原核生物的基因表达调控专家讲座

一、原核生物基因表示调控概述

基因表示(geneexpression)是指储存遗传信息基因经过一系列步骤表现出其生物功效整个过程。经典基因表示是基因经过转录、翻译，产生有生物活性蛋白质过程。

既然从DNA到蛋白质过程称为基因表示，对这个过程调整就称为基因表示调控（generegulation或genecontrol）。基因表示调控是现阶段分子生物学研究中心课题。第1页（一）基因表示调控意义基因组(genome)是指含有一个生物体生存、发育、活动和繁殖所需要全部遗传信息整套核酸。

但生物基因组遗传信息并不是同时全部都表示出来，大肠杆菌基因组含有约4000个基因，普通情况下只有5－10%在高水平转录状态，其它基因有处于较低水平表示，有就暂时不表示。

不一样组织细胞中不但表示基因数量不相同，而且基因表示强度和种类也各不相同，这就是基因表示组织特异性(tissuespecificity)。

比如肝细胞中包括编码鸟氨酸循环酶类基因表示水平高于其它组织细胞，合成一些酶(如精氨酸酶)为肝脏所特有；胰岛β细胞合成胰岛素；甲状腺滤泡旁细胞(C细胞)专一分泌降血钙素等。第2页细胞分化发育不一样时期，基因表示情况是不相同，这就是基因表示阶段特异性(stagespecificity)。

一个受精卵含有发育成一个成熟个体全部遗传信息，在个体发育分化各个阶段，各种基因极为有序地表示，普通在胚胎时期基因开放数量最多，伴随分化发展，细胞中一些基因关闭(turnoff)、一些基因转向开放(turnon)，胚胎发育不一样阶段、不一样部位细胞中开放基因及其开放程度不一样，合成蛋白质种类和数量都不相同，显示出基因表示调控在空间和时间上极高有序性，从而逐步生成形态与功效各不相同、极为协调、巧妙有序组织脏器。从上所述，不难看出：生物基因表示不是杂乱无章，而是受着严密、准确调控，不但生命遗传信息是生物生存所必需，而且遗传信息表示调控也是生命本质所在。

第3页改变基因表示情况以适应环境，在原核生物、单细胞生物中尤其显得突出和主要，因为细胞生存环境经常会有猛烈改变。

比如：周围有充分葡萄糖，细菌就能够利用葡萄糖作能源和碳源，无须更多去合成利用其它糖类酶类，当外界没有葡萄糖时，细菌就要适应环境中存在其它糖类(如乳糖、半乳糖、阿拉伯糖等)，开放能利用这些糖酶类基因，以满足生长需要。

即使是内环境保持稳定高等哺乳类，也经常要变动基因表示来适应环境，比如与适宜温度下生活相比较，在冷或热环境下适应生活动物，其肝脏合成蛋白质图谱就有显著不一样。所以，基因表示调控是生物适应环境生存必需。第4页（二）基因表示模式生物体内基因调控各不相同，基因表示随环境改变情况，能够大致把基因表示分成两类：①组成性表示(constitutiveexpression)指不大受环境变动而改变一类基因表示。其中一些基因表示产物是细胞或生物体整个生命过程中都连续需要而必不可少，这类基因可称为看家基因(housekeepinggene)，这些基因中不少是在生物个体其它组织细胞、甚至在同一物种细胞中都是连续表示，能够看成是细胞基本基因表示。组成性基因表示也不是一成不变，其表示强弱也是受一定机制调控。第5页②适应性表示(adaptiveexpression)指环境改变轻易使其表示水平变动一类基因表示。应环境条件改变基因表示水平增高现象称为诱导(induction)，这类基因被称为可诱导基因(induciblegene)；相反，随环境条件改变而基因表示水平降低现象称为阻遏(repression)，对应基因被称为可阻遏基因(repressiblegene)。

