分子生物学 - 图文(3)

操纵基因区

?araO1和araO2 ? araI区

调节基因C

?合成调控蛋白AraC

AraC蛋白

AraC蛋白是一个双功能自我调节蛋白，有两种状态

?ara操纵子的负调节蛋白（Crep）单纯的C蛋白结于araO1，起到阻遏的作用

?ara操纵子的正调节蛋白（Cind） 当C蛋白和诱导物Ara结合形成的复合体Cind， 即诱导型的C蛋白，它结合于araI区使RNA Pol结合于PBAD位点，转录B、A、D三

个基因；

?AraC蛋白结合araO1时也反馈性地阻遏了其本身的表达 。

当Glu和Ara都存在时，C本底转录，产生少量的C蛋白，结合于araO1，使RNA聚合酶不能结合araPC，使araC的转录受到阻遏。

?当有Ara存在，而没有Glu时，Ara可作为糖源。此时Ara和少量的C蛋白结合形成了诱导型的C蛋白—Cind,它作为正调控因子结合于araI，促进了araP

了3种酶，促使Ara分解；同时也解除了对自身表达的抑制。 作用形成了环，阻遏了PBAD和PC的启动。

BAD

的转录，产生

?当Ara不存在或者用过完了，过量的C蛋白可以结合则araO1上，阻碍RNA聚合酶在此区域结合，从而关闭了操纵子；或者结合到araI（-40~-78）和araO2上，彼此相互

培养基中含有葡萄糖，cAMP-CAP没有与操纵区位点相结合，AraC蛋白处于Pr形式并与A位点结合，RNA聚合酶很少再与Pc结合，araC基因虽然仍有转录，但受到抑制，只有少量 AraC蛋白形成，整个系统几乎处于静止状态。

没有葡萄糖，也没有阿拉伯糖，因为没有诱导物，尽管有cAMP-CAP与操纵区位点相结合，AraC蛋白仍以Pr形式为主，无法与操纵区B位点相结合，无araBAD mRNA转录。

?无葡萄糖，有阿拉伯糖时，大量araC基因产物以Pi形式存在，并分别与操纵区B、A位点相结合，在cAMP-CAP的共同作用下，araC和araBAD基因大量表达，操纵子充

分激活。

色氨酸操纵子（trp operon）

?大肠杆菌色氨酸代谢状况

?色氨酸是构成蛋白质的组分，一般的环境难以给细菌提供足够的色氨酸，细菌要生存繁殖通常需要自己经过许多步骤合成色氨酸； ?但是一旦环境能够提供色氨酸时，细菌就会充分利用外界的色氨酸、减少或停止合成色氨酸，以减轻自己的负担； ?细菌所以能做到这点是因为有色氨酸操纵子的调控。

1. 色氨酸操纵子的结构和功能

?由于trp体系参与生物合成而不是降解，它不受葡萄糖或cAMP-CRP的调控。

?trp操纵子是由一个控制区和五个结构基因组成，其调节基因trpR（阻遏物基因）与其不连锁：

?五个结构基因trpA～E编码色氨酸生物合成需要的5种蛋白的多顺反子mRNA； ?控制区由启动子trpP、操纵基因trpO、前导区trpL和衰减子trp a构成；

?阻遏物基因trpR编码的阻遏蛋白只有在与辅阻遏物色氨酸结合后才具有活性，可结合到trpO上阻止转录；

2. 色氨酸操纵子 可阻遏的负调控机制 trpR编码阻遏蛋白；

色氨酸作为辅阻遏物，激活阻遏蛋白；

激活的阻遏蛋白才能结合到trpO上，从而阻止RNA聚合酶与trpP的结合，因此转录被抑制。即产生―反馈抑制‖（feed back inhibition）。 （3）色氨酸操纵子的衰减作用

细胞内的Trp-tRNA浓度增加，是衰减作用的信号；

细菌通过阻遏和衰减作用两种机制的协调配合，实现对色氨酸操纵子转录调控的最高水平： 阻遏作用是最有效、最经济的调控方式； 衰减作用是细微、迅速的调控方式； 衰减作用

