第十七噬菌体裂解途径和溶原化途径的选择和调控
λ噬菌体生长途径的控制和选择
噬菌体重组蛋白基因
切除酶基因 xis PL 整合酶基因 int att
cI crocII 噬菌体DNA复制蛋白基因
N
PL PRM PRE PR
PR , PL:强 PRM , PRE:弱
50 Kb 61个基因
PAQ
P
R
Q
裂解蛋白基因
cos
λ噬菌体环形图
头部基因
尾部基因
裂解生长和溶原生长中 λ 控制区的转录
OR3 PRM
OR2
OR1 PR
裂解生长
cⅠ
RNA polymerase
cro
TTTTGTGCTCATACGTTAAATCTATCACCGCAAGGGATAAATATCTAACACCGTGCGTGTTGACTATTTTACCTCTGGCGGTGATAATGGTTGCATGTACTAA AAAACACGAGTATGCAATTTAGATAGTGGCGTTCCCTATTTATAGATTGTGGCACGCACAACTGATAAAATGGAGACCGCCACTATTACCAACGTACATGATT
如何选择？
E. coli宿主细胞的生长条件控制 CⅡ稳定性从而控制 l噬菌体的生长途径
CⅡ在E. coli中不稳定，被蛋白酶FtsH降解 CⅡ指导cI转录的效率由它被FtsH降解速度决定
FtsH活性由E. coli细胞的生长条件控制
E. coli生长条件良好 FtsH活性高
CⅡ CⅡ被FtsH降解
λ噬菌体生长途径的控制和选择
—— 体现生命过程与生命个体精巧的一个实例
λ噬菌体感染E. coli有两种生长途径
λ噬菌体：感染大肠杆菌的病毒
λ噬菌体感染E. coli的两种生长途径
λ噬菌体的裂解性和溶原性的基因调控机制
λ噬菌体的裂解性和溶原性的基因调控机制摘要：λ噬菌体（phage）有两种生存策略，一种通过感染宿主细胞，产生大量的子代噬菌体，同时宿主细胞裂解死亡，这种方式称为裂解性感染。
另一种是噬菌体的基因组以一种原噬菌体的方式潜伏于细菌中，这种增值方式称为溶原态（lysogeny）。
λ噬菌体的裂解发育、溶原发育和溶原发育到裂解发育的诱导是研究生物分子调节优异的模型。
经过四十多年的研究，在这个模型中已经发现了众多的正调节因子和负调节因子在转录水平或转录后调节基因的表达。
关键词：λ噬菌体、裂解性、溶原性1951年J. Lederberg的妻子Esther Lederberg证明了J. Lederberg和Tatum用来杂交的K12中有原噬菌体，并命名为λ，经10年的研究搞清了溶原化的实质。
λ噬菌体的基因组长达50 Kb，共61个基因，其中38个较为重要。
其生活史如图8-15所示，可分为裂解周期和溶原周期。
细菌处于溶原化状态时，细胞质中有一些λ CⅠ基因的产物CⅠ蛋白，这是一种阻遏蛋白，可以阻止λ左、右两个早期起动子的转录，使之不能产生一些复制及细胞裂解的蛋白。
λ的DNA随着宿主的染色体复制而复制。
但在UV诱导下Rec蛋白可降解CⅠ蛋白（见第17章），诱导90％的细胞裂解。
有时λ也可自发地（10-5）从宿主的染色体上游离出来，进行复制，最终导致宿主细胞的裂解，此称为治愈（curing）。
游离在细胞质中的λ可以进行滚环复制，产生多个拷贝，并合成头部和尾部蛋白，包装成完整的λ噬菌体，使细胞裂解，释放出λ噬菌体再感染新的细胞。
（图8-19）。
因为λ噬菌体的DNA也有整合在染色体上和游离于细胞质中两种状态，所以也称做附加体。
但和F因子不同，λ噬菌体有细胞外形式，而F因子无细胞外形式。
在E.coli K12中是有原噬菌体的存在。
Jacob和Wollman（1956年）发现了合子诱导（zygotic induction）现象，并利用合子诱导确定了几个E.coli染色体上原噬菌体的整合位点。
《λ噬菌体溶源-裂解转变的动力学研究和细胞壁裂解酶的信息学研究》范文
《λ噬菌体溶源-裂解转变的动力学研究和细胞壁裂解酶的信息学研究》篇一λ噬菌体溶源-裂解转变的动力学研究和细胞壁裂解酶的信息学研究λ噬菌体溶源/裂解转变的动力学研究与细胞壁裂解酶的信息学研究摘要：本文旨在探讨λ噬菌体在溶源与裂解转变过程中的动力学研究，以及细胞壁裂解酶在其中的作用。
通过结合生物学实验与信息学分析，本文揭示了λ噬菌体生命周期中的关键阶段，以及裂解酶对这一过程的影响。
