《基础分子生物学Chapter12噬菌体策略》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基础分子生物学Chapter12噬菌体策略（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、Chapter 12Chapter 12PHAGE PHAGE STRATEGIESSTRATEGIES 噬菌体策略噬菌体策略裂解进程包括噬菌裂解进程包括噬菌 体颗粒的复制和宿体颗粒的复制和宿 主细菌的破裂主细菌的破裂, , 而溶而溶 源生存方式使噬菌源生存方式使噬菌 体基因组成为细菌体基因组成为细菌 遗传信息的一部分遗传信息的一部分. .12.112.1 Introduction Introduction 引言引言细菌中存在的若干种独立的遗传单位细菌中存在的若干种独立的遗传单位. .12.3 12.3 LyticLytic development is controlled by a dev
2、elopment is controlled by a cascade.cascade. 裂解发育受级联反应控制裂解发育受级联反应控制. . 感染后感染后, , 通过宿主通过宿主RNARNA聚合酶转录的早期基因聚合酶转录的早期基因 包括或组成了用于噬菌体中期基因表达必需包括或组成了用于噬菌体中期基因表达必需 的调节因子的调节因子. . 这些中期基因又包括了用于晚期基因转录的这些中期基因又包括了用于晚期基因转录的 调节因子调节因子. . 这导致噬菌体感染过程中的各组基因的有序这导致噬菌体感染过程中的各组基因的有序 表达表达. .噬菌体裂解进程由噬菌体裂解进程由 级联反应所调控级联反应所调控, ,
3、 在这个过程中在这个过程中, , 一一 个时期的基因产物个时期的基因产物 是下一个时期表达是下一个时期表达 的基因所必需的的基因所必需的. .12.6 12.6 Lambda immediate early and delayed early Lambda immediate early and delayed early genes are needed for both genes are needed for both lysogenylysogeny and the and the lyticlytic cycle.cycle. 裂解周期和溶源化都需要裂解周期和溶源化都需要 噬菌体早早
4、期噬菌体早早期 和迟早期基因和迟早期基因. . 噬菌体有两条早早期基因噬菌体有两条早早期基因, , N N和和crocro, , 它们由宿它们由宿 主主RNARNA聚合酶转录聚合酶转录. . N N为表达迟早期基因所必需为表达迟早期基因所必需. . 有三个迟早期基因为调控基因有三个迟早期基因为调控基因: : cIIcII、cIIIcIII和和Q.Q. 裂解周期需要基因裂解周期需要基因crocro和基因和基因Q Q的表达的表达. . 溶源需要迟早期基因溶源需要迟早期基因cIIcII和和cIIIcIII. . 噬菌体裂解级噬菌体裂解级 联途径与溶源回联途径与溶源回 路连锁路连锁. .12.7 12
5、.7 The The lyticlytic cycle depends on cycle depends on antiterminationantitermination. . 裂解周期依赖抗终止作用裂解周期依赖抗终止作用. . pNpN是抗终止因子是抗终止因子, , 能使能使RNARNA聚合酶通过两聚合酶通过两 条早早期基因的终点而继续转录条早早期基因的终点而继续转录. . pQpQ是迟早期基因的产物是迟早期基因的产物, , 也是抗终止子也是抗终止子, , 能能 使使RNARNA聚合酶转录晚期基因聚合酶转录晚期基因. . 因为因为 噬菌体噬菌体DNADNA在感染后环化在感染后环化, , 所
6、以晚期所以晚期 基因组成了一个单独的转录单元基因组成了一个单独的转录单元. . 噬菌体图谱显示功能相关基因的成簇现象噬菌体图谱显示功能相关基因的成簇现象. . 该基因组有该基因组有48,514bp48,514bp. . 噬菌体有两个早噬菌体有两个早 期转录单位期转录单位; ; 在在 “ “左左 向向” ” 单位中单位中, “, “上方上方” ” 的链是向左转录的链是向左转录; ; 在在 “ “右向右向” ”单位中单位中, “, “ 下方下方” ”的链表示向的链表示向 右转录右转录. . 噬菌体噬菌体DNADNA在感在感 染过程中成环染过程中成环, , 如如 此晚期基因簇形成此晚期基因簇形成 一
7、个完整转录单元一个完整转录单元. .12.8 12.8 LysogenyLysogeny is maintained by repressor is maintained by repressor protein.protein. 溶源态依靠阻抑物维持溶源态依靠阻抑物维持. . cIcI基因突变后不能维持溶源态基因突变后不能维持溶源态. . cIcI 编码作用于编码作用于O OL L和和O OR R操纵基因的阻抑物操纵基因的阻抑物, , 关关 闭早早期基因的转录闭早早期基因的转录. . 因早早期基因会引发调控的级联反应因早早期基因会引发调控的级联反应, , 所以对所以对 它们的阻遏将阻止裂解周
8、期的进行它们的阻遏将阻止裂解周期的进行. . 噬菌体噬菌体调控区含有一些反式作用功能和顺式调控区含有一些反式作用功能和顺式 作用元件作用元件. .野生型野生型 噬菌体噬菌体 和烈性突变体可和烈性突变体可 以通过噬菌斑的以通过噬菌斑的 形态区分形态区分. .12.9 12.9 Repressor maintains an Repressor maintains an autogenousautogenous circuit. circuit. 阻抑物维持自主调控回路阻抑物维持自主调控回路. . 阻抑物结合在阻抑物结合在O OL L位点关闭了从位点关闭了从P PL L开始的开始的N N基基 因转录
