CHAPTER原核基因表達(dá)調(diào)控PPT課件

1、OUTLINE5.1 原核基因表達(dá)調(diào)控總論原核基因表達(dá)調(diào)控總論5.2 乳糖操縱子的轉(zhuǎn)錄調(diào)控乳糖操縱子的轉(zhuǎn)錄調(diào)控5.3 色氨酸操縱子的轉(zhuǎn)錄調(diào)控色氨酸操縱子的轉(zhuǎn)錄調(diào)控5.4 其它操縱子其它操縱子(半乳糖、阿拉伯糖半乳糖、阿拉伯糖)5.5 翻譯水平的調(diào)控翻譯水平的調(diào)控第1頁/共93頁一、基因表達(dá)的概念一、基因表達(dá)的概念gene expression ：基因轉(zhuǎn)錄及翻譯的：基因轉(zhuǎn)錄及翻譯的過程。對這個(gè)過程的調(diào)節(jié)就稱為過程。對這個(gè)過程的調(diào)節(jié)就稱為gene regulation 。注意：注意：rRNA、tRNA編碼基因轉(zhuǎn)錄合成編碼基因轉(zhuǎn)錄合成RNA的過程也屬于基因表達(dá)。的過程也屬于基因表達(dá)。第2頁/共93頁

2、(1) 組成性表達(dá)組成性表達(dá)(constitutive expression) 指在個(gè)體發(fā)育的任一階段都能在大指在個(gè)體發(fā)育的任一階段都能在大多數(shù)細(xì)胞中持續(xù)進(jìn)行的基因表達(dá)。其基多數(shù)細(xì)胞中持續(xù)進(jìn)行的基因表達(dá)。其基因表達(dá)產(chǎn)物通常是對生命過程必需的或因表達(dá)產(chǎn)物通常是對生命過程必需的或必不可少的，且較少受環(huán)境因素的影響。必不可少的，且較少受環(huán)境因素的影響。 (2) 適應(yīng)性表達(dá)適應(yīng)性表達(dá)(adaptive expression) 指環(huán)境的變化容易使其表達(dá)水平變指環(huán)境的變化容易使其表達(dá)水平變動(dòng)的一類基因表達(dá)。動(dòng)的一類基因表達(dá)。二、基因表達(dá)的方式二、基因表達(dá)的方式第3頁/共93頁(1) 組成性表達(dá)組成性表達(dá)

3、指不大受環(huán)境變動(dòng)而變化的一類基因表達(dá)。J 某些基因在一個(gè)個(gè)體的幾乎所有細(xì)胞中持續(xù)表達(dá)，通常被稱為管家基因(housekeeping gene)。 管家基因表達(dá)水平受環(huán)境因素影響較小，而是在個(gè)體各個(gè)生長階段的大多數(shù)、或幾乎全部組織中持續(xù)表達(dá)，或變化很小。它的表達(dá)只受啟動(dòng)序列或啟動(dòng)子與RNA聚合酶相互作用的影響，而不受其他機(jī)制調(diào)節(jié)。第4頁/共93頁指環(huán)境的變化容易使其表達(dá)水平變動(dòng)的一類基指環(huán)境的變化容易使其表達(dá)水平變動(dòng)的一類基因表達(dá)。因表達(dá)。I應(yīng)環(huán)境條件變化基因表達(dá)水平增高的現(xiàn)象稱應(yīng)環(huán)境條件變化基因表達(dá)水平增高的現(xiàn)象稱為為誘導(dǎo)誘導(dǎo)(induction)，這類基因被稱為，這類基因被稱為可誘可誘導(dǎo)的基

4、因?qū)У幕?inducible gene)； 相反，隨環(huán)境條件變化而基因表達(dá)水平降低相反，隨環(huán)境條件變化而基因表達(dá)水平降低的現(xiàn)象稱為的現(xiàn)象稱為阻遏阻遏(repression)，相應(yīng)的基因，相應(yīng)的基因被稱為被稱為可阻遏的基因可阻遏的基因(repressible gene)。 (2) 適應(yīng)性表達(dá)第5頁/共93頁第6頁/共93頁第7頁/共93頁誘導(dǎo)作用：誘導(dǎo)作用：指一些基因在特殊的代謝物或化合物的作指一些基因在特殊的代謝物或化合物的作用下，由原來關(guān)閉的狀態(tài)變?yōu)楣ぷ鳡顟B(tài)，即在用下，由原來關(guān)閉的狀態(tài)變?yōu)楣ぷ鳡顟B(tài)，即在某些物質(zhì)的誘導(dǎo)下使基因活化。某些物質(zhì)的誘導(dǎo)下使基因活化。例如：例如：乳糖乳糖-乳糖操縱子

5、乳糖操縱子（-半乳糖苷酶半乳糖苷酶-使乳使乳糖水解為半乳糖和葡萄糖；糖水解為半乳糖和葡萄糖；-半乳糖苷透過酶半乳糖苷透過酶-使乳糖進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)；使乳糖進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)； -半乳糖苷乙?；肴樘擒找阴；D(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶-使半乳糖苷第六位碳原子乙?；?。使半乳糖苷第六位碳原子乙?；?.1.1 誘導(dǎo)和阻遏誘導(dǎo)和阻遏第8頁/共93頁阻遏作用：阻遏作用：一些基因平時(shí)都是開啟的，處在蛋白質(zhì)或一些基因平時(shí)都是開啟的，處在蛋白質(zhì)或酶的工作過程中，由于一些特殊代謝物或化合酶的工作過程中，由于一些特殊代謝物或化合物的積累而將其關(guān)閉，阻遏了基因的表達(dá)。物的積累而將其關(guān)閉，阻遏了基因的表達(dá)。例如：例如：色氨酸色氨酸合

