原核基因表达调控讲座培训课件.ppt

原核基因表达调控讲座第一节原核生物基因表达特点CharacteristicsofGeneExpressionofProkaryotes操纵子在研究基因表达的重要性操纵子理论实验依据操纵子(operon)是由结构基因及其上游调控序列组成的转录单元，结构基因转录受调控序列控制。
调控序列包括远端的阻遏蛋白(repressor)基因I，近端的启动子(promoter,P)和操纵序列(operator,O)。蛋白质因子操纵序列是阻遏蛋白的结合位点二、原核生物中mRNA的转录、翻译和降解偶联进行三、mRNA所携带的信息差别很大第二节

原核生物基因表达的
转录水平调控
RegulationofProkaryoticGeneExpressionatTranscriptionLevel一、转录调控是以特定的DNA序列和蛋白质结构为基础转录调控牵涉到DNA和蛋白质的作用顺式作用元件是DNA序列
cis（在…之内）
反式作用因子是蛋白质
trans（来自…之外）E.coli的启动子区（二）调控蛋白具有结合DNA所需的结构特征最常见的DNA结合域：18192.螺旋-转角-螺旋（helix-turn-helix,HTH）21同源异形结构域二、特定蛋白质与DNA结合后控制转录起始（二）阻遏蛋白结合操纵元件对转录起始进行负调控阻遏蛋白是一类在转录水平对基因表达产生负调控作用的蛋白质。阻遏蛋白主要通过抑制开放启动子复合物的形成而抑制基因的转录。阻遏蛋白与DNA结合后，RNA聚合酶仍有可能与启动子结合，但不能形成开放起始复合物，不能启动转录；这种作用称为阻遏（repression），特定的信号分子与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白失活，从DNA上脱落下来，称为去阻遏，或脱阻遏（derepression）。阻遏蛋白都可以与信号分子结合而发生变构，在不同构象时，阻遏蛋白或者与DNA结合，或者与DNA解离。在可诱导型操纵子中，信号分子使阻遏物从DNA释放下来，解除对转录的抑制作用；在可阻遏型操纵子中，信号分子使阻遏物结合DNA，抑制转录。在两种情况下，阻遏蛋白结合于DNA后都是抑制转录，这种类型的基因表达调控称为负调控。1.乳糖操纵子是可诱导型操纵子阻遏基因2.色氨酸操纵子是可阻遏操纵子分解和合成代谢的操纵子Trp（三）激活蛋白结合正调控元件而对转录起始进行正调控ntrC蛋白对转录的正调控作用三、原核基因表达的转录过程可通过不同模式进行调控乳糖操纵子由cAMP-CAP系统进行正调控++++转录mRNA2．AraC的别构调节使阿拉伯糖操纵子调控更精细阿拉伯糖操纵子的调控机制40araBAD的表达调控必需条件：araC、阿拉伯糖、cAMP-CAP
当araC表达太多会出现自我负反馈调节
当araBAD表达太多，阿拉伯糖被快速代谢，结合型的araC下降，导致araBAD又关闭
C蛋白在正常情况下结合于araBAD的operator上，量很多时才起自我负反馈（二）色氨酸操纵子的弱化机制实质是转录与翻译调控的偶联色氨酸操纵子色氨酸操纵子负责调控色氨酸的生物合成。
当培养基中有足够的色氨酸时，该操纵子自动关闭；缺乏色氨酸时，操纵子被打开。
通过色氨酸操纵子的调控可使基因的转录在两个顺式终止子结构的某处终止。
色氨酸在这里不是起诱导作用而是阻遏，能帮助阻遏蛋白发生作用──辅阻遏分子。色氨酸操纵子结构trp操纵子中产生阻遏物的基因是trpR，该基因距trp基因簇很远，以组成性方式低水平表达分子量为47000的调控蛋白R。
R本身没有活性，当环境提供足够浓度色氨酸时，R与色氨酸结合活化，阻遏结构基因的转录。
阻遏－操纵机制：粗调开关
trp操纵子中对应于色氨酸生物合成的细调开关，控制已启动的转录是否继续。衰减子的调控48色氨酸浓度很低时，Ptrp开放，同时核糖体开始翻译。
色氨酸浓度较低时，生成的trp-tRNA量少，核糖体沿mRNA翻译移动的速度慢，赶不上RNA聚合酶沿DNA移动转录的速度，2区和3区形成双链结构（4区还未转录出来），前导序列中终止子结构不能形成，转录继续进行。
当色氨酸浓度较高时，trp－tRNA浓度随之升高核糖体不在色氨酸密码子处停止，2区与3区配对被破坏、3区与4区配对，终止子结构形成，转录减弱。
50原核生物基因
表达的翻译水平调控一、SD序列决定翻译起始效率（二）SD序列的定位影响翻译起始的效率三、翻译产物可对翻译过程产生反馈调节效应核糖体蛋白与rRNA合成是互相协调的核糖体蛋白基因与RNApol亚基基因的多顺反子这类操纵子有转录-翻译偶联调控现象，称为自我调节（autogenouscontrol）。四、小分子反义RNA参与调节蛋白质合成大肠杆菌渗透压调节中micRNA的调节作用第四节Lambda噬菌体的基因表达调控一、Lambda噬菌体调控区段的表达产物与生