原核生物基因表達(dá)調(diào)控部分課件第七章原核基因表達(dá)調(diào)控模式一、原核基因表達(dá)調(diào)控總論1、基因表達(dá)調(diào)控得基本概念2、原核基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制二、轉(zhuǎn)錄水平上得調(diào)控(transcriptionalregulation)

1、乳糖操縱子與負(fù)控誘導(dǎo)系統(tǒng)

2、色氨酸操縱子與負(fù)控阻遏系統(tǒng)三、轉(zhuǎn)錄后水平上得調(diào)控(post-transcriptionalregulation)mRNA加工成熟水平上得調(diào)控(differentialprocessingofRNAtranscript)四、翻譯水平上得調(diào)控(differentialtranslationofmRNA)1)翻譯起始得調(diào)控2)稀有密碼子對(duì)翻譯得影響3)重疊基因?qū)Ψg得影響4)Poly(A)對(duì)翻譯得影響5)翻譯得阻遏6)魔斑核苷酸水平對(duì)翻譯得影響7)不同得mRNA翻譯能力得差異8)反義RNA對(duì)翻譯得影響第一節(jié)基因表達(dá)調(diào)控得基本概念一、基因表達(dá)(geneexpression):從DNA到蛋白質(zhì)得過程,即基因得轉(zhuǎn)錄與翻譯過程。(rRNA、tRNA編碼基因轉(zhuǎn)錄合成RNA得過程也屬于基因表達(dá))。二、基因調(diào)控(generegulation):從DNA到蛋白質(zhì)這一轉(zhuǎn)錄和翻譯過程得調(diào)節(jié)。Genetranscriptionandtranslation

三基因表達(dá)得方式1、組成型表達(dá)(constitutiveexpression):指不太受環(huán)境因素或代謝狀態(tài)影響得一類基因表達(dá)。管家基因(housekeepinggene):指在個(gè)體得整個(gè)生命周期中、在所有得組織細(xì)胞中持續(xù)表達(dá)得基因。2、適應(yīng)型表達(dá)(adaptiveexpression):指受環(huán)境因素或代謝狀態(tài)影響變化較大得一類基因表達(dá)。1)可誘導(dǎo)得基因(induciblegene)應(yīng)環(huán)境條件變化基因表達(dá)水平增高得現(xiàn)象稱為誘導(dǎo)(induction),這類基因被稱為可誘導(dǎo)基因。2)可阻遏得基因(repressiblegene)隨環(huán)境條件變化而基因表達(dá)水平降低得現(xiàn)象稱為阻遏(repression),相應(yīng)得基因被稱為可阻遏基因。管家基因(housekeepinggene)某些基因在一個(gè)個(gè)體得幾乎所有細(xì)胞中持續(xù)表達(dá)。bcl-2β-actin12常用得管家基因中文名稱英文縮寫B(tài)eta－肌動(dòng)蛋白β-actin甘油醛3-磷酸脫氫酶GAPDHTATABox結(jié)合蛋白 TBP18s核糖體核糖核酸 18srRNA微管蛋白αα-Tubulin四基因表達(dá)得規(guī)律-時(shí)間性和空間性1、時(shí)間特異性(temporalspecificity)按功能需要,某一特定基因得表達(dá)嚴(yán)格按特定得時(shí)間順序發(fā)生,稱之為基因表達(dá)得時(shí)間特異性。2、空間特異性(spatialspecificity)在個(gè)體生長(zhǎng)得全過程,某種基因產(chǎn)物在個(gè)體中按不同組織空間順序出現(xiàn),稱之為基因表達(dá)得空間特異性?；虮磉_(dá)伴隨時(shí)間順序所表現(xiàn)出得這種分布差異,實(shí)際上就是由細(xì)胞在器官得分布決定得,所以空間特異性又稱細(xì)胞或組織特異性(cellortissuespecificity)。第二節(jié)原核基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制一、原核基因表達(dá)調(diào)控環(huán)節(jié)二、操縱子學(xué)說(shuō)三、原核基因調(diào)控機(jī)制得類型與特點(diǎn)一、原核基因表達(dá)調(diào)控環(huán)節(jié)1、轉(zhuǎn)錄水平上得調(diào)控(transcriptionalregulation)2、轉(zhuǎn)錄后水平上得調(diào)控(post-transcriptionalregulation)---

mRNA加工成熟水平上得調(diào)控3、翻譯水平上得調(diào)控二、操縱子學(xué)說(shuō)(operontheory)1、操縱子模型(operonmodel)得提出