6、成酶色氨酸色氨酸合成酶。一般情況下細(xì)菌。一般情況下細(xì)菌自身可以合成色氨酸，但加入色氨酸，細(xì)菌因自身可以合成色氨酸，但加入色氨酸，細(xì)菌因?yàn)椴恍枰陨砗铣缮彼?，因此關(guān)閉該操縱子為不需要自身合成色氨酸，因此關(guān)閉該操縱子基因?；?。5.1.1 誘導(dǎo)和阻遏誘導(dǎo)和阻遏第9頁/共93頁原核基因表達(dá)調(diào)控類型及特點(diǎn)原核基因表達(dá)調(diào)控類型及特點(diǎn)負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控(調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物為阻遏蛋白)正轉(zhuǎn)錄調(diào)控(調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物為激活蛋白)負(fù)控誘導(dǎo)(阻遏蛋白不與誘導(dǎo)物結(jié)合，結(jié)構(gòu)基因不轉(zhuǎn)錄)負(fù)控阻遏(阻遏蛋白與誘導(dǎo)物結(jié)合，結(jié)構(gòu)基因不轉(zhuǎn)錄)正控誘導(dǎo)(誘導(dǎo)物使激活蛋白處于活性狀態(tài))正控阻遏(誘導(dǎo)物使激活蛋白處于非活性狀態(tài))原核生物的基因調(diào)控

7、主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平第10頁/共93頁1. Gene Expression is Controlled by Regulatory Proteins (調(diào)控蛋白調(diào)控蛋白)Gene expression is very often controlled by Extracellular Signals, which are communicated to genes by regulatory proteins:Positive regulators or activators(激活蛋白激活蛋白)INCREASE the transcriptionNegative regulators or re

8、pressors(阻遏蛋白阻遏蛋白)DECREASE or ELIMINATE the transcription第11頁/共93頁2. Gene expression is controlled at different stagesThe bulk of gene regulation takes place at the initiation of transcription.Some involve transcriptional elongation/termination, RNA processing, and translation of the mRNA into prote

9、in.第12頁/共93頁3.Targeting promoter binding: many promoters are regulated by activators that help RNAP bind DNA (recruitment) and by repressors that block the binding.第13頁/共93頁RNAP binds many promoters weakly, activators that contain two binding sites to bind a DNA sequence and RNAP simultaneously can

10、enhance the RNAP affinity with the promoters, and thus increases gene transcription.This is called recruitment regulation (招募調(diào)控招募調(diào)控). On the contrary, Repressors can bind to the operator inside of the promoter region, which prevents RNAP binding and the transcription of the target gene.第14頁/共93頁4.Ta

11、rgeting transition to the open complex: Allostery regulation (異構(gòu)調(diào)控) after the RNA Polymerase BindingIn some cases, RNAP binds the promoters efficiently, but no spontaneous isomerization occurs to lead to the open complex, resulting in no or low transcription. Some activators can bind to the closed c

12、omplex, inducing conformational change in either RNAP or DNA promoter, which converts the closed complex to open complex and thus promotes the transcription. 第15頁/共93頁5.Targeting promoter escape by some repressorsRepressors can work in ways: blocking the promoter binding. blocking the transition to

13、the open complex.(1) blocking promoter escape.第16頁/共93頁6. Cooperative binding (recruitment) and allostery have many roles in gene regulationFor example: group of regulators often bind DNA cooperatively (activators and/or repressors interact with each other and with the DNA, helping each other to bin

14、d near a gene they regulated) : produce sensitive switches to rapidly turn on a gene expression, integrate signals (some genes are activated when multiple signals are present).第17頁/共93頁5.1.2 弱化子對基因活性的影響弱化子對基因活性的影響弱化子：弱化子：(色氨酸、蘇氨酸、苯丙氨酸等色氨酸、蘇氨酸、苯丙氨酸等)當(dāng)當(dāng)操縱子操縱子(是基因表達(dá)的協(xié)調(diào)單位，由啟動(dòng)子、操縱是基因表達(dá)的協(xié)調(diào)單位，由啟動(dòng)子、操縱基因及其所控

15、制的一組功能上相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因基因及其所控制的一組功能上相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因所組成。操縱基因受調(diào)節(jié)基因產(chǎn)物的控制所組成。操縱基因受調(diào)節(jié)基因產(chǎn)物的控制)被阻被阻遏，遏，RNA合成被終止時(shí)，起終止轉(zhuǎn)錄信號作用合成被終止時(shí)，起終止轉(zhuǎn)錄信號作用的一段核苷酸。的一段核苷酸。核糖體在基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物上的不同位置，決定了核糖體在基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物上的不同位置，決定了RNA可以形成哪一種形式的二級結(jié)構(gòu)，并由此可以形成哪一種形式的二級結(jié)構(gòu)，并由此決定基因能否繼續(xù)轉(zhuǎn)錄。決定基因能否繼續(xù)轉(zhuǎn)錄。起信號作用的是有特殊負(fù)載的氨酰起信號作用的是有特殊負(fù)載的氨酰-tRNA的濃的濃度。度。第18頁/共93頁5.1.3 降解物對基因活性的調(diào)節(jié)降解

16、物對基因活性的調(diào)節(jié)通過提高轉(zhuǎn)錄強(qiáng)度來調(diào)節(jié)基因表達(dá)：通過提高轉(zhuǎn)錄強(qiáng)度來調(diào)節(jié)基因表達(dá)：葡萄糖效應(yīng)葡萄糖效應(yīng)(降解物抑制效應(yīng)降解物抑制效應(yīng))：在有葡萄糖存在在有葡萄糖存在的情況下，即使在細(xì)菌培養(yǎng)基中加入乳糖、半的情況下，即使在細(xì)菌培養(yǎng)基中加入乳糖、半乳糖、阿拉伯糖或麥芽糖等誘導(dǎo)物，與其相對乳糖、阿拉伯糖或麥芽糖等誘導(dǎo)物，與其相對應(yīng)的操縱子也不會啟動(dòng)，不會產(chǎn)生出代謝這些應(yīng)的操縱子也不會啟動(dòng)，不會產(chǎn)生出代謝這些糖的酶來。糖的酶來。葡萄糖：抑制腺苷酸環(huán)化酶，減少葡萄糖：抑制腺苷酸環(huán)化酶，減少cAMP的合成，的合成，與其相結(jié)合的環(huán)腺苷酸受體蛋白與其相結(jié)合的環(huán)腺苷酸受體蛋白CRP或分解代或分解代謝物蛋白謝物蛋