第6页（三）

原核基因表示调控特点与方式基因表示调控主要表现在以下两方面：1．转录水平上调控（transcriptionalregulation）；2．转录后水平上调控（post-transcriptionalregulation），包含①

mRNA加工成熟水平上调控（differentialprocessingofRNAtranscript）；②

翻译水平上调控（differentialtranslationofmRNA）。第7页第8页原核生物中，营养情况（nutritionalstatus）和环境原因（environmentalfactor）对基因表示起着举足轻重影响。真核生物尤其是高等真核生物中，激素水平（hormonelevel）和发育阶段（developmentalstage）是基因表示调控最主要伎俩，营养和环境原因影响力大为下降。在转录水平上对基因表示调控决定于DNA结构、RNA聚合酶功效、蛋白因子及其它小分子配基相互作用。第9页

因为细菌mRNA在形成过程中与核糖体混合在一起，所以，细菌转录与翻译过程几乎发生在同一时间间隔内，转录与翻译相耦联（coupledtranscriptionandtranslation）。

真核生物中，转录产物（primarytranscript）只有从核内运转到核外，才能被核糖体翻译成蛋白质。第10页二、

操纵子学说

法国巴斯德研究院FrancoisJacob与JacquesMonod于1960年在法国科学院院报(ProceedingoftheFrenchAcademyofSciences)上发表了一篇论文，提出乳糖代谢中两个基因被一靠近它们遗传因子所调整。这二个基因为β-半乳糖苷酶(β-galactosidase)和半乳糖苷透过酶(galactosidepermease)。

在此文中他们首先提出了操纵子(operon)和操纵基因(operator)概念，他们操纵子学说(theoryofoperon)使我们得以从分子水平认识基因表示调控，是一个划时代突破，所以他们二人于1965年荣获诺贝尔生理学奖。第11页（一）操纵子(operon)

细菌能随环境改变，快速改变一些基因表示状态，这就是很好基因表示调控试验模型。人们就是从研究这种现象开始，打开认识基因表示调控分子机理窗口。第12页1.操纵子提出

大肠杆菌能够利用葡萄糖、乳糖、麦芽糖、阿拉伯糖等作为碳源而生长繁殖，当培养基中含有葡萄糖和乳糖时，细菌优先利用葡萄糖，当葡萄糖耗尽，细菌停顿生长，经过短时间适应，就能利用乳糖，细菌继续呈指数式繁殖增加。第13页

大肠杆菌利用乳糖最少需要两个酶：促使乳糖进入细菌半乳糖透过酶(lactosepermease)和催化乳糖分解第一步

－半乳糖苷酶(

-galactosidase)。第14页

在环境中没有乳糖或其它

-半乳糖苷时，大肠杆菌合成

-半乳糖苷酶量极少，加入乳糖2-3分钟后，细菌大量合成

-半乳糖苷酶，其量可提升千倍以上，在以乳糖作为唯一碳源时，菌体内

-半乳糖苷酶量可占到细菌总蛋白量3%。

在上述二阶段生长细菌利用乳糖再次繁殖前，也能测出细菌中

-半乳糖苷酶活性显著增高过程。第15页这种经典诱导现象，是研究基因表示调控极好模型。针对大肠杆菌利用乳糖适应现象，法国Jocob和Monod等人做了一系列遗传学和生化学研究试验，于1961年提出乳糖操纵子（lacoperon）学说。第16页2.操纵子基本组成

乳糖操纵子模型已被许多研究试验所证实，对其有了更深入认识，而且发觉其它原核生物基因调控也有类似操纵子组织，操纵子是原核基因表示调控一个主要组织形式，大肠杆菌基因多数以操纵子形式组成基因表示调控单元。下面就以乳糖操纵子为例子说明操纵子最基本组成元件（elements）。第17页(1)结构基因群

操纵子中被调控编码蛋白质基因可称为结构基因(structuralgene,SG)。一个操纵子中含有2个以上结构基因，多可达十几个。每个结构基因是一个连续开放阅读框(openreadingframe),5’端有起始密码ATG，3’端有终止密码TAA、TGA或TAG。各结构基因头尾衔接、串连排列，组成结构基因群。第18页

