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1、第十六章 原核生物基因表达的调控,第一节 转录水平的调控 一. 操纵子模型：1.调节基因和结构基因.,操纵子（operon) 顺式作用元件（cis-acting element） 结构基因（ structural genes） 调节基因（regulator genes）。 反式作用因子（trans-acting factor）。 诱导物（inducer）和效应物（effectors） 可诱导的基因和组成型基因 控制位点（controlling site） 诱导（induction）,2.正调控和负调控,正调控 负调控 诱导(induction) 阻遏(repression) 诱导物(induc
2、tor) 阻遏物(repressor) 辅阻遏物(corepressor) 使阻遏蛋白具有活性或使活性蛋白失去活性的物质称。,未发现,二.乳糖操纵子,1 调控位点 (1) Operator 操纵基因 (2) CAP(catabolite gene activation protein) or CRP(cAMP受体蛋白)结合位点 (3) Promotor 2 别乳糖为诱导物 3 本底组成型(background constitutive synthesis) 组成型(constitutive gene) 即看家基因（Houskeeping gene),乳糖,诱导物 的加入 和去除 对lac mR
3、NA 的影响,3.操纵子的发现,1961年 Jacob & Monod 构建部分二倍体(lacI-/FlacI+) lacIS 阻遏蛋白不可诱导性突变，阻遏 蛋白失去诱导物结合位点 lacI- 阻遏蛋白不能形成寡聚物 lacI-d 阻遏蛋白不能和DNA结合，且呈 负互补(反式显性) Oc 操纵基因的组成型突变,(二) 阻遏蛋白和诱导物的互作,诱导（induction） 诱导物（inducers） 异丙基-D-硫代半乳糖苷（isopropylthiogalactoside,IPTG） 安慰诱导物（gratuitous inducer） 多顺反子mRNA 变构调控（allosteric contr
4、ol） 协同调控（coordinate regulation）一系列基因受同一操纵子的调控。 基因簇(cluster),等位基因间的互补 （interallelic complementation）。 负的互补（negative complementation） lacI-d的产物和lacI+的产物组成多聚体时，阻遏蛋白无活性。 反式显性（trans-dominant） 显性失活（dominant negatives）,阻遏蛋白和操纵基因的结合与解离,操纵基因的结构 阻遏蛋白的结构： N端159aa头部片段：为HTH，与操纵基因DNA的大沟结合； 核心区：有6个折叠，诱导物就结合在两个核心区之
5、间的裂缝中； C端为两组亮氨酸拉链，形成四聚体。,操纵位点的回文序列,阻遏蛋白单体的结构,阻遏蛋 白单体 的三级 结构,诱导物的 结合解离模型,诱导物 和阻遏 蛋白结合的模型,阻遏能发生在多个位点上,CAP结合位点,cAMP是由腺苷环化酶（adenylate cyclase） 催化合成 CAP（catabolite activator protein） CAP以两种方法来激活转录： （1）它可能直接和RNA Pol相互作用； （2） 作用于DNA，改变其结构，从而帮 助RNA Pol结合。,第二节 操纵子的其它调控形式,一半乳糖操纵子（gal operon） 1.结构 2.特点： (1)双启动
6、子； (2)双操纵基因； (3) 无35顺序； (4) OE在CAP位点内，OI在 gene E内 Gal 既可为碳源，同时UDPGal 又是合成细菌细胞壁的重要前体,gal 操纵子的结构,3.调节,(1) 有Gal P1启动 K,T,E 转录 无 Glu 无Gal P1不启动 无Gal OE,O I 结合形成环，仅转 有 录20b 有Gal P2启动 S2 转录E,组成型 (2) CAP-cAMP对P1 正调节，对P2 抑制 (3) 阻遏物对P1，P2 都是负调控， CAP-cAMP 含量少时P2 可转录 (机制不清) (4)P1与RNA Pol亲和力 P2与RNA Pol亲和力,二阿拉伯糖
7、操纵子(ara O),1. 结构:具有正负调节功能的操纵子 2.特点： (1) AraC有双功能 a.纯C结合araO1,阻遏；b. C+Ara C ind,结合于araI，诱导，正调节 (2) araC本身也受操纵调节； (3) AraC有三个结合位点(O1,O2和araI) (4) 是调节子(regulon) (5)双向转录； (6)Pc和O1重叠； (7)C 自身调节,ara 操纵子的结构,araI,3.调节,有Glu,无CAPC本底转录，产少量 有Ara AraC,结合于O1,停止转录； 无Glu,有CAPAra+C Cind araI ara P BAD转录； 无Ara 或用完： C过量，可结合到araO1,阻遏 araPc,还可结合到araI和araO2上，成环， 阻遏转录。,三. 色氨酸操纵子,1.结构 2.特点: (1) trpR(89)和trpABCDE(25)不连锁； (2) 操纵基因在启动子内 (3) 有衰减子(attenuator) (4) 启动子和结构基因不直接相连，二者被 前导顺序(Leader)所隔开,trp 操纵子的结构,3.调节,(1) Trp作为辅阻遏物(corepressor) (2)阻遏物和 RNA pol 在P,O重叠区产生竞争性抑制； (3)阻遏物的阻遏能力低，是LacR的1/千； (4) trpO调节合成代谢，存在衰减作用。,