17、白CAP，找不到配體而不能形成復(fù)合物。，找不到配體而不能形成復(fù)合物。第19頁/共93頁5.1.4 細(xì)菌的應(yīng)急反應(yīng)細(xì)菌的應(yīng)急反應(yīng)實(shí)施應(yīng)急反應(yīng)的信號是實(shí)施應(yīng)急反應(yīng)的信號是鳥苷四磷酸鳥苷四磷酸(ppGpp)和和鳥苷五磷酸鳥苷五磷酸(pppGpp)；產(chǎn)生這兩種；產(chǎn)生這兩種物質(zhì)的誘導(dǎo)物是物質(zhì)的誘導(dǎo)物是空載空載tRNA。當(dāng)氨基酸饑餓時(shí)，細(xì)胞中存在大量空載當(dāng)氨基酸饑餓時(shí)，細(xì)胞中存在大量空載tRNA，其激活，其激活焦磷酸轉(zhuǎn)移酶焦磷酸轉(zhuǎn)移酶，使，使ppGpp大量合成，從而關(guān)閉和打開一些基因。大量合成，從而關(guān)閉和打開一些基因。第20頁/共93頁1961年操縱子模型的提出年操縱子模型的提出 莫洛莫洛(Monod)和

18、雅各布和雅各布(Jacob)獲1965年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng) 是一種負(fù)控誘導(dǎo)系統(tǒng)5.2 乳糖操縱子乳糖操縱子(lactose operon)第21頁/共93頁5.2.1 酶的誘導(dǎo)酶的誘導(dǎo)如何發(fā)現(xiàn)？乳糖誘導(dǎo)如何發(fā)現(xiàn)？乳糖誘導(dǎo)lac mRNA的合成的合成第22頁/共93頁真正的誘導(dǎo)劑？真正的誘導(dǎo)劑？lIPTG(異丙異丙基硫代半乳基硫代半乳糖苷糖苷)lTMG(巰甲巰甲基半乳糖苷基半乳糖苷)l發(fā)色底物發(fā)色底物O-硝基半乳糖硝基半乳糖苷苷(ONPG)第23頁/共93頁別乳糖別乳糖和和IPTG是是Lac操縱子操縱子的的誘導(dǎo)物誘導(dǎo)物第24頁/共93頁操縱子操縱子(operon): 阻遏基因阻遏基因(inhi

19、bitor,I,產(chǎn)生阻遏物產(chǎn)生阻遏物repressor)、啟動(dòng)子、啟動(dòng)子(promoter,P)、操縱基因、操縱基因(operator,O)、結(jié)構(gòu)基因、結(jié)構(gòu)基因(structural gene) 。I結(jié)合阻遏物RNA酶結(jié)合產(chǎn)生阻遏蛋白操縱基因啟動(dòng)子阻遏物基因結(jié)構(gòu)基因AYZOP第25頁/共93頁Lac 操縱子結(jié)構(gòu)操縱子結(jié)構(gòu)第26頁/共93頁a unit of prokarytoic gene expression and regulation which typically includes: 1. Structural genes for enzymes in a specific biosy

20、nthetic pathway whose expression is coordinately controlled. 2. Control elements, such as operator sequence. 3. Regulator gene(s) whose products recognize the control elements.Sometimes are encoded by the gene under the control of a different promoter第27頁/共93頁lacYencodes a cell membrane protein call

21、ed lactose permease (半乳糖苷滲透酶) to transport Lactose across the cell walllacZencodes for -galactosidase(半乳糖苷酶)for lactose hydrolysislacA encodes a thiogalactoside transacetylase (硫代半乳糖苷轉(zhuǎn)乙酰酶)to get rid of the toxic thiogalacosides 三種結(jié)構(gòu)基因第28頁/共93頁The lacZ, lacY, lacA genes are transcribed into a single

22、lacZYA mRNA (polycistronic mRNA) under the control of a signal promoter Plac . LacZYA transcription unit contains an operator site Olac position between bases -5 and +21 at the 3-end of PlacBinds with the lac repressor The LAC operon第29頁/共93頁nZ、Y、A基因的產(chǎn)物由同一條多順反子的基因的產(chǎn)物由同一條多順反子的mRNA分子所編碼；分子所編碼；n該該mRNA分

23、子的分子的P區(qū)位于區(qū)位于I與與O之間，不能單獨(dú)起始半乳糖苷酶和透過酶基之間，不能單獨(dú)起始半乳糖苷酶和透過酶基因的高效表達(dá)。因的高效表達(dá)。5.2.2 操縱子模型與影響因子操縱子模型與影響因子第30頁/共93頁nO區(qū)是區(qū)是DNA上的一小段序列上的一小段序列(26bp)，是阻遏蛋白的結(jié)合位點(diǎn)；，是阻遏蛋白的結(jié)合位點(diǎn)；n當(dāng)阻遏蛋白與當(dāng)阻遏蛋白與O相結(jié)合時(shí)，相結(jié)合時(shí)，lac mRNA的轉(zhuǎn)錄起始受到抑制；的轉(zhuǎn)錄起始受到抑制；n誘導(dǎo)物通過與阻遏蛋白結(jié)合，改變其三維構(gòu)象，使之不能與誘導(dǎo)物通過與阻遏蛋白結(jié)合，改變其三維構(gòu)象，使之不能與O結(jié)合，從而激結(jié)合，從而激發(fā)發(fā)lac mRNA的合成。的合成。5.2.2 操縱

24、子模型與影響因子操縱子模型與影響因子第31頁/共93頁1.lac 操縱子的本底水平表達(dá)操縱子的本底水平表達(dá)兩個(gè)矛盾兩個(gè)矛盾：誘導(dǎo)物需要穿過細(xì)胞膜才能與阻遏物結(jié)合，誘導(dǎo)物需要穿過細(xì)胞膜才能與阻遏物結(jié)合，即需要即需要透過酶透過酶來轉(zhuǎn)運(yùn)誘導(dǎo)物，而透過酶的合來轉(zhuǎn)運(yùn)誘導(dǎo)物，而透過酶的合成又需要誘導(dǎo)物進(jìn)行誘導(dǎo)。成又需要誘導(dǎo)物進(jìn)行誘導(dǎo)。 乳糖乳糖(葡萄糖葡萄糖-1,4-半乳糖半乳糖)并不與阻遏物結(jié)并不與阻遏物結(jié)合，真正的誘導(dǎo)物是乳糖的異構(gòu)體合，真正的誘導(dǎo)物是乳糖的異構(gòu)體(葡萄糖葡萄糖-1,6-半乳糖半乳糖)，而后者是在，而后者是在-半乳糖苷酶半乳糖苷酶的的催化下由乳糖生成的，因此乳糖誘導(dǎo)催化下由乳糖生成的，

