质粒复制的调控机制ppt课件

1、。质粒复制的调节机制，07级细胞专业周鹏，主要内容，质粒自主性？复制质粒复制的调节机制(包括不相容性)。质粒质粒是一种能独立于宿主染色体复制并稳定遗传的核酸分子。大多数质粒是DNA型的。只有酵母胞质是核糖核酸类型。大多数天然的DNA质粒是共价的、封闭的和环状的分子结构。也就是说，cccdna(共价闭环ardna)质粒dna的分子量范围为1-200kb，这意味着该质粒可以利用宿主细胞的dna复制系统自主复制，并赋予宿主细胞特定的遗传特性。质粒DNA 3360的复制方式主要包括“型”复制和滚环复制。质粒可分为两种复制类型：长质粒和松弛质粒。质粒是属于严格质粒还是松弛质粒并不是绝对的。同一质粒在不同

2、的宿主细胞中可能有不同的复制类型，这表明质粒的复制不仅受自身的限制，而且受宿主的控制，这与宿主的条件有关。为了与宿主稳定共存并减少代谢负担，质粒必须控制自身的复制。在某些生长条件下，在某些宿主细菌中，质粒的拷贝数(n)通常是恒定的。当负调控模型质粒刚刚转移到新的宿主时，负调控因子的浓度可以忽略不计，并且质粒可以在短时间内达到正常拷贝数。然后，通过增加或降低每个细胞周期每个质粒拷贝的复制率，调节细胞中的质粒拷贝数(n)，使得菌群中每个细胞的质粒拷贝数保持在平均值(Nav)附近的小波动范围内。上述控制机制是由质粒自编码负控制系统通过调节复制起始速率来实现的，其负控制元件编码在质粒上。在已知的复制控

3、制方法中有三种：单元素控制；主要和辅助部件的控制；两种控制元素相互配合。根据所用阴性控制元件的类型，质粒复制的控制系统主要包括：个iteron-binding regulations，ihibitor-targetregulation，其由反义RNA单独控制，并由转录抑制蛋白共同控制。重复序列结合调控，在含有重复序列的质粒的复制起点(ori)中，有一个富含AT的区域和多个重复序列(repeats)，由质粒编码的复制起始蛋白Rep可以有序地与重复序列结合以控制质粒的拷贝数。在上述模型中，Rep蛋白与复制起始区及其相邻的重复序列结合，在调节复制起始中起积极作用，在调节自身表达中起消极作用。嘿。调节

4、纤溶酶原激活物：REP蛋白能以二聚体的形式结合到启动子区，反式作用，并自我调节其合成；Rep蛋白对复制有双向调节，根据其细胞内浓度，当细胞内浓度低时，它作为复制的激活剂，当细胞内浓度高时，它作为抑制剂。“手铐”模型、空间位阻模型和空间位阻模型认为决定质粒复制速率的主要因素是重复序列的浓度，而不是rep蛋白的表达水平。当质粒的拷贝数较低时，Rep蛋白结合重复序列并饱和，这促进了复制的启动；随着质粒拷贝数的增加，与一个起点重复序列结合的Rep分子开始与与另一个起点重复序列结合的Rep分子相互作用，两个环状质粒分子通过Rep-Rep相互作用偶联形成手铐状复合物，这导致两个重复亚区之间的空间位阻并阻断

5、复制的起始。在随后的细胞生长过程中，质粒对逐渐分离，这恢复了每个质粒分子的复制起始潜能。嘿。I ibitor-target regulation。在该模型中，由质粒编码的抑制剂(反义核糖核酸)结合到复制起始区的特定靶位点，并在复制的调节中起负作用。反义核糖核酸：是一个小核糖核酸分子，长度为35150纳米和14个茎环，其序列与靶转录物5末端的一个区域互补，该区域也被称为逆转录核糖核酸(逆转录核糖核酸，ctRNA的作用方式)反义核糖核酸如下：抑制引物核糖核酸的加工(以ColE1质粒为例)，抑制前导肽的翻译(以R1质粒为例)，并抑制引物核糖核酸的加工。ColE1质粒的复制起始由一个700纳米的转录物

6、核糖核酸启动。核糖核酸是由宿主核糖核酸聚合酶合成的。构象改变后，它在复制起始区附近与模板DNA偶联，形成一个核糖核酸-脱氧核糖核酸杂交体。核糖核酸切割核糖核酸部分产生游离的3-羟基，然后在DNA聚合酶的作用下，由这种游离的3-羟基合成DNA前导链。3-羟基自由基的产生是复制起始的限速步骤，由反义核酸调节。核糖核酸序列与核糖核酸的前108个碱基序列完全互补，互补区的结合可以改变核糖核酸下游效应位点的二级结构，使核糖核酸的三个末端不能与模板脱氧核糖核酸偶联，核糖核酸不能加工核糖核酸，从而阻断引物的产生，抑制复制的启动。嘿。控制复制引物和模板之间结合核糖核酸的启动子是组成型的，因此它的数量与质粒拷贝

7、数成正比，但它是不稳定的。还有一个控制元件Rom蛋白(也称为Rop蛋白)，由ColE1中的质粒编码。Rop蛋白是一种核糖核酸结合蛋白，它能增强核糖核酸之间的相互作用，稳定核糖核酸-核糖核酸复合物，因此它能加强对复制的抑制，但它只在上述控制环中起辅助作用。抑制前导肽的翻译。这种作用方式的一个例子是质粒R1，其基本复制子包含开放阅读框copB、tap和repA，它们分别编码转录抑制蛋白CopB、前导肽TAP和初始必需蛋白RepA。Tap和repA是翻译耦合的。RepA蛋白是复制的限速因子，以顺式作用，但不能重复使用。它的复制受控于转录和翻译两个层次。主要的控制元件是核糖核酸，命名为CopA，它是由

8、一条repA-信使核糖核酸前导区的互补链转录而成，大约90纳米长。纤溶酶原1拷贝数和组织细胞RNA :的调节控制复制起始因子(repA)与Ori的结合，从而抑制RepA上游的DnaA蛋白的结合，并抑制复制起始的转录水平。的调控有两个启动子在RepA基因的上游，即组成型和调节型，它们分别转录产生核糖核酸-CX和核糖核酸-，可用作REPA。翻译水平调节：CopA可以与RepA的mRNA5的5-末端部分的碱基序列互补结合，这导致前导肽基因翻译的空间位阻(tap)，从而抑制RepA的合成(翻译偶联)并影响质粒复制。四质粒相容性，质粒不相容性，是指同一物种或具有相似遗传关系的两个质粒在没有选择压力的情况

9、下不能在同一宿主细胞中稳定共存。例如，colE1衍生的质粒彼此不相容。也就是说，当两种具有密切遗传关系的质粒进入同一细胞时，其中一种必须在细胞增殖过程中被逐渐排斥(稀释)。质粒不相容性是质粒分类的一个重要标志。相互不相容的质粒属于同一不相容组。可以共存的相容质粒属于不同的不相容组。不相容组之间的质粒是相容的，而同一不相容组中的质粒是不相容的。质粒不相容性的原因质粒的不相容性主要与质粒的复制调控和分离机制有关，不能在同一细胞中共存的质粒是因为它们共享一个或多个共同的复制因子或相同的分布系统。(对于单拷贝质粒？)当复制和调节机制彼此无关的两个质粒生活在同一细胞中时，它们被分别复制，然后被分配到不同的子细胞而不受干扰。当具有相同或相