原核生物转录及调控课件

,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,*,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,*,原核生物转录及其调控,原核生物转录及其调控,原核生物转录和翻译是偶联的，其,mRNA,为编码多种蛋白的多顺反子。原核生物,因子协助,RNA,聚合酶识别启动子基本元件并由此起始转录 ，并在具有发卡结构的终止子处（或在,因子协助下）结束转录。,因子是基因选择性转录的调控因子。启动子上游具有能结合转录激活因子如,CAP,的调控元件从而大幅度地提高转录效率。,操纵子是原核生物转录调控的主要模式，其中最典型的代表为乳糖操纵子和色氨酸操纵子。除了调控蛋白（阻遏蛋白）与操纵元件结合阻止,RNA,聚合酶前进达到降低转录效率主要调控途径外，还存在一种称之为,“,弱化子,”,特殊调控模式。弱化子通过前导肽的翻译过程中核糖体占位是否影响前导,mRNA,的终止子形成而控制后续,mRNA,分子合成。,原核生物转录和翻译是偶联的，其mRNA为编码多种蛋白的多顺反,转录单位,Figure 8.2,编码链,/ +,链,模板链,/ -,链,转录起始不需要引物。,RNA,聚合酶不具备识别启动子的能力，需要基本转录因子的协助。转录过程如下：起始,-,延伸,-,终止。,转录单位Figure 8.2编码链/ +链模板链/ -链转录,启动子（,promoter,）是能启动转录的一段,DNA,片段。常含有转录因子识别和结合的保守的和特异顺式元件（,cis-elements,），用以控制基因的转录起始。,上游特异元件,TTGACA,TATAAT,C,A/G,T,-35,序列,-10,序列,+1,特异转录因子结合元件 基本转录因子结合元件 转录起始位点,控制基因特异表达（,何时何地多少,） 招募,RNA,聚合酶组装转录起始复合物,启动子（promoter）是能启动转录的一段DNA片段。常含,原核生物转录调控模型,原核生物转录调控模型,原核生物转录及调控课件,RNA,聚合酶,RNA聚合酶,3.,在转录期间,RNA,聚合酶的结构和功能位点,（,+,）链,(,),（,-,）链,Enzyme Movement,解旋,(,),复旋,(,),覆盖约,40bp,其中约,17 bp,解链区,3.在转录期间RNA聚合酶的结构和功能位点（+）链 (,The channel through the enzyme (denoted c) is closed in the core and open in the holoenzyme.,Overall shapes of,E. coli,RNA polymerase core (a) and holoenzyme (b) deduced from electron microscopy studies on two-dimensional crystals of the enzymes.,25,The channel through the enzyme,原核生物转录及调控课件,Binding of RNA polymerase to promoter,Closed promoter complex,Open promoter complex,- factor selects the promoters to which RNA polymerase will bind tightly. The genes adjacent to these promoters will then be transcribed.,Binding of RNA polymerase to p,延伸,起始成功后，聚合酶释放出,因子，形成核心酶,-DNA-,新生,RNA,链三元（三聚）复合物。随着转录泡的移动，不断地解螺旋和再螺旋（解螺旋区域的大小稳定地保持在,17bp,），,RNA,链不断的延长。,Figure 8.16,延伸起始成功后，聚合酶释放出因子，形成核心酶-DNA-新生,终止子,终止序列的特点,：,1,）发夹结构,(,减速,),2,）,4,个或更多的,U,残基,（脱离）,Figure 8.6,终止子Figure 8.6,原核生物转录及调控课件,原核生物转录及调控课件,依赖,的转录终止,不形成强的发夹结构，必须一种辅助因子即,蛋白来帮助转录终止。六聚体蛋白，识别,72bp,序列（特异结构），依赖单链,RNA,水解,ATP,。,依赖的转录终止不形成强的发夹结构，必须一种辅助因子即蛋白,依赖,的转录终止,Rho factor (,)-dependent termination,依赖的转录终止Rho factor ()-depende,原核生物转录及调控课件,操纵子与乳糖操纵子,1.,提出：,1961,年, Jacob,（雅格布）,-Monod,（莫诺）,.,2.,操纵子：操纵子是基因表达和调控的单元，典型的操纵子包括：,结构基因、调控元件和阻遏蛋白编码基因,。,大肠杆菌,K12,中共有,4136,个基因，以操纵子结构存在的基因接近,1/4,（,256,操纵子,控制,879,基因）,操纵子与乳糖操纵子1.提出：1961年, Jacob （雅格,操纵子结构,结构基因：控制某一代谢途径关键酶的多顺反子。,调控元件：启动子 和操纵区（覆盖在启动子和编码区交叉区，是阻遏调节蛋白质的结合位点）。,调节基因：编码阻遏蛋白质独立的基因。,操纵子结构 结构基因：控制某一代谢途径关键酶的多顺反子。,乳糖操纵子,乳糖操纵子,转录激活因子,CAP,转录激活因子CAP,启动区,P,lac,lacZ,lacA,lacl,O,lac,lacY,调控元件,结构基因,-,半乳糖苷透性酶,分解乳糖,半乳糖和葡萄糖,运送乳糖透过细胞壁,乙酰辅酶,A,乙酰半乳糖,-,半乳糖苷酶,-,半乳糖苷转乙酰酶,乳糖转化,异乳糖,调节基因,A,Y,Z,操纵区,转录方向,转录单元,lacZYA,分解,X-gal,蓝色,启动区PlaclacZlacAlaclOlaclacY调控元,乳糖阻抑物,RNA,lacl,P,lac,I,乳糖阻抑物单体,乳糖阻抑物四聚体,lacZ,lacY,lacA,透性酶,-,半乳糖苷酶,转乙酰酶,P,lac,lacZ,lacA,lacl,O,lac,lacY,含回文结构（,-5/+21,）,乳糖阻抑物RNAlaclPlacI乳糖阻抑物单体乳糖阻抑物四,P,lac,lacZ,lacA,lacl,O,lac,lacY,P,lac,lacZ,lacA,lacl,O,lac,lacY,异乳糖,诱导物,安慰诱导物,IPTG,RNA,聚合酶,iRNA,RNA,聚合酶,lacZ,lacY,lacA,被激活的乳糖阻抑物四聚体,乳 糖,转化,PlaclacZlacAlaclOlaclacYPlacla,色氨酸阻抑物,Ptrp,O,trp,色氨酸所需的酶,TrpE,TrpD,TrpC,TrpB,TrpA,7kbRNA,弱化子,(162 nt,）,TrpE,TrpA,TrpR,TrpB,TrpC,TrpD,前导序列,结构基因,被激活色氨,酸阻抑物,色氨酸,mR,NA,色氨酸阻抑物PtrpOtrp色氨酸所需的酶TrpETrpDT,色氨酸操纵子,色氨酸操纵子,色氨酸含量,高,的时候,:,色氨酸含量,低,的时候,:,色氨酸含量高的时候:色氨酸含量低的时候:,原核生物转录及调控课件,29,