第十一章 原核基因表达调控_PPT幻灯片

trp与trp阻遏物结合改变了阻遏物的构象
三 弱化子对基因活性的影响
属这种调节方式的有：大肠杆菌中的色AA操 纵子、苯丙AA操纵子、苏AA操纵子、异亮 AA操纵子和缬AA操纵子等以及沙门氏菌的组 AA操纵子和亮AA操纵子、嘧啶合成操纵子等。
在这种调节方式中，起信号作用的是有特 殊负载的氨基酰-tRNA的浓度，如色AA操 纵子中色氨酰-tRNA的浓度。当操纵子被阻 碍，RNA合成被终止时，起终止转录信号 作用的那一段核苷酸称为弱化子。
1 可诱导调节
指一些基因在特殊的代谢物或化合物的作 用下，由原来关闭的状态转变为工作状态， 即在某些物质的诱导下，使基因活化。最 突出的例子是大肠杆菌的乳糖操纵子。
大肠杆菌在含有葡萄糖的培养基上生长良 好。在只有乳糖的培养基中，开始时生长 不好，直到合成了利用乳糖的一系列酶， 具备了利用乳糖作为碳源的能力，才能在 这一培养基中生存下来。
3 转录弱化作用：
mRNA转录的终止是通过前导肽基因的翻译 来调节的，由于前导基因中有两个相邻的 色AA密码子，所以前导肽的翻译对tRNAtrp的浓度敏感。
当培养基中色AA浓度很低时，负载有色AA 的tRNA-trp也就少，翻译通过两个相邻色 AA密码子的速度就会很慢，此时的前导区 结构是2-3区配对，不形成3-4配对的终止结 构，转录可继续进行，将trp操纵子中的结 构基因全部转录。
3 由于原核生物无核膜，所以转录和翻译是 耦联的，也是连续进行的。
4 原核基因一般不含内含子，缺乏真核细胞 的转录后加工系统。
5 原核生物基因表达的调控主要在转录水平， 对RNA合成的调控有两种方式：起始控制 （启动子控制）及终止控制（衰减子控 制）。
6 在大肠杆菌mRNA的核糖体结合位点上， 含有1个转译起始密码子及同16S rRNA 3ˊ 末端碱基互补的序列，即SD序列。真核基 因无此序列。
E.coli trp operon弱化子模型
The trp Attenuator:
Lac操纵子模型主要内容：
1.Z、Y、A基因的产物由同一条多顺反子的mRNA 分子所编码。
2.这个mRNA分子的启动子紧接着O区，而位于I和 O之间的启动子区（P）。不能单独起动合成β-半乳 糖苷酶和透性酶的过程。
3.操纵基因是DNA上的一小段序列（仅为26bp）， 是阻碍物的结合位点。
4.当阻碍物与操纵基因结合时，Lac mRNA的转录 起始受到抑制。
5.诱导物通过与阻碍物结合，改变它的三维构象， 使之不能与操纵基因结合，从而激发Lac mRNA的 合成。
2 可阻碍的调节
这类基因平时都是开启的，处在产生Pr或酶 的工作过程中，但由于一些特殊代谢物或化 合物的积累将其关闭，阻碍了基因的表达， 所以称为可阻碍的基因。如大肠杆菌的色氨 酸操纵子。
因。因为转录终止发生在这一区域，而且
这种终止是被调节的，这个区域就称为弱 化子。
2. 前导肽：在前导序列中，翻译起始于 AUG，产生一个含有14个AA的多肽，被称 为前导肽。在前导序列第10和第11位上有 相邻的两个色AA密码子，具有重要的作用， 在组AA和苯丙AA操纵子中具有相同的结构。
前导区中的茎环结构可分为四个区，这4个 区中基因以两种不同方式配对，2区和3区 配对时，转录继续进行，3区和4区配对时， 配对区正好位于终止密码子的识别区，可 终止转录的进行。
5个结构基因——E、D、C、B、A； Promoter 操纵基因——O 前导序列——L 衰弱子——att
2色氨酸操纵子的调节基因（Trp R）产物 阻碍Pr是无活性的称为阻碍Pr原。不能与 操纵基因结合，此时的结构基因可转录并 翻译成由分支酸合成色氨酸的5种酶，合成 色氨酸。
3当有过量色氨酸存在时，色氨酸（或TrptRNA）作为辅阻碍物(corepressor)与阻碍 Pr原结合，形成有活性的阻碍Pr，有活性 的阻碍Pr与操纵基因结合，阻止转录的进 行，使结构基因不能编码参与色AA合成代 谢有关的酶。
弱化子是转录调节中的微调整，只要稍加 变动就可影响整个体系的功能。
核糖体在基因转录产物上的不同位置，决 定了RNA可以形成哪一种形式的二级结构， 并由此决定基因能否继续转录。
1 前导区：在trp-mRNA 5ˊ端trp E基因的起 始密码前有一个长162bp的mRNA片断被称 为前导区。其中123-150的碱基序列如果缺 失，trp基因的表达可提高6倍，无论trpR+ 或trpR-。研究发现：当mRNA合成起始以 后，除非培养基中完全没有色AA，转录总 是在这个区域终止，产生一个仅有140个bp 的RNA分子，终止Trp基因的转录，这就是 123-150序列缺失会提高Trp基因表达的原
一 原核生物基因表达的特点
1 原核生物只有一种RNA聚合酶（真核生物 有3种），识别原核生物的启动子，催化所有 RNA的合成。
2 原核生物的基因表达是以操纵子为单位的。 操纵子是数个相关的结构基因及其调控区的 结合，是一个基因表达的协同单位。调控区 主要分三个部分：操纵基因（operator）、启 动基因(Promoter)、又称启动子，及其它有 调控功能的部位。
当培养基中Trp浓度高时，核糖体可顺利通 过两个相邻的trp密码子， 3-4区可以自由配 对形成茎-环终止子结构，转录停止。所以 弱化子对RNA聚合酶的影响依赖于前导肽 翻译中的核糖体所处的位置，并且在前导 肽中都富含该操纵子合成的那种氨基酸。
trp弱化子位点碱基顺序
推测前导mRNA中的二级结构四个区能够碱基配对形成 三个茎ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ环结构(1、2；2、3和3、4)
色氨酸操纵子模型的主要内容：
1.色氨酸操纵子是由5个功能相关的结构基因 （E、D、C、B、A）操纵基因（O）和启动 基因（P）组成，在第一个结构基因（E）与 操纵基因之间有一段前导序列（Leading sequence, L）和衰减子(attenuator, a)或称弱 化子。
trp operon的结构简图