上海交通大學(xué)遺傳學(xué)課件原核生物的基因調(diào)控

原核生物基因的表達(dá)及其調(diào)控原核生物的轉(zhuǎn)錄和翻譯轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控是原核生物調(diào)控的主要方式RNA聚合酶，組成（α2ββ’σ）全酶，核心酶各部分的功能

σ，P的識(shí)別，結(jié)合，轉(zhuǎn)錄起始物的異構(gòu)化β，參與RNA的合成，識(shí)別終止信號(hào)β’，使聚合酶結(jié)合到DNA模板上

α2，使全酶與P牢固結(jié)合正調(diào)控：誘導(dǎo)物+蛋白------激活子復(fù)合物---啟動(dòng)子結(jié)合負(fù)調(diào)控：阻遏蛋白與DNA結(jié)合圖：186操縱子模型1961年，F(xiàn).Jacob和J.Monod研究大腸桿菌乳糖代謝突變體提出操縱子學(xué)說（operontheory)——1965年諾貝爾獎(jiǎng)IYLZOPAI乳糖——半乳糖+葡萄糖?-半乳糖苷酶乳糖操縱元的負(fù)調(diào)控IYLZOPAIrepressorprotein阻遏蛋白的空間構(gòu)型變化2，乳糖不存在1，乳糖存在乳糖操縱元的正調(diào)控IYLZOPAI葡萄糖抑制腺苷酸環(huán)化酶（催化ATP前體成為cAmp）cAMP+蛋白CAP不存在葡萄糖不抑制獲得高效率轉(zhuǎn)錄cAmp+蛋白CAPBoth:?-半乳糖苷酶I抑制基因IZ：lacZ編碼?-半乳糖甘酶L前導(dǎo)序列O操縱子（operator)P啟動(dòng)子（promoter）YLZOPAIY：滲透酶A：編碼乙酰轉(zhuǎn)移酶LacZ:編碼?-半乳糖甘酶，乳糖葡葡糖+半乳糖LacY：滲透酶，增加糖的透性，使細(xì)菌從培養(yǎng)基中攝取乳糖LacA：編碼乙酰轉(zhuǎn)移酶，參與乳糖降解中副產(chǎn)物的去毒作用半乳糖甘酶乳糖+阻遏蛋白?-半乳糖甘酶乳糖葡葡糖+半乳糖葡葡糖雙啟動(dòng)子的半乳糖操縱子無葡萄糖時(shí)葡萄糖存在時(shí)，cAMP-CAP不存在，啟動(dòng)P2S1(+1)，P1的轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)TGTTATGCTATGGTTATTTCATACACAATACGATACCAATAAAGTATG-17-11TATGCTA-12-6TATGGTTS2（-5）P2的轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)有兩個(gè)重疊的啟動(dòng)子cAMP-CAP存在，啟動(dòng)P1阿拉伯糖操縱子的雙向調(diào)控含有轉(zhuǎn)錄方向相反的啟動(dòng)區(qū)，這種轉(zhuǎn)錄方式叫歧化轉(zhuǎn)錄，背馳轉(zhuǎn)錄無阿拉伯糖存在：araC與araO結(jié)合抑制araBAD轉(zhuǎn)錄負(fù)調(diào)控存在阿拉伯糖：araC與阿拉伯糖結(jié)合araC被激活促進(jìn)araBAD轉(zhuǎn)錄正調(diào)控DABCOaraC,調(diào)節(jié)基因araC和araBAD有各自的啟動(dòng)子araPcaraPBAD作為araPc的負(fù)調(diào)節(jié)物控制自身的合成稱為自我調(diào)控原核生物在應(yīng)答環(huán)境中變化，維持最適生長必須采取一種或多種調(diào)節(jié)機(jī)制乳糖，半乳糖，阿拉伯糖操縱子——編碼酶，分解底物，是分解代謝過程，是一類可誘導(dǎo)系統(tǒng)，它們的表達(dá)只有在被分解的底物存在時(shí)才有意義負(fù)責(zé)合成代謝的操縱子，如色氨酸操縱子(tryptophanoperon)色氨酸操縱子的轉(zhuǎn)錄及衰減作用色氨酸操縱子(tryptophanoperon)

沒有外源色氨酸時(shí)，trp操縱子表達(dá)為合成色氨酸有足夠色氨酸時(shí)，色氨酸就成為阻遏物質(zhì)，色氨酸的合成途徑關(guān)閉。如色氨酸操縱子這樣，其轉(zhuǎn)錄可以被最終合成產(chǎn)物所阻遏的一類操縱子——可阻遏系統(tǒng)。色氨酸操縱子除了阻遏機(jī)制以外，還受到衰減機(jī)制的控制。已知當(dāng)trpO未結(jié)合有活性的阻遏蛋白時(shí)，RNA聚合酶就結(jié)合到trpP上，啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，合成多順反子mRNA。但事實(shí)上,trpmRNA常在轉(zhuǎn)錄進(jìn)入第一個(gè)基因trpE之前便終止，這表明trp操縱子除阻遏調(diào)控外必然還有其他的調(diào)控系統(tǒng)。衰減作用的調(diào)控系統(tǒng)

在trpE基因起始密碼子與trpP之間有一段462bp長的前導(dǎo)序列.mRNA合成起始后，細(xì)胞沒有色氨酸時(shí)，RNA聚合可以繼續(xù)轉(zhuǎn)錄，有色氨酸時(shí),大多數(shù)RNA聚合酶不再前進(jìn)，僅形成一個(gè)約140個(gè)核苷酸的RNA。在前導(dǎo)序列中直接參與色氨酸操縱子調(diào)控的這一區(qū)段就稱為衰減子或弱化子(attenuator)。它含有一段富含G/C的回文序列，形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，在此處終止轉(zhuǎn)錄。衰減子是一個(gè)轉(zhuǎn)錄暫停信號(hào)，衰減作用的實(shí)質(zhì)是以翻譯手段控制基因的轉(zhuǎn)錄。衰減子系統(tǒng)的調(diào)控同阻遏蛋白的控制在方向上是相同的，都取決于細(xì)胞內(nèi)色氨