药学分子生物学

药学分子生物学第一页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二一、基本概念生物体以DNA为模板合成RNA的过程。转录RNADNA

转录(transcription)：第二页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二参与转录的物质原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:DNA酶:RNA聚合酶其他蛋白质因子RNA合成方向：5'3'第三页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二RNA链的延伸图解3´5´RNA-DNA杂交螺旋聚合酶的移动方向新生RNA复链解链编码链（反义链）模板链（有意义链）延长部位转录空泡(transcriptionbubble)：第四页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二第一节原核生物转录DNA聚合酶在启动DNA链延长时需要引物存在，而RNA聚合酶不需要引物就能直接启动RNA链的延长。原核生物RNA聚合酶能直接与模板DNA的启动序列结合而启动转录。第五页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二一、原核生物转录酶及相关因子（一）原核生物RNA聚合酶●原核生物RNA聚合酶（大肠杆菌为例）全酶=核心酶+σ因子第六页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二第七页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二大肠杆菌RNA聚合酶的组成分析亚基基因相对分子量亚基数组分功能αrpoA365002核心酶决定哪些基因被转录βrpoB1510001核心酶β和β'共同形成RNA合成的活性中心β'rpoC1550001核心酶ω？110001核心酶？σrpoD700001σ因子存在多种σ因子，辨认起始位点第八页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二辨认典型转录起始点的蛋白质σ32σ70辨认热休克基因起始点的蛋白质σ的作用负责模板链的选择和转录的起始它是酶的别构效应物，可以极大的提高RNA聚合酶对启动子区DNA序列的亲和力。在某些细菌内含有能识别不同启动子的σ因子，以适应不同生长阶段的要求，调控不同基因转录的起始。如大肠杆菌：第九页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二原核生物RNA聚合酶的活性，可被某些抗生素特异性的抑制。如抗结核分枝杆菌药物利福平或利福霉素专一性的结合β亚基。第十页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二ρ因子是由相同亚基组成的六聚体蛋白质，亚基分子量46kD。ρ因子能结合RNA，又以对polyC的结合力最强。ρ因子还有ATP酶活性和解链酶(helicase)的活性。（二）原核生物转录相关因子1.ρ因子：

第十一页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二2.其他因子还有一些蛋白参与、调节转录终止。如nusA蛋白协助RNA聚合酶识别某些特征性的终止位点。他们的共性是：所识别的终止信号位于新合成的RNA分子中，而并非在DNA模板上。第十二页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二二、原核生物转录过程转录的起始（模板识别、转录起始）转录的延伸转录的终止第十三页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二5335结构基因调控序列RNA-polRNA聚合酶结合模板DNA的部位，称为启动子(promoter)。是控制转录的关键部位。1.模板的识别：RNA聚合酶全酶结合到DNA的启动子上启动转录（一）原核生物的转录起始：第十四页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二●原核生物启动子结构Pribnow41-44bp第十五页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二大肠杆菌RNA聚合酶全酶所识别的启动子区T85T83G81A61C69A52T89A89T50A65A100第十六页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二编码链AACTGTATATTA模板链TTGACATATAAT3’5’DNA转录起始点Probnow盒子启动子35

10

+1转录区5’3’RNA转录起点与新生RNA链第一个核甘酸相对应DNA链上的碱基。第十七页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二

TTGACA区：提供了RNA聚合酶全酶识别的信号Probnow盒子：酶的紧密结合位点（富含AT碱基，利于双链打开）第十八页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二原核典型启动子的结构

-35-10转录起点TTGACA16-19bpTATAAT5-9bp第十九页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二2.DNA双链局部解开1.RNA聚合酶与模板结合。3.在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形成转录起始复合物：5-pppG-OH+NTP

