chapter 5 原核基因表达调控

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1、原核基因表达调控RegulationinprokaryotesChapter5OUTLINE5.1原核基因表达调控总论5.2乳糖操纵子的转录调控5.3色氨酸操纵子的转录调控5.4其它操纵子(半乳糖、阿拉伯糖)5.5翻译水平的调控一、基因表达的概念geneexpression：基因转录及翻译的过程。对这个过程的调节就称为generegulation。注意：rRNA、tRNA编码基因转录合成RNA的过程也属于基因表达。5.1原核基因表达调控总论(1)组成性表达(constitutiveexpression)指在个体发育的任一阶段都能在大多数细胞中持续进行的基因表达。其基因表达产物通常是对生命过程

2、必需的或必不可少的，且较少受环境因素的影响。(2)适应性表达(adaptiveexpression)指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因表达。二、基因表达的方式(1)组成性表达指不大受环境变动而变化的一类基因表达。某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达，通常被称为管家基因(housekeepinggene)。管家基因表达水平受环境因素影响较小，而是在个体各个生长阶段的大多数、或几乎全部组织中持续表达，或变化很小。它的表达只受启动序列或启动子与RNA聚合酶相互作用的影响，而不受其他机制调节。指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因表达。应环境条件变化基因表达水平增高的现象称为诱导(i

3、nduction)，这类基因被称为可诱导的基因(induciblegene)；相反，随环境条件变化而基因表达水平降低的现象称为阻遏(repression)，相应的基因被称为可阻遏的基因(repressiblegene)。(2)适应性表达诱导作用：指一些基因在特殊的代谢物或化合物的作用下，由原来关闭的状态变为工作状态，即在某些物质的诱导下使基因活化。例如：乳糖-乳糖操纵子（β-半乳糖苷酶-使乳糖水解为半乳糖和葡萄糖；β-半乳糖苷透过酶-使乳糖进入细菌细胞内；β-半乳糖苷乙酰基转移酶-使半乳糖苷第六位碳原子乙酰化）。5.1.1诱导和阻遏阻遏作用：一些基因平时都是开启的，处在蛋白质或酶的工作过程中，

4、由于一些特殊代谢物或化合物的积累而将其关闭，阻遏了基因的表达。例如：色氨酸－色氨酸合成酶。一般情况下细菌自身可以合成色氨酸，但加入色氨酸，细菌因为不需要自身合成色氨酸，因此关闭该操纵子基因。5.1.1诱导和阻遏原核基因表达调控类型及特点负转录调控(调节基因的产物为阻遏蛋白)正转录调控(调节基因的产物为激活蛋白)负控诱导(阻遏蛋白不与诱导物结合，结构基因不转录)负控阻遏(阻遏蛋白与诱导物结合，结构基因不转录)正控诱导(诱导物使激活蛋白处于活性状态)正控阻遏(诱导物使激活蛋白处于非活性状态)原核生物的基因调控主要发生在转录水平1.GeneExpressionisControlledbyRegula

5、toryProteins(调控蛋白)GeneexpressionisveryoftencontrolledbyExtracellularSignals,whicharecommunicatedtogenesbyregulatoryproteins:Positiveregulatorsoractivators(激活蛋白)INCREASEthetranscriptionNegativeregulatorsorrepressors(阻遏蛋白)DECREASEorELIMINATEthetranscription2.Geneexpressioniscontrolledatdifferentstages

6、Thebulkofgeneregulationtakesplaceattheinitiationoftranscription.Someinvolvetranscriptionalelongation/termination,RNAprocessing,andtranslationofthemRNAintoprotein.3.Targetingpromoterbinding:manypromotersareregulatedbyactivatorsthathelpRNAPbindDNA(recruitment)andbyrepressorsthatblockthebinding.RNAPbi

7、ndsmanypromotersweakly,activatorsthatcontaintwobindingsitestobindaDNAsequenceandRNAPsimultaneouslycanenhancetheRNAPaffinitywiththepromoters,andthusincreasesgenetranscription.Thisiscalledrecruitmentreg