25、因此乳糖誘導(dǎo)-半乳半乳糖苷酶的合成需要有糖苷酶的合成需要有-半乳糖苷酶半乳糖苷酶的預(yù)先存的預(yù)先存在。在。第32頁/共93頁對矛盾的解釋對矛盾的解釋：在非誘導(dǎo)狀態(tài)下有少量在非誘導(dǎo)狀態(tài)下有少量lac mRNA合成，這種合合成，這種合成稱之為本底水平的組成型合成成稱之為本底水平的組成型合成(background level constitutive synthesis)。由于阻遏物的結(jié)合并不是絕對緊密的，即使在它由于阻遏物的結(jié)合并不是絕對緊密的，即使在它與操縱基因緊密結(jié)合時(shí)，也會偶爾掉下來，這與操縱基因緊密結(jié)合時(shí)，也會偶爾掉下來，這時(shí)啟動(dòng)子的障礙被解除，時(shí)啟動(dòng)子的障礙被解除，RNA聚合酶開始轉(zhuǎn)錄。聚

26、合酶開始轉(zhuǎn)錄。（即（即:無需誘導(dǎo)物，阻遏物從操縱基因處掉下，無需誘導(dǎo)物，阻遏物從操縱基因處掉下，啟動(dòng)子可以啟動(dòng)結(jié)構(gòu)基因表達(dá)啟動(dòng)子可以啟動(dòng)結(jié)構(gòu)基因表達(dá)）1.lac 操縱子的本底水平表達(dá)操縱子的本底水平表達(dá)第33頁/共93頁加入乳糖以后，加入乳糖以后，在單個(gè)在單個(gè)透過酶透過酶分子作用下，少量分子作用下，少量乳糖乳糖分子進(jìn)入細(xì)胞，在單個(gè)分子進(jìn)入細(xì)胞，在單個(gè)-半乳糖苷酶半乳糖苷酶作用作用下轉(zhuǎn)變?yōu)橄罗D(zhuǎn)變?yōu)楫悩?gòu)乳糖異構(gòu)乳糖。異構(gòu)乳糖與結(jié)合在異構(gòu)乳糖與結(jié)合在O區(qū)的區(qū)的I相結(jié)合并使相結(jié)合并使I失活而離開失活而離開O區(qū)，開始區(qū)，開始lac mRNA的合成，的合成，最終結(jié)果導(dǎo)致乳糖大量涌入細(xì)胞。最終結(jié)果導(dǎo)致乳糖大

27、量涌入細(xì)胞。第34頁/共93頁ipozyaVery low level of lac mRNAAbsence of lactoseActivePresence of lactoseipozyab-GalactosidasePermeaseTransacetylaseInactiveLack of inducer: the lac repressor block all but a very low level of trans-cription of lacZYA .When Lactose is present, the low basal level of permease allows

28、its uptake, and b-galactosidase catalyzes the conversion of some lactose to allolactose.Allolactose acts as an inducer, binding to the lac repressor and inactivate it. Response to lactose第35頁/共93頁lac操縱子阻遏物操縱子阻遏物mRNA：由弱啟動(dòng)子控制組成型合成，該阻遏蛋白有四個(gè)相同：由弱啟動(dòng)子控制組成型合成，該阻遏蛋白有四個(gè)相同的亞基，每個(gè)亞基含有的亞基，每個(gè)亞基含有347個(gè)氨基酸殘基，并能夠與個(gè)氨基

29、酸殘基，并能夠與1分子分子IPTG結(jié)合。結(jié)合。當(dāng)當(dāng)I基因由弱啟動(dòng)子突變?yōu)閺?qiáng)啟動(dòng)子，細(xì)胞內(nèi)就不可能產(chǎn)生足夠的誘導(dǎo)物來克服基因由弱啟動(dòng)子突變?yōu)閺?qiáng)啟動(dòng)子，細(xì)胞內(nèi)就不可能產(chǎn)生足夠的誘導(dǎo)物來克服阻遏狀態(tài)，整個(gè)阻遏狀態(tài)，整個(gè)lac操縱子在這些突變體中就不可誘導(dǎo)，操縱子在這些突變體中就不可誘導(dǎo)，結(jié)構(gòu)基因處在關(guān)閉狀結(jié)構(gòu)基因處在關(guān)閉狀態(tài)態(tài)。第36頁/共93頁Response to glucose，cAMP受葡萄糖濃度調(diào)節(jié)第37頁/共93頁代謝物激活蛋白代謝物激活蛋白CAP (catabolite activator protein)，由，由Crp基因基因編碼，能與編碼，能與cAMP形成復(fù)合物。形成復(fù)合物。l 凡

30、是凡是Crp及腺苷酸環(huán)化酶基因突變的細(xì)菌都不能合成及腺苷酸環(huán)化酶基因突變的細(xì)菌都不能合成lac mRNA，l CRP-cAMP (CAP-cAMP)復(fù)合物是獨(dú)立于阻遏物的正調(diào)控因子。復(fù)合物是獨(dú)立于阻遏物的正調(diào)控因子。第38頁/共93頁CAP結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合位點(diǎn)(mRNA啟動(dòng)子內(nèi)部啟動(dòng)子內(nèi)部)第39頁/共93頁ZYAOPDNA 調(diào)控區(qū)CAP結(jié)合位點(diǎn)啟動(dòng)序列操縱序列 結(jié)構(gòu)基因Z： -半乳糖苷酶Y： 透酶A：乙酰基轉(zhuǎn)移酶cAMPCAP復(fù)合物第40頁/共93頁+ + + + 轉(zhuǎn)錄無葡萄糖，cAMP濃度高時(shí)促進(jìn)轉(zhuǎn)錄有葡萄糖，cAMP濃度低時(shí)不促進(jìn)轉(zhuǎn)錄ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAPCAP

31、的正調(diào)控第41頁/共93頁兩個(gè)區(qū)：兩個(gè)區(qū)：P區(qū)區(qū)(啟動(dòng)子區(qū)啟動(dòng)子區(qū))：一般是從：一般是從I基因結(jié)束到基因結(jié)束到mRNA轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)下游轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)下游510bp。O區(qū)區(qū)(阻遏物結(jié)合區(qū)阻遏物結(jié)合區(qū))：位于：位于-7+28bp阻遏物與阻遏物與O區(qū)的結(jié)合影響了區(qū)的結(jié)合影響了RNA聚合酶與啟動(dòng)子區(qū)結(jié)合形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的聚合酶與啟動(dòng)子區(qū)結(jié)合形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的效率。效率。5.2.3 lac操縱子操縱子DNA的調(diào)控區(qū)的調(diào)控區(qū)域域第42頁/共93頁總結(jié)一：阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)節(jié)總結(jié)一：阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)節(jié)(negative control of repressor)l 無乳糖無乳糖(no lactose): l