5-pppGpN

-OH3+ppi转录起始过程：四磷酸二核苷酸2.原核生物转录起始过程：第二十页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二第二十一页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二（二）原核生物转录延长●（大肠杆菌）亚基脱落，RNA–pol聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移；●在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长。(NMP)n+NTP(NMP)n+1+PPi第二十二页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二RNA链的延伸图解3´5´RNA-DNA杂交螺旋聚合酶的移动方向新生RNA复链解链编码链（反义链）模板链（有意义链）延长部位转录空泡(transcriptionbubble)：第二十三页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二53DNA原核生物转录过程中mRNA的羽毛状现象核糖体RNARNA聚合酶在同一DNA模板上，有多个转录同时在进行；mRNA转录尚未完成，翻译已在进行。这种形状说明：第二十四页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二依赖Rho因子的转录终止非依赖Rho因子的转录终止转录终止指RNA聚合酶在DNA模板上停顿下来不再前进，转录产物RNA链从转录复合物上脱落下来。原核生物（大肠杆菌）依据是否需要蛋白质因子的参与，转录终止分为：（三）原核生物转录终止第二十五页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二1.依赖ρ因子的转录终止Rho因子与RNA转录产物结合后，ρ因子和RNA聚合酶均发生构象变化解螺旋酶活性使DNA/RNA杂化双链拆离第二十六页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二第二十七页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二2.非依赖因子的终止（强终止子－内部终止子）终止位点上游一般存在一个富含GC碱基的二重对称区，RNA形成发夹结构；在终止位点前面有一段由4-8个A组成的序列，RNA的3’端为寡聚U第二十八页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`

RNA5TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT...3

DNAUUUU...…UUUU...…5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`茎环(stem-loop)/发夹(hairpin)结构第二十九页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二发夹式结构和寡聚U的共同作用使RNA从三元复合物中解离出来。第三十页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二茎环结构使转录终止的机理茎环结构使RNA聚合酶变构，转录停顿；DNA和RNA都要各自形成双链，使转录复合物趋于解离，RNA产物3端多个连续的U，促进RNA产物从模板链脱落。5´pppG5335RNA-pol第三十一页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二终止效率与二重对称序列和寡聚U的长短有关，长度效率第三十二页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二真核生物原核生物第二节真核生物转录第三十三页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二（一）真核生物RNA聚合酶酶位置转录产物相对活性对α-鹅膏蕈碱的敏感性RNA聚合酶Ⅰ核仁45S-rRNA50-70%不敏感RNA聚合酶Ⅱ核质hnRNA20-40%敏感RNA聚合酶Ⅲ核质tRNA、5S-rRNA、snRNA约10%存在物种特异性真核细胞的三种RNA聚合酶特征比较一、真核生物转录酶及相关因子第三十四页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二真核生物RNA聚合酶的结构比原核生物复杂，所有真核生物的RNA聚合酶都有两个不同的大亚基和十几个小亚基。RNA聚合酶Ⅱ由12个亚基组成，其最大的亚基称为RBP1。RNA聚合酶Ⅱ最大亚基的羧基末端有一段共有序列(consensussequence)以羟基氨基酸为主体组成的重复序列(YSPTSPS)n，称为羧基末端结构域(carboxyl-terminaldomain,CTD)。CTD对于维持细胞的活性是必需的。第三十五页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二（二）真核生物转录相关因子能直接、间接辨认和结合转录上游区段DNA的蛋白质，现已发现数百种，统称为反式作用因子(trans-actingfactors)。反式作用因子中，直接或间接结合RNA聚合酶的，则称为转录因子(transcriptionalfactors,TF)。1.转录因子第三十六页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二参与RNA-polⅡ转录的TFⅡ第三十七页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二RNA聚合酶II与启动子的结合、启动转录需要多种蛋白质因子的协同作用。通常包括：可诱导因子或上游因子与增强子或启动子上游元件的结合；通用转录因子在启动子处的组装；辅激活因子和/或中介子在通用转录因子/RNA聚合酶II复合物与可诱导因子、上游因子之间的辅助和中介作用。因子和因子之间互相辨认、结合，以准确地控制基因是否转录、何时转录。第三十八页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二为了保证转录的准确性，不同基因需不同转录因子。拼板理论(piecingtheory)

：少数几个反式作用因子（主要是可诱导因子和上游因子）之间互相作用，再与基本转录因子、RNA聚合酶搭配而有针对性地结合、转录相应的基因。可诱导因子和上游因子常常通过辅激活因子或中介子与基本转录因子、RNA聚合酶结合，但有时也可直接与基本转录因子、RNA聚合酶结合。第三十九页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二二、真核生物的转录过程

真核生物RNA-pol不与DNA分子直接结合，而需依靠众多的转录因子，形成转录起始复合物(pre-initiationcomplex,PIC)。真核生物的转录终止过程也不相同。

第四十页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二POL-ⅡTFⅡFⅡAⅡB（一）真核生物转录起始

