原核生物的转录及调控

原核生物的转录

及其调控

RNAtranscriptionandregulationinprokaryotes转录：在DNA指导的RNA聚合酶催化下，以DNA链的一条链为模板，按照碱基配对原则合成RNA链的过程。不对称转录：在DNA双链分子中，转录通常只在DNA的一条链上进行，另一条链则不能转录，但可能对转录起调节作用，这种转录方式称不对称转录。转录单位：就是从启动子到终止子的一段DNA序列。第一节转录概述一、基因的编码链和有意义链

模板链：用于转录RNA的链称为模板链，或负（－）链，又称无义链。编码链：与模板链互补的DNA链称为编码链，或正（＋）链，又称有义链。二、转录的基本要点

底物：NTP；模板：反义链；方向：5’→3’；酶：RNA

pol；产物：RNA单链转录和复制：都是遗传信息的传递三、转录起始位点转录起点位点核苷酸为＋1。上游序列upstream：转录起点的前面的序列，用负数码（－）表示，起点前一个核苷酸为－1。下游序列downstream：

转录起点的后面的序列，用正数码（＋）表示。没有编号为○的碱基。第二节原核生物转录的相关酶类

一、E.coliRNA聚合酶E.coli只有一种聚合酶；E.coliRNApol全酶由5种亚基组成，即α2ββ’ωσ，480kD；α2ββ’ω构成核心酶，核心酶与σ因子构成全酶。

E.coliRNA聚合酶的基本性质RN斑A速po赞ly找me联ra孕sein仙p约ro赖k.σβααβ’Co梳re旱E手nz奏ym拴eHo能lo贫E辽nz列ym芒eforelongationforinitiation依靠静电作用力依靠空间结构非专一性与非特异DNA结合专一性与特异DNA结合半衰期；60’半衰期；数小时cover60bp

σβα

αβ’RichardBurgessandAndrewTravers(1969)150kD160kD70kD40kDCartoonillustratingseparationofthesubunitsofE.coliRNApolymerasebySDS1、肺核心勉酶：庸催化移磷酸孩二酯嫩键的穿形成α亚基：2蜂个，彩功能拿多样兔（核坛心酶绝的组拣建因小子、佛促进帐双链亦的解果开和馒重新著聚合饮、启斩动子翻识别帝、促毒进RN保A女po衡l与DN届A模板昏链上刻游转脉录因定子结零合）β亚基：1炊个，她结合努核苷胸酸底律物，配催化桌磷酸搅二酯炊键的劝形成轨；β’亚基：碱闻性强脏，与饮模板究链结查合；二、RN羽A聚合抗酶各得亚基春的功后能2、σ因子：Re懂us逮ab衰le金；修饰RN买A旷po密l的构鸣型；识别两启动扇子，刚但无墓催化撞活性诊。不同农原核某生物店具有基本射相同昂的核个心酶，但σ亚基源有所翠差别，决济定了返原核非生物艺基因访的选阴择性乳表达浓。3、假原核怕生物RN努A聚合旺酶抑沫制剂：利福削平（Ri决fa雷mp祸in）：与校细菌RN见A显po电lβ亚基利结合俘，阻与碍转涉录的起始作用偶；利链片菌素（st让re闻pt涂ol暖yd阶ig享in冲）：与细转菌RN消A显po芬lβ亚基分结合计，抑集制转纯录的延伸。肝素：与氏细菌RN电A辫po备lβ’亚基督结合斧，阻霉碍其篮与模板DN笋A的结骂合。第三怪节获原忽核生菊物转雷录的树过程RN部A的转东录包界括pr县om语ot拐io驻n，诵el船on端ga君ti灵on铅，t列er地mi可na惊ti笋on三过酷程；从pr蒙om留ot陆er到te哀rm符in鸡at组or称为tr塔an倦sc睡ri绕pt坛io尊na看l拨un域it；原核殿生物敏中的畅转录粗单位长多为po浆ly房诚ci哄st甚ro圈n；转录从起始膜点记眯为+1，其跃上游泡记为负值，下盒游记来为正值。+1

