原核生物转录表达调控-0607-第三次.doc

原核生物基因表达的方式：组成性表达和适应性表达。 在负控中，调节基因的产物是阻遏蛋白，调节产物与结构基因结合，起着阻止结构基因转录的作用，阻遏蛋白作用的是操纵区。 负控诱导中，阻遏蛋白不与诱导物结合时，结构基因不转录。诱导物与阻遏蛋白结合后致使阻遏蛋白构象变化以致不能和操作基因结合。 负控阻遏中，阻遏蛋白与诱导物结合时，结构基因不转录。 正控诱导中，诱导物的存在使激活蛋白处于活性状态。正控阻遏中，诱导物存在使激活蛋白处于非活性状态。 葡萄糖效应：当葡萄糖存在的情况下，即使培养基中加入乳糖、半乳糖、阿拉伯糖或麦芽糖等，但是降解这些糖的操纵子仍然处于关闭状态，不会产生降解这些糖的酶，称为葡萄糖效应。 （1）葡萄糖存在时cAMP酶合成受抑止。cAMP是lac操纵子活化不可缺少的条件。 细菌应急反应：信号是鸟苷四磷酸(ppGpp)和鸟苷五磷酸（pppGpp），能影响大批操纵子，故称为超级调控子。干扰RNA聚合酶与启动子结合的专一性。 操纵子：原核生物转录调控的基本单位，包括调节基因、启动子、操纵基因及其所控制的一组功能上相关的结构基因所组成。（多顺反子） 操纵子类型：可诱导、代谢型，可阻遏、合成型。 乳糖操纵子 ：包括3个结构基因lacZ、lacY、lacA，以及启动子、控制子、阻遏子等。 lacZ编码β-半乳糖苷酶，lacY编码β-半乳糖苷透过酶，lacA编码β-半乳糖苷乙酰基转移酶。 Lac操纵子控制模型的内容 ①Z,Y,A基因的产物是由同一条mRNA分子编码 ②P区位于I基因和O区之间，但不能单独高效启动乳糖操纵子； ③O是阻遏物的结合位置；当阻遏物与O区结合时，Lac RNA转录收到抑制； ④诱导物可以与阻遏物结合，改变阻遏物的三维构象，使之不能与操纵区结合，诱导Lac mRNA的转录和蛋白合成 ⑤lac操纵子有本底表达水平：即在没有乳糖存在时也能微量表达，微量表达的透过酶能帮助第一个诱导物穿过细胞膜来诱导lac操纵子大量表达。 乳糖操纵子需要正调控（葡萄糖不存在）和负调控（乳糖存在）机制都打开的情况下才能起始转录。葡萄糖对lac操纵子的调控相当于正控阻遏：glu存在时使激活蛋白处于失活状态，laz操纵子不表达。 半乳糖操纵子（gal）有两个启动子，其mRNA可从两个不同的起始点开始转录。每个启动子拥有各自的RNA聚合酶结合位点S1和S2。 从S1起始培养基中无葡萄糖，S2起始依赖葡萄糖。 当有cAMP-CAP时（即没有glu），转录从S1开始，当无cAMP-CAP时，转录从S2开始。 Trp负控阻遏操纵子 弱化作用：就是衰减作用，弱化子也称为衰减子，当trp操纵子mRNA合成开始后，如果培养基中有色氨酸，转录总是在只产生一个长140bp的RNA分子，终止RNA转录。能提高阻遏作用，使原本受阻的转录进一步受阻致转录水平非常微弱。 弱化子：指原核生物操纵子中能显著减弱甚至终止转录作用的一段核苷酸序列。该区域能形成不同的二级结构（茎环结构）的典型的终止子，它的缺失能导致trp基因的转录提高6-10倍。 前导区：是trp操纵子的转录调控区。 Trp的合成分5步完成，共有7个基因（trpA—G）调节。trpE是首先被翻译的。 阻遏作用是一级调控，弱化作用是二级调控。 转录调控因子：跟基因的启动子区结合，对基因的转录起激活或抑制作用的DNA结合蛋白 抗终止因子的调节作用：特定位点阻止转录终止的一类蛋白，当这些蛋白存在时，RNA聚合酶能够越过终止子，继续转录。比如Nus蛋白。 原核基因的转录后调控 mRNA自身结构元件对翻译起始的调节 mRNA的稳定性对转录水平的影响 调节蛋白的作用：激活翻译或抑制翻译 ①抑制作用：是通过与核糖体竞争性结合mRNA来抑制翻译，核糖体蛋白与rRNA分子亲和力较强，只要细胞中有足够的rRNA，核糖体蛋白就不会结合到自身mRNA分子上，当缺乏rRNA分子时，核糖体蛋白只能结合到自身mRNA分子上，导致该mRNA的RBS被封闭，蛋白质合成停止。 反义RNA的调节作用：细菌响应环境压力的改变，产生一些非编码的小RNA分子，能与mRNA中的特定序列结合，改变靶RNA分子的构象，导致翻译过程开启或者关闭，也可能导致mRNA分子的快速降解 重叠基因对翻译的调节 补充： 乳糖操纵子，半乳糖操纵子，阿拉伯糖操纵子，麦芽糖操纵子等上游启动区都有CRP-cAMP结合位点（受葡糖或者其它中间产物） araC蛋白既是ara（阿拉伯糖）操纵子的正调节蛋白又是负调节蛋白， （1）有葡萄糖时，不转录；无葡萄糖，也无阿拉伯糖时，不转录 （2）无葡葡糖，有阿拉伯糖时，araBAD基因表达 3、组蛋白类似蛋白有两个结构域：DNA结合、蛋白质-蛋白质相互作用结构域。可已知大肠杆菌基因转录。