POL-ⅡTFⅡFⅡHⅡETBPTAFTFⅡD-ⅡA-ⅡB-DNA复合物TATAⅡAⅡBTBPTAFTATAⅡHⅡECTD-PPIC组装完成，TFⅡH使CTD磷酸化第四十一页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二PIC的形成TFⅡH使CTD磷酸化第四十二页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二二、真核生物转录延长真核生物转录延长过程与原核生物大致相似，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的现象。RNA-pol前移处处都遇上核小体。转录延长过程中可以观察到核小体移位和解聚现象。第四十三页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二核小体移位

用含核小体结构的DNA片断作模板，具备酶、底物及合适反应条件下进行转录。转录中以DNA酶水解法去检测，从DNA电泳图象观察，能保持约200bp及其倍数的电泳条带。核小体解聚

组蛋白中含量丰富的精氨酸发生了乙酰化，正电荷降低；DNA分子中AMP—ADP—聚ADP，负电荷减少。而核小体组蛋白－DNA是靠碱性氨基酸提供正电荷和核苷酸磷酸根上的负电荷来维系的。第四十四页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小体转录延长中的核小体移位转录方向第四十五页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二（三）真核生物转录终止真核生物的转录终止，是和转录后修饰密切相关的。真核生物mRNA有聚腺苷酸(polyA)尾巴结构，是转录后才加进去的。转录不是在polyA的位置上终止，而是超出数百个乃至上千个核苷酸后才停顿。已发现，在读码框架的下游，常有一组共同序列AATAAA，再下游还有相当多的GT序列。这些序列称为转录终止的修饰点。转录越过修饰点后，mRNA在修饰点处被切断，随即加入polyA尾巴及5’帽子结构。下游的RNA虽然继续转录，但很快被RNA酶降解。第四十六页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二5------AAUAAA-5------AAUAAA--核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAAGTGTGTG转录终止的修饰点55333加尾AAAAAAA······3hnRNA转录终止修饰点：AATAAA及相当多的GT序列。第四十七页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二起始：真核生物RNA-pol不与DNA分子直接结合，而需依靠众多的转录因子。转录起始前复合物(PIC)的组装。延长：类似原核生物。（核小体移位和解聚）终止：与转录后修饰有关，转录终止修饰点切断加尾。真核生物转录过程：第四十八页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二真核生物转录生成的RNA分子是初级RNA转录物(primaryRNAtranscript)，几乎所有的初级RNA转录物都要经过加工，才能成为具有功能的成熟的RNA。加工主要在细胞核中进行。三、真核生物RNA成熟第四十九页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二hnRNA:

核内的初级mRNA称为杂化核RNA或非均一核RNA(heterogeneousnuclearRNA)分子量比mRNA大几倍、几十倍；核酸序列实验mRNA来自hnRNA，但去掉中间相当部分片段；核酸杂交实验hnRNA与DNA模板完全配对,mRNA与DNA模板部分配对。1.

mRNA的剪接第五十页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二真核生物的结构基因由若干编码区和非编码区相间排列而成，因编码区不连续，称断裂基因。

断裂基因(splitegene)CABD编码区A、B、C、D非编码区根据上述实验结果，20世纪70年代提出:第五十一页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二外显子(exon)和内含子(intron)

分别代表基因的编码和非编码序列外显子在断裂基因及其初级转录产物上出现，并表达为成熟RNA的核酸序列。内含子隔断基因的线性表达而在剪接过程中被除去的核酸序列。第五十二页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二地中海贫血病人的珠蛋白基因，1/4的核苷酸突变发生在内含子第五十三页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二GU—AG法则（chambon法则）：大多数内含子都以GU为5端起始，以AG为3端末尾，5GU……

AG

3称为剪接接口或边界序列内含子内部的部分保守序列也可能参与内含子的剪切如：3‘端AG附近有一段富含嘧啶的区域

5’端有一保守序列GUPuAGU

发生分叉剪接的核mRNA内含子3‘端上游18-50核苷酸处，存在保守区，其中的A绝对保守，且具有2’—OH，是参与形成分叉剪接中间物的特定腺嘌呤。（分支点的序列）

