原核生物基因表达调控.ppt
《原核生物基因表达调控.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《原核生物基因表达调控.ppt(70页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、原核生物基因表达调控,How many genes are expressed?,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,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lac mRNA水平迅速上升 诱导物一旦除去,转录立刻停止,lac mRNA极不稳定很快降解,细胞内lac mRNA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mRNA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
2、保持在诱导水平,操纵子,反式作用突变鉴定调节基因: lac I :阻遏蛋白不能识别操纵基因 为隐性遗传,只要引入正常的lac I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,
3、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,lac mRNA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结合域包含两个螺旋,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
4、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lac mRNA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(
5、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
6、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:An inducer is a small molecule that triggers gene transcription by binding to a regulator protein. 辅阻遏物:A corepressor is a small molecule that triggers repression of transcription by binding to a regulator protein.,第二节操纵子的其他调控形式,大肠杆
7、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trp E, 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: Trp mRNA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:12,23,34,34发夹结构随后为8个连续U Trp mRNA的5编码14个氨基酸组成的前导肽,前导肽特点是含有两个连续Trp 细菌中,转录和翻译耦联,RNA聚合酶刚转录出部分前导序列,核糖体就开始翻
8、译,调控过程: Trp饥饿:核糖体停顿在两个Trp密码子上,核糖体占据1区,留下完整的2区和3区配对,形成发夹结构,这样4区转录出来后仍是单链状态,终止子不能形成,转录继续进行 有充分的色氨酸:核糖体顺利完成前导序列的合成,到达并占据1区和2区,使2区不能与3区有效配对,从而3区和4区配对产生终止子的发夹结构,转录终止 其他氨基酸饥饿:核糖体在到达序列前即停顿,1区和2区配对,然后3区和4区配对形成终止子的发夹结构,转录终止。,色氨酸饥饿,色氨酸丰富,色氨酸操纵子,二、阿拉伯糖操纵子: 具有三个操纵子: ara BAD:编码阿拉伯糖代谢相关酶 ara E,ara FG:编码膜蛋白,与阿拉伯糖结
9、合、转运有关 调节蛋白:C蛋白 C蛋白具有双重调节功能 C蛋白在阿拉伯糖操纵子上有3个不同结合部位:ara I、araO1和araO2,调控过程: 没有C蛋白: 转录C mRNA 有C蛋白,阿拉伯糖、cAMP含量低:一个C蛋白与ara I和ara O2结合,DNA成环状,c 基因与BAD 基因阻遏 有C蛋白,阿拉伯糖、cAMP含量高:cAMP-CAP改变C蛋白活性,C蛋白放出ara O2,不再成环,C蛋白再与阿拉伯糖结合,能激活RNA聚合酶,BAD启动子活化。,第三节 基因转录的时序调控,生物生长发育过程中,基因表达按一定的时间顺序而展现,称为时序调控,一、噬菌体的表达调控,噬菌体基因组,PL
10、: 基因左侧区域转录启动子 PR: 基因右侧区域转录启动子 OL: 非编码区(约50bp),位于CI和N基因之间 OR: 非编码区(约50bp),位于CI和Cro之间,CI: 以自身的启动子PRM转录,编码一种236个氨基酸的阻遏蛋白,与OR结合将阻遏cro基因的转录,但仍允许CI转录;与OL结合后将阻碍N基因及其左侧基因的转录 CII和CIII: 编码激活蛋白,具有增强CI基因转录的作用 Cro: 阻止C I蛋白的合成(裂解周期的必需步骤) 关闭早早期基因的表达(裂解周期后期不需要早早期基因的表达),N: 编码一种反终止子蛋白,通过对寄主细胞RNA聚合酶的修饰,使RNA聚合酶通过早早期基因的
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 生物 基因 表达 调控
链接地址:https://www.31doc.com/p-3371832.html