第十六章 原核生物的基因调控.ppt

第十六章 原核生物基因的调控 调控水平 DNA 转录 翻译 顺式作用元件（cis-acting element）：DNA元件是DNA上一段序列，作为原位序列，只能作用于同一条DNA，称为顺式作用元件。 反式作用因子（trans-acting factor）：由于调节基因的产物可以自由地结合到其相应的靶位点上，称为反式作用因子。 可诱导的基因和组成型基因：当在细菌培养基中加入某些底物时可以诱导相应基因的表达；组成型基因总是持续地表达。 诱导（induction）：基因仅对诱导物反应产生基因产物的现象。 衰减作用 1978年 yanofsky发现 前导序列（leader sequence） 衰减子（attenuator） * 结构基因（ structural genes）：编码细胞必要蛋白，如酶和结构蛋白。 调节基因（regulator genes）：编码调节蛋白，控制在某一细胞的内环境下合成特定蛋白的速率。 操纵子（operon)：由操纵基因以及相邻的若干结构基因所组成的功能单位，其中结构基因的转录受操纵基因所控制。 正调控和负调控 正调控：调节蛋白处于活化状态帮助起始。 负调控：阻遏物干扰基因表达的作用。 诱导(induction) 阻遏(repression) 诱导物(inductor) 阻遏物(repressor) 辅阻遏物(corepressor) 使阻遏蛋白具有活性或使活性蛋白失去活性的物质。 Lac Operon (乳糖操纵子学说) 1961年 法国巴斯德研究所 Jacod 和 Monod 提出乳糖操 纵子 ( Lac Operon ) 学说 乳糖 半乳糖 葡萄糖 半乳糖苷酶 安慰诱导物：异丙基-β-硫代半乳糖苷（IPTG） 半乳糖苷酶 透性酶 乙酰转移酶 基因 Lac Z 编码半乳糖苷酶 基因 Lac Y 编码半乳糖苷透性酶 基因 LacA 编码乙酰转移酶 乳糖纵纵子 启动基因 操纵基因 调节基因 结构基因 Crystal Structure of LacI Complexed to Operator DNA LacI a-helix b-sheet loop lacIS 阻遏蛋白不可诱导性突变，阻遏 蛋白失去诱导物结合位点 lacI- 阻遏蛋白不能形成寡聚物 lacI-d 阻遏蛋白不能和DNA结合，混合 四聚体，“坏亚基” Oc 操纵基因的组成型突变 操纵子突变 Adenylate cyclase and CAP mediate glucose repression of Lac Adenylate cyclase腺苷酸环化酶(AC) is an enzyme that synthesizes cyclic AMP (cAMP) from ATP High glucose ? adenylate cyclase is inhibited (indirectly, via a catabolic product) Therefore cAMP levels are low Absence of glucose ? adenylate cyclase is not repressed Therefore cAMP levels are high cAMP ATP AC glucose 如果培养基中同时含有乳糖和葡萄糖时，E.coli只利用葡萄糖。 在缺少葡萄糖时，腺苷酸环化酶将ATP转变为cAMP。 cAMP与其受体蛋白CAP(catabolite activator protein)结合成 复合物，该复合物再与启动子上的CAP位点结合，这样，RNA聚合酶方能和启动子结合。 当存在葡萄糖时，不能形成cAMP，CAP也就不能与启动子上的CAP位点相结合，RNA聚合酶不能和启动子结合。 CAP 位点 CAP（catabolite activator protein） 降解物激活蛋白 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。 CAP结合位点 CAP Binding Bends DNAv This DNA bending results in more efficient RNA polymerase binding P O S R CAP-cAMP结合位点 RNA聚合酶结合位点 具迥文结构 mRNA 转录起始点 -1 +1 乳糖操纵子模型 -70/-50 -50/-40 I