32、ac操縱子處于操縱子處于阻遏狀態(tài)阻遏狀態(tài)(repression)l 有乳糖有乳糖(presence of lactose) lac操縱子即可被操縱子即可被誘導(dǎo)誘導(dǎo)(derepression,induction) 誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)劑(inducer): 別乳糖、半乳糖、別乳糖、半乳糖、IPTG（異丙基硫代半乳糖苷）（異丙基硫代半乳糖苷）第43頁/共93頁乳糖操縱子乳糖操縱子(lac operon)的調(diào)控方式的調(diào)控方式mRNA-半乳糖苷乙酰轉(zhuǎn)移酶-半乳糖苷通透酶-半乳糖苷酶翻譯轉(zhuǎn)錄無活性的阻遏蛋白誘導(dǎo)物阻遏蛋白阻遏物蛋白亞基有誘導(dǎo)物時(shí)lac ALac YLac ZOPi基因CAPcAMPCAP-cAMP

33、RNA聚合酶阻遏蛋白 阻遏物蛋白亞基無誘導(dǎo)物時(shí)lac ALac YLac ZOPi基因第44頁/共93頁總結(jié)二：總結(jié)二：CAP的正性調(diào)節(jié)的正性調(diào)節(jié)(Positive Control of CAP)CAP-cAMP幫助幫助RNA聚合酶有效的結(jié)合到聚合酶有效的結(jié)合到lacP位點(diǎn)，加快位點(diǎn)，加快RNA合成的起始反應(yīng)：合成的起始反應(yīng)：lRNA聚合酶與聚合酶與CAP相互足夠靠近，直接復(fù)合，相互足夠靠近，直接復(fù)合，以蛋白質(zhì)以蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)接觸提供額外的能量，大大蛋白質(zhì)接觸提供額外的能量，大大增強(qiáng)增強(qiáng)RNA聚合酶的結(jié)合能力；聚合酶的結(jié)合能力；lCAP的結(jié)合可能把位點(diǎn)周圍的的結(jié)合可能把位點(diǎn)周圍的DNA雙螺旋結(jié)

34、構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N更容易被轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N更容易被RNA聚合酶識別的外形和聚合酶識別的外形和構(gòu)象，增加了封閉復(fù)合物的形成或者從封閉型構(gòu)象，增加了封閉復(fù)合物的形成或者從封閉型復(fù)合物轉(zhuǎn)向開放型復(fù)合物的速度。復(fù)合物轉(zhuǎn)向開放型復(fù)合物的速度。第45頁/共93頁CAP以二聚體形式行使功能，二聚體被單個(gè)cAMP活化，其上有兩個(gè)結(jié)合位點(diǎn)：lcAMP結(jié)合位點(diǎn)；lDNA結(jié)合區(qū)(lacP內(nèi)CAP-cAMP結(jié)合位點(diǎn)序列具有對稱性，lacP的-54-58,-65-69是CAP-cAMP結(jié)合位點(diǎn)) ?？傊篊AP-cAMP復(fù)合物與DNA的CAP位點(diǎn)結(jié)合時(shí)，促進(jìn)RNA聚合酶對-35和-10序列的識別和結(jié)合，并形成開放起始復(fù)合

35、物，提高了轉(zhuǎn)錄效率?？偨Y(jié)二：總結(jié)二：CAP的正性調(diào)節(jié)的正性調(diào)節(jié)(Positive Control of CAP)第46頁/共93頁CAPPOTTTACA -35區(qū)TATGTT -10區(qū)CAP位點(diǎn)5-ATTAAT GTGAGTTAGCTCACTCATTAGG-3R基因CAP的正性調(diào)節(jié)第47頁/共93頁-35-100CAPcAMPORNA聚合酶結(jié)合無葡萄糖:有葡萄糖:cAMPcAMP(促進(jìn)轉(zhuǎn)錄)(不促進(jìn)轉(zhuǎn)錄)CAP的正性調(diào)節(jié)第48頁/共93頁(lLac操縱子負(fù)責(zé)營養(yǎng)碳源的分解，平時(shí)關(guān)操縱子負(fù)責(zé)營養(yǎng)碳源的分解，平時(shí)關(guān)閉，只有當(dāng)需要消耗乳糖時(shí)，才通過誘導(dǎo)閉，只有當(dāng)需要消耗乳糖時(shí)，才通過誘導(dǎo)物使阻遏蛋白

36、失活而開放，是物使阻遏蛋白失活而開放，是可誘導(dǎo)的負(fù)可誘導(dǎo)的負(fù)調(diào)控基因調(diào)控基因；另外還存在；另外還存在CAP的正調(diào)控。的正調(diào)控。lTrp操縱子負(fù)責(zé)操縱子負(fù)責(zé)Trp的合成，平時(shí)開放，調(diào)的合成，平時(shí)開放，調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物使其關(guān)閉，是節(jié)基因的產(chǎn)物使其關(guān)閉，是可阻遏的負(fù)調(diào)可阻遏的負(fù)調(diào)控控；另外還存在翻譯與轉(zhuǎn)錄耦聯(lián)的衰減子；另外還存在翻譯與轉(zhuǎn)錄耦聯(lián)的衰減子調(diào)控手段。調(diào)控手段。Trp操縱子與操縱子與lac操縱子的不同操縱子的不同第49頁/共93頁1.Structure of the trp operonlED-編碼鄰氨基苯甲酸合成酶(260KD)lC-編碼吲哚甘油磷酸合成酶(45KD)lBA-編碼Trp合成酶

37、亞基(50KD)和亞基(29KD)lLa為前導(dǎo)肽和衰減子序列l(wèi)O為控制子(含-10區(qū))lP為啟動(dòng)子lR為阻遏基因第50頁/共93頁 分 支 酸 鄰 氨 基 苯 甲 酸 磷 酸 核 糖 基 CDRP 吲 哚 甘 油 -磷 酸 色 氨 酸 鄰 氨 基 苯 甲 酸 鄰 氨 基 苯 甲 酸 合 成 酶 吲 哚 甘 油 色 氨 酸 合 成 酶 硼酸合成酶 鏈 鏈 60， 000 60， 000 4 5， 000 50， 000 29， 000 P O l a trpE trpD P trpC trpB trpA t t 1560 1620 1353 1191 804 36P： 起 動(dòng) 子 ； O： 操