-10

+10upstreamstartpointdownstream一、弟转录蚊的起泛始关键隔：全县酶能少以很高逢的亲泡和性结合插在启动挂子pr蛮om狐ot岗er；启动饱子：R牵NA聚合壳酶识赤别、期结合未并起芽始转蹦录的取一段DN肤A序列吐。pr货om美ot逆er由两研个重蒙要部舌分组壳成（一棕）原同核启述动子爷的结菠构●-7励0继~降-4母0贩：up刚e尊le葬me胆nt椅（上游喘元件屑）CA宿P-释cA昌MP枝b丸in拐di蚊ng扫s紧it钱e●-3炕5捏~触-1幕0：co旗re像p锡ro第mo蔬te惩r（核心故启动胞子）RN夕A信po干l.游b棉in芹di辽ng新s怨it爪e基因唤表达烦调控虽的正文控制竖位点CAP：

CatabolitegeneActivatorProteincAMPAcceptorProtein（cAMP受体蛋白）（分解代谢基因激活蛋白）1、核心蓝启动贩子：SextamaBox：（Rsite）TTGAC（SextamaBox）-35site。RNApol.looselybindingsitePribnowBox：

TATAAT（pribnowBox）-10site。RNApol.firmlybindingsite（Bsite）Initiationsite：+1site。RNAtranscriptionalstartpoint（Isite）A/G-3恋5(R)-1根0(B)+1(I)RN派AlSe云xt沿am秆a六Bo颠x与Pr姻ib贪no间w丧Bo葱x间距17bp，有利离于RN部A困po宾l启动l-3闯5趴Bo尘xor-1徐0梨Bo寻xmu梯t.间距趋近于1腹7bp碌，upmu株ta咸ti蜂on间距远离于1萌7bp写，do宝wnmu艇ta冷ti将on17bp的间距比1蹄7bp的序列对转贫录更飘为重质要-3焰5厦Bo感xan巴d-1馋0蝴Bo般xmu宰t.→转录世效率鄙下降10五0倍→转录文效率城下降10竟00业倍2、上游堡元件钟：CA吃P-仆cA室MP孤b贿in膏di妻ng浪s影it梯e栋（A蜂ct孔iv秒at贱or睛r翼eg显io戒n，典AR最）当：AR耻I睁+CA把P-违cA基MP●ARI：CAP-cAMP的强结合位点（-70~-50）●

ARII：CAP-cAMP的弱结合位点（-50~-40）co创op善er评at友iv路e警ef这fe岭ct提高AR著II的结缘瑞合效店率IR-70

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-50RN灵A尘po训lAR支I通I每+堆CA穷P-铃cA萄MP复合阔体：促使-3票5bo贿x附近GC岛区厦的双怖螺旋很结构骗稳定主性降唇低，-1芝0bo丽x的解嫩链温盖度降启低，侦有利萄于转阳录启像动ARIARIIGCIsland-35-10

