02色氨酸操纵子的调控模式
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▪ 色氨酸的合成分5步完成。每个环节需要一种酶，编 码这5种酶的基因紧密连锁在一起，被转录在一条多 顺反子mRNA上，分别以trpE、trpD、trpC、trpB、 trpA代表，编码了邻氨基苯甲酸合成酶、邻氨基苯甲 酸焦磷酸转移酶、邻氨基苯甲酸异构酶、色氨酸合成 酶和吲哚甘油-3-磷酶合成酶。
▪ trpE基因是第一个被翻译的基因，和trpL和trpa（不 是trpA）。trp操纵子中产生阻遏物的基因是trpR， 该基因距trp基因簇很远，后者在大肠杆菌染色体图 上25min处，而前者则位于90min处。在位于65min 处还有一个trpS（色氨酸tRNA合成酶），它和携带 有trp的tRNATrp也参与trp操纵子的调控作用。
▪ 当培养基中色氨酸浓度较高时，核糖体可顺利通 过两个相邻的色氨酸密码子，在4区被转录之前就 到达2区，使2-3区不能配对，3-4区自由配对形成基 一环终止子结构，转录被终止，trp操纵子被关闭。
3．trp操纵子弱化机制的实验依据
▪ trpS5是温度敏感型突变株，它所编码的 Trp-tRNAtrp合成酶只在30℃时有活性，42℃ 时无酶活性。比较野生型和突变型在42℃和 30℃时，突变体的Trp操纵子与野生型一样受 色氨酸浓度的调控。42℃时，突变体中Trp操 纵子的表达不受色氨酸浓度的调控。
4．阻遏与弱化作用的协调
▪ 有实验证明，在不加色氨酸的培养基中，trp mRNA的合成仍然受到部分阻遏，现在一般 认为，野生型细胞中同时存在着有活性和无 活性的阻遏物，培养基中色氨酸浓度的变化， 能够使这两种阻遏物间的平衡发生倾斜，最 终做出关闭或启动trp操纵子的决定，从而维 持一定的色氨酸含量。
▪ 另有一个缺失前导区及D基因的突变体 （trpΔLD102），该细菌在有色氨酸的培养 基中仍有很高的色氨酸合成酶活性。
TrpΔED53中L不缺失（弱化子存在）， trpΔLD102中L缺失（弱化子不存在），缺失前 导区后的表达比有前导区的表达要高得多，充分 说明trp操纵子的表达调控除阻遏作用外，还受到 前导区的影响，失去了这个因素就失去了一个调 控机制。
二、 色氨酸操纵子的调控模式
▪ 色氨酸操纵子(tryptophane operon)负责色氨酸的生物 合成，当培养基中有足够的色氨酸时，这个操纵子自 动关闭，缺乏色氨酸时操纵子被打开，trp基因表达， 色氨酸或与其代谢有关的某种物质在阻遏过程（而不 是诱导过程）中起作用。由于trp体系参与生物合成而 不是降解，它不受葡萄糖或cAMP-CAP的调控。
▪ 当培养基中色氨酸的浓度很低时，负载有色氨酸的 tRNATrp也就少，这样翻译通过两个相邻色氨酸密 码子的速度就会很慢，当4区被转录完成时，核糖 体才进行到1区（或停留在两个相邻的trp密码子 处），这时的前导区结构是2-3配对，不形成3-4配 对的终止结构，所以转录可继续进行，直到将trp操 纵子中的结构基因全部转录。
▪ 细菌中为什么要有弱化子系统呢？ 一种可能是阻遏物从有活性向无活性的转变速度极 低，需要有一个能更快地做出瓜的系统，以保持培 养基中适当的色氨酸水平。或者，弱化子系统主要 是对外源色氨酸浓度做出反应。外源色氨酸浓度很 低的信号虽然足以引起trp操纵子的去阻遏作用，但 是这个信号还不足以很快引发内源色氨酸的合成。 在这种环境下，弱化子就通过抗终止的方法来增加 trp基因表达，从而提高内源色氨酸浓度。