第五十四页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二1.有利于物种进化的选择2.基因表达中有调控功能3.有些内含子可编码酶内含子功能第五十五页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二内含子的分类根据基因的类型和剪接的方式分类：I类：主要存在于线粒体、叶绿体及某些低等真核生物的rRNA基因中。II类：也存在于线粒体、叶绿体中III类：大多见于mRNA基因中IV类：存在于tRNA基因中自身剪接第五十六页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二核内的蛋白质小分子核糖核酸蛋白体(snRNP)snRNAsnRNA(smallnuclearRNA)1.100-300个核苷酸组成2.分子中以U含量最丰富以U作分类命名：U1、U2、U4、U5、U63.snRNA与核内的蛋白质结合组成小分子核糖核酸蛋白体（snRNP）作为RNA剪接的场所mRNA的剪接：第五十七页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二①snRNP与hnRNA结合成为剪接体第五十八页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二②③UACUACA-AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA-AGUGU6E1E2U1、U4、U5U4、U5、U6加入,形成完整的剪接体U2、U6形成催化中心第五十九页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二剪接过程的二次转酯反应(twicetransesterification)

第六十页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二2.

mRNA5’端“帽子”和3‘端的polyA5’端存在“帽子”结构3‘端的polyA结构第六十一页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二5’端的一个核苷酸总是7-甲基鸟核苷三磷酸（m7Gppp）。mRNA5’端的这种结构称为帽子（cap）。在5’端加帽第六十二页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二5pppGp…5GpppGp…pppG

ppi鸟苷酸转移酶5

m7GpppGp…甲基转移酶(SAM)+CH3帽子结构的生成5ppGp…磷酸酶

Pi第六十三页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二m7Gppp鸟甘酸转移酶第六十四页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二帽子结构功能：①能被核糖体小亚基识别，促使mRNA和核糖体的结合；②m7Gppp结构能有效地封闭mRNA5’末端，以保护mRNA免受5’核酸外切酶的降解，增强mRNA的稳定。核内的hnRNA也有帽子结构，因此加帽是在核内完成，并且先于mRNA的剪接过程。第六十五页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二1.不依赖DNA模板2.由多聚腺苷酸聚合酶催化，ATP逐个加上。3.核内完成。4.长度在100-200核苷酸之间也有没有尾巴结构的mRNA：如组蛋白基因的转录产物，无论是初级的或成熟的，都没polyA有尾巴前体mRNA在3’端特异位点断裂并加上多聚腺苷酸尾(polyAtail)第六十六页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二第六十七页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二维持mRNA模板的活性,增加mRNA模板的稳定性。

尾巴结构功能：随着尾巴的缩短，mRNA的翻译的活性下降了；当mRNA由细胞核转移到细胞质中时，其polyA尾部常有不同程度的缩短，可见polyA尾巴至少起到某种缓冲作用，可防止核酸外切酶对mRNA信息序列的降解作用。第六十八页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二（二）真核前体tRNA的转录后加工成熟的tRNA可以局部形成双链，是类似于三叶草结构的。有4个环：具有识别功能的双氢尿嘧啶环（DHU)

，含有反密码序列的反密码子环，含4－5个碱基的可变环及含有假尿嘧啶的TψC环。稀有碱基存在于tRNA含量10％－20％。第六十九页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二tRNA前体RNApolⅢTGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA16142酵母酪氨酸－tRNA的转录后加工第七十页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二RNaseP内切酶第七十一页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二ATPADPtRNA核苷酸转移酶连接酶ATP第七十二页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二碱基修饰（2）还原反应如：UDHU（3）核苷内的转位反应如：Uψ（4）脱氨反应如：AI如：AAm（1）甲基化（1）（1）（3）（2）（4）第七十三页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二（三）真核生物rRNA的成熟转录45S-rRNA剪接18S-rRNA5.8S和28S-rRNA内含子内含子28S5.8S18S丰富基因族基因:染色体上一些相似或完全一样的纵列串联基因单位重复。每个基因被不能转录的基因间隔分开,可转录片段7-13Kb.rDNA基因间隔基因间隔RNApol-I第七十四页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二（四）RNA编辑(RNAediting)人类apoB基因

mRNA（14500个核苷酸）肝脏apoB100（分子量为513000）肠道细胞apoB48（分子量为250000）mRNA编辑在6666位C脱氨基生成U，原来CAA变成UAA，翻译终止，产物为apoB48。这种加工过程是遗传信息在转录水平发生改变，由一个基因产生不止一种蛋白质。第七十五页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二RNA编辑的生物学意义增加了基因产物的多样性，扩大了遗传信息使生物能更好的适应生存环境。