●NullARII→

RNApol.into-10Boxbuttranscriptionoff

●

ARII+CAP-cAMPpromotionRNApol.into-35Boxinto-10BoxstartingtranscriptionRN晨A音po候lRN搬A采po楼lα-C恶TDCAP-cAMPAR乌I誉A化RI顿IARIARIIActivationtranscriptionUp怠e德le爆me澡nt满+昂C税AP虹-c眯AM失P＋R丈NA样P谎ol否ym想er泡as呈e复合鲜体CA韵P-插cA丑MP与RN樱A罚Po屈ly灾me岭ra竭se的α-C垒TD结合定，激爬活转通录（二确）原核骄基因水转录谈的起逢始1、中σ因子篮的作聚用：降低全酶叮与一宰般DN迷A的非专挽一性结合葱力（茧20颂00羽0倍）；增强全酶很与启寇动子R煤si号te弓、B胡s绘it绑e的专一疼性结合价力斜（1泛00筑倍）；导致RN挺A链的线延伸擦缓慢Pr拼om棉ot洋er与σ尼fa养ct苗or间的真结合络专效树性●决定清了st遭ro目ng模p纲ro短mo洪te介r蜂&葬we沈ak徒p婆ro激mo坟te必r；★-3餐5bo拌x,浴-1糊0bo锻x的差践异影钢响启客动子记与RN队A填po可l中σ因子携的结合回能力；★不同但启动祝子的秘-3资5，拨-1晨0bo征x间存骡在较爷为保守里的标遥准序封列（呈标准病启动掩子）；★σ置fa立ct脂or盲i沉s助re负sp耀on检si悄bl绝e汗fo照r坚re馋co窝gn匪it察io彻n柏ofco探ns亩en隙su呢s摸se唇qu速en抛ceof较p颂ro滔mo取te刮r贩an籍d凤on脾ly痕r填eq猛ui狼re掉d研fo侵r萄in代it豪ia骆ti播on精.2、RN途Apo程l与启永动子钩的结封合σ因子项识别亭启动斜子上吃结合放位点杰。RN糠A盲po明l全酶殖与-诵35bo究x结合倒→封闭定型启浸动复捷合物；酶向拒-1惯0bo泽x移动霜，并改与之虚牢固际结合隙，促弟使-备10bo案x及起捐始位帮点处肿发生茂局部获解链吨→开放猪型启煎动复立合物；DN岁A解螺寸旋扩系展到辩-1制0bo凡x下游喉17bp范围颂。3、席转录森起始猎位点辜的决境定酶与暮-1常0bo民x的结俯合，骨决定息了第盈一个秋起始辫碱基龟的选直择。第一极个被习转录瞎的碱夕基离-1树0bo烛x的保永守T约6简~9nt述s。mR望NA的起奸始位影点多扛为G，其次挺为A，很少娱为U,起始周点核孝苷酸沉的两艰侧分巾别为C和T。4、模三元坏复合拘物的索形成疾和σ因子坟的解雨离RN吨A合成惨一开里始，砖就形量成模板麦-RN姻Apo厦l-拴RN熊A的三元谦复合满物。σ因子梳解离礼，核拾心酶索与模首板的询亲和伟性下弊降到黄非特犯异性公结合仓的水允平，RN剧Apo债l在DN桌A链上筹变得居容易炉移动侨，为货链的众延伸洁创造盛了条步件；游离敲的σ因子锣可以间重新巴进行屯功能胖循环窜。转录车的起虑始核心昨酶在σ因子染帮助叉下特泻异性绵结合叨到DN街A上；RN插Apo闸l与启喜动子尘-3景5bo侍x结合匹，形右成封闭没型起脖始复早合物；酶滑言动到嚼-1尤0bo挺x，转变心成为开放逃型起利始复潜合物，启爽动子载活化鹊，双构链解晋开，劝模板室链暴锤露，拍插入辨最初怨的2锅个核宪苷酸推；酶继偶续加论上开俱头的环几个NT屈P，形成三元吐起始萝复合吨物，在RN重A链合枯成了射8～因9个尾碱基挠后，σ因子为解离斤，转礼录开唇始。Mo薯de亏l补of斯t殃he挨i言nt遮er碰ac箭ti阻on制b唇et殃we排en果E阅.丢co性il哀R盈NA隙p偶ol宵ym猪er自as悼e阔ho思lo狮en席zy界me筹a调nd江a咽p赏ro荷mo哥te牵rDN末AIn止co苏rp血or僚at棋in奏g搭th组efi育rs剃t辛fe纷w局Nt二、弄原核罩生物捡转录晚的延颤伸RN拌Apo丸l沿着集模板仿链移耳动，RN屋A链不卸断延旋伸，宵并保境持三讯元复愿合物露的结狮构；转录鸟泡中玻的DN喇A螺旋僵前开毯、后住合，RN经A延长久，不贱断脱矩离DN旧A；RN根A链的蓄延伸悼速度塑不是盼恒定繁的，从在模袋板富铜含GC的区泉域，煤转录啊就会伐减慢宾/停刷顿。17bp螺旋解开长度12bpDNA-RNA复合体长度影响RN蛋A延伸悦速度冠的因奥素：①RN倍Apo拖l；②暂停颗信号：导谷致转抄录速禁度突施然出真现变胞化的哄特殊含序列化。GC富集摇区：产膏物RN茅A不易浴释放帝；IR：产物姿形成胳茎环搬结构圣，妨减碍上垫游的属模板具恢复阅双链字。③其他荷配基叮：pp鱼Np都p、体Nu晚sA蛋白柜。Nu烦sA勤p午ro恳te兼in刻：★69Kd地,饱ac搅id岂p铃ro姓te伍in★RN真Ap记ol没-a抹tt朵ac差hi歌ng汤fa须ct群or★Im糠pe事l威RN灭Ap谦ol阔.勇pa扑us茧in贿g饱in餐t紧er侦mi校na义to方r乖fo沿r尤1’厉-1球5’歌a储nd另w演ai接ti秃ng陡f住orRh魂ofa蠢ct浓or招t腥o疾st磁op边t瞎ra餐ns慨cr良ip姜ti卧on捷o携f刊RN债A★Afterinitiation→substitutingσ→NusA+coreE

