原核生物基因表达的调控.lcp.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,三、色氨酸操纵子与负控阻遏系统,色氨酸操纵子(tryptophane operon)负责色氨酸的生物合成,。,色氨酸的合成分5步，有7个基因参与。,trpG、trpF、trpE、trpD、trpC、trpB、trpA,。,trpE,和,trpG,编码邻氨基苯甲酸合酶，,trpD,编码邻氨基苯甲酸磷酸核糖转移酶，,trpF,编码异构酶，,trpC,编码吲哚甘油磷酸合酶，,trpA,和,trpB,分别编码色氨酸合酶的和亚基。,Trp,有Tr,p,无Trp,mRNA,O,P,trpR,调节区,结构基因,RNA聚合酶,RNA聚合酶,高低?,阻遏物对色氨酸操纵子的负调控,色氨酸操纵子,高Trp时：阻遏物蛋白+Trp 结合操纵基因 不转录,低Trp时：阻遏物蛋白 不结合操纵基因 转录,有四个富含GC的区段，相邻的区段之间可形成茎环结构,弱化子（attenuator）：一段位于结构基因上游前,导区具有终止子结构的短序列，通过前导序列转录,产生的 mRNA 形成类似于终止子的二级结构，达到转,录终止的目的。,弱化系统,阻遏-操纵机制是一个一级开关，主管转录是否启动，相当于粗调开关。,trp,操纵子还有另一个系统进行细调控，指示,已经启动的转录是否继续下去,。该细调控是通过转录达到第一个结构基因之前的,过早终止,来实现的，由色氨酸的浓度来调节这种过早终止的频率，该系统称为,弱化系统,。,UUUU,UUUU,调节区,结构基因,trpR,O,P,前导序列,衰减子区域,UUUU,前导,mRNA,1,2,3,4,衰减子结构,第10、11密码子为trp密码子,终止密码子,14aa前导肽编码区,:,包含序列1,形成发夹结构能力强弱,：,序列1/2序列2/3序列3/4,trp,密码子,UUUU,高色氨酸,Low Trp,High Trp,高Trp时：Trp-tRNA,Trp,存在,核糖体通过片段1,(2个,Trp密码子),封闭片段2,片段3，4,形成,发夹结构,类似于不依赖因子的转录终止序列,RNA聚合酶停止转录,产生衰减子转录产物,转录、翻译偶联,产生前导肽,低Trp时：Trp-tRNA,Trp,没有供应,核糖体翻译停止在片段1,（2个,Trp密码子）,片段2，3,形成,发夹结构,转录不终止,RNA聚合酶继续转录,阻遏作用与弱化作用的协调,阻遏效率:,启动子的转录起始频率在R+和R-相差70倍;,弱化作用:,trp存在时，约有10的RNA pol,侥幸转录;,-trp,活性阻遏物,无活性阻遏物,+trp,trp操纵子具有双重调节体系,转录弱化作用,转录终止通过前导肽基因的翻译来调节。培养基中色氨酸浓度低时，前导区结构2-3配对，不形成3-4配对的终止结构，转录可继续。,当培养基中色氨酸浓度较高时，2-3区不能配对，3-4区配对形成茎环终止子结构，转录被终止，,trp,操纵子被关闭,。,阻遏与弱化作用的协调,细菌通过弱化作用弥补阻遏作用的不足，阻遏作用只能使转录不起始，而对于已经起始的转录，只能通过弱化作用使之中途停顿下来。阻遏作用的信号是细胞内色氨酸的多少，弱化作用的信号则是细胞内载有色氨酸的tRNA的多少。,细菌内这两种作用相辅相成，体现着生物体内周密的调控作用。,为什么需要阻遏体系？,当大量,Trp,存在时，阻遏系统起作用。阻遏物与之结合，阻止先导,mRNA,合成。,为什么需要弱化系统？,当,trp,浓度低时，阻遏物从有活性变为无活性，速度极慢，不能很快引发,trp,合成。因此需要一个能快速作出反应的系统，以保持培养基中适当的,Trp,水平。,细菌演化出弱化系统的生物学意义,通过,tRNA,荷载与否进行调控，更为灵敏；,氨基酸的主要用途是合成蛋白质，因而,tRNA,荷载为标准 进行调控更为恰当；,两个调控系统，避免浪费提高效率；,阻遏系统,高水平,trp,时，不转录,低水平,trp,时，转录,弱化系统,细调,原核生物细致的精细调控机制，增强原核生物对环境的适应性,当细胞内具有较高浓度的色氨酸时，色氨酸操纵元只能转录合成一段较短的前导转录本，而结构基因不被转录，这是转录的弱化作用，是由前导序列中两个连续的色氨酸密码子介导的。如果色氨酸密码子UGG突变为终止密码子UAG，在色氨酸操存在或不存在两种情况下，将对色氨酸操纵元的调控机制产生怎样的影响，并加以解释。,答：不管色氨酸存不存在，突变了的色氨酸操纵子都不会表现出衰减作用，结构基因在两种情况下都能被转录，参与色氨酸生物合成的酶系被合成。,谢谢大家!,