▪ L区编码了前导肽，当有高浓度Trp存在时，由于 弱化子a的作用，转录迅速减弱停止，生成140核苷 酸的前导RNA；当Trp浓度较低时，弱化子不起作 用，转录得以正常进行，生成长约7kb的mRNA， 操纵子中第一个结构基因的起始密码子AUG在+162 处。
1．trp操纵子的阻遏系统 ▪ trpR基因突变常引起trp mRNA的永久型合成，该
基因产物因此被称为辅阻遏蛋白(aporepressor)。 除非培养基中有色氨酸，否则这个辅阻遏蛋白不会 与操纵区结合。辅阻遏蛋白与色氨酸相结合形成有 活性的阻遏物，与操纵区结合并使之关闭转录trp mRNA。 ▪ 阻遏-操纵机制对色氨酸来说是一个一级开关，主 管转录是否启动wenku.baidu.com相当于粗调开关。trp操纵子中对 应于色氨酸生物合成的还有另一个系统进行细调控， 指示已经启动的转录是否继续下去。这个细微调控 是通过转录达到第一个结构基因之前的过早终止来 实现的，由色氨酸的浓度来调节这种过早终止的频 率。
▪ 那么为什么还要有阻遏体系呢？目前认为阻遏物 的作用是当有大量外源色氨酸存在时，阻止非必需 的先导mRNA的合成，它使这个合成系统更加经济
2．弱化子与前导肽 ▪ 在trp mRNA 5'端trpE基因的起始密码前有一个长
162bp的mRNA片段被称为前导区，研究发现，当 mRNA合成起始以后，除非培养基中完全没有色氨 酸，转录总是在这个区域终止，产生一个仅有140 个核苷酸的RNA分子，终止trp基因转录。因为转录 终止发生在这一区域，并且这种终止是被调节的， 这个区域就被称为弱化子。 ▪ 分析前导肽序列，发现它包括起始密码子AUG和 终止密码子UGA，编码了一个14个氨基酸的多肽。 该多肽有一个特征，其第10位和11位有相邻的两个 色氨酸密码子。正是这两个相连的色氨酸密码子 （组氨酸、苯丙氨酸操纵子中都有这种现象）调控 了蛋白质的合成。
▪ trpE基因是第一个被翻译的基因，和trpL和trpa（不 是trpA）。trp操纵子中产生阻遏物的基因是trpR， 该基因距trp基因簇很远，后者在大肠杆菌染色体图 上25min处，而前者则位于90min处。在位于65min 处还有一个trpS（色氨酸tRNA合成酶），它和携带 有trp的tRNATrp也参与trp操纵子的调控作用。
▪ 当培养基中色氨酸浓度较高时，核糖体可顺利通 过两个相邻的色氨酸密码子，在4区被转录之前就 到达2区，使2-3区不能配对，3-4区自由配对形成基 一环终止子结构，转录被终止，trp操纵子被关闭。
3．trp操纵子弱化机制的实验依据
▪ trpS5是温度敏感型突变株，它所编码的 Trp-tRNAtrp合成酶只在30℃时有活性，42℃ 时无酶活性。比较野生型和突变型在42℃和 30℃时，突变体的Trp操纵子与野生型一样受 色氨酸浓度的调控。42℃时，突变体中Trp操 纵子的表达不受色氨酸浓度的调控。
4．阻遏与弱化作用的协调
▪ 有实验证明，在不加色氨酸的培养基中，trp mRNA的合成仍然受到部分阻遏，现在一般 认为，野生型细胞中同时存在着有活性和无 活性的阻遏物，培养基中色氨酸浓度的变化， 能够使这两种阻遏物间的平衡发生倾斜，最 终做出关闭或启动trp操纵子的决定，从而维 持一定的色氨酸含量。
▪ 另有一个缺失前导区及D基因的突变体 （trpΔLD102），该细菌在有色氨酸的培养 基中仍有很高的色氨酸合成酶活性。