RNA编辑作用说明，基因的编码序列经过转录后加工，是可有多用途分化的，因此也称为分化加工(differentialRNAprocessing)。第七十六页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二中国科学院2001年硕士研究生入学考试：名词解释：Transcription;Reversetranscription第七十七页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二第三节转录调控第七十八页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二基因表达调控呈现多层次和复杂性基因表达的多级调控基因激活拷贝数重排甲基化程度转录起始转录后加工mRNA降解蛋白质翻译翻译后加工修饰蛋白质降解等转录起始第七十九页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二——调节的主要环节在转录起始。一、原核基因转录调节特点1.σ因子决定RNA聚合酶识别特异性在转录起始阶段，σ因子识别特异启动序列；不同的σ因子决定特异基因的转录激活，决定mRNA、rRNA和tRNA基因的转录。第八十页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二2.操纵子模型的普遍性原核生物绝大多数基因按功能相关性成簇地串联、密集于染色体上，共同组成一个转录单位──操纵子（operon）。一个操纵子只含一个启动序列（promoter）及数个可转录的编码基因。通常，这些编码基因可转录出多顺反子mRNA。原核基因的协调表达就是通过调控单个启动基因的活性来完成的。第八十一页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二3.原核操纵子受到阻遏蛋白的负性调节原核基因调控普遍涉及特异阻遏蛋白参与的开、关调节机制。当阻遏蛋白与操纵序列结合或解聚时，就会发生特异基因的阻遏或去阻遏。第八十二页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二1.乳糖操纵子(lacoperon)的结构

调控区CAP结合位点启动序列操纵序列

结构基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透酶A：乙酰基转移酶ZYAOPDNA（二）原核生物转录起始调控

——乳糖操纵子第八十三页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二

（1）阻遏蛋白的负性调节

没有乳糖时：

I序列在P1启动序列操纵下表达的阻遏蛋白与O序列结合，阻碍RNA聚合酶与P序列结合，抑制转录起动，Z、Y、A基因不能转录，处于关闭状态。阻遏蛋白2.乳糖操纵子受阻遏蛋白和CAP的双重调节第八十四页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二mRNA阻遏蛋白IDNAZYAOPpol没有乳糖存在时阻遏基因1、阻遏蛋白的负性调节第八十五页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二

乳糖存在时：

Lacoperon被诱导表达。

阻遏蛋白的阻遏作用并非绝对，偶有阻遏蛋白与O序列解聚、因此每个细胞中可能有寥寥数分子β-半乳糖苷酶、透酶生成。乳糖可经过这数分子的透酶催化进入细胞，再经过β-半乳糖苷酶催化转变为半乳糖，半乳糖作为一种诱导剂（inducer)与阻遏蛋白结合，使之构象改变，导致阻遏蛋白与O序列解离，而发生转录。(异丙基硫代半乳糖苷)半乳糖乳糖阻遏蛋白结合半乳糖后阻遏蛋白构象发生改变第八十六页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二mRNA阻遏蛋白有乳糖存在时IDNAZYAOPpol启动转录mRNA乳糖半乳糖β-半乳糖苷酶图13-4lac

操纵子与阻遏蛋白的负性调节第八十七页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二++++转录无葡萄糖，cAMP浓度高时有葡萄糖，cAMP浓度低时（2）CAP的正性调节ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAP第八十八页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二（3）协调调节当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统不能发挥作用。如无CAP存在，即使没有阻遏蛋白与操纵序列结合，操纵子仍无转录活性。单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作碳源；若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在时，细菌首先利用葡萄糖。葡萄糖对lac操纵子的阻遏作用称分解代谢阻遏(catabolicrepression)。其表达既需要乳糖存在又需要缺乏葡萄糖。第八十九页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二大肠杆菌中存在三种转录终止机制：

1、依赖Rho因子的转录终止：它需要RNA聚合酶和Rho因子的共同参与。（常见噬菌体）

2、不依赖Rho因子的转录终止：它只需要RNA聚合酶而不需要其他蛋白质成分的参与。

3、衰减子介导的转录终止调节机制（常见于色氨酸操纵子）

（三）原核生物转录终止调控第九十页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二1.色氨酸操纵子的结构大肠杆菌色氨酸操纵子结构较简单,也是研究得最清楚的操纵子,结构基因依次排列为trpEDCBA。他们编码的酶类催化从分支酸合成色氨酸的一系列反应：

