基因表达调控 ppt课件

• 原核生物基因表达的基本单位（即一个转 录单位）。
• 共同协调作用，完成某一多肽的表达调控。
• 包括：调控区(调节基因、启动基因、 操 作基因)、结构基因
一、原核生物基因表达的特点
3. 由于原核生物无核膜，所以转录与翻译是 耦联的，也是连续进行的。
4. 原核基因一般不含有内含子，在原核细胞中 缺乏真核细胞的转录后加工系统。
启动子 S-D序列 目的基因 终止子
内终止子（intrinsic terminator）
E.coli中促使转录终止的DNA位置有一段反向回文顺序， 其后紧接一串A，称为内终止子，形成终止信号。
5-CCCACAGCCGCCAGTTCCGCTGGCGGCATTTTAA CT TCT TTCT-3 3-GGGTGTCGGCGGTCAAGGCGACCGCCGTAAAATTGAAGAAAGA-5(模板)
第七章 克隆基因的表达
外源基因 表达载体
重组载体 提取蛋白
导入宿主细胞
在宿主细胞中 表达出蛋白质
宿主细胞：原核细胞或真核细胞。
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一、原核生物基因表达的特点
5. 原核生物基因的控制主要在转录水平，这 种控制要比对基因产物的直接控制要慢。
6. 在大肠杆菌mRNA的核糖体结合位点上，含 有一个转译起始密码子以及与16S核糖体RNA3‘ 末端碱基互补的序列，即S-D序列，而真核基 因则缺乏此序列。
二、原核生物基因表达的调控序列
原核或噬菌体启动子SD序列 MCS 终止子
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
外源基因 载体
克隆基因的表达
基因克隆
植物基因工程
大肠杆菌
RNA Pol
外源基因
mRNA
据受体细胞的不同可分为：
1、原核表达载体系统：
将外源基因引入原核细胞，并使其在原 核细胞中以发酵形式快速高效地表达、合成基 因产物的体系。
2、真核表达系统：
使外源基因在真核细胞中表达的体系。
转录↓
5-CCCACAGCCGCCAGUUCCGCUGGCGGCAUUUU-OH-3(RNA)
RNA折叠↓
C
UC
UG
G—C
mRNA折叠
A—U C—G
C—G G—C
C—G C—G
RNA
G—C 聚合酶
AA
CCCAC
UUUU—3
脱落
DNA
4.翻译终止密码子
大肠杆菌偏爱UAAU。一般安置上全部的三 个终止密码防止核糖体跳跃（skipping）。 5.翻译增强子（Translation enhancer）
（1）乳糖启动子lac
来自大肠杆菌的乳糖操纵子。
阻遏基因 启动子 操纵单元
结构基因
lac I lac P lac O lac Z lac Y lac A
可用乳糖或其类似物IPTG诱导。
lacP lacO 目的基因 IPTG =异丙基硫代-β-D半乳糖
（2）色氨酸启动子 trp
来自大肠杆菌的色氨酸操纵子。 trpR P1 O trpE trpD P2 trpC trpB trpA
cI857 PL 外源基因
cI857:
28oC时阻遏PL，外源基因不转录。 42oC时阻遏蛋白失活，外源基因大量转录
wk.baidu.com
四、几种类型的原核表达载体
适用于在原核细胞中表达外源基因的载体。
5’-TATAAT-3’
5’ TTGACA 17bp TATAAT 转录起始位点 核糖体结合位点
2. S—D序列 核糖体结合位点（ RBS（ribosome binding site) ） ⅰ）Shine-Dalgarno（SD） sequence：
mRNA上与核糖体16sRNA结合的DNA序列。
SD
mRNA 5’— AGGAGGU ——AUG—— UCCUCCA
16S rRNA3’
S-D序列距离AUG的距离也影响翻译
ii）起始密码
位于SD序列下游。
AUG(ATG)（91%） GUG（8%） UUG（1%）
启动子 S-D序列 起始密码 目的基因
3.终止子
位于基因3’端,给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA序列。
trpR 阻遏蛋白基因；P1 启动子； P2
O 操纵基因； 衰减子
（3）PL和PR启动子
是从噬菌体中得到的一类启动子，比lac启动子的活 性高8-10倍，比trp启动子活性高。
cIII N PL/OL cI PM OR/PR Cro PE cII
N:抗终止蛋白； Cro: 抗阻遏蛋白(裂解必需的）； cI, cII, cIII: 阻遏蛋白； P:启动子；O:操纵子。
R:右；L:左
早期左边 转录
转录
cIII N PL/OL cI PM OR/PR Cro PE cII
阻遏物
转录
早期右边
当cI合成后，与OL和OR结合阻止RNA聚合酶，则左右基 因都受到抑制。但促进PM使cI进一步转录。进入溶原期。
表达载体常用的噬菌体启动子是PL。 调节基因cI 则是选择一个温度敏感性的突 变基因cI857。
7.1 外源基因在原核细胞中的表达
用原核生物作宿主表达外源基因。
一、原核生物基因表达的特点
1. 原核生物只有一种RNA聚合酶识别原核细胞 的启动子，催化所有RNA的合成。 2. 原核生物的表达式以操纵子为单位的。
操纵子（operon）：是一组功能上相关，受同
一调控区控制的基因组成的一个遗传单位。
1. 启动子(Promoter)
指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转 录的一段DNA序列。
• 一般长40-60bp，富含A-T碱基对 • 共有保守序列：
-10区（pribnow box）：TATAAT -35区
① -35box
RNA聚合酶 亚基的识别位点 。
5’-TTGACA-3’ ② -10box（Pribnow Box）
能够显著增强外源基因在大肠杆菌细胞 中的表达效率的特殊序列。
三、基因工程常用的原核启动子
A. 最佳启动子必须具备的条件
（1）必须是一种强启动子
能使外源基因的蛋白产量达到细胞总蛋白的 10%-30%以上。
（2）应呈现低水平的基础转录
便于表达毒性蛋白等。
（3）应是可诱导型的
用温度或化学试剂诱导。
B. 基因工程常用的原核生物启动子举例