TrpΔED53中L不缺失（弱化子存在）， trpΔLD102中L缺失（弱化子不存在），缺失前 导区后的表达比有前导区的表达要高得多，充分 说明trp操纵子的表达调控除阻遏作用外，还受到 前导区的影响，失去了这个因素就失去了一个调 控机制。
二、 色氨酸操纵子的调控模式
▪ 色氨酸操纵子(tryptophane operon)负责色氨酸的生物 合成，当培养基中有足够的色氨酸时，这个操纵子自 动关闭，缺乏色氨酸时操纵子被打开，trp基因表达， 色氨酸或与其代谢有关的某种物质在阻遏过程（而不 是诱导过程）中起作用。由于trp体系参与生物合成而 不是降解，它不受葡萄糖或cAMP-CAP的调控。
▪ 当培养基中色氨酸的浓度很低时，负载有色氨酸的 tRNATrp也就少，这样翻译通过两个相邻色氨酸密 码子的速度就会很慢，当4区被转录完成时，核糖 体才进行到1区（或停留在两个相邻的trp密码子 处），这时的前导区结构是2-3配对，不形成3-4配 对的终止结构，所以转录可继续进行，直到将trp操 纵子中的结构基因全部转录。
▪ 细菌中为什么要有弱化子系统呢？ 一种可能是阻遏物从有活性向无活性的转变速度极 低，需要有一个能更快地做出瓜的系统，以保持培 养基中适当的色氨酸水平。或者，弱化子系统主要 是对外源色氨酸浓度做出反应。外源色氨酸浓度很 低的信号虽然足以引起trp操纵子的去阻遏作用，但 是这个信号还不足以很快引发内源色氨酸的合成。 在这种环境下，弱化子就通过抗终止的方法来增加 trp基因表达，从而提高内源色氨酸浓度。
▪ L区编码了前导肽，当有高浓度Trp存在时，由于 弱化子a的作用，转录迅速减弱停止，生成140核苷 酸的前导RNA；当Trp浓度较低时，弱化子不起作 用，转录得以正常进行，生成长约7kb的mRNA， 操纵子中第一个结构基因的起始密码子AUG在+162 处。
1．trp操纵子的阻遏系统 ▪ trpR基因突变常引起trp mRNA的永久型合成，该
基因产物因此被称为辅阻遏蛋白(aporepressor)。 除非培养基中有色氨酸，否则这个辅阻遏蛋白不会 与操纵区结合。辅阻遏蛋白与色氨酸相结合形成有 活性的阻遏物，与操纵区结合并使之关闭转录trp mRNA。 ▪ 阻遏-操纵机制对色氨酸来说是一个一级开关，主 管转录是否启动wenku.baidu.com相当于粗调开关。trp操纵子中对 应于色氨酸生物合成的还有另一个系统进行细调控， 指示已经启动的转录是否继续下去。这个细微调控 是通过转录达到第一个结构基因之前的过早终止来 实现的，由色氨酸的浓度来调节这种过早终止的频 率。
▪ 那么为什么还要有阻遏体系呢？目前认为阻遏物 的作用是当有大量外源色氨酸存在时，阻止非必需 的先导mRNA的合成，它使这个合成系统更加经济
2．弱化子与前导肽 ▪ 在trp mRNA 5'端trpE基因的起始密码前有一个长
162bp的mRNA片段被称为前导区，研究发现，当 mRNA合成起始以后，除非培养基中完全没有色氨 酸，转录总是在这个区域终止，产生一个仅有140 个核苷酸的RNA分子，终止trp基因转录。因为转录 终止发生在这一区域，并且这种终止是被调节的， 这个区域就被称为弱化子。 ▪ 分析前导肽序列，发现它包括起始密码子AUG和 终止密码子UGA，编码了一个14个氨基酸的多肽。 该多肽有一个特征，其第10位和11位有相邻的两个 色氨酸密码子。正是这两个相连的色氨酸密码子 （组氨酸、苯丙氨酸操纵子中都有这种现象）调控 了蛋白质的合成。