本研究对于理解噬菌体感染机制及细菌的抗性研究具有重要的理论和实践意义。
一、引言λ噬菌体是细菌病毒中一种常见的噬菌体，它通过宿主细胞的生命周期，展现出溶源与裂解两种不同的生活方式。
在溶源状态下，噬菌体基因组与宿主细胞染色体整合，而当特定条件触发时，可发生裂解转变，导致大量子代噬菌体的释放。
在这一过程中，细胞壁裂解酶扮演着关键角色。
本文将通过动力学研究和信息学分析，探讨这一过程的机制和影响因素。
二、λ噬菌体溶源/裂解转变的动力学研究1. 动力学模型构建通过建立数学模型，我们能够更好地理解λ噬菌体在溶源与裂解转变过程中的动态变化。
模型考虑了噬菌体的复制速率、宿主细胞的生长速率以及裂解转变的触发机制等因素。
通过模拟实验数据，我们能够预测不同条件下的噬菌体生命周期变化。
2. 动力学参数分析通过实验数据和模型分析，我们确定了影响λ噬菌体溶源/裂解转变的关键参数，如噬菌体的复制速度、宿主细胞的代谢状态等。
这些参数的变化对噬菌体的生命周期有着重要影响。
三、细胞壁裂解酶的信息学研究1. 裂解酶的结构与功能分析细胞壁裂解酶在λ噬菌体的裂解转变过程中发挥着重要作用。
通过生物信息学方法，我们分析了裂解酶的结构和功能，包括其催化机制、底物特异性等。
这些信息对于理解裂解酶在噬菌体生命周期中的作用至关重要。
2. 裂解酶与宿主细胞的相互作用研究通过分析裂解酶与宿主细胞的相互作用，我们揭示了裂解酶如何影响宿主细胞的代谢和生长。
此外，我们还研究了裂解酶的抗性机制，为开发针对噬菌体的抗性策略提供了理论依据。
《2024年λ噬菌体溶源-裂解转变的动力学研究和细胞壁裂解酶的信息学研究》范文
《λ噬菌体溶源-裂解转变的动力学研究和细胞壁裂解酶的信息学研究》篇一λ噬菌体溶源-裂解转变的动力学研究和细胞壁裂解酶的信息学研究λ噬菌体溶源/裂解转变的动力学研究与细胞壁裂解酶的信息学研究摘要：本文旨在探讨λ噬菌体在溶源与裂解转变过程中的动力学研究，以及细胞壁裂解酶在其中的作用。
通过结合生物学、物理学及信息学的研究方法，本文将深入分析λ噬菌体的生命周期及其与宿主细胞之间的相互作用机制。
一、引言λ噬菌体是一种典型的细菌病毒，其生命周期包括溶源和裂解两个阶段。
这一过程涉及到多种生物化学反应及基因表达调控，对理解病毒与宿主细胞的相互作用机制具有重要意义。
而细胞壁裂解酶作为噬菌体裂解阶段的关键酶，在病毒释放和新的感染循环中发挥着重要作用。
二、λ噬菌体溶源/裂解转变的动力学研究1. 溶源阶段与裂解阶段的转换λ噬菌体的生命周期中，溶源阶段与裂解阶段的转换受到严格调控。
这一过程涉及到噬菌体基因的表达、宿主细胞的反应等多个方面。
通过动力学模型，可以研究这一转换过程的速率、影响因素及调控机制。
2. 动力学模型的建立与应用建立动力学模型是研究λ噬菌体溶源/裂解转变的重要手段。
通过数学方程描述噬菌体复制、宿主细胞裂解等过程，可以更好地理解这一过程的细节和机理。
同时，动力学模型还可以用于预测不同条件下的噬菌体生命周期变化，为实验研究提供指导。
三、细胞壁裂解酶的信息学研究1. 细胞壁裂解酶的结构与功能细胞壁裂解酶是噬菌体裂解阶段的关键酶，具有水解细胞壁的作用。
通过生物信息学方法，可以分析其结构、功能及其与宿主细胞的相互作用。
这有助于理解细胞壁裂解酶在噬菌体释放和新的感染循环中的作用。
2. 细胞壁裂解酶的基因表达与调控基因表达与调控是细胞壁裂解酶发挥作用的关键。
通过转录组学、蛋白质组学等方法，可以研究细胞壁裂解酶的基因表达模式及调控机制。
这有助于理解噬菌体如何通过调控基因表达来控制其生命周期。
四、结论通过对λ噬菌体溶源/裂解转变的动力学研究和细胞壁裂解酶的信息学研究，我们可以更深入地理解噬菌体的生命周期及其与宿主细胞的相互作用机制。
遗传学：朱军第三版：第01章 绪言
……
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…… 毒理遗传学 (Toxicogenetics) 辐射遗传学 (Radiation genetics) 肿瘤遗传学 (Cancer genetics) 医学遗传学 (Medical genetics) 血型遗传学 (Blood group genetics) 生化遗传学 (Biochemical genetics) 应用学科： 生物工程学 (Biotechnology) 优生学(Eugenics) 育种学(工业微生物、农、牧和水产)
