原核基因表达调控专家讲座.pptx

RegulationofGeneExpressioninProkaryotes第一节原核生物基因表示特点CharacteristicsofGeneExpressionofProkaryotes操纵子在研究基因表示主要性操纵子理论试验依据操纵子(operon)是由结构基因及其上游调控序列组成转录单元，结构基因转录受调控序列控制。调控序列包含远端阻遏蛋白(repressor)基因I，近端开启子(promoter,P)和操纵序列(operator,O)。蛋白质因子操纵序列是阻遏蛋白结合位点二、原核生物中mRNA转录、翻译和降解偶联进行三、mRNA所携带信息差异很大第二节原核生物基因表示转录水平调控RegulationofProkaryoticGeneExpressionatTranscriptionLevel一、转录调控是以特定DNA序列和蛋白质结构为基础转录调控牵涉到DNA和蛋白质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开启子区（二）调控蛋白含有结合DNA所需结构特征最常见DNA结合域：原核基因表达调控原核基因表达调控2.螺旋-转角-螺旋（helix-turn-helix,HTH）原核基因表达调控同源异形结构域二、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示产生负调控作用蛋白质。阻遏蛋白主要经过抑制开放开启子复合物形成而抑制基因转录。阻遏蛋白与DNA结合后，RNA聚合酶仍有可能与开启子结合，但不能形成开放起始复合物，不能开启转录；这种作用称为阻遏（repression），特定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）。阻遏蛋白都能够与信号分子结合而发生变构，在不一样构象时，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，这种类型基因表示调控称为负调控。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蛋白对转录正调控作用三、原核基因表示转录过程可经过不一样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别构调整使阿拉伯糖操纵子调控更精细阿拉伯糖操纵子调控机制原核基因表达调控araBAD表示调控必需条件：araC、阿拉伯糖、cAMP-CAP当araC表示太多会出现自我负反馈调整当araBAD表示太多，阿拉伯糖被快速代谢，结合型araC下降，造成araBAD又关闭C蛋白在正常情况下结合于araBADoperator上，量很多时才起自我负反馈（二）色氨酸操纵子弱化机制实质是转录与翻译调控偶联色氨酸操纵子色氨酸操纵子负责调控色氨酸生物合成。当培养基中有足够色氨酸时，该操纵子自动关闭；缺乏色氨酸时，操纵子被打开。经过色氨酸操纵子调控可使基因转录在两个顺式终止子结构某处终止。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基因是trpR，该基因距trp基因簇很远，以组成性方式低水平表示分子量为47000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细调开关，控制已开启转录是否继续。衰减子调控原核基因表达调控色氨酸浓度很低时，Ptrp开放，同时核糖体开始翻译。色氨酸浓度较低时，生成trp-tRNA量少，核糖体沿mRNA翻译移动速度慢，赶不上RNA聚合酶沿DNA移动转录速度，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顿，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。原核基因表达调控原核生物基因表示翻译水平调控一、SD序列决定翻译起始效率（二）SD序列定位影响翻译起始效率二、mRNA稳定性是决定翻译产物量主要原因三、翻译产物可对翻译过程产生反馈调整效应核糖体蛋白与rRNA合成是相互协调核糖体蛋白基因与RNApol亚基基因多顺反子这类操纵子有转录-翻译偶联调控现象，称为自我调整（autogenouscontrol）。四、小分子反义RNA参加调整蛋白质合成大肠杆菌渗透压调整中micRNA调整作用第四节Lambda噬菌体基因表示调控一、Lam