最少在第一个结构基因5’侧含有核糖体结合位点(ribosomebindingsite,RBS)，因而当这段含多个结构基因DNA被转录成多顺反子mRNA，就能被核糖体所识别结合、并起始翻译。核糖体沿mRNA移动，在合成完第一个编码多肽后，核糖体能够不脱离mRNA而继续翻译合成下一个基因编码多肽，直至合成完这条多顺反子mRNA所编码全部多肽。第19页

乳糖操纵子含有ｚ、ｙ和ａ3个结构基因。

ｚ基因长3510bp，编码含1170个氨基酸、分子量为135,000多肽，以四聚体形式组成有活性β-半乳糖苷酶，催化乳糖转变为半乳糖(allolactose)，再分解为半乳糖和葡萄糖；

第20页

ｙ基因长780bp，编码有260个氨基酸、分子量为30,000半乳糖透过酶，促使环境中乳糖进入细菌；

ａ基因长825bp，编码275氨基酸、分子量为32,000转乙酰基酶，以二聚体活性形式催化半乳糖乙酰化。第21页

ｚ基因5’侧含有大肠杆菌核糖体识别结合位点（RBS）特征Shine-Dalgarno(SD)序列，因而当乳糖操纵子开放时，核糖体能结合在转录产生mRNA上。

因为ｚ、ｙ、ａ三个基因头尾相接，上一个基因翻译终止密码靠近下一个基因第22页

翻译起始密码，因而同一个核糖体能沿此转录生成多顺反子（polycistron）mRNA移动，在翻译合成了上一个基因编码蛋白质后，不从mRNA上掉下来而继续沿mRNA移动合成下一个基因编码蛋白质，一气依次合成这基因群所编码全部蛋白质。第23页第24页(2)开启子

开启子(promoter,P)是指能被RNA聚合酶识别、结合并开启基因转录一段DNA序列。操纵子最少有一个开启子，普通在第一个结构基因5＇侧上游，控制整个结构基因群转录。用RNA聚合酶与分离一段DNA双链混合，再加入外切核酸酶去水解DNA，结果只有被RNA聚合酶识别结合而被保护那段DNA不被水解，由此能够测出开启子范围及其序列。第25页

即使不一样开启子序列有所不一样，但比较已经研究过上百种原核生物开启子序列，发觉有一些共同规律，它们普通长40-60bp，含A-Tbp较多，一些段落很相同，有保守性，称为共有性序列(consensussequences)。

开启子普通可分为识别(R，recognition)、结合(B，binding)和起始(I，initiation)三个区段。

第26页

转录起始第一个碱基（通常标识位置为+1）最常见是A；在-10bp附近有TATAAT一组共有序列，因为这段共有序列是Pribnow首先发觉，称为Pribnow盒（Pribnowbox）；在-35bp处又有TTGACA一组共有序列。第27页第28页

不一样开启子序列不一样，与RNA聚合酶亲和力不一样、开启转录频率高低不一样，即不一样开启子起动基因转录强弱不一样，比如：PL、PR、PT7属强开启子，而Plac则是较弱开启子。第29页色氨酸开启子（Trp）色氨酸开启子（Trp）阻遏蛋白在有色氨酸时，二者结合，阻遏蛋白变构激活而与开启子结合，阻止RNA聚合酶转录。无色氨酸时，阻遏解除，因β-吲哚丙烯酸是色氨酸竞争性抑制剂，惯用作诱导剂，诱发色氨酸开启子转录。同时，衰减子对Trp转录也有调整作用。第30页乳糖开启子（Lac）无乳糖时，调整基因（I）产生阻遏蛋白与操纵基因结合，阻止RNA聚合酶结合进而阻止转录；有乳糖时，乳糖能与阻遏蛋白结合，使其变构解离而行使转录功效。而LacZ基因可由IPTG（异丙基硫代-β-D-半乳糖）诱导转录。第31页Tac开启子是由Trp开启子和Lac开启子构建而成杂合开启子，-35区为Trp开启子次序，-10为LacUV5开启子次序，二者之间距离为16bp者为pTrc，17bp者为pTac。该开启子只需用IPTG诱导转录即可。Tac开启子第32页噬菌体PL和PR开启子PL为λ噬菌体左向开启区，PR为右向转录开启区，与阻遏基因CI编码阻遏蛋白结合，可抑制操纵基因OL或OR