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23. Lewin，B.，GENES Ⅶ. University Press，Oxford. (2000) 24. J.D.Watson et al Molecular Biology of the Gene 4th The Benjamin /Cummings PublishingCoompany， Inc.1987 25. B. Alberts，D. Bray，J. Lewins，M. Raff，K. Roberts， J.D. Watson: Molecular Biology of THE CELL 3rd Garland Publishing，Inc. New York & London 1994 26. Strachan，R.F. and Read，A.P.， Humen molecular Genetics , BIOS Scientific Publishers，Oxford. (1996)
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11. 王德宝 祁国荣： 核酸 (上，下) 科学出版社 1986 1987 12. 张玉静主编：分子遗传学，科学出版社，2000年 13．[美]D.弗雷费尔德著 蔡武城等译： 分子生物学(上，下) 科学出版社 1991 14．李汝祺 ：发生遗传学(上，下) 科学出版社 1985 15. 杜传书 刘祖洞 ：医学遗传学 第二版 人民卫生出版社 1989
λ噬菌体的裂解性和溶原性
ｅxｏ和ｂet是位于ｒed区域的两个基因,常被称为reｄ基因，red为重组相关的基因，其基因产物为核酸外切酶，参与裂解生长早期所发生的重组,并能使DＮA的θ型复制转变为滚环复制。Gam为大肠杆菌外切核酸酶V的抑制物基因,gａｍ基因产物可使宿主rｅcＢ和rｅｃC基因编码的外切核酸酶失活,而外切核酸酶V则降解由滚环复制所产生的线状多联体DＮA。inｔ是整合酶基因,iｎｔ基因产物能识别宿主细胞染色体DNＡ和噬菌体基因组上相应的att位点，并能催化二者的断裂和再连接。Att位点称为附着位点,在宿主细胞DＮＡ上称为ａttＢ,在噬菌体ＤＮA上称为attＰ, ａttB和attP位点分别有一段由1５bp组成的同源核苷酸序列,借助同源性重组作用可使噬菌体基因组插入到宿主的染色体DＮＡ上。Ｘｉs为切除酶基因。Int和xis基因产物共同作用，能使ａtt位点发生重组,并将原噬菌体基因组DNA从宿主染色体中切割下来,使λ噬菌体进入裂解过程。在左区还有一个cⅢ基因，它的基因产物可行使cⅡ样的功能,即激活ｃI和iｎt的转录。在ｂ2区域内的一些基因不是噬菌体存活和感染所必需的,它们包括DＮａse、膜蛋白基因和ｉnt基因表达的调节位点。从λ噬菌体整个基因组来看,相邻基因之间的终止位点和起始位点常发生重叠。如在AＴGA序列中，TGA是前一个基因的终止密码子，而AＴＧ则是后一个基因的起始密码子，像这样的重叠结构,λ噬菌体基因组中就有30个，整个基因组很少有非编码区。
表1 λ噬菌体主要的调节元件及调节基因产物的功能
调节元件或
调节基因
产物及功能
PL,OＬ,PR,ＯR
λ噬菌体的裂解性和溶原性
生命科学学院λ噬菌体的裂解性和溶原性的基因调控机制姓名：学号:班级：专业:摘要λ噬菌体（phage）有两种生存策略，一种通过感染宿主细胞，产生大量的子代噬菌体，同时宿主细胞裂解死亡，这种方式称为裂解性感染。
另一种是噬菌体的基因组以一种原噬菌体的方式潜伏于细菌中，这种增值方式称为溶原态（lysogeny）。
λ噬菌体的裂解发育、溶原发育和溶原发育到裂解发育的诱导是研究生物分子调节优异的模型。
经过四十多年的研究，在这个模型中已经发现了众多的正调节因子和负调节因子在转录水平或转录后调节基因的表达。