an遍ti耀te庸rm滨in屋at盗io鲁nN饮pr乏ot株ei址n淘ut中il浊iz降at备io陪n寸su胳bs蒜ta较nc语eNusAbindstopolymerase,andNbindstobothNusAandboxBofthenutsiteregionofthetranscript,creatingaloopinthegrowingRNA.Thiscomplexisrelativelyweakandcancauseantiterminationonlyatterminatorsnearthenutsite(Theseconditionsexistonlyinvitro.).(Nu森t牌N郑bi互nd懒in纱g万si便te)an头ti医te碗rm依in居at异io报n塑N马pr当ot磁ei欠n三、原核悬生物转录的终曾止转录胖的终艘止依呈赖于RN冤A产物火的特哪定序捉列；原核刺和某师些真吉核生证物的档终止带子要姐求转筛录产筛物RN惰A强3’端具貌有发脾夹的咬二级币结构营，茎临部富蜜有GC序列屋；终止变子的闯分类等：慰根据意终止熊反应阶是否淘需要ρ蛋白1、唇不依滨赖于ρ因子迟的终玻止子隙（强尚终止南子）结构舍特点：RN悄A具有校一个悬发夹慎结构艳（富真含GC婶）和随搬后po咬ly铸U片段抖。作用妹机制：RN克A奏po趟l缠+发夹齐结构戒→糠转本录暂姨停→级后心随杂润合分溜子不口稳定纷的po垒ly陆(U冶-d尖A)→RN稳A容易氏从模械板上久脱落赏→RN疼A-挂DN的A-练RN早A荐po排l解聚圈→秒转息录终缘瑞止2、蛾依赖毫于ρ因子胖的终您止子吴（弱叠终止侦子）ρ因子：5邀5kD，六辈聚体季。能途够利葛用水属解AT油P释放震的能帐量使RN驱A从三圆元复蛙合物伞中释百放出蚕来；结构：仍桌然具报有茎犬环结谁构，构但GC碱基已对含跟量较田少，截下游泄也缺滩乏po种ly某U结构增。1、2、3、终止类型回文序列后随序列不依赖ρ因子的终止子富含GC富含U依赖ρ因子的终止子不富含GC不富含U第四扰节筝原妈核生播物转杆录的己调控基因啊表达蹦的调钟控主也要发还生在思转录免水平豪；转录防水平址上的充调控闪是最司为经效济、盈灵活错，又兆是最钳为重腊要、银复杂鲜的调覆控；①曾确定糟需要编转录料基因舅的起炎始位鱼点；②拘精细船调节价基因蜻表达绢的水壳平；③ci办s怠fa啊ct包or与tr写an尺s胃fa垦ct扩or严格就又灵伙活的遇互作劫；④亭保证RN脑A么po控l的连群续转煮录，鉴准确捎终止支。一、汽原核枯转录涝调控凯的相殊关概窜念（一柿）诱即导和坊阻遏：诱导睛：酶的磁合成娃取决要于特苦定物斜质（壳常为su茎bs杯tr患at悠e）的存弯在。匀如培低养基淘中乳咏糖的笑存在促进了E.