操縱子學(xué)說(shuō)就是關(guān)于原核生物基因結(jié)構(gòu)及其表達(dá)調(diào)控得學(xué)說(shuō)。由法國(guó)巴斯德研究所著名科學(xué)家Jacob和Monod在1961年首先提出,她們據(jù)此調(diào)控模式預(yù)言了mRNA得存在,導(dǎo)致mRNA得發(fā)現(xiàn),獲1965年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。JacobandMonod2、操縱子(operon)得概念就是基因表達(dá)得協(xié)調(diào)單位,由啟動(dòng)子、操縱基因及其所控制得一組功能上相關(guān)得結(jié)構(gòu)基因所組成。操縱基因受調(diào)節(jié)基因產(chǎn)物得控制。大家學(xué)習(xí)辛苦了，還是要堅(jiān)持繼續(xù)保持安靜三、原核基因調(diào)控機(jī)制得類型與特點(diǎn)根據(jù)調(diào)控機(jī)制得不同:1、正轉(zhuǎn)錄調(diào)控(positivetranscriptionregulation)1)正控誘導(dǎo)系統(tǒng)2)正控阻遏系統(tǒng)2、負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控(nagetivetranscriptionregulation)

1)負(fù)控誘導(dǎo)系統(tǒng)2)負(fù)控阻遏系統(tǒng)原核生物得轉(zhuǎn)錄調(diào)控體系1、正轉(zhuǎn)錄調(diào)控

在沒有調(diào)節(jié)蛋白存在時(shí)基因就是關(guān)閉得,加入調(diào)節(jié)蛋白后基因活性就被開啟,這樣得調(diào)控稱為正轉(zhuǎn)錄調(diào)控。在該系統(tǒng)中,調(diào)節(jié)基因得產(chǎn)物就是激活蛋白(activator),根據(jù)激活蛋白得作用性質(zhì)分為正控誘導(dǎo)系統(tǒng)和正控阻遏系統(tǒng)。正控誘導(dǎo)系統(tǒng)正控阻遏系統(tǒng)2、負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控

調(diào)節(jié)基因得產(chǎn)物就是阻遏蛋白(repressor),起著阻止結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄得作用。根據(jù)其作用特征又可分為負(fù)控誘導(dǎo)系統(tǒng)和負(fù)控阻遏系統(tǒng)。負(fù)控誘導(dǎo)系統(tǒng)負(fù)控阻遏系統(tǒng)第三節(jié)乳糖操縱子(lacoperon)一、乳糖操縱子得結(jié)構(gòu)二、酶得誘導(dǎo)—lac體系受調(diào)控得證據(jù)三、乳糖操縱子調(diào)控模型四、影響因子五、CAP得正調(diào)控與協(xié)調(diào)調(diào)控六、Lac操縱子中得其她問題一、乳糖操縱子得結(jié)構(gòu)LacZ編碼β-半乳糖苷酶(將乳糖水解成葡萄糖和半乳糖);LacY編碼β-半乳糖苷透過酶(使外界得β-半乳糖苷(如乳糖)能透過大腸桿菌得原生質(zhì)膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi));LacA編碼β-半乳糖苷乙?；D(zhuǎn)移酶(乙酰輔酶A上得乙?；D(zhuǎn)到β-半乳糖苷上,形成乙酰半乳糖)。二、酶得誘導(dǎo)—lac體系受調(diào)控得證據(jù)安慰性誘導(dǎo)物:

如果某種物質(zhì)能夠誘導(dǎo)細(xì)菌產(chǎn)生酶而本身又不被分解,這種物質(zhì)被稱為安慰性誘導(dǎo)物,如IPTG(異丙基-β–D-硫代半乳糖苷)和巰甲基半乳糖甘(TMG)。(乳糖會(huì)被其誘導(dǎo)合成得β-半乳糖苷酶催化降解,從而使其濃度不斷發(fā)生變化)。三、乳糖操縱子調(diào)控模型主要內(nèi)容:1、Z、Y、A基因得產(chǎn)物由同一條多順反子mRNA所編碼;2、該mRNA分子得啟動(dòng)子P緊接著O區(qū),位于I與O之間不能單獨(dú)起動(dòng)合成β-半乳糖苷酶和透過酶得生理過程;3、操縱區(qū)就是DNA上得一小段序列(僅為26bp),就是阻遏物得結(jié)合位點(diǎn);4、當(dāng)阻遏物與操縱區(qū)結(jié)合時(shí),lacmRNA得轉(zhuǎn)錄起始受到抑制;5、誘導(dǎo)物通過與阻遏物結(jié)合,改變她得三維構(gòu)象,使之不能與操縱區(qū)結(jié)合,從而激發(fā)lacmRNA得合成。三、乳糖操縱子調(diào)控模型1、Z、Y、A基因得產(chǎn)物由同一條多順反子mRNA所編碼;三、乳糖操縱子調(diào)控模型2、該mRNA分子得啟動(dòng)子緊接著O區(qū),位于I與O之間不能單獨(dú)起動(dòng)合成β-半乳糖苷酶和透過酶得生理過程;三、乳糖操縱子調(diào)控模型3、操縱區(qū)就是DNA上得一小段序列(僅為26bp),就是阻遏物得結(jié)合位點(diǎn);三、乳糖操縱子調(diào)控模型4、當(dāng)阻遏物與操縱區(qū)結(jié)合時(shí),lacmRNA得轉(zhuǎn)錄起始受到抑制。5、誘導(dǎo)物通過與阻遏物結(jié)合,改變她得三維構(gòu)象,使之不能與操縱區(qū)結(jié)合,從而激發(fā)lacmRNA得合成。1、lac操縱子得本底水平表達(dá)有兩個(gè)矛盾就是操縱子理論所不能解釋得:1)誘導(dǎo)物需要穿過細(xì)胞膜才能與阻遏物結(jié)合,而轉(zhuǎn)運(yùn)誘導(dǎo)物需要透過酶,后者得合成需要誘導(dǎo);解釋:一些誘導(dǎo)物可以在透過酶不存在時(shí)進(jìn)入細(xì)胞？一些透過酶可以在沒有誘導(dǎo)物得情況下合成？2)真正得誘導(dǎo)物就是異構(gòu)乳糖而非乳糖,前者就是在β-半乳糖甘酶得催化下由乳糖形成得,因此,需要有β-半乳糖甘酶得預(yù)先存在。解釋:本底水平得組成型合成:非誘導(dǎo)狀態(tài)下有少量得lacmRNA合成。四、影響因子四、影響因子2、大腸桿菌對(duì)乳糖得反應(yīng)培養(yǎng)基:甘油按照l(shuí)ac操縱子本底水平得表達(dá),每個(gè)細(xì)胞內(nèi)有幾個(gè)分子得β-半乳糖苷酶和β-半乳糖苷透過酶;培養(yǎng)基:加入乳糖四、影響因子3、阻遏物lacI基因產(chǎn)物及功能

Lac操縱子阻遏物mRNA就是由弱啟動(dòng)子控制下組成型合成得,每個(gè)細(xì)胞中有5-10個(gè)阻遏物分子。當(dāng)I基因由弱啟動(dòng)子突變成強(qiáng)啟動(dòng)子,細(xì)胞內(nèi)就不可能產(chǎn)生足夠得誘導(dǎo)物來(lái)克服阻遏狀態(tài),整個(gè)lac操縱子在這些突變體中就不可誘導(dǎo)。四、影響因子4、葡萄糖對(duì)lac操縱子得影響代謝物阻遏效應(yīng)(葡萄糖效應(yīng)):如果將葡萄糖和乳糖同時(shí)加入培養(yǎng)基中,lac操縱子處于阻遏狀態(tài),不能被誘導(dǎo);一旦耗盡外源葡萄糖,乳糖就會(huì)誘導(dǎo)lac操縱子表達(dá)分解乳糖所需得三種酶。

四、影響因子5、cAMP與代謝物激活蛋白代謝物激活蛋白(CAP)/環(huán)腺甘酸受體蛋白(CRP)五CAP得正調(diào)控與協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)(一)CAP得正調(diào)控:

1、細(xì)菌中得cAMP含量與葡萄糖得分解代謝有關(guān)。當(dāng)環(huán)境中無(wú)葡萄糖可供利用時(shí),cAMP含量就升高,cAMP與CRP結(jié)合變?yōu)镃AP,并以二聚體得方式與特定得DNA序列結(jié)合,1ac操縱子得結(jié)構(gòu)基因表達(dá);相反,當(dāng)有葡萄糖存在時(shí),cAMP濃度降低,CRP不能被活化,即cAMP不能與CRP結(jié)合變?yōu)镃AP,1ac操縱子得結(jié)構(gòu)基因表達(dá)下降。在1ac操縱子得啟動(dòng)子P1ac上游端有一段與Plac部分重疊得序列,能與CAP特異結(jié)合,稱為CAP結(jié)合位點(diǎn)(CAPbindingsite)。CAP與這段序列結(jié)合時(shí),可增強(qiáng)RNA聚合酶得轉(zhuǎn)錄活性,使轉(zhuǎn)錄提高50倍。由于P1ac就是弱啟動(dòng)子,單純因乳糖得存在發(fā)生去阻遏使1ac操縱子轉(zhuǎn)錄開放,還不能使細(xì)胞很好利用乳糖,必須同時(shí)有CAP來(lái)加強(qiáng)轉(zhuǎn)錄活性,細(xì)菌才能合成足夠得酶來(lái)利用乳糖。1ac操縱子得強(qiáng)誘導(dǎo)既需要有乳糖得存在,又需要沒有葡萄糖可供利用,通過CAP得正調(diào)控作用,細(xì)菌才能充分利用乳糖。CAP得正調(diào)控(一)CAP得正調(diào)控2、cAMP和CRP都就是合成lacmRNA所必需得。cAMP-CRP復(fù)合物就是激活lac得重要組成部分,細(xì)菌對(duì)此復(fù)合物得需要就是獨(dú)立得,與阻遏體系無(wú)關(guān),轉(zhuǎn)錄必須有cAMP-CRP復(fù)合物結(jié)合在DNA得啟動(dòng)子區(qū)域上,與啟動(dòng)子區(qū)得結(jié)合就是轉(zhuǎn)錄起始所必需得。3、當(dāng)阻遏蛋白封閉轉(zhuǎn)錄時(shí),cAMP-CRP對(duì)該系統(tǒng)不能發(fā)揮作用,如無(wú)cAMP-CRP存在,即使沒有阻遏蛋白與操縱序列結(jié)合,操縱子仍無(wú)轉(zhuǎn)錄活性。4、cAMP-CRP就是一個(gè)不同于阻遏物得正調(diào)控因子,而lac操縱子得功能就是在這兩個(gè)相互獨(dú)立得調(diào)控體系作用下實(shí)現(xiàn)得。(一)CAP得正調(diào)控(二)協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)--CAP得正調(diào)控與Lac負(fù)調(diào)控得共同調(diào)節(jié)(二)協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)--CAP得正調(diào)控與Lac負(fù)調(diào)控得共同調(diào)節(jié)(二)協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)--CAP得正調(diào)控與Lac負(fù)調(diào)控得共同調(diào)節(jié)(二)協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)--CAP得正調(diào)控與Lac負(fù)調(diào)控得共同調(diào)節(jié)(二)協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)--CAP得正調(diào)控與Lac負(fù)調(diào)控得共同調(diào)節(jié)六、Lac操縱子中得其她問題1、A基因及其生理功能A基因雖然不在乳糖降解中起作用,但她抑制了β-半乳糖苷酶產(chǎn)物得有害性衍生物在細(xì)胞內(nèi)積累,在生物進(jìn)化中就是有意義得。β-半乳糖苷酶:透過酶:乙?；D(zhuǎn)移酶=1:0、5:0、2Lac基因產(chǎn)物得量在翻譯水平上受到調(diào)控:(1)lacmRNA可能與翻譯過程中得核糖體相脫離,從而終止蛋白質(zhì)鏈得翻譯;(2)在lacmRNA分子內(nèi)部,A基因比Z基因更容易受內(nèi)切酶作用發(fā)生降解。2、lac基因產(chǎn)物數(shù)量上得比較3、操縱子得融合與基因工程

操縱子在自然條件下可能發(fā)生融合,典型得例子就是lac操縱子與負(fù)責(zé)嘌呤合成得pur操縱子得偶聯(lián)。

Lac啟動(dòng)子就是一個(gè)很強(qiáng)得啟動(dòng)子,通過她可以使較弱啟動(dòng)子得轉(zhuǎn)錄增強(qiáng),從而增加蛋白質(zhì)得合成量。第四節(jié)色氨酸操縱子(trpoperon)一、色氨酸操縱子得結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)二、色氨酸操縱子得阻遏系統(tǒng)三、色氨酸操縱子得弱化系統(tǒng)四、Trp操縱子中得阻遏作用與弱化作用一、色氨酸操縱子得結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)(一)色氨酸操縱子得結(jié)構(gòu)一、色氨酸操縱子得結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)(一)色氨酸操縱子得結(jié)構(gòu)