关键词:λ噬菌体、裂解性、溶原性目录1.摘要 (2)2.λ噬菌体的结构组成 (3)2.1壳体结构 (3)2.2λ噬菌体的核心 (3)3.λ噬菌体的生活周期 (6)3.1 λ噬菌体DNA复制 (6)3.2λ噬菌体的转录调控 (7)3.3λ噬菌体的溶原性感染 (9)3.3.1λ噬菌体溶原化状态的建立 (9)3.3.2λ噬菌体基因组的整合 (11)3.3.3原噬菌体的割离 (12)3.3.4裂解性-溶原性选择决定 (15)4.参考文献 (16)1951年 Esther Lederberg 发现E.coli K12菌株经UV诱发或偶尔自发放出噬菌体。
E.coli K12中有潜伏的、无感染能力状态的噬菌体，称原噬菌体。
将这种噬菌体命名为λ。
λ侵染E.coli后可进入裂解周期（lytic cycle）或溶原周期（lysogeny）。
2.λ噬菌体的结构组成2.1壳体结构λ噬菌体是有尾噬菌体，壳体由头部和尾部组成，头部和尾部通过颈部相连。
头部通常呈二十面体对称，直径为60nm左右；尾部呈螺旋对称，无收缩性。
λ噬菌体头部蛋白主要有gpE(38kD)和gpD(12kD)，他们以非二硫键进行共价连接。
2.2λ噬菌体的核心λ噬菌体核心包含线状dsDNA，分子量为30.8MD，含有48502bp，其双链DNA的两5′端叫做m端, 末端碱基为G，为左向或反时针方向转录的链。
《λ噬菌体溶源-裂解转变的动力学研究和细胞壁裂解酶的信息学研究》范文
《λ噬菌体溶源-裂解转变的动力学研究和细胞壁裂解酶的信息学研究》篇一λ噬菌体溶源-裂解转变的动力学研究和细胞壁裂解酶的信息学研究λ噬菌体溶源/裂解转变的动力学研究与细胞壁裂解酶的信息学研究一、引言λ噬菌体是一种广泛存在于大肠杆菌中的病毒，其生命周期中存在两种状态：溶源状态和裂解状态。
这两种状态之间的转变是生物学中一个重要的研究领域，对于理解病毒与宿主细胞之间的相互作用机制具有重要意义。
同时，细胞壁裂解酶作为裂解过程中的关键酶，也引起了研究者的广泛关注。
本文将重点探讨λ噬菌体溶源/裂解转变的动力学研究以及细胞壁裂解酶的信息学研究。
二、λ噬菌体溶源/裂解转变的动力学研究1. 研究背景λ噬菌体的溶源/裂解转变是一个复杂的生物学过程，涉及到多种基因的调控和蛋白质的相互作用。
这一过程的动力学研究对于理解λ噬菌体的生命周期和病毒与宿主细胞的相互作用具有重要意义。
2. 研究方法动力学研究主要采用实验方法和数学建模相结合的方式。
通过实验测定不同时间点λ噬菌体的数量、宿主细胞的状态等参数，建立数学模型描述这一过程的动态变化。
3. 研究结果研究表明，λ噬菌体的溶源/裂解转变是一个受多种因素调控的复杂过程。
其中，cI蛋白和cII蛋白等调控蛋白起着关键作用。
通过数学建模，可以揭示这一过程中各因素之间的相互作用关系，为进一步的研究提供理论依据。
三、细胞壁裂解酶的信息学研究1. 研究背景细胞壁裂解酶是裂解过程中的关键酶，对于理解裂解机制的深入研究具有重要意义。
信息学研究方法可以用于分析细胞壁裂解酶的序列、结构、功能等信息，为进一步的研究提供支持。
2. 研究方法信息学研究主要采用生物信息学方法，包括序列分析、结构预测、功能注释等。
通过分析细胞壁裂解酶的基因序列、蛋白质结构等信息，揭示其功能和作用机制。
3. 研究结果研究发现，细胞壁裂解酶具有高度的序列保守性和结构相似性，这表明其在进化过程中具有重要功能。
通过功能注释，可以了解细胞壁裂解酶在裂解过程中的具体作用。
λ噬菌体的裂解性和溶原性
生命科学学院λ噬菌体的裂解性和溶原性的基因调控机制姓名：学号:班级：专业:摘要λ噬菌体（phage）有两种生存策略，一种通过感染宿主细胞，产生大量的子代噬菌体，同时宿主细胞裂解死亡，这种方式称为裂解性感染。
另一种是噬菌体的基因组以一种原噬菌体的方式潜伏于细菌中，这种增值方式称为溶原态（lysogeny）。
λ噬菌体的裂解发育、溶原发育和溶原发育到裂解发育的诱导是研究生物分子调节优异的模型。
经过四十多年的研究，在这个模型中已经发现了众多的正调节因子和负调节因子在转录水平或转录后调节基因的表达。