转录，但CI在42℃被灭活，PL或PR开启下游基因转录。第33页脂蛋白开启子（LPP）脂蛋白为细胞外膜蛋白，细菌中含量高，该开启子表示效率高，由信号肽可将基因表示产物分泌到胞外，惯用来构建分泌型表示载体。第34页(3)操纵区

操纵区（operator）是指能被调控蛋白特异性结合一段DNA序列，常与开启子邻近或与开启子序列重合，当调控蛋白结合在操纵子序列上，会影响其下游基因转录强弱。第35页

以前将操纵区称为操纵基因（operatorgene）。但现在基因定义是为蛋白质或RNA编码核酸序列，而操纵序列并不是编码蛋白质基因，却是起着调控基因表示强弱作用，正如开启序列不叫开启基因而称为开启子一样，操纵序列就可称为操纵区。operon译为操纵子，即基因表示操纵单元之意。第36页

以乳糖操纵子中操纵区为例，其操纵区（o）序列位于开启子（p）与被调控基因之间，部分序列与开启子序列重合。

仔细分析操纵区序列，可见这段双链DNA含有回文（palindrome）样对称性一级结构，能形成十字形茎环（stemloop）结构。不少操纵区都含有类似对称性序列，可能与特定蛋白质结合相关。第37页

阻遏蛋白与操纵区结合，就妨碍了RNA聚合酶与开启子结合及其后ß-半乳糖苷酶等基因转录起始，从而阻遏了这群基因表示。

最早只把与阻遏蛋白结合、起阻遏作用序列称为操纵区，但其后发觉有操纵子中第38页

同一操纵序列与不一样构像蛋白质结合，能够分别起阻遏或激活基因表示作用，阿拉伯糖操纵子中操纵序列就是经典例子。因而凡能与调控蛋白特异性结合、从而影响基因转录强弱序列，不论其对基因转录作用是减弱、阻止或增强、开放，都可称为操纵区。第39页（4）调控基因

调控基因(regulatorygene)是编码能与操纵序列结合调控蛋白基因。调控蛋白有：阻遏蛋白(repressiveprotein)：与操纵区结合后能减弱或阻止其调控基因转录，其介导调控方式为负调控(negativeregulation)；

第40页

激活蛋白(activatingprotein)：与操纵区结合后能增强或起动其调控基因转录，所介导调控方式为正调控(positiveregulation)。第41页

一些特定物质能与调控蛋白结合，使调控蛋白空间构像发生改变，从而改变其对基因转录影响，这些特定物质可称为效应物（effector）。有两种：诱导剂(inducer)：能引发诱导发生分子；阻遏剂或辅助阻遏剂(corepressor)：能造成阻遏发生分子。第42页

比如在乳糖操纵子中，调控基因lacI位于Plac邻近，有其本身开启子和终止子，转录方向和结构基因群转录方向一致，编码产生由347个氨基酸组成调控蛋白R。

在环境没有乳糖存在情况下，R形成份子量为152,000活性四聚体，能特异性与操纵区ｏ紧密结合，从而阻止利用乳糖酶类基因转录，所以R是乳糖操纵子阻遏蛋白；第43页

当环境中有足够乳糖时，乳糖与R结合，使R空间构像改变，四聚体解聚成单体，失去与操纵区特异性紧密结合能力，从而解除了阻遏蛋白作用，使其后基因得以转录合成利用乳糖酶类。在这过程中乳糖就是诱导剂，与R结合起到去阻遏作用(derepression)，诱导了利用乳糖酶类基因转录开放。第44页

许多调控蛋白都是变构蛋白（allostericprotein），经过与上述类似方式与效应物结合改变空间构像，从而改变活性，起到调整基因转录表示作用。第45页（5）结构基因编码蛋白质基因。第46页（二）乳糖操纵子表示调控