38、縱 子 ； l： 前 導(dǎo) 序 列 ； a： 衰 減 子 ； t,t ： 終 止 子 圖16-15 E.coli trpO的 結(jié) 構(gòu) 及 其 產(chǎn) 物 所 催 化 的 色 氨 酸 合 成 反 應(yīng)1.Structure of the trp operon第51頁/共93頁 (1) trpR和和trpABCDE不連鎖；不連鎖； (2) 操縱基因在啟動(dòng)子內(nèi)操縱基因在啟動(dòng)子內(nèi) (3) 有衰減子有衰減子(attenuator)/弱化子弱化子 (4) 啟動(dòng)子和結(jié)構(gòu)基因不直接相連，二者被前導(dǎo)序列啟動(dòng)子和結(jié)構(gòu)基因不直接相連，二者被前導(dǎo)序列(Leader)所隔開所隔開 色氨酸操縱子特點(diǎn)第52頁/共93頁n The

39、trp operon encodes five structural genes required for tryptophan (色氨酸) synthesis.n These genes are regulated to efficiently express only when tryptophan is limiting.n Two layers of regulation are involved: (1) transcription repression by the Trp repressor (initiation); (2) attenuation2. the trp oper

40、on第53頁/共93頁n Trp repressor is encoded by a separate operon trpR, and specifically interacts with the operator that overlaps with the promoter sequence n The repressor can only bind to the operator when it is complexed with tryptophan. Therefore, Try is a co-repressor and inhibits its own synthesis t

41、hrough end-product inhibition (negative feed-back regulation).3.The Trp repressor第54頁/共93頁n The repressor reduces transcription initiation by around 70-fold, which is much smaller than the binding of lac repressor.n The repressor is a dimer of two subunits which has a structure with a central core a

42、nd two flexible DNA-reading heads (carboxyl-terminal of each subunit )3.The Trp repressor第55頁/共93頁trp operonThe TRP operon第56頁/共93頁trp 操縱子的阻遏系統(tǒng)操縱子的阻遏系統(tǒng)第57頁/共93頁l色氨酸高濃度和低濃度下表達(dá)水平相差600倍，而阻遏作用僅使轉(zhuǎn)錄降低70倍。 la regulation at the transcription termination step & a second mechanism to confirm that little trypt

43、ophan is available4.Attenuation (衰減作用)第58頁/共93頁l Repressor serves as the primary switch to regulate the expression of genes in the trp operonl Attenuation serves as the fine switch to determine if the genes need to be efficiently expressed4.Attenuation (衰減作用)第59頁/共93頁弱化子：弱化子：DNA中可導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄過早終止的一段核甘中可導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄

44、過早終止的一段核甘酸序列（酸序列（123-150區(qū)）區(qū)）第60頁/共93頁研究引起終止的研究引起終止的mRNA堿基序列，發(fā)現(xiàn)該區(qū)堿基序列，發(fā)現(xiàn)該區(qū)mRNA通通過自我配對可以形成莖過自我配對可以形成莖-環(huán)結(jié)構(gòu)，有典型的終止子環(huán)結(jié)構(gòu)，有典型的終止子特點(diǎn)特點(diǎn)第61頁/共93頁結(jié)構(gòu)基因E上游具有：啟動(dòng)子-操縱子基因-前導(dǎo)序列-衰減子區(qū)域mRNA5端162個(gè)核苷酸，其中139個(gè)構(gòu)成前導(dǎo)序列：n 14個(gè)氨基酸的前導(dǎo)肽n 4個(gè)互補(bǔ)區(qū)段1個(gè)衰減子終點(diǎn)Trp操縱子的前導(dǎo)序列TrpL第62頁/共93頁前導(dǎo)序列：在前導(dǎo)序列：在trp mRNA5端端trpE基因的起始密基因的起始密碼前一個(gè)長碼前一個(gè)長162bp的的m

45、RNA片段片段第63頁/共93頁第64頁/共93頁n 某些區(qū)段富含GC，GC之間容易形成莖環(huán)二級結(jié)構(gòu)，接著有8個(gè)U構(gòu)成一個(gè)不依賴于因子的終止信號；n 由(1)和(2)區(qū)序列構(gòu)成第二個(gè)發(fā)夾結(jié)構(gòu)，其中(1)區(qū)處于14個(gè)氨基酸的前導(dǎo)肽序列中；n (2)和(3)區(qū)互補(bǔ)，可以形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，與(3)和(4)形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)競爭；n 14個(gè)氨基酸前導(dǎo)肽中有5個(gè)核糖體強(qiáng)結(jié)合位點(diǎn)，之后還有一個(gè)UGA；n 前導(dǎo)序列中并列2個(gè)色氨酸密碼子前導(dǎo)序列的5個(gè)特點(diǎn)第65頁/共93頁轉(zhuǎn)錄的弱化理論：mRNA轉(zhuǎn)錄的終止是通過前導(dǎo)肽基因的翻譯來調(diào)節(jié)的。在前導(dǎo)肽中有兩個(gè)相鄰的色氨酸密碼子，所以前導(dǎo)肽的翻譯對tRNATrp的濃度敏感。n

46、 當(dāng)培養(yǎng)基中Trp濃度很低時(shí)，負(fù)載有Trp的tRNATrp也就少，翻譯通過兩個(gè)相鄰Trp密碼子的速度就會很慢，當(dāng)4區(qū)被轉(zhuǎn)錄完成時(shí)，核糖體才進(jìn)入1區(qū)(或者停留在兩個(gè)相鄰的Trp密碼子處)，這時(shí)23配對，不形成34配對的終止結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄繼續(xù)。n 當(dāng)培養(yǎng)基中Trp濃度高時(shí)，核糖體可順利通過兩個(gè)相鄰的Trp密碼子，在4區(qū)被轉(zhuǎn)錄之前，核糖體就到達(dá)2區(qū)，這樣使23不能配對，34區(qū)形成終止子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄停止。轉(zhuǎn)錄弱化作用機(jī)理第66頁/共93頁轉(zhuǎn)錄弱化作用機(jī)理第67頁/共93頁第68頁/共93頁Importance of attenuation n A typical negative feed-back reg