关键词:λ噬菌体、裂解性、溶原性目录1.摘要 (2)2.λ噬菌体的结构组成 (3)2.1壳体结构 (3)2.2λ噬菌体的核心 (3)3.λ噬菌体的生活周期 (6)3.1 λ噬菌体DNA复制 (6)3.2λ噬菌体的转录调控 (7)3.3λ噬菌体的溶原性感染 (9)3.3.1λ噬菌体溶原化状态的建立 (9)3.3.2λ噬菌体基因组的整合 (11)3.3.3原噬菌体的割离 (12)3.3.4裂解性-溶原性选择决定 (15)4.参考文献 (16)1951年Esther Lederberg 发现E.coli K12菌株经UV诱发或偶尔自发放出噬菌体。
E.coli K12中有潜伏的、无感染能力状态的噬菌体，称原噬菌体。
将这种噬菌体命名为λ。
λ侵染E.coli后可进入裂解周期（lytic cycle）或溶原周期（lysogeny）。
2.λ噬菌体的结构组成2.1壳体结构λ噬菌体是有尾噬菌体，壳体由头部和尾部组成，头部和尾部通过颈部相连。
头部通常呈二十面体对称，直径为60nm左右；尾部呈螺旋对称，无收缩性。
λ噬菌体头部蛋白主要有gpE(38kD)和gpD(12kD)，他们以非二硫键进行共价连接。
2.2λ噬菌体的核心λ噬菌体核心包含线状dsDNA，分子量为30.8MD，含有48502bp，其双链DNA的两5′端叫做m端, 末端碱基为G，为左向或反时针方向转录的链。
噬菌体的裂解途径和溶原途径
cⅠ repressor
7 reco m b in atio n g en es
2 rep licn ato r
LY S O G E N IC
M A IN T E N A N C E
L ate
10 head genes
11 tail g en es
2 lysis g en es
PROGENY PHAGE
F i g . T h e l a m b d a l y t i c可c 编a s 辑c apdpet i s i n t e r l o c k e d w i t h
8
th e c irc u ity fo r lyso g e n y.
P rom oter
Term inator
In itia tio n
E longation
Term inatin
D elayed early transcription is extended b y factors that act at nut
Fig The lambdan regulatory region contains a cluster of trans-actiong functins and
cis-acting elements.
可编辑ppt
10
可编辑ppt
11
Im m ediate early transcription is term inated by rho factor
SR
下列行为所需： 溶原化 溶原化和裂解 溶原化 裂解 溶原化 裂解
cⅢ 维 持 cⅡ N 打开晚期基因 cⅠ 是 裂 解 的 阻 遏 物 cro 关 闭 阻 遏 物 cⅡ 打 开 阻 遏 物 基 因 Q 打开晚期基因
2021全国中学生生物学联赛试卷(A卷)解析
2021全国中学生生物学联赛试卷（A卷）解析2021全国中学生生物学联赛试卷（A卷）注意事项： 1．试题按学科分类，单选和多选混排，每小题只标明分值，分值不代表是否为多选，是否多选可从题干中判断。
答案完全正确才可得分；2．答题时间120分钟，全卷共160分。
第一部分 30道题（40分）1．很多细胞器上具有质子泵，以下不具有质子泵的细胞器为：（1分） a．内质网b．溶酶体 c．线粒体 d．叶绿体解析：p-type：载体蛋白利用atp使自身磷酸化，发生构象的改变来转移质子或其它离子，如植物细胞膜上的h+泵，动物细胞的na+-k+泵，ca2+离子泵，h+-k+atp酶（位于胃表皮细胞，分泌胃酸）。
v-type：位于小泡（vacuole）的膜上，由许多亚基构成，水解atp产生能量，但不发生自磷酸化，位于溶酶体膜，动物细胞的内吞体，高尔基体的囊泡膜，植物液泡膜上。
f-type：是由许多亚基构成的管状结构，h+沿浓度梯度运动，所释放的能量与atp合成耦联起来，所以也叫atp合酶，位于细菌质膜，线粒体内膜和叶绿体的类囊体膜上f型质子泵不仅可以利用质子动力势将adp转化成atp，也可以利用水解atp释放的能量转移质子。
2．细胞的信号转导，涉及信号分子、受体、转导蛋白和效应分子等复杂体系，下列受体中，属于多次跨膜的蛋白质的是：（1分）a．肾上腺皮质激素受体 b．g蛋白耦联受体c．维甲酸（视黄酸，ra）受体 d．胰岛素样受体解析：“跨膜蛋白”是一种跨越整个生物膜一次或多次的蛋白。