肤co絮li的半甩乳糖玻苷酶描的合成；阻遏驰：当培射养基洲中某区种物跃质（长常为pr矩od双uc晃t）含量垄较高锁，细扩胞就呀关闭焦合成晋这种狼物质杯的能小力。蚀如培直养基眉中Tr银p的存野在抑制了E.版co父liTr妈p的合成；（二耻）调忧控的丧效应逗物调节炕蛋白哪+小分们子物吐质→光原核包操纵精子的款诱导最/阻燥遏。阻这些律小分浅子是党基因唤表达卫的调翅节物蜡质-醋-效应手物。诱导艺物（in误du雀ce贩r）：与且调节楼蛋白巡寿结合梁，使锁其从DN踏A分子守上脱辉落下辉来，RN污A帜po瞧l开始为转录普。辅阻怖遏物（co药-r班ep占re高ss治or驱）：与谅调节偿蛋白脑结合德，可纷以提辨高调年节蛋年白与隔操纵怀基因恒的亲诵和性良，进爆而关坐闭结导构基故因的单转录屡。（三）正调疯控和在负调炒控正调雄控：调雪节蛋娃白与呈操纵程子结删合后促进转录言的进久行。负调禁控：调染节蛋之白与鞭操纵框子结将合后抑制转录时的进退行。正、该负调哨控都住存在习着诱境导和各阻遏轮。positiveactiveinactiveInd.Rep.①正调扒控肿+烛诱导调节处蛋白郑无活任性→俗转录翠不进纱行诱导蜓物+觉调节辞蛋白色→有记活性券调节田蛋白仅→转丛录进魄行②正调诊控+阻遏调节争蛋白装有活遗性→姓转录杰进行辅阻虹遏物除+调岗节蛋属白→池无活易性调府节蛋规白→服转录赠不进巾行ne况ga颠ti邻veac烫ti逮vein积ac徐ti竟ve阻遏筝蛋白杂有活笑性→笋转录愁不进促行诱导纪物夫+陷阻遏默蛋白全→无酒活性劝阻遏也蛋白之→转骆录进菊行③负调赛控+诱导④负调移控年+决阻遏阻遏勿蛋白绝无活阿性→奸转录诞进行辅阻掩遏物埋+饰阻遏付蛋白膝→有嘴活性才调节掘蛋白砌→转加录不乏进行Ind.Rep.Negative二、区操纵膊子理绘论（op喷er明on辫c吉on幸ce脂pt隶）定义：原拨核生黑物基钉因表创达和政调控个的单悦元。包括：①演结构否基因自：编盏码控给制某仪一代睡谢途艺径的翼相关薯的酶泽；②坑调控自元件：是调倒节结亮构基碰因转课录的斤一段DN滨A序列姓，包场括启央动子得和操减纵基污因；③熊调节肉基因申：其老产物愤（调兽节蛋视白）代能够亩识别庸并结勉合操顷纵基步因，们决定添结构桃基因拍的转劣录与棋否。（一）la言c操纵迅子（la悠ct吵os事e鹅op航er偏on牵）：1、la练c操纵盲子的护结构调节君基因项（I）：编码俊阻遏否物（Re魄pr吸es绑so姿r）拒。启动绞子（Pr死om景ot塞er紫，P巧）：倦RN蚁Apo遗l的结阿合位纺点；操纵客基因帽（Op他er计at渗or虽，O梯）：进入拜结构次基因鬼的开陷关；结构坛基因困：Z（恩β-半乳侨糖苷摩酶）、Y走（β陶-半乳雀糖苷附透过放酶）、A（狐β-半乳鉴糖苷摆乙酰透基转担移酶）；β-半乳祝糖苷螺酶：水跟解含β-半乳剧糖苷笑键的损底物蹈，如尝乳糖需。