47、ulationn Use of both repression and attenuation allows a fine tuning of the level of the intracellular tryptophan.n Attenuation alone can provide robust regulation: other amino acids operons like his and leu have no repressors and rely entirely on attenuation for their regulation.n Provides an examp

48、le of regulation without the use of a regulatory protein, but using RNA structure instead.第69頁/共93頁l半乳糖操縱子半乳糖操縱子l阿拉伯糖操縱子阿拉伯糖操縱子l阻遏蛋白阻遏蛋白LexA的降解與細(xì)菌中的的降解與細(xì)菌中的SOS應(yīng)答應(yīng)答l二組分調(diào)控系統(tǒng)和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)二組分調(diào)控系統(tǒng)和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)l多啟動(dòng)子調(diào)控的操縱子多啟動(dòng)子調(diào)控的操縱子第70頁/共93頁結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因(使半乳糖變?yōu)槠咸烟鞘拱肴樘亲優(yōu)槠咸烟?1-磷酸磷酸)：galE：異構(gòu)酶：異構(gòu)酶galT：半乳糖：半乳糖-磷酸尿嘧啶核苷轉(zhuǎn)移酶磷酸尿嘧啶核苷轉(zhuǎn)移酶g

49、alK：半乳糖激酶：半乳糖激酶調(diào)節(jié)基因調(diào)節(jié)基因galR，兩個(gè)啟動(dòng)子，兩個(gè)啟動(dòng)子(可以從兩個(gè)不同的可以從兩個(gè)不同的起始點(diǎn)轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)轉(zhuǎn)錄)，兩個(gè)操縱區(qū)，兩個(gè)操縱區(qū)O(一個(gè)在一個(gè)在P區(qū)上游區(qū)上游-67-73，一個(gè)在，一個(gè)在galE內(nèi)部內(nèi)部)(galactose operon)第71頁/共93頁gal操縱子的特點(diǎn)：操縱子的特點(diǎn)： 它有兩個(gè)啟動(dòng)子，其它有兩個(gè)啟動(dòng)子，其mRNA可從兩個(gè)不同的起始點(diǎn)可從兩個(gè)不同的起始點(diǎn)開始轉(zhuǎn)錄；開始轉(zhuǎn)錄； 它有兩個(gè)它有兩個(gè)O區(qū)，一個(gè)在區(qū)，一個(gè)在P區(qū)上游，另一個(gè)在結(jié)構(gòu)基區(qū)上游，另一個(gè)在結(jié)構(gòu)基因因galE內(nèi)部。內(nèi)部。第72頁/共93頁gal操縱子操縱子P-O區(qū)有兩個(gè)相距僅區(qū)有兩

50、個(gè)相距僅5bp的啟動(dòng)子，每個(gè)啟動(dòng)子擁有各自的的啟動(dòng)子，每個(gè)啟動(dòng)子擁有各自的RNA聚合聚合酶結(jié)合位點(diǎn)酶結(jié)合位點(diǎn)S1和和S2，cAMP-CRP對起始的轉(zhuǎn)錄有不同的作用：對起始的轉(zhuǎn)錄有不同的作用：l從從S1起始的轉(zhuǎn)錄：無葡萄糖，起始的轉(zhuǎn)錄：無葡萄糖，RNA聚合酶與聚合酶與S1的結(jié)合需要半乳糖、的結(jié)合需要半乳糖、CRP和和cAMP。從從S2起始的轉(zhuǎn)錄：完全依賴葡萄糖，高水平的起始的轉(zhuǎn)錄：完全依賴葡萄糖，高水平的cAMP-CRP抑制轉(zhuǎn)錄。抑制轉(zhuǎn)錄。(galactose operon)第73頁/共93頁半乳糖具有雙重功能：作為唯一碳源；作為合成尿苷二半乳糖具有雙重功能：作為唯一碳源；作為合成尿苷二磷酸半乳

51、糖磷酸半乳糖UDPgal形成細(xì)胞壁的前體。形成細(xì)胞壁的前體。在沒有外源半乳糖的情況下，細(xì)胞通過半乳糖差向異構(gòu)在沒有外源半乳糖的情況下，細(xì)胞通過半乳糖差向異構(gòu)酶由酶由UDP-葡萄糖合成葡萄糖合成UDPgal，只需本底水平表達(dá)即，只需本底水平表達(dá)即可?？?。如果只有如果只有S1(依賴于依賴于cAMPCRP)一個(gè)啟動(dòng)子，當(dāng)有葡一個(gè)啟動(dòng)子，當(dāng)有葡萄糖時(shí)就不能合成異構(gòu)酶；只有萄糖時(shí)就不能合成異構(gòu)酶；只有S2(不依賴于不依賴于cAMPCRP)，那么半乳糖使操縱子處于充分誘導(dǎo)狀態(tài)。，那么半乳糖使操縱子處于充分誘導(dǎo)狀態(tài)。最終：最終：一個(gè)不依賴一個(gè)不依賴cAMPCRP的的S2進(jìn)行本底水進(jìn)行本底水平的表達(dá)，一個(gè)依賴

52、于平的表達(dá)，一個(gè)依賴于cAMPCRP的的S1對高對高水平合成進(jìn)行調(diào)節(jié)水平合成進(jìn)行調(diào)節(jié)。雙啟動(dòng)子的生理功能雙啟動(dòng)子的生理功能第74頁/共93頁阿拉伯糖降解基因阿拉伯糖降解基因(構(gòu)成基因簇構(gòu)成基因簇araBAD) ：araB：編碼核酮糖激酶：編碼核酮糖激酶araA：L-阿拉伯糖異構(gòu)酶阿拉伯糖異構(gòu)酶araD：L-核酮糖核酮糖-5磷酸磷酸-4-差向異構(gòu)酶差向異構(gòu)酶araE：膜蛋白：膜蛋白araF：阿拉伯糖結(jié)合蛋白：阿拉伯糖結(jié)合蛋白arabinose operon第75頁/共93頁l與與araBAD相鄰的是：一個(gè)復(fù)合啟動(dòng)子區(qū)域、相鄰的是：一個(gè)復(fù)合啟動(dòng)子區(qū)域、兩個(gè)操縱區(qū)兩個(gè)操縱區(qū)(O1和和O2)、一個(gè)調(diào)節(jié)