疏水，大多数跨膜蛋白要用去污剂或非极性溶剂提取，少数贝塔－折筒状蛋白也可以用某些变性剂提取。
所有的跨膜蛋白是整合膜蛋白（也叫，内嵌膜蛋白），但是不是所有的整合膜蛋白都是跨膜蛋白。
3．真核细胞中，与糖蛋白合成和加工有关的细胞器有哪些？（2分） a．内质网b．过氧化物酶体 c．高尔基体 d．溶酶体 4．下列有关植物细胞的细胞周期说法中，错误的是：（1分）a．植物细胞周期包含g1，s，g2，m期四个时期； b．植物细胞不含中心体，但仍可以正常装配纺锤体c．植物细胞以中部缢缩的形式进行胞质分裂 d．植物细胞中染色体分离发生于后期 5．蛋白质合成后，需要进行复杂的分选，以下描述正确的是：（1分）a．分选都是由高尔基体开始的 b．分选信号是蛋白质中的特定序列 c．分选信号只蕴藏在蛋白质高级结构中 d．参加分选的蛋白质只能依靠膜泡在细胞质内运输解析：①信号序列：存在于蛋白质一级结构上的线性序列，通常15-60个氨基酸残基，有些信号序列在完成蛋白质的定向转移后被信号肽酶切除. 包括：导肽又称转运肽(transit peptide)或导向序列(targeting sequence)，它是游离核糖体上合成的蛋白质的n-端信号。
[精选]第十七章噬菌体的裂解途径和溶原化途径的选择和调控--资料
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Direction of transcription Symmetry fiming hairpin loops in RNA
att int Pi xis cⅢ tL1 N nutL PLOL cⅠPRM
PRE
PAQ
L1
L2
图 17- λ噬菌体的启动子和不同时期的转录
裂解周期的启动子
PL PR
PR’
头部基因
尾部基因
AWBCNu3DEFⅠFⅡZU V G THMLKIJ
重组区
调控区
复制区 裂解基因
att int xis αβγ cⅢ N cⅠ cro cⅡ OPQ SR
Immediate early transcription is terminated by rho factor
Promoter
Terminator
Initiation
Elongation
Terminatin
Delayed early transcription is extended by factors that act at nut
• 三.阻遏物与DNA的结合及调机制
螺旋转角螺旋(helix-turn-helix,HTH) 识别螺旋（recognition helix）
• 四.反义RNA调控
1.PAQ 抑制 Q 基因 表达 2.P RE 抑制 cro 基因 表达
• 五.反向调节
DNA that encodes the site of retroregulation after the λ int gene
OR /PR Repressor prevents RNA polymerase from binding PR
Fig17- Lysogeny is maintaned by an autogenous circuit.
λ噬菌体溶源途径和裂解途径的基因调控
λ噬菌体溶源途径和裂解途径的基因调控λ噬菌体溶源途径和裂解途径的基因调控摘要λ噬菌体侵染细胞后，⼤多数情况下进⼊裂解循环，λDNA复制，产⽣较多的噬菌体粒⼦。
⽽在以对数期以后的细菌和培养在缺乏碳源物质的培养基中的细菌作为寄主时进⼊溶源化途径，只有与溶源化有关的少数基因如cI才被表达。
另外溶源性细菌受到UV照射等因⼦诱导时，原噬菌体可以脱离细菌染⾊体⽽进⾏⾃我复制，最终导致细菌裂解，游离出⼤量噬菌体。
噬菌体是进⼊裂解循环还是整合到寄主染⾊体上形成溶源态，这主要取决于CI蛋⽩和Cro蛋⽩的合成及它们的调控作⽤。
关键词λ噬菌体，溶源化，裂解，基因调控，CⅠ蛋⽩，Cro蛋⽩⼀．λ噬菌体基因组和调控区λDNA分⼦总长度为48.5kb，编码66个基因（如下图所⽰），可分为三个区域：1.左臂区，⾃基因A到基因J，包括参与噬菌体头部蛋⽩质和尾部蛋⽩质合成所必需的全部基因。