第47页第48页第49页大肠杆菌能以乳糖为唯一碳源生长，这是因为它能产生一套利用乳糖酶。

这些酶受乳糖操纵子控制。大肠杆菌乳糖操纵子是大肠杆菌DNA一个特定区段，由调整基因I，开启基因P，操纵基因O和结构基因Z、Y、A组成。

P区是转录起始时RNA聚合酶结合部位。O区是阻遏蛋白结合部位，其功效是控制结构基因转录。

平时I基因经常进行转录和翻译，产生有活性阻遏蛋白。第50页

Z编码β-半乳糖苷酶；Y编码β-半乳糖苷透过酶；A编码β-半乳糖苷乙酰基转移酶。β-半乳糖苷酶是一个β-半乳糖苷键专一性酶，除能将乳糖水解成葡萄糖和半乳糖。β-半乳糖苷透过酶作用是使外界β-半乳糖苷（如乳糖）能透过大肠杆菌细胞壁和原生质膜进入细胞内。β-半乳糖苷乙酰基转移酶作用是把乙酰辅酶A上乙酰基转到β-半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖。

第51页第52页RNA聚合酶结合部位阻遏物结合部位第53页1.阻遏蛋白负调控

当大肠杆菌在没有乳糖环境中生存时，lac操纵子处于阻遏状态。此ｉ基因在其本身开启子Pi控制下，低水平、组成性表示产生阻遏蛋白R，每个细胞中仅维持约10个分子阻遏蛋白。R以四聚体形式与操纵子ｏ结合，妨碍了RNA聚合酶与开启子Plac结合，阻止了基因转录起动。R阻遏作用不是绝对，R与ｏ第54页偶然解离，使细胞中还有极低水平

－半乳糖苷酶及透过酶生成。

当有乳糖存在时，乳糖受

－半乳糖苷酶催化转变为别乳糖，与R结合，使R构象改变，R四聚体解聚成单体，失去与ｏ亲和力，与ｏ解离，基因转录开放，使

－半乳糖苷酶在细胞内含量可增加1000倍。这就是乳糖对lac操纵子诱导作用。第55页第56页乳糖操纵子控制模型，其主要内容以下：

①Z、Y、A基因产物由同一条多顺反子mRNA分子所编码。

②这个mRNA分子开启子紧接着O区，而位于I与O之间开启子区（P），不能单独起动合成β-半乳糖苷酶和透过酶生理过程。

③操纵基因是DNA上一小段序列（仅为26bp），是阻遏物结合位点。

④当阻遏物与操纵基因结合时，lacmRNA转录起始受到抑制。

⑤诱导物经过与阻遏物结合，改变它三维构象，使之不能与操纵基因结合，从而激发lacmRNA合成。当有诱导物存在时，操纵基因区没有被阻遏物占据，所以开启子能够顺利起始mRNA合成。第57页

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当一个mRNA含有编码一个以上蛋白质编码信息，而且这些蛋白质都是以独立多肽被翻译时，这么mRNA称之多顺反子mRNA。多顺反子mRNA在细菌中是很普遍。

多顺反子lacmRNA中lacZ，lacY，lacA经翻译生成产物分别为LacZ（β-半乳糖苷酶（β-galactosidase））、LacY（β-半乳糖苷通透酶（β-galactosidepermease））和LacA（β-半乳糖苷转乙酰基酶（thiogalactosidetransacetylase））。第65页

半乳糖是lac操纵子转录活性诱导物，人们发觉一个合成、结构上类似于别乳糖、不能被β-半乳糖苷酶水解β-半乳糖苷异丙基硫代半乳糖苷（isopropylthiogalactoside：IPTG）起着lac操纵子一个诱导物作用，所以IPTG惯用于诱导含有使用了lac开启子质粒载体细菌中重组蛋白表示。

第66页

一些化学合成乳糖类似物，不受

－半乳糖苷酶催化分解，却也能与R特异性结合使R构象改变，诱导lac操纵子开放。比如异丙基硫代半乳糖苷(isopropylthiog-alactoside，IPTG)就是很强诱导剂；不被细菌代谢而十分稳定。X-gal（5-溴-4-氯-3-吲哚-β-半乳糖苷）也是一个人工化学合成半乳糖苷，可被