53、基因、一個(gè)調(diào)節(jié)基因araC。laraBAD基因簇從啟動(dòng)子開始向左轉(zhuǎn)錄，而基因簇從啟動(dòng)子開始向左轉(zhuǎn)錄，而araC向右轉(zhuǎn)錄。向右轉(zhuǎn)錄。lAraC蛋白既是蛋白既是ara操縱子的正調(diào)節(jié)蛋白操縱子的正調(diào)節(jié)蛋白(起起始轉(zhuǎn)錄還需要始轉(zhuǎn)錄還需要cAMP-CRP的共同參與的共同參與)，又，又是其負(fù)調(diào)節(jié)蛋白。是其負(fù)調(diào)節(jié)蛋白。lAraC蛋白的兩種形式蛋白的兩種形式Pr和和Pi， Pr是起阻遏是起阻遏作用的形式，與類操縱區(qū)位點(diǎn)結(jié)合；作用的形式，與類操縱區(qū)位點(diǎn)結(jié)合； Pi是是起誘導(dǎo)作用的形式，通過與起誘導(dǎo)作用的形式，通過與PBAD啟動(dòng)子結(jié)合啟動(dòng)子結(jié)合進(jìn)行調(diào)節(jié)。進(jìn)行調(diào)節(jié)。arabinose operon第76頁/共93頁

54、第77頁/共93頁低阿拉伯糖水平負(fù)調(diào)控高阿拉伯糖水平正調(diào)控第78頁/共93頁1. AraC and control of the araBAD operon by anti-activationThe promoter of the araBAD operon from E. coli is activated in the presence of arabinose and the absence of glucose and directs expression of genes encoding enzymes required for arabinose metabolism. Thi

55、s is very similar to the Lac operon. 第79頁/共93頁Because the magnitude of induction of the araBAD promoter by arabinose is very large, the promoter is often used in expression vector. If fusing a gene to the araBAD promoter, the expression of the gene can be easily controlled by addition of arabinose.W

56、hat is an expression vector ? 1. AraC and control of the araBAD operon by anti-activation第80頁/共93頁araC表達(dá)受到表達(dá)受到AraC的自身調(diào)控。的自身調(diào)控。AraC既是既是ara操縱子的正調(diào)節(jié)蛋白（需操縱子的正調(diào)節(jié)蛋白（需cAMP-CRP的共同參與，起始轉(zhuǎn)的共同參與，起始轉(zhuǎn)錄），又是其負(fù)調(diào)節(jié)蛋白。這種雙重功能是通過錄），又是其負(fù)調(diào)節(jié)蛋白。這種雙重功能是通過AraC蛋白的兩種異構(gòu)體來蛋白的兩種異構(gòu)體來實(shí)現(xiàn)的（實(shí)現(xiàn)的（Pi和和Pr)。ara操縱子的調(diào)控有兩個(gè)特點(diǎn)第81頁/共93頁當(dāng)細(xì)菌當(dāng)細(xì)菌DNA遭到破

57、壞時(shí)，細(xì)菌會啟動(dòng)遭到破壞時(shí)，細(xì)菌會啟動(dòng)SOS的誘的誘導(dǎo)型導(dǎo)型DNA修復(fù)系統(tǒng)，參與修復(fù)系統(tǒng)，參與SOS DNA修復(fù)系統(tǒng)修復(fù)系統(tǒng)的基因受的基因受LexA阻遏蛋白阻遏蛋白的抑制。的抑制。當(dāng)當(dāng)DNA嚴(yán)重受損時(shí)，嚴(yán)重受損時(shí)，DNA復(fù)制被中斷，單鏈復(fù)制被中斷，單鏈DNA缺口數(shù)量增加，缺口數(shù)量增加，RecA蛋白蛋白與缺口處單鏈與缺口處單鏈DNA相結(jié)合，被激活成為蛋白酶，將相結(jié)合，被激活成為蛋白酶，將LexA蛋蛋白白切割為沒有阻遏和操縱區(qū)切割為沒有阻遏和操縱區(qū)DNA結(jié)合活性的兩結(jié)合活性的兩個(gè)片段，導(dǎo)致個(gè)片段，導(dǎo)致SOS體系高效表達(dá)，體系高效表達(dá)，DNA得到修得到修復(fù)。復(fù)。5.4.3 阻遏蛋白阻遏蛋白LexA的

58、降解與的降解與細(xì)菌中的細(xì)菌中的SOS應(yīng)答應(yīng)答第82頁/共93頁SOS反應(yīng)的機(jī)理：反應(yīng)的機(jī)理：由由RecA蛋白和蛋白和LexA阻遏物的相互作用引起的。阻遏物的相互作用引起的。LexA阻遏物：是阻遏物：是SOS DNA修復(fù)系統(tǒng)所有基因修復(fù)系統(tǒng)所有基因的阻遏物。的阻遏物。RecA蛋白：是蛋白：是SOS反應(yīng)的最初的發(fā)動(dòng)因子。在反應(yīng)的最初的發(fā)動(dòng)因子。在單鏈單鏈DNA和和ATP存在時(shí)，存在時(shí)，RecA蛋白被激活，蛋白被激活，表現(xiàn)出水解酶活性，分解表現(xiàn)出水解酶活性，分解LexA阻遏物。阻遏物。當(dāng)當(dāng)RecA水解水解LexA阻遏物后，導(dǎo)致阻遏物后，導(dǎo)致SOS體系體系（包括（包括recA基因）高效表達(dá)，基因）高效表達(dá)，DNA得到修復(fù)。得到修復(fù)。5.4.3 阻遏蛋白阻遏蛋白LexA的降解與的降解與細(xì)菌中的細(xì)菌中的SOS應(yīng)答應(yīng)答第83頁/共93頁翻譯水平的調(diào)控：翻譯水平的調(diào)控：mRNA的翻譯起始區(qū)的翻譯起始區(qū)(TIR)：起始密碼子和核糖：起始密碼子和核糖體結(jié)合位點(diǎn)體結(jié)合位點(diǎn)(RBS，mRNA鏈上起始密碼子鏈上起始密碼子AUG上游的一段非翻譯區(qū)上游的一段非翻譯區(qū))的結(jié)構(gòu)，以及它的結(jié)構(gòu)，以及它們之間的距離。們之間的距離。l起始密碼子及鄰近序列不形成二級結(jié)構(gòu)則有起始密碼子及鄰近序列不形成二級結(jié)構(gòu)則有利于翻譯的起始；利