β-半乳都糖苷怨透过愉酶：使阿外界救的β-半乳颠糖苷样能透优过E.镇co取li细胞号壁和井原生厘质膜敞进入问细胞星内。β-半乳的糖苷蹦乙酰固基转灿移酶：乙马酰Co纱A+β-半乳足糖苷房诚→乙伞酰半锡乳糖敌。当E.住co富li需要转利用甩培养兵基里认的乳蛋糖时梯，前勾2种梁酶是言必需言的，赔而最谋后1吨种酶解则是娃非必右需的警。没有播乳糖→la迈cI编码始的阻医遏蛋自白具迷有活邻性→龟牢固伞结合箱到操呜纵基啊因O上→袋结合亡在启促动区咽的RN染A它po弟l不能葡通过核→Z、响Y、稠A不能蜓转录馋（和考表达滩）2、la州c操纵研子的躬负向陡调控举机制纷负调每控编+踩诱导加入漫乳糖→乳秀糖（各诱导草物）浅与阻峡遏蛋厚白结猾合→判阻遏贵蛋白疲构象朴变化坚→女阻酬遏蛋匠白从角操纵降基因街上脱擦落→RN篮A雹po肢l开始Z、冻Y、视A基因敬的转贵录→亏表达贼→乳善糖被乞利用3、la绕c操纵拐子CA调P的转询录激婚活作袭用秃正调茄控CA区P：二循聚体峡，可谊同时炊与DN推A、驰cA可MP结合考；G存在→细缩慧胞内画[cA冈MP肾]↓→CA葵P二聚歌体不血能单剩独与DN宴A结合域→la报c操纵轿子关术闭G缺乏→细宗胞内纹[cA浇MP闭]↑→CA窄P与cA路MP结合傅→CA晃P-吧cA呜MP复合孕物券+la罚c操纵林子启颠动子妄上游→DN乡丰A链发肤生9随0o弯曲烫→加增拒强RN泼A考po裙l与启嫩动子纽奉的结呜合→la放c操纵屯子打秩开→Z、吃Y、肤A基因录转录求、表林达CAP乳糖骑操纵咏子的盼协同抽调节存(co除or兄di述na傲te羡r都eg侄ul浑at图io蒙n)负向睛调节只与正幅性向肌调节粒协同创合作阻遏绒蛋白率封闭拘转录记时，CA香P不发成挥作妨用如没蜻有CA言P加强称转录继，即捞使阻种遏蛋年白从la坝cO上s释放抬仍无脆转录浮活性结论叫：la叼c操纵鄙子强挨的诱扇导作仗用既睛需要雄乳糖糠又需我缺乏量葡萄械糖（二获）tr庙p操纵宵子Tr侍p的合挣成：内一系折列酶裕促反稻应的妥结果谜（分俊支酸参→衔邻蔑氨基扔苯甲带酸汪→钱吲哚赵甘油孩磷酸雨→Tr逢p）；1、tr访p操纵鹅子的遇阻遏麻系统满－转饿录起掉始的仇调节有Tr经p：Tr岔p结合答并激己活阻捎遏蛋咐白，阻断针转录颂；无Tr献p：阻敲遏蛋费白无券活性律，操逐纵子祥基因悄开始禁转录巴。2、tr素p操纵蜡子的拳弱化嘴系统凯－－耽转录叨提前呆终止社的调告节（1事）衰体减子意（at嗽te浓nu劣at救or衔）：定义令：提撕前终鞭止转警录，顺调节肆基因业表达要的功堡能区伍域；位置午