trpE和trpD编码邻氨基苯甲酸合酶,trpC编码吲哚甘油磷酸合酶,trpA和trpB分别编码色氨酸合酶的α和β亚基。第九十一页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二第九十二页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二（1）阻遏蛋白的调控作用：合成色氨酸所需要酶类的基因头尾相接串连排列组成结构基因群，受其上游的启动子Ptrp和操纵子O的调控，调控基因trpR的位置远离P-O-结构基因群，在其自身的启动子作用下，以组成性方式低水平表达其编码调控蛋白R，R并没有与O结合的活性，当环境能提供足够浓度的色氨酸时，R与色氨酸结合后构象变化而活化，就能够与O特异性亲和结合，阻遏结构基因的转录。2.色氨酸操纵子的转录调控机制第九十三页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二2.色氨酸操纵子转录的衰减调节trp操纵子中的L前导序列，可转录出mRNA前导序列。前导序列内含4个短序列，按次序称为序列1、序列2、序列3及序列4。序列1转录后立即翻译成含10、11位两个Trp残基的14氨基酸短肽，称作前导肽(1eaderpeptide)，细菌中转录可与前导肽翻译过程偶联进行。第九十四页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二当Trp浓度高，供应充足时，此前导肽翻译顺利进行，核蛋白体迅速通过序歹U1并覆盖序列2，此时mRNA前导序列3，端的序列3、4可形成一个不依赖P因子的茎—环样终止结构——衰减子结构，使RNA聚合酶脱落，停止转录。反之，当Trp缺乏时，没有色氨酰—tRNA供给，含Trp前导肽翻译阻断，核蛋白体停止在Trp密码子前，序列2与序列3形成发夹，从而阻止了序列3、4形成衰减子结构，RNA转录持续进行。第九十五页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二衰减子attenuator

[茎环结构紧接约6个U]uuuuuu第九十六页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二第九十七页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二trp操纵子受阻遏蛋白和衰减子两种调节机制控制。阻遏蛋白的负调控起到粗调的作用，而衰减子起到细调的作用。细菌其它氨基酸合成系统的许多操纵子(如组氨酸、苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸等操纵子)中也有类似的衰减子存在。第九十八页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二二、真核生物转录调控两大类：瞬时调控（可逆性调控）发育调控（不可逆性调控）第九十九页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二1.RNA聚合酶

真核RNA聚合酶有三种：RNAPoLⅠ、Ⅱ、Ⅲ，分别负责三种RNA转录Ⅰ--45SrRNA，Ⅱ--hnRNA，Ⅲ--5srRNA、tRNA、snRNA

每种RNA聚合酶约有10种亚基，TATA盒结合蛋白（TBP)为三种酶所共有，对mRNA来说TFⅡD起核心作用，TFⅡD是一种由TBP和TBP相关因子TAF(TBP-associatedfactor)组成的多蛋白质复合物，TBP相关因子对传递上游激活序列（UAS）的信息至关重要。（一）真核生物转录调控的特点第一百页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二2.转录激活状态的染色质结构发生明显变化1)对核酸酶敏感活化基因常有超敏位点，位于调节蛋白结合位点附近。第一百零一页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二2)DNA拓扑结构变化天然双链DNA均以负性超螺旋构象存在；基因活化后RNA-pol正超螺旋负超螺旋转录方向3)DNA碱基修饰变化真核DNA约有5%的胞嘧啶被甲基化，常发生在5＇侧翼区的CpG序列（称CpG岛）甲基化范围与基因表达程度呈反比。第一百零二页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二4)组蛋白变化①富含Lys组蛋白水平降低，即H1样组蛋白减少。②H2A,H2B二聚体不稳定性增加③组蛋白修饰。H3、H4乙酰化，磷酸化。组蛋白修饰对于基因表达影响的机制也包括两种相互包容的理论。即：组蛋白的修饰直接影响染色质或核小体的结构，以及化学修饰征集了其他调控基因转录的蛋白质，为其他功能分子与组蛋白结合搭建了一个平台。这些理论构成了“组蛋白密码”的假说。第一百零三页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二3.在真核基因表达调控中以正性调节占主导采用正性调节机制更精确：一个负性调节元件的结合足可阻断RNA聚合酶的结合，因此同时采用几个负性调节元件一般不会改变特异性；相反，如果采用多种正性调节元件、正性调节蛋白可提高基因表达调节的特异性和精确性。采用负性调节不经济：在正性调节中，大多数基因不结合调节蛋白，所以是没有活性的；只要细胞表达一组激活蛋白时，相关靶基因即可被激活。第一百零四页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二（二）真核生物转录前调控1.染色体结构对转录的影响（核小体）2.DNA的修饰（少甲基化）第一百零五页，共一百一十八页，编辑于2023年，星期二（三）真核细胞基因转录的调节1.真核生物转录起始调控（1）顺式作用元件：