2.中间区，介于基因J和基因N之间，这个区⼜称为⾮必需区，包含了与重组有关的基因（如基因gam）以及使噬菌体整合到⼤肠杆菌染⾊体中去的int基因和把原噬菌体从寄主染⾊体上切除下来的xis基因。
3.右臂区，位于N基因的右侧，包括全部主要的调控基因（cⅠ，c Ⅱ和cro）,噬菌体的复制基因（O和P）以及溶菌基因（S和R）。
λ噬菌体主要的调节元件及调节基因产物的功能调节元件或调节基因产物及功能P L,O L, P R,O R左右向转录的启动⼦和操纵⼦t R(1,2,3,4,5)右向转录的终⽌⼦t L(1,2)左向转录的终⽌⼦P RE CⅠ蛋⽩建⽴启动⼦，受CⅡ蛋⽩调控P I int基因启动⼦，受CⅡ蛋⽩调控P aQ Q蛋⽩反义RNA启动⼦，受CⅡ蛋⽩调控P RM CⅠ蛋⽩基因维持启动⼦，受CⅠ浓度调控P R′晚期转录的启动⼦nut L, nut R N蛋⽩左右两个反终⽌结合位点qut Q蛋⽩反终⽌结合位点cro P L和P R的阻遏蛋⽩，并可阻遏P E，抑制 CI 表达c I P L和P R的主要的阻遏物，并可⾃主调控P RMcⅡ可以启动P RE、P I和P AQ，使λ进⼊溶原化途径cⅢ和CⅡ组成复合物，启动P E产⽣cⅠ及cro的反义RNA N t R1, t R2及t L1的反终⽌蛋⽩Q t R4的反终⽌蛋⽩.⼆．λ噬菌体转录调控λ噬菌体的调控有多种形式，有正调节、负调节、⾃主性的反馈调节、抗终⽌调节、反义调节及反向调节等。
λ噬菌体的裂解性和溶原性
生命科学学院λ噬菌体的裂解性和溶原性的基因调控机制姓名：学号:班级：专业:摘要λ噬菌体（phage）有两种生存策略，一种通过感染宿主细胞，产生大量的子代噬菌体，同时宿主细胞裂解死亡，这种方式称为裂解性感染。
另一种是噬菌体的基因组以一种原噬菌体的方式潜伏于细菌中，这种增值方式称为溶原态（lysogeny）。
λ噬菌体的裂解发育、溶原发育和溶原发育到裂解发育的诱导是研究生物分子调节优异的模型。
经过四十多年的研究，在这个模型中已经发现了众多的正调节因子和负调节因子在转录水平或转录后调节基因的表达。
关键词:λ噬菌体、裂解性、溶原性目录1.摘要22.λ噬菌体的结构组成 32.1壳体结构 32.2λ噬菌体的核心33.λ噬菌体的生活周期 63.1 λ噬菌体DNA复制 63.2λ噬菌体的转录调控73.3λ噬菌体的溶原性感染93.3.1λ噬菌体溶原化状态的建立93.3.2λ噬菌体基因组的整合113.3.3原噬菌体的割离123.3.4裂解性-溶原性选择决定154.参考文献161951年 Esther Lederberg 发现E.coli K12菌株经UV诱发或偶尔自发放出噬菌体。
E.coli K12中有潜伏的、无感染能力状态的噬菌体，称原噬菌体。
将这种噬菌体命名为λ。
λ侵染 E.coli后可进入裂解周期（lytic cycle）或溶原周期（lysogeny）。
2.λ噬菌体的结构组成2.1壳体结构λ噬菌体是有尾噬菌体，壳体由头部和尾部组成，头部和尾部通过颈部相连。
头部通常呈二十面体对称，直径为60nm左右；尾部呈螺旋对称，无收缩性。
λ噬菌体头部蛋白主要有gpE(38kD)和gpD(12kD)，他们以非二硫键进行共价连接。
2.2λ噬菌体的核心λ噬菌体核心包含线状dsDNA，分子量为30.8MD，含有48502bp，其双链DNA的两5′端叫做m端, 末端碱基为G，为左向或反时针方向转录的链。
R链或右链5′端称为m′端，末端碱基为A。
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第一节 λ 噬菌体的基因组及早、晚期转 录 一． 裂解的级联调节 λ噬菌体长48502nt 共61个基因，其中32个较为重要 溶原化周期 (LYSOGENIC ) 裂解周期(LYTIC)
位点或基因
PL,OL, PR,OR tR (1,2,3,4,5) tL(1,2) PRE PI PaQ PRM PR ′ nutL, nutR qut cro cI cⅡ cⅢ
Fig The lambdan regulatory region contains a cluster of trans-actiong functins and cis-acting elements.
