兩種假說聚合酶與阻遏物可一起結合在lacoperon的啟動子區，阻遏物的作用只是阻止轉錄從起始狀態進入延伸狀態阻遏物的作用是不讓RNA聚合酶進入lacoperon的啟動子（得到最新實驗數據的支持）

三、原核生物的基因轉錄及表達調控2.基因表達調控（4）乳糖操縱子的正調控阻遏物的調控是負調控，乳糖操縱子的調控還需正調控因數代謝物阻遏效應（cataboliterepression）cAMP在細胞中的濃度與葡萄糖的含量成反比，它與一種稱為代謝物啟動蛋白（cataboliteactivatorprotein，又稱CAP，另一稱呼是環腺苷酸受體蛋白：cAMPreceptorprotein，CRP）一起，起到正調控作用。因此，起正調控作用的是CAP-cAMP

三、原核生物的基因轉錄及表達調控2.基因表達調控（4）乳糖操縱子的正調控乳糖操縱子的啟動子實際上是一種弱啟動子，其-35box與原核啟動子相應的共同序列相差甚大，因此才需要CAP-cAMP進行正調控；如果是強啟動子（與共同序列十分相近），則不需要正調控，但這種情況會使得即使葡萄糖存在，乳糖操縱子也一樣運作。

Theconsensussequencesofprokaryoticpromoters

三、原核生物的基因轉錄及表達調控2.基因表達調控（5）CAP的作用機制通過對有關突變體進行分析，發現CAP-cAMP的結合位點在啟動子的上游（與啟動子緊密相鄰），該位點稱為啟動物位點（activatorsite）。CAP-cAMP結合到啟動物位點後，就