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单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,原核生物基因的表达及其调控,原核生物的转录和翻译,转录水平的调控是原核生物调控的主要方式,RNA聚合酶，,组成2,全酶，,核心酶,各局部的功能,，P的识别，结合，转录起始物的异构化,，参与RNA的合成，识别终止信号,，使聚合酶结合到DNA模板上,2， 使全酶与P牢固结合,正调控：诱导物+蛋白-激活子复合物-启动子结合,负调控：阻遏蛋白与DNA结合,图：186,操纵子模型,1961年，F. Jacob和J. Monod研究大肠杆菌乳糖代谢突变体提出操纵子学说operon theory)1965年诺贝尔奖,I,Y,L,Z,O,P,A,I,乳糖半乳糖+葡萄糖,-,半乳糖苷酶,乳糖操纵元的负调控,I,Y,L,Z,O,P,A,I,repressor protein,阻遏蛋白的空间构型变化,2，乳糖不存在,1，乳糖存在,乳糖操纵元的正调控,I,Y,L,Z,O,P,A,I,葡萄糖,抑制,腺苷酸环化酶催化ATP 前体成为cAmp,cAMP,+,蛋白CAP,不存在葡萄糖,不抑制,获得高效率转录,cAmp,+,蛋白CAP,Both:,-,半乳糖苷酶,I 抑制基因,I,Z：lac Z编码,-,半乳糖甘酶,L前导序列,O 操纵子,operator),P 启动子,promoter,Y,L,Z,O,P,A,I,Y：渗透酶,A：编码,乙酰转移酶,Lac Z: 编码,-,半乳糖甘酶,，乳糖,葡葡糖,+ 半乳糖,Lac Y：渗透酶，增加糖的透性，使细菌从培养基中摄取乳糖,Lac A：编码乙酰转移酶，参与乳糖降解中副产物的去毒作用,半乳糖甘酶,乳糖+阻遏蛋白,-,半乳糖甘酶,乳糖 葡葡糖,+半乳糖,葡葡糖,原核生物在应答环境中变化，维持最适生长必须采取一种或多种调节机制,乳糖，半乳糖，阿拉伯糖操纵子编码酶，分解底物，是分解代谢过程，是一类可诱导系统，它们的表达只有在被分解的底物存在时才有意义,负责合成代谢的操纵子，如色氨酸操纵子(tryptophan operon),色氨酸操纵子的转录及衰减作用,色氨酸操纵子(tryptophan operon),没有外源色氨酸时，trp操纵子表达为合成色氨酸,有足够,色氨酸,时，色氨酸就成为阻遏物质，色氨酸的合成途径关闭。,如色氨酸操纵子这样，其转录可以被最终合成产物所阻遏的一类操纵子可阻遏系统。,色氨酸操纵子除了阻遏机制以外，还受到衰减机制的控制。,当trpO未结合有活性的阻遏蛋白时，RNA聚合酶就结合到trpP上，启动转录，合成多顺反子mRNA。但事实上, trp mRNA常在转录进入第一个基因trpE之前便终止，这说明trp操纵子除阻遏调控外必然还有 其他的调控系统。,衰减作用的调控系统,在trpE基因起始密码子与trpP之间有一段462 bp长的前导序列.,mRNA合成起始后，细胞没有色氨酸时，RNA聚合可以继续转录，有色氨酸时, 大多数RNA聚合酶不再前进，仅形成一个约140个核苷酸的RNA。,在前导序列中直接参与色氨酸操纵子调控的这一 区段就称为衰减子或弱化子( attenuator)。,它含有一段富含G/C的回文序列，形成发夹结构，在此处终止转录。衰减子是一个转录暂停信号，衰减作用的实质是以翻译手段控制基因的转录。,衰减子系统的调控同阻遏蛋白的控 制在方向上是相同的，都取决于细胞内色氨酸的水平，根据色氨酸的有无，衰减子实现其对转录终止与否的控制，这种调节方式便是衰减作用( attenuation) 。,衰减子序列本身并不能实施其调控，而必须借助前导序列中一个小肽编码区的翻译才能实现。,54-68,74-92,108-121,126-134,1,2,3,4,1，2，3，4区可以进行核苷酸配对,3-4,关闭,2-3,开放,67-71 终止子,27-68 14个前导肽,2个色氨酸密码子,有色氨酸有一定浓度的 氨基酰tRNA,ryp,缺乏色氨酸 氨基酰tRNA,ryp,浓度很低,54-68,74-92,108-121,126-134,1,2,3,4,1，2，3，4区可以进行核苷酸配对,3-4,关闭,2-3,开放,67-71 终止子,27-68 14个前导肽,2个色氨酸密码子,有色氨酸有一定浓度的 氨基酰tRNA,ryp,缺乏色氨酸 氨基酰tRNA,ryp,浓度很低,.,当有色氨酸时，完整翻译短肽 核糖体停留在终止密码子处，邻近区段2位置 阻碍了2,3配对 使3, 4区段配对 形成发夹结构终止子 RNA酶在弱化子处终止，不能向前移动。,.如缺乏色氨酸，核糖体到达色氨酸密码子时 由于没有色氨酰tRNA的供给 停留在该密码子位置，位于区段1 使区段2与区段3配对 区段4无对应序列配对呈单链状态 RNA聚合酶通过弱化子，继续向前移动，转录出完整的多顺反子序列。,由以上可见,DNA,RNA的构象变化,mRNA衰减子的重建,核糖体上对tRNA对终止密码子的识别,衰减子细胞中氨基酸的浓度上下,应答灵敏，调节灵活的多重调控,核糖体蛋白质与rRNA的结合部位 同编码核糖体蛋白的mRNA的结合部位有同源性 。,蛋白质合,成的自身调控,核糖体蛋白翻译的自身调控,核糖体蛋白质，可以和,RNA,直接结合,某些核糖体的mRNA其局部二级结构与 rRNA的局部二级结构相似。都能与起调节作用的核糖体蛋白质结合,rRNA,结合能力强,mRNA,结合能力弱,rRNA的合成减少后停止,游离的核糖体蛋白积累,自身的,mRNA,结合,rRNA,mRNA,核糖体蛋白,核糖体,自杀,减少,第七节 反义RNA在基因表达中的调控作用,反义RNAanti-sense RNA)：指与所调控的RNA序列互补的RNA片段。,所以又称这类RNA为,反义,RNA,与特定的mRNA结合,位点通常是SD序列,起始密码子AUG,和局部N端的密码子,从而抑制mRNA的翻译,干扰mRNA的互补RNA,(mRNAinterfering complementary RNA，micRNA)。,原理：,通过碱基配对与mRNA结合，形成二聚体，阻断mRNA的表达。,可能的途径：,1.反义RNA与mRNA的SD序列结合或编码区互补，形成RNA-RNA二聚体在原核生物中, 核糖体中与mRNA结合位点位于16S rRNA 的3端,mRNA中与核糖体16S rRNA结合的序列称为SD序列(SD sequence), ,2.反义RNA与引物RNA互不结合，抑制DNA的复制,3.反义RNA与mRNA5末端结合，阻止mRNA的转录。,
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