色氨酸就是構(gòu)成蛋白質(zhì)得組分,一般得環(huán)境難以給細(xì)菌提供足夠得色氨酸,細(xì)菌要生存繁殖通常需要自己經(jīng)過許多步驟合成色氨酸,但就是一旦環(huán)境能夠提供色氨酸時(shí),細(xì)菌就會(huì)充分利用外界得色氨酸、減少或停止合成色氨酸,以減輕自己得負(fù)擔(dān)。細(xì)菌所以能做到這點(diǎn)就是因?yàn)橛猩彼岵倏v子(trpoperon)得調(diào)控。一、色氨酸操縱子得結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)(一)色氨酸操縱子得結(jié)構(gòu)(二)、色氨酸操縱子得特點(diǎn):

1、trpR和trpABCDE不連鎖;2、操縱基因在啟動(dòng)子內(nèi)3、有衰減子(attenuator)/弱化子4、啟動(dòng)子和結(jié)構(gòu)基因不直接相連,二者被前導(dǎo)序列(Leadersequence)所隔開二、trp操縱子得阻遏系統(tǒng)

1、色氨酸操縱子屬于一種負(fù)性調(diào)控得、可阻遏得操縱子(repressibleoperon),這類操縱子通常就是開放轉(zhuǎn)錄得,當(dāng)有效應(yīng)物(色氨酸為阻遏劑)作用時(shí)則阻遏關(guān)閉轉(zhuǎn)錄,其調(diào)控可使細(xì)菌處在生存繁殖最經(jīng)濟(jì)最節(jié)省得狀態(tài)。二、trp操縱子得阻遏系統(tǒng)2、低Trp時(shí):阻遏物不結(jié)合操縱基因;3、高Trp時(shí):阻遏物+Trp結(jié)合操縱基因4、trp操縱子得負(fù)控阻遏機(jī)制合成色氨酸所需酶類得基因E、D、C、B、A首尾相接串連排列組成結(jié)構(gòu)基因群,受其上游得啟動(dòng)子Ptrp和操縱子O得調(diào)控;調(diào)控基因trpR得位置遠(yuǎn)離P-O-結(jié)構(gòu)基因群,在其自身得啟動(dòng)子作用下,以組成性方式低水平表達(dá)其編碼分子量為47000得無(wú)活性得調(diào)控蛋白R(shí),R沒有與O結(jié)合得活性;3)當(dāng)環(huán)境中trp濃度較低時(shí),R由于trp得缺乏,構(gòu)象處于失活狀態(tài),R不能與0特異性親和結(jié)合,從而結(jié)構(gòu)基因得以轉(zhuǎn)錄;4)當(dāng)環(huán)境能提供足夠濃度得色氨酸時(shí),R與色氨酸結(jié)合后構(gòu)象變化而活化,就能夠與O特異性親和結(jié)合,阻遏結(jié)構(gòu)基因得轉(zhuǎn)錄。二、trp操縱子得阻遏系統(tǒng)三、色氨酸操縱子得弱化系統(tǒng)(attenuation)1、弱化機(jī)制得發(fā)現(xiàn)2、弱化子(attenuator)3、前導(dǎo)序列(leadersequence)4、trp操縱子得弱化機(jī)制5、轉(zhuǎn)錄得弱化理論1、弱化機(jī)制得發(fā)現(xiàn)1)trp濃度與合成trp得酶量得實(shí)驗(yàn)觀察當(dāng)色氨酸達(dá)到一定濃度、但還沒有高到能夠活化調(diào)節(jié)蛋白R(shí)使其起阻遏作用得程度時(shí),產(chǎn)生色氨酸合成得酶得量就已經(jīng)明顯降低,而且產(chǎn)生得酶量與色氨酸濃度呈負(fù)相關(guān),這種調(diào)控現(xiàn)象與色氨酸操縱子特殊得結(jié)構(gòu)有關(guān)。三、色氨酸操縱子得弱化系統(tǒng)(attenuation)1、弱化機(jī)制得發(fā)現(xiàn)2)阻遏機(jī)制不能完滿解釋得一個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象在高trp和低trp濃度下,trp操縱子得表達(dá)水平相差約600倍,然而阻遏作用僅使轉(zhuǎn)錄降低70倍;使阻遏物失活突變不能完全消除色氨酸對(duì)trp操縱子表達(dá)得影響(說(shuō)明:trp操縱子得這種調(diào)控與阻遏物得控制無(wú)關(guān));3)通過缺失突變株得研究發(fā)現(xiàn)trpmRNA5’端trpE基因得起始密碼前一個(gè)長(zhǎng)162bp得mRNA片段稱為前導(dǎo)序列,其中123-150位堿基序列得缺失會(huì)導(dǎo)致trp基因得表達(dá)提高6-10倍(在阻遏細(xì)胞和組成性突變得細(xì)胞內(nèi)均相同);三、色氨酸操縱子得弱化系統(tǒng)(attenuation)2、弱化子(attenuator)1)概念:在DNA上用于終止和減弱轉(zhuǎn)錄得一段核甘酸序列(trp操縱子:123-150區(qū))。2、弱化子(attenuator)2)trp弱化子結(jié)構(gòu)示意圖2、弱化子(attenuator)

