原核基因表达调控.ppt

1、色氨酸阻遏蛋白與阻遏系統（1）Try操縱子的阻遏蛋白是由一個獨立的操縱子tryR編碼的，能夠與長約18bp的Otrp進行特異性互作，並且與Ptrp序列在-21和+3位重疊；（2）阻遏蛋白是一個二亞基的二聚體，它含有一個核心結構和兩個可以改變構象的DNA識別分支。（3）阻遏物只有在與色氨酸形成複合物時才能與Otrp進行結合。因此，try是共阻遏蛋白，它可以通過負回饋調節來抑制自身的合成。（4）阻遏蛋白能夠減低轉錄起始約70倍，這比lac阻遏蛋白的結合能力要小的多。下麵看一下tryR與色氨酸如何進行阻遏調控。通過對色氨酸操縱子的深入研究發現，在色氨酸高濃度和低濃度下觀察到的trp操縱子的表達水準相差約600倍，然而阻遏作用僅僅使轉錄降低70倍；阻遏蛋白失活突變並不能完全消除色氨酸對trp操縱子表達的影響。顯然trp操縱子的這種調控與阻遏物的控制是無關的，阻遏作用並不是唯一的調節機制。必然還有其他的調控機制存在。2、衰減調控機制的發現（1）弱化子：DNA中可導致轉錄過早終止的一段核甘酸序列（123-150區）。123~150是一個富含GC的回文結構，後面緊跟8個U；當形成髮夾結構時是以一個高效的轉錄終止子起作用，只能合成很短的一段mRNA。（2）前導序列：在trp操縱子的mRNA5‘端trpE基因的起始密碼子前一個長162bp的mRNA片段。（3）先導肽先導肽包含一個由14個氨基酸（27-68位堿基編碼）組成的核糖體結合位點（RBS），在其第10和第11位有相鄰的兩個色氨酸密碼子。這一點很重要，將影響翻譯時核糖體的結合位點，這又反過來對轉錄的終止進行調節。（4）弱化機制衰減作用中的幾個條件：首先，在細菌中轉錄和翻譯是偶聯的，因此，前導肽的翻譯是緊隨前導RNA的轉錄之後，這是衰減作用發生的前提，使衰減作用的發生成為可能。衰減作用需要有負載tRNATrp的參與。轉錄衰減理論認為mRNA轉錄的終止是通過前導肽基因的翻譯來調節的。因為在前導肽基因中有兩個相鄰的色氨酸的密碼子，所以這個前導肽的翻譯必定對tRNATrp的濃度敏感。弱化子對RNA聚合酶的影響依賴於前導肽翻譯中核糖體所處的位置。在trp操縱子進行轉錄時，直到前導肽開始翻譯為止，RNA聚合酶一直是停留在先導序列2的末端，此時，序列1和2形成了髮夾結構。（5）衰減作用的重要性阻遏機制是對色氨酸來說是一個一級開關，主管轉錄是否啟動，相當於trp操縱子的粗調開關；而衰減機制相當於一個細調開關，決定已經啟動的轉錄是否進行下去。細菌通過衰減作用可以彌補阻遏作用的不足，因為阻遏作用只能使轉錄不起始，對於已經起始的轉錄則只能通過衰減作用使之中途停頓下來。阻遏作用的信號是細胞內的色氨酸，衰減作用的信號是細胞內載有色氨酸的tRNA的多少。它通過前導肽的翻譯來控制轉錄的進行，在細胞中，兩種作用相輔相成，體現著生物體內周密的調控作用。阻遏作用能使轉錄降低70倍，如果粗調和細調聯合作用轉錄將降低700倍。一般認為，阻遏蛋白從有活性向無活性的轉變速度較慢（此時如果細胞內色氨酸的水準已經很低，但由於阻遏物從有活性向無活性的轉變速度較慢而使色氨酸操縱子的轉錄發生滯後現象），需要一個能更快地做出反應的系統，以保持培養基中適當的色氨酸水準。衰減子能較快地通過抗終止的方法來增加色氨酸合成的基因表達，迅速提高內源色氨酸的濃度。此外，如果沒有阻遏系統，似乎只有衰減系統也可以調節色氨酸的合成。目前普遍認為阻遏物的作用是在有大量外源色氨酸存在時，阻止非必需的先導mRNA的合成，使這個合成系統更加經濟。細菌中為什麼需要有衰減系統，還要有阻遏系統呢？（三）半乳糖操縱元1、結構：阻遏蛋白2.特點：(1)阻遏蛋白基因lacR與操縱子其他組分距離較遠；(2)雙啟動子；(3)雙操縱序列：OE在CAP位點內，OI在geneE內(4)Gal既可為碳源，同時UDP-Gal又是合成細菌細胞壁的重要前體當有cAMP-CAP時，轉錄從S1開始，當無cAMP-CAP時，轉錄從S2開始。從S1起始的轉錄只有在培養基中無葡萄糖時，才能順利進行，需要半乳糖、CAP和較高濃度的cAMP。從S2起始的轉錄則完全依賴於葡萄糖，高水準的cAMP-CAP能抑制轉錄。3、cAMP-CRP具有雙重調節作用：能夠誘導從S1起始的轉錄，抑制從S2起始的轉錄。半乳糖操縱子的調節情況匯總(1)有GalP1啟動K,T,E轉錄無