－半乳糖苷酶水解产生兰色化合物，所以能够用作

－半乳糖苷酶活性指示剂。IPTG和X-gal都被广泛应用在分子生物学和基因工程工作中。第67页第68页第69页lac操纵子受LacI阻遏蛋白调控。在没有诱导剂（乳糖或IPTG）存在时，LacI阻遏蛋白与lac操纵子DNA序列结合得非常紧密，lac基因不能进行转录。当IPTG存在时，IPTG与LacI阻遏蛋白相互作用，形成LacI阻遏蛋白－IPTG复合物，体外研究表明，该复合物对lac操纵基因亲和性为单独LacI阻遏蛋白亲和性千分之一。所以IPTG作为lac基因表示一个诱导剂，起着转录去阻遏作用。就象（下列图）表示那样，RNA聚合酶结合部位（lac操纵基因）也是LacI阻遏蛋白结合部位，试验表明RNA聚合酶和LacI阻遏蛋白对操纵基因序列结合是相互排斥。

第70页第71页原核生物基因表示调控乳糖代谢基因表示调控图解：(没有乳糖时)

Ｒ

Ｐ

Ｏ

lacZlacY

lacA调整基因开启子操纵基因结构基因RNA聚合酶信使RNA转录翻译阻抑物与操纵基因结合，结构基因转录受阻．阻抑物第72页原核生物基因表示调控乳糖代谢基因表示调控图解：(有乳糖时)

Ｒ

Ｐ

Ｏ

lacZlacY

lacA调整基因开启子操纵基因结构基因RNA聚合酶信使RNA转录翻译阻抑物与乳糖结合后构象发生了改变，因而不能与操纵基因结合，使得结构基因进行转录。阻抑物乳糖转录半乳糖苷酶酶酶乳糖分解代谢调控过程是一个自我调控过程第73页2.CAP正调控

细菌中cAMP含量与葡萄糖分解代谢相关，当细菌利用葡萄糖分解产生能量时，cAMP生成少而分解多，cAMP含量低；相反，当环境中无葡萄糖可供利用时，cAMP含量就升高。细菌中有一个能与cAMP特异结合cAMP受体蛋白CRP(cAMPreceptorprotein)，当CRP未与cAMP结合时它是没有活性，当cAMP浓度升高时，CRP与cAMP结合并发生空间构象改变而活化，称为CAP(CRP-cAMPactivatedprotein)，能以二聚体方式与特定DNA序列结合。第74页

在lac操纵子开启子Plac上游端有一段序列与Plac部分重合序列，能与CAP特异结合，称为CAP结合位点（CAPbindingsite）。CAP与这段序列结合时，可增强RNA聚合酶转录活性，使转录提升50倍。相反，当有葡萄糖可供分解利用时，cAMP浓度降低，CRP不能被活化，lac操纵子结构基因表示下降。第75页第76页第77页第78页

因为Plac是弱开启子，单纯因乳糖存在发生去阻遏使lac操纵子转录开放，还不能使细菌很好利用乳糖，必需同时有CAP来加强转录活性，细菌才能合成足够酶来利用乳糖。lac操纵子强诱导既需要有乳糖存在又需要没有葡萄糖可供利用。经过这一机制，细菌是优先利用环境中葡萄糖，只有没有葡萄糖而又有乳糖时，细菌才去充分利用乳糖。第79页

细菌对葡萄糖以外其它糖（如阿拉伯糖、半乳糖、麦芽糖等）利用上也有类似对乳糖利用情况，在含有编码利用阿拉伯糖酶类基因群阿拉伯糖操纵子（araoperon）、半乳糖操纵子（galoperon）中也有CAP结合位点，CAP也起类似正性调控作用。所以CAP通用名称是分解代谢基因激活蛋白（catabolicgeneactivatorprotein）。第80页

不难看出：CAP结合位点就是一个起正性调控作用操纵子，CAP则是对转录起正性作用调控蛋白──激活蛋白，编码CRP基因也是一个调控基因，不过它并不在lac操纵子附近，CAP能够对几个操纵子都起作用。从上所述，乳糖操纵子属于可诱导操纵子（inducibleoperon），这类操纵子通常使是关闭，当受效应物作用后诱导开放转录。这类操纵子使细菌能适应环境改变，最有效地利用环境能提供能源底物。第81页乳糖操纵子诱导