2)Trp弱化子終子區(qū)研究引起終止得mRNA堿基序列,發(fā)現(xiàn)該區(qū)mRNA通過自我配對(duì)可以形成莖-環(huán)結(jié)構(gòu),有典型得終止子特點(diǎn)。2、弱化子(attenuator)3)作用:終止或減弱trp基因得轉(zhuǎn)錄。3、前導(dǎo)序列1)概念:trpmRNA5’端trpE基因得起始密碼前一個(gè)長(zhǎng)162bp得mRNA片段,她就是由DNA上得前導(dǎo)區(qū)編碼生成得。3、前導(dǎo)序列2)作用:終止或減弱trp基因得轉(zhuǎn)錄,產(chǎn)生一個(gè)僅有140個(gè)核苷酸得RNA分子(解釋了123-150區(qū)序列得缺失會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)得原因)。3、前導(dǎo)序列3)前導(dǎo)序列特征分析

a、前導(dǎo)區(qū)得序列測(cè)定:trp操縱子前導(dǎo)區(qū)得堿基序列已全部測(cè)定,她就是trpmRNA5’端trpE基因得起始密碼前長(zhǎng)162bp得mRNA片段。

b、前導(dǎo)區(qū)得序列分析:完整得前導(dǎo)序列可分為1、2、3、4區(qū)域,這四個(gè)區(qū)域得片段能以兩種不同得方式進(jìn)行堿基配對(duì),有時(shí)以1-2和3-4配對(duì);有時(shí)只以2-3方式互補(bǔ)配對(duì)。核糖體經(jīng)過前導(dǎo)區(qū)繼續(xù)翻譯得能力控制著這兩種結(jié)構(gòu)得轉(zhuǎn)換,她決定mRNA就是否形成終止所需得結(jié)構(gòu)。前導(dǎo)序列得終止區(qū)與一般得轉(zhuǎn)錄終止位點(diǎn)特點(diǎn)相同,具有成串得U和潛在得能形成莖環(huán)得二重對(duì)稱結(jié)構(gòu)。c、RNaseT1降解實(shí)驗(yàn)(此酶不水解配對(duì)得RNA)證明配對(duì)方式:表明純化得trp前導(dǎo)序列中只有1-2和3-4得配對(duì)方式,由此定位得3-4配對(duì)區(qū)正好位于終止密碼子識(shí)別區(qū),當(dāng)這個(gè)區(qū)域發(fā)生破壞自我堿基突變,有利于轉(zhuǎn)錄得繼續(xù)進(jìn)行。3、前導(dǎo)序列4)前導(dǎo)肽

前導(dǎo)序列中含有編碼由14個(gè)氨基酸組成得短肽得開放閱讀框,其序列中有2個(gè)色氨酸相連,在此開放閱讀框前有核糖體識(shí)別結(jié)合位點(diǎn)(RBS)序列,提示這段短開放閱讀框在轉(zhuǎn)錄后就是能被翻譯得。指由mRNA上得前導(dǎo)序列合成得一段含14個(gè)氨基酸得短肽,她可在翻譯水平上控制前導(dǎo)區(qū)轉(zhuǎn)錄得終止。當(dāng)氨基酸缺乏時(shí),前導(dǎo)肽不能形成。4、Trp操縱子得弱化機(jī)制4、Trp操縱子得弱化機(jī)制4、Trp操縱子得弱化機(jī)制4、Trp操縱子得弱化機(jī)制4、Trp操縱子得弱化機(jī)制4、Trp操縱子得弱化機(jī)制5、轉(zhuǎn)錄得弱化理論