9、因转录. . 阻抑物结合在阻抑物结合在O OR R位点关闭了位点关闭了crocro基因转录基因转录, ,同同 时时, , 它是它是cIcI基因转录所需要的基因转录所需要的. . 阻抑物结合到操纵基因上阻抑物结合到操纵基因上, , 与此同时关闭通与此同时关闭通 往裂解周期的途径并促进其自身的合成往裂解周期的途径并促进其自身的合成. .溶源通过一个自溶源通过一个自 主调控回路维持主调控回路维持. . 如果回路被干扰如果回路被干扰, , 则裂解周期开始则裂解周期开始. .12.10 12.10 The repressor and its operators define The repressor
10、and its operators define the immunity region.the immunity region. 阻抑物和它的操纵基因阻抑物和它的操纵基因 界定了免疫区界定了免疫区. . 溶源性噬菌体产生免疫性溶源性噬菌体产生免疫性, , 而不再被具有同而不再被具有同 一免疫区的其他噬菌体所感染一免疫区的其他噬菌体所感染. .12.14 12.14 Repressor Repressor dimersdimers bind cooperatively to bind cooperatively to the operator.the operator. 阻抑物二聚体协同结合操
11、纵基因阻抑物二聚体协同结合操纵基因. . 一个阻抑物结合操纵基因后将增强下一个一个阻抑物结合操纵基因后将增强下一个 阻抑物结合相邻操纵基因的亲和力阻抑物结合相邻操纵基因的亲和力. . 与与O OL L1 1和和O OR R1 1的亲和力比其他操纵基因大的亲和力比其他操纵基因大1010 倍倍, , 所以它们首先被结合所以它们首先被结合. . 这种协同作用使低浓度阻抑物也能结合这种协同作用使低浓度阻抑物也能结合 O O1/1/O O2 2位点位点. .每个操纵基因包含三个阻抑物结合位点每个操纵基因包含三个阻抑物结合位点, , 它它 们与们与RNARNA聚合酶所结合的启动子重叠聚合酶所结合的启动子重
12、叠. . O OL L以以 与通常方向相反的位置把放以便与与通常方向相反的位置把放以便与O OR R比较比较. . 当当 噬菌体阻抑物的两个二聚体协同结合噬菌体阻抑物的两个二聚体协同结合DNADNA 时时, , 一个二聚体的两个亚基分别与另一个二聚一个二聚体的两个亚基分别与另一个二聚 体的一个亚基结合体的一个亚基结合. . 12.15 12.15 Repressor at Repressor at O OR R2 interacts with RNA 2 interacts with RNA polymerase at polymerase at P PRMRM. . O OR R2 2上的阻
13、抑物与上的阻抑物与P PRMRM上的上的 RNARNA聚合酶相互作用聚合酶相互作用. . O OR R2 2上的阻抑物的上的阻抑物的DNADNA结合区接触结合区接触RNARNA聚聚 合酶合酶, , 并使其稳定地结合在并使其稳定地结合在P PRMRM上上. . 这是阻遏维持的自主调控基础这是阻遏维持的自主调控基础. .12.1612.16 Cooperative interactions increase the Cooperative interactions increase the sensitivity of regulation. sensitivity of regulation.
14、协同作用可以增加调节协同作用可以增加调节 的敏感性的敏感性 结合在结合在O OL L1 1和和O OL L2 2的阻遏物二聚体与结合在的阻遏物二聚体与结合在O OR R1 1和和O OR R2 2的二聚体相互作用并形成八聚体的二聚体相互作用并形成八聚体. . 八聚体的形成可将八聚体的形成可将O OL L3 3靠近靠近O OR R3 3, , 这样可以这样可以 允许结合在上面的二聚体相互作用允许结合在上面的二聚体相互作用. . 这些协同作用可以增加调节的敏感性这些协同作用可以增加调节的敏感性. . O OL L和和O OR R上的阻遏物相互作用并形成八聚体上的阻遏物相互作用并形成八聚体. . 更
15、高浓度的阻遏物结合到更高浓度的阻遏物结合到O OL L3 3和和O OR R3. 3.12.1712.17 The The cIIcII and and cIIIcIII genes are needed to genes are needed to establish establish lysogenylysogeny. . cIIcII和和cIIIcIII基因是建立溶源基因是建立溶源 态所需的态所需的. . RNARNA聚合酶在启动子聚合酶在启动子P PRERE上起始转录需要迟上起始转录需要迟 早期基因产物早期基因产物CIICII和和CIII.CIII. CIICII蛋白直接作用于启动子而蛋白直接作用于启动子而CIIICIII蛋白则保蛋白则保 护护CIICII蛋白不被降解蛋白不被降解. . 从从P PRERE开始的转录导致阻抑物的合成开始的转录导致阻抑物的合成, , 同时同时 它也封闭了它也封闭了crocro的转录的转录. .在在P PRERE上上, , cIIcII蛋白与蛋白与RNARNA聚合酶互相作用聚合酶互相作用, , 开始开始从从crocro基因反义链到基因反义链到cIcI基因的转录基因的转录, , 这样合成阻这样合成阻 抑物抑物. .12.18 12.18 A poor