定义 ：是使已经起始的转录在RNA聚合酶到达第一个结构基因之前便终止，但该终止作用并不使所有正转录的mRNA全部中途停止，而仅部分终止。 衰减作用与阻遏作用不同

? 阻遏作用是激活的阻遏蛋白与操纵基因激活，使操纵子的转录根本不能起始 ； ? 衰减作用则只是部分中途停止 转录。

? 阻遏作用是最有效、最经济的调控方式； ? 衰减作用是细微、迅速的调控方式；

衰减子

衰减子：DNA中可导致转录过早终止的一段核甘酸序列（123-150区）。

衰减子的结构会随环境条件的变化而发生改变，其终止转录的功能也会随之改变。 引起终止的mRNA碱基序列通过自我配对可以形成茎-环结构，有典型的终止子特点。 mRNA前导区的序列分析

trp前导区的碱基序列已经全部测定，引人注目的是其中4个分别以1、2、3和4表示的片段能以两种不同的方式进行碱基配对（图6-22），有时以1-2和3-4配对，有时只以2-3方式互补配对。RNaseT1降解实验（此酶不能水解配对的RNA）表明，纯化的trp前导序列中确有1-2和3-4的配对方式，由此定位的3-4配对区正好位于终止子的识别区，当这个区域发生破坏自我配对的碱基突变时有利于转录的继续进行。 衰减作用机制

衰减作用引起的mRNA转录终止是通过前导肽基因的翻译来调节的。 衰减子对RNA聚合酶的影响依赖于前导肽翻译中核糖体的位置； 前导肽的顺利翻译，使新转录的mRNA形成终止子结构。 衰减作用的决定因素

衰减子终止转录的功能，与前导区转录物的二级结构密切相关，衰减作用的发生就是因为有足够的Trp-tRNA使前导肽顺利翻译，于是新转录的mRNA形成了终止子样的茎环结构。

前导肽mRNA中有2个色氨酸密码子，因此其翻译对Trp-tRNA浓度敏感；

衰减作用的决定因素是Trp-tRNA水平，细胞内Trp-tRNA浓度增加，是衰减作用的信号； 环境中色氨酸浓度与细胞内的Trp-tRNA水平成正相关； 1、染色体结构对转录的影响

常染色质上，结构比较疏松的DNA能很活跃地进行转录；高度凝缩的异染色质上很少出现RNA的合成。 DNA开放的松散结构使参与转录起始的RNA聚合酶和蛋白质因子能够接近该区域，这些区域对DNaseⅠ敏感。 转录活跃的区域，缺乏或完全没有核小体结构。 DNaseⅠ的超敏感现象

染色质中特殊的一段长约200bp、甲基化程度较低，且对DNaseⅠ高度敏感的DNA序列，一般在转录起始点附近或者相关部位。 DNaseⅠ的超敏感现象

基因活跃表达时，启动区部分序列可能解开成单链，从而不能继续缠绕在核小体上，使启动区DNA―裸露‖于组蛋白表面，形成了对DNaseⅠ的超敏感现象。 超敏感位点的产生可能是染色质结构规律性变化的结果。这种变化使DNA容易与RNA聚合酶和其他转录因子结合，从而启动基因表达。 DNaseⅠ的超敏感现象

只有在活跃表达的组织中的基因才显示对DNaseⅠ降解的敏感性；

在某种组织中，具有转录潜能的基因区域才出现对DNaseⅠ降解的敏感性；

同一个基因的不同区域对DNaseⅠ降解的敏感性程度不同，编码区表现为一般敏感性，调控区中的某些部分显示高度敏感性。 高敏感区大多位于被转录基因的5‘侧1000bp范围内，长100-200bp。 2、DNA的修饰对转录的影响

DNA碱基修饰变化， 真核DNA 约有5% 的胞嘧啶被甲基化，甲基化范围与基因表达程度呈反比。 组蛋白变化

?富含Lys组蛋白水平降低

?H2A, H2B二聚体不稳定性增加 ?组蛋白修饰

?H3组蛋白巯基暴露

（1） DNA的甲基化和去甲基化

?研究表明，活跃表达的基因的甲基化程度是很弱的，而不表达的基因都有很高的甲基化。 ?甲基化是基因表达的开关。 …… 此处隐藏：1447字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……