第二章 原核基因的转录调控

1、第二章第二章 原核基因的转录表达原核基因的转录表达 转录调控系统 乳糖操纵子 色氨酸操纵子调节基因调节基因操纵基因操纵基因结构基因结构基因阻遏蛋白阻遏蛋白激活蛋白激活蛋白正转录调控正转录调控负转录调控负转录调控原核基因调控机制的类型与特点原核基因调控机制的类型与特点l 根据操纵子对调节蛋白（阻遏蛋白或激活蛋白）根据操纵子对调节蛋白（阻遏蛋白或激活蛋白） 的应答，的应答，可分为：正转录调控和负转录调控可分为：正转录调控和负转录调控一、转录调控系统负转录调控系统(negative transcription regulation)： 调控基因的产物是阻遏蛋白（repressor），起着阻止结构基因

2、转录的作用。 负控诱导：阻遏蛋白不与效应物结合时，结构基因不转录；1. 负控阻遏：阻遏蛋白与效应物结合时，结构基因不转录。负转录调控系统又可分负转录调控系统又可分为：为：负控诱导：阻遏负控诱导：阻遏蛋白蛋白+诱导物诱导物结结构基因转录；构基因转录；负控阻遏负控阻遏：阻遏阻遏蛋白蛋白+辅阻遏物辅阻遏物结构基因不转录。结构基因不转录。2. 正转录调控系统调节基因的产物是激活蛋白（CAP） 正控诱导系统：效应物存在时，激活蛋白处于活性状态； 正控阻遏系统：效应物存在时，激活蛋白处于非活性状态；正控系统又可分为：正控系统又可分为：正控诱导：诱导物正控诱导：诱导物的存在使激活蛋的存在使激活蛋白处于活性状

3、态；白处于活性状态；正控阻遏：辅阻遏正控阻遏：辅阻遏物物的存在使激活的存在使激活蛋白处于非活性蛋白处于非活性状态状态。二、乳糖操纵子二、乳糖操纵子乙酰基转移酶乙酰基转移酶半乳糖苷半乳糖苷透性酶透性酶-半乳糖苷酶半乳糖苷酶操纵子操纵子1. 阻遏状态阻遏状态1.阻遏蛋白的负调控机制2 诱导状态诱导状态诱导作用：在可诱导的操纵元中，诱导作用：在可诱导的操纵元中，加入对基因表达有调节作用的小分加入对基因表达有调节作用的小分子后，开启基因的转录活性子后，开启基因的转录活性The Lac Operon:When Lactose Is Present But Not GlucoseRepressorProm

4、oterLacYLacALacZOperatorCAPBindingRepressorRepressor mRNAHey man, Im constitutiveCAPcAMPLacRepressorRepressorXThis lactose has bent me out of shapeCAPcAMPCAPcAMPBind to mePolymeraseRNAPol.RNAPol.Yipee!2. CAP的正调控机制The Lac Operon:When Glucose Is Present But Not LactoseRepressorPromoterLacYLacALacZOper

5、atorCAPBindingRNAPol.RepressorRepressorRepressor mRNAHey man, Im constitutiveCome on, let me throughNo wayJose!CAPCAPThe Lac Operon:When Neither Lactose Nor Glucose Is PresentRepressorPromoterLacYLacALacZOperatorCAPBindingCAPcAMPCAPcAMPCAPcAMPBind to mePolymeraseRNAPol.RepressorRepressor mRNAHey man

6、, Im constitutiveRepressorSTOPRight therePolymeraseAlright, Im off to the races . . .Come on, let me through!三、 色氨酸操纵子（trp operon）有色氨酸存在，基因关闭，无色氨酸时，基因开放。有色氨酸存在，基因关闭，无色氨酸时，基因开放。 分支酸 邻氨基苯甲酸 磷酸核糖基 CDRP 吲哚甘油-磷酸 色氨酸 邻氨基苯甲酸 邻氨基苯甲酸合成酶 吲哚甘油 色氨酸合成酶 硼酸合成酶 链 链 60，000 60，000 4 5，000 50，000 29，000 P O l a trpE t

7、rpD P trpC trpB trpA t t 1560 1620 1353 1191 804 36P：起动子；O：操纵子； l：前导序列； a：衰减子； t,t ：终止子 图16-15 E.coli trpO的结构及其产物所催化的色氨酸合成反应磷1.基本结构2. 色氨酸操纵子的弱化子色氨酸操纵子的弱化子 弱化子弱化子是指原核生物操纵子中能显著减弱甚至终止转是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录作用的一段核苷酸序列，该区域能形成不同的二级结构，利用原核微生物转录与翻译的偶联机制对转录结构，利用原核微生物转录与翻译的偶联机制对转录进行调节。进行

8、调节。 弱化作用弱化作用 （attenuation）弱化子，衰减子，弱化子，衰减子， 前导前导RNA，140bp弱化子和前导肽阻遏-操纵机制是粗调开关。弱化作用是细调开关。酶的浓度根据氨基酸浓度的变化而受到调节。是通过转录到达第一结构基因之前过早终止来实现的，细胞中色氨酸的浓度是实现过早终止的根本原因。衰减作用需要tRNAtrp，Negativerepressible operonNegativerepressible operon可以被最终合成产物所阻遏可以被最终合成产物所阻遏R P O leading seq. E D C B Atrp+为什么需要阻遏体系？为什么需要阻遏体系？ 当大量当大量Trp 存在时，阻遏系统起作用。阻遏物与之结存在时，阻遏系统起作用。阻遏物与之结合，阻止先导合，阻止先导mRNA合成。合成。 经济经济仅有少量仅有少量 trp时，时，RNApol启动，启动，但在但在L.S.处脱落，转录中断处脱落，转录中断R P O leading seq. E D C B A少量少量trp+不足以结合不足以结合 O 位点位点为什么需要弱化系统？为什么需要弱化系统？ 当当trp浓度低时，阻遏物从有活性变为无活性，速度极浓度低时，阻遏物从有活性变为无活性，速度极慢，不能很快引发慢，不能很快引发trp 合