Immediate early transcription is terminated by rho factor Promoter Terminator
gal E.coli gal att N R cos A J att
attbio cos 来自os成熟噬菌体颗粒 图 17 - λ 噬菌体生活史简图
LYTIC CASCADE
LYSOGENIC ESTABLISHMENT repression
Immediate early cro =negative regulator N ＝antiterminator
PL PR
PR’
调控区 复制区 裂解基因 cⅢ N cⅠ cro cⅡ OPQ SR
cⅢ 维持 cⅡ N 打开晚期基因 cⅠ是裂解的阻遏物 cro 关闭阻遏物 cⅡ打开阻遏物基因 Q 打开晚期基因
图 17-3 λ 噬菌体相关功能的基因蔟及在两种途径选择中的作用 (仿 B.Lewin:《GENES》Ⅵ,1997, Fig .13.8)
Initiation
Elongation
Terminatin
Delayed early transcription is extended by factors that act at nut CGCTCTTANNNNNNNNNAGCCCTGAAPuAAGGGCA GCGAGAATNNNNNNNNNTCGGGACTTPyTTCCCGT
boxA nut
boxB
NusG NusA pN NusB-S10(NusE) Initiation Factors bind to RNA polymerase
RNA polymerase continues
Fig. 17- Ancillary factors bind to RNA polymerase as it passes certain sites
N Q O, P S, R, Int Xis bet, exo W, B, Nu3, C, D, E, FⅠ, FⅡ，Z U, V, G, T, H, M, L, K, I, J Cos(cohesive) A
tR1, tR2 及 tL1 的反终止蛋白
tR4 的反终止蛋白. DNA 复制所需的蛋白 裂解宿主所需的裂解酶 整合酶，使λ 整合到宿主的染色体中 切除酶，帮助λ 在 att 位点和宿主连接 重组蛋白，帮助λ 和宿主进行重组 头部蛋白基因 尾部蛋白基因 12bp 的回文序列，由线状连接成环状的连接点， A 蛋白切割位点 末端酶，识别 cos 位点，包装时将环连体切成单 个的基因组
PROGENY PHAGE
Fig. The lambda lytic cascade is interlocked with the circuity for lysogeny.
二．反终止作用
tL cⅢ Positive regulator N Antiterminator nutL PL /OL cⅠ Repressor PRM PR /OR cro Atirepressor nutR tR1 PRE Cis-acting elements c Ⅱ Genes Positive regulator
表 1λ 主要的位点及基因的功能 产物及功能 左右向转录的启动子和操纵子 右向转录的终止子 右向转录的终止子 CⅠ蛋白建立启动子，受 CⅡ蛋白调控 int′基因启动子，受 CⅡ蛋白调控 Q 蛋白反义 RNA 启动子，受 CⅡ蛋白调控 CⅠ蛋白基因维持启动子，受 CⅠ浓度调控 晚期转录的启动子 N 蛋白左右两个反终止结合位点 Q 蛋白反终止结合位点 PL 和 PR 的阻遏蛋白，并可阻遏 PE，抑制 CI 表达 PL 和 PR 的主要的阻遏物，并可自主调控 PE 可以启动 PE 、PI 和 PaQ，使λ 进入溶原化途径 和 CⅡ组成复合物，启动 PE 产生 CⅠ及 Cro 的反义 RNA
Delayed early activetion cⅡ/cⅢ regulators 7 recombination genes 2 replication genes Q＝antiterminator
cⅠrepressor
LYSOGENIC MAINTENANCE Late 10 head genes 11 tail genes 2 lysis genes
λ 噬菌体线状 DNA 注入细菌 att 粘端配对 R
裂解途径
R cos 由宿主细胞的 连接酶封闭 切口 双向复制 早期蛋白表达
早期蛋白不表达 Int 蛋白表达 早期蛋白 不表达 晚期蛋白 蛋白表达
溶原途经
A cos R Att 线状基因组 的多连体 cos 由 A 蛋白 进行裂解 bio 包装到衣壳中
噬菌体的早，晚期转录
R3
R2 R1 PROR cro nutR tR1 att int Pi xis cⅢ tL1 N nutL
L1 L2
R5 cⅡOP tR2 Q tR3 R4 PR’qnt tR4S R A W
PLOL cⅠPRM
PRE
PAQ
图 17- λ 噬菌体的启动子和不同时期的转录
裂解周期的启动子 头部基因 尾部基因 AWBCNu3DEFⅠFⅡZU V G THMLKIJ 下列行为所需： 溶原化 溶原化和裂解 溶原化 裂解 溶原化 裂解 重组区 att int xis α β γ