第82页三、

色氨酸操纵子表示调控

第83页

色氨酸是组成蛋白质组分，普通环境难以给细菌提供足够色氨酸，细菌要生存繁殖通常需要自己经过许多步骤合成色氨酸，不过一旦环境能够提供色氨酸时，细菌就会充分利用外界色氨酸、降低或停顿合成色氨酸，以减轻自己负担。细菌所以能做到这点是因为有色氨酸操纵子（trpoperon）调控。第84页trp操纵子结构trp操纵子结构见下列图：五个结构基因（E、D、C、B、A）分别编码从分支氨酸起始合成色氨酸路径酶或酶亚基。在结构基因之前为调控区域，包含开启子区（P）、操纵区（O）、前导肽编码区（L）和弱化子区（a）。弱化子（衰减子）：在trpE与操纵基因之间有一段前导序列L（162bp），它能编码出一个内含两个并连trp14肽，因为这两个trp合成速度能控制核糖体在mRNA上移动，使得前导序列转录产物mRNA可形成特殊结构，类似转录终止信号，所以编码该结构区域基因被称为弱化子（衰减子）。在trpA之后有两个终止信号t和t´，其中t´为因子所识别，所以因子也参加了调控。Trp操纵子调整基因（trpR）产生辅阻遏蛋白，远离trp操纵子。第85页1.色氨酸操纵子结构

第86页第87页trp操纵子调控：开启子调控——阻遏系统弱化子（衰减子）调控第88页2.

阻遏蛋白负调控

合成色氨酸所需要酶类基因E、D、C、B、A等头尾相接串连排列组成结构基因群，受其上游开启子Ptrp和操纵子ｏ调控，调控基因trpR位置远离P-ｏ-结构基因群，在其本身开启子作用下，以组成性方式低水平表示其编码分子量为47000调控蛋白R，R并没有与ｏ结合活性，当环境能提供足够浓度色氨酸时，R与色氨酸结合后构象改变而活化，就能够与ｏ特异性亲和结合，阻遏结构基因转录。第89页色氨酸操纵子可阻遏调控第90页

所以色氨酸操纵子属于一个负性调控、可阻遏操纵子（repressibleoperon），即这操纵子通常是开放转录，有效应物（色氨酸为阻遏剂）作用时则阻遏关闭转录。细菌不少生物合成系统操纵子都属于这种类型，其调控可使细菌处于生存繁殖最经济最节约状态。

第91页3.弱化子及其作用

试验观察表明：当色氨酸到达一定浓度、但还没有高到能够活化R使其起阻遏作用程度时，产生色氨酸合成酶类量已经显著降低，而且产生酶量与色氨酸浓度呈负相关。仔细研究发觉这种调控现象与色氨酸操纵子特殊结构相关。第92页

在色氨酸操纵子Ptrp-ｏ与第一个结构基因trpE之间有162bp一段先导序列（leadingsequence，L），试验证实当色氨酸有一定浓度时，RNA聚合酶转录会终止在这里。这段序列中含有编码由14个氨基酸组成短肽开放阅读框，其序列中有2个色氨酸相连，在此开放阅读框前有核糖体识别结合位点（RBS）序列，提醒这段短开放阅读框在转录后是能被翻译。第93页

mRNA前导区序列分析

trp前导区碱基序列已经全部测定，发觉完整前导序列可分为1、2、3、4区域，这四个区域片段能以两种不一样方式进行碱基配对（图9-10），第94页

色氨酸操纵子转录与翻译调控第95页有时以1-2和3-4配对，有时只以2-3方式互补配对。核糖体经过前导区继续翻译能力控制着这两种结构转换，它决定mRNA是否形成终止所需结构。前导序列终止区与普通转录第96页

终止位点特点相同，含有成串U和潜在能形成茎环二重对称结构。经过RNaseT1降解试验（此酶不水解配正