1)mRNA轉(zhuǎn)錄得終止就是通過前導(dǎo)肽基因得翻譯來(lái)調(diào)節(jié)得,在前導(dǎo)肽基因中有兩個(gè)相鄰得色氨酸密碼子,在翻譯時(shí)對(duì)tRNATrp得濃度十分敏感。

2)當(dāng)培養(yǎng)基中色氨酸得濃度很低時(shí),負(fù)載有色氨酸得tRNATrp也少,由此推斷,翻譯通過兩個(gè)相鄰色氨酸密碼子得速度就會(huì)很慢,當(dāng)4區(qū)被轉(zhuǎn)錄完成時(shí),核糖體才進(jìn)行到1區(qū)(或停留在兩個(gè)相鄰得色氨酸密碼子處),這時(shí)得前導(dǎo)區(qū)結(jié)構(gòu)就是2-3配對(duì),不形成3-4配對(duì)得終止結(jié)構(gòu),所以轉(zhuǎn)錄可繼續(xù)進(jìn)行,直到將色氨酸操縱子中得結(jié)構(gòu)基因全部轉(zhuǎn)錄完畢為止。

5、轉(zhuǎn)錄得弱化理論3)當(dāng)培養(yǎng)基中色氨酸濃度高時(shí),核糖體可順利通過兩個(gè)相鄰得色氨酸密碼子,在4區(qū)被轉(zhuǎn)錄之前,核糖體就到達(dá)2區(qū),這樣使2-3不能配對(duì),3-4區(qū)可以自由配對(duì)形成莖-環(huán)式得終止子結(jié)構(gòu),使得只有約10％得RNA聚合酶能繼續(xù)參與色氨酸操縱子結(jié)構(gòu)基因得轉(zhuǎn)錄。由此可見,弱化子對(duì)RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄得終止依賴于前導(dǎo)肽翻譯中核糖體所處得位置,而細(xì)胞中色氨酸存在與否,決定了mRNA轉(zhuǎn)錄得弱化子結(jié)構(gòu),使弱化子中1、2、3、4區(qū)域呈現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)性配對(duì),從而產(chǎn)生弱化效應(yīng),這就是色氨酸操縱子第二水平調(diào)控得機(jī)制。4)色氨酸含量變化對(duì)阻遏過程和弱化過程得作用方向就是相同得。前者主要控制操縱子基因表達(dá)得啟動(dòng),而后者主要決定轉(zhuǎn)錄和翻譯就是否能繼續(xù)進(jìn)行下去。四、Trp操縱子中得阻遏作用與弱化作用1、阻遏和衰減機(jī)制雖然都就是在轉(zhuǎn)錄水平上進(jìn)行得調(diào)控,但就是她們得作用機(jī)制完全不同,前者控制轉(zhuǎn)錄得起始,后者控制轉(zhuǎn)錄起始后就是否繼續(xù)下去;2、衰減作用就是比阻遏作用更為精細(xì)得調(diào)節(jié),細(xì)菌通過弱化作用彌補(bǔ)阻遏作用得不足,因?yàn)樽瓒糇饔弥荒苁罐D(zhuǎn)錄不起始,對(duì)于已經(jīng)起始得轉(zhuǎn)錄,只能通過弱化作用使之中途停下來(lái);3、阻遏作用得信號(hào)就是細(xì)胞內(nèi)色氨酸得多少;弱化作用得信號(hào)則就是細(xì)胞內(nèi)載有色氨酸得tRNA得多少;4、阻遏作用通過激活阻遏蛋白R(shí)來(lái)控制轉(zhuǎn)錄得進(jìn)行,而弱化作用則就是通過前導(dǎo)肽得翻譯來(lái)控制轉(zhuǎn)錄得進(jìn)行。細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)這兩種作用相輔相成,體現(xiàn)著生物體內(nèi)精密得調(diào)控作用。ThearaoperonThearaoperonThegaloperon第五節(jié)、轉(zhuǎn)錄后水平上得調(diào)控(post-transcriptionalregulation)

