原核生物基因表达调控ppt课件.ppt

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1、原核生物基因表达调控Howmanygenesareexpressed?第一节乳糖操纵子乳糖操纵子的发现:大肠肝菌能够利用乳糖：环境中乳糖作为唯一碳源→表达并合成一系列与乳糖代谢相关的酶类环境中没有乳糖→编码上述乳糖代谢酶的基因则被关闭乳糖代谢酶结构基因β－半乳糖苷酶LacZβ－半乳糖苷乙酰基转移酶LacAβ－半乳糖苷透性酶LacY当诱导物不存在时，操纵子以极低的基础水平转录诱导物的加入激活转录，使lacmRNA水平迅速上升诱导物一旦除去，转录立刻停止，lacmRNA极不稳定很快降解，细胞内lacmRNA含量恢复到诱导前的基础水平诱导后蛋白质含量的上升相对于mR

2、NA水平的变化存在一个滞后期诱导物除去后，酶的合成立即停止，但由于蛋白质较稳定，酶活性可长时间保持在诱导水平操纵子反式作用突变鉴定调节基因：lacI–：阻遏蛋白不能识别操纵基因为隐性遗传，只要引入正常的lacI＋基因，并进行诱导，即可恢复正常的调控lacIs：调节蛋白不能和诱导物结合为显性遗传，突变的阻遏蛋白和细胞内所有的乳糖操纵子结合并阻遏转录，即使有野生型阻遏蛋白存在也不会脱离顺式作用突变来鉴定操纵基因：Oc突变：操纵基因发生突变，不能和阻遏蛋白结合导致RNA聚合酶可以不受限制地从启动子开始转录，结构基因组成型表达乳糖操纵子模型：Z、Y、A基因的产物由同一

3、条多顺反子的mRNA分子所编码。该mRNA分子的启动子（P）位于调节基因（I）与操纵区（O）之间，不能单独起始半乳糖苷酶和透性酶基因的高效表达。操纵区是阻遏蛋白的结合位点。操纵区位于mRNA-5至＋21这段区域，和启动子的右侧末端重叠当阻遏物与操纵区相结合时，lacmRNA的转录起始受到抑制。活性阻遏蛋白是由4个相同亚基组成的同源四聚体阻遏蛋白具有两个结合位点：操纵基因结合位点和诱导物结合位点阻遏蛋白和DNA的结合能增强RNA聚合酶结合DNA的能力，只是结合的RNA聚合酶不能起始转录阻遏蛋白单体的结构：由N端DNA结合域、铰链区和核心区三部分组成DNA结合域包

4、含两个α螺旋，由一个转角分开铰链区连接DNA结合域和核心区核心区由核心结构域1和核心结构域2组成；诱导物结合在两个结构域之间的裂隙中；C端负责亚基间的寡聚化诱导物通过与阻遏物结合，改变它的构象，使之不能与操纵区相结合，从而激活lacmRNA的转录。诱导物和结合于操纵基因上的阻遏物结合，使其从操纵基因上释放。而不是和游离阻遏物结合，影响阻遏物和DNA结合的平衡阻遏蛋白结合诱导物后构型的变化：阻遏物由两个二聚体组成四聚体；二聚体的两个DNA结合域可以同时插入DNA大沟的两个相邻连续转角；诱导物结合，改变了DNA结合域和核心区之间的角度方向，使二聚体两个头部不能同时

5、和DNA结合，从而降低和操纵基因的亲和力阻遏物同时结合两个操纵基因乳糖操纵子的操纵基因两侧，还存在两个较弱的额外操纵基因（pseudo-operator）完全阻遏转录，阻遏蛋白四聚体除了和操纵基因结合外，还需要和其中一个额外操纵基因结合同时和四聚体结合的两个操纵基因之间的DNA，弯曲形成环状结构诱导物改变阻遏蛋白在DNA上的分布，而不是产生游离阻遏蛋白：随机DNA序列和阻遏蛋白也具有亲和力，但比操纵基因和阻遏蛋白的亲和力低107倍诱导物和阻遏蛋白结合时，阻遏蛋白和操纵基因的亲和力下降，所有阻遏蛋白结合在DNA的随机序列上除去诱导物后，阻遏蛋白恢复活性，从随机位

6、点直接转移到操纵基因上乳糖操纵子操纵子模型正调控和负调控：根据操纵子在没有调节蛋白时的反应来定义：负调控基因除非被阻遏蛋白关闭，否则一直表达正调控基因只有在活性调节蛋白存在时，才会被表达诱导和阻遏：根据操纵子对调节其表达的小分子所产生的不同应答反应来定义诱导物：Aninducerisasmallmoleculethattriggersgenetranscriptionbybindingtoaregulatorprotein.辅阻遏物：Acorepressorisasmallmoleculethattriggersrepressionoftranscriptio

7、nbybindingtoaregulatorprotein.第二节操纵子的其他调控形式大肠杆菌色氨酸操纵子的负调控：色氨酸操纵子控制5种酶的合成，由trpE,D,C,B,A编码当色氨酸缺乏时，调节基因（trpR）编码无活性的aporepressor阻遏蛋白当细胞中色氨酸浓度较高时，色氨酸和aporepressor结合，形成有活性的色氨酸操纵子阻遏蛋白二、大肠杆菌色氨酸操纵子的衰减作用：TrpmRNA的5’端有139个核苷酸组成的前导序列，前导序列有4个区域彼此互补：1－2，2－3，3－4，3－4发夹结构随后为8个连续UTrpmRNA的5’编码14个氨基酸组成的

8、前导肽，前导肽特点是含有两个连续Trp