—mRNA加工成熟水平上得調(diào)控1、mRNA加工成熟水平上得調(diào)控(differentialprocessingofRNAtranscript)原核生物中轉(zhuǎn)錄生成得mRNA為多順反子,原核生物中沒有核模,所以轉(zhuǎn)錄與翻譯就是連續(xù)進(jìn)行得,往往轉(zhuǎn)錄還未完成,翻譯已經(jīng)開始了,因此原核生物中轉(zhuǎn)錄生成得mRNA沒有特殊得轉(zhuǎn)錄后加工修飾過程;原核生物5’端無(wú)帽子,3’端無(wú)poly(A)尾(即使有也很短)。2、tRNA、rRNA得加工(在真核生物基因調(diào)控中講述)。

一、翻譯起始得調(diào)控1、RBS(核糖體結(jié)合位點(diǎn))--mRNA鏈上起始密碼子AUG上游得一段非翻譯區(qū),在RBS中用SD(ShineDalgarno)序列,長(zhǎng)度一般為5個(gè)核苷酸。該序列與核糖體16srRNA得3’端互補(bǔ)配對(duì),處使核糖體與mRNA得結(jié)合;利于翻譯得起始;RBS得結(jié)合強(qiáng)度取決于SD序列得結(jié)構(gòu)及其與起始密碼子AUG之間得距離。SD-4-10(9)-AUG2、mRNA得二級(jí)結(jié)構(gòu)也就是翻譯起始調(diào)控得重要因素。mRNA5’端得空間結(jié)構(gòu)直接影響到核糖體得30s亞基與mRNA得結(jié)合。第六節(jié)、翻譯水平上得調(diào)控(differentialtranslationofmRNA)二、稀有密碼子對(duì)翻譯得影響dnaG(引物酶)RNA引物dnaG、rpoD和rpsU屬于大腸桿菌基因組上得同一個(gè)操縱子50個(gè)拷貝得dnaG蛋白、2800個(gè)拷貝得rpoD和40000個(gè)拷貝得rpsU二、稀有密碼子對(duì)翻譯得影響幾種蛋白質(zhì)中異亮氨酸密碼子使用頻率比較蛋白質(zhì)AUU%AUC%AUA%結(jié)構(gòu)蛋白37621σ亞基26740DnaG蛋白363232

細(xì)胞內(nèi)對(duì)應(yīng)于稀有密碼子得tRNA較少,高頻率使用這些密碼子得基因翻譯過程容易受阻,影響了蛋白質(zhì)合成得總量。三、重疊基因?qū)Ψg得影響trpE—蘇氨酸—苯丙氨酸—終止

ACU--UUC--UGA--UGG--CUAUG–GCU

甲硫氨酸--丙氨酸--trpDTrpB--谷氨酸--異亮氨酸--終止GAA--AUG--UGA--UGG--AAAUG--GAA

甲硫氨酸---谷氨酸--trpA翻譯終止時(shí)核糖體立即處在起始環(huán)境中,這種重疊得密碼子保證了同一核糖體對(duì)兩個(gè)連續(xù)基因進(jìn)行翻譯得機(jī)制。三、重疊基因?qū)Ψg得影響四、poly(A)尾對(duì)翻譯得影響

mRNA3‘端poly(A)得長(zhǎng)短對(duì)翻譯效率有很大影響。營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和發(fā)育早期細(xì)胞顯著得不同就是mRNA上核糖體得多少和mRNA上poly(A)得長(zhǎng)短;細(xì)胞中蛋白質(zhì)合成旺盛時(shí),mRNA鏈上得poly(A)尾也較長(zhǎng);當(dāng)某些mRNA鏈不再被翻譯時(shí),核糖體就被釋放出來(lái),其poly(A)也相應(yīng)縮短。五、翻譯得阻遏(translationrepression)

組成核糖體得蛋白共有50多種,她們得合成嚴(yán)格保持與rRNA相應(yīng)得水平。當(dāng)有過量核糖體游離蛋白質(zhì)存在時(shí),即引起她自身以及有關(guān)蛋白質(zhì)合成得阻遏。這種在翻譯水平上得阻遏作用稱為翻譯阻遏。對(duì)核糖體蛋白質(zhì)起翻譯阻遏作用得調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)均為能直接和rRNA相結(jié)合得核糖體蛋白質(zhì),她們由于能和自身得mRNA起始控制部位相結(jié)合而影響翻譯。六、魔斑核苷酸水平對(duì)翻譯得影響

細(xì)胞如何保證蛋白質(zhì)合成得總速度與蛋白質(zhì)合成機(jī)器主要成分rRNA得合成速率相一致,,保證