原核生物的基因调控-遗传学.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,原核生物基因的表达及其调控,原核生物的转录和翻译,转录水平的调控是原核生物调控的主要方式,RNA聚合酶，,组成（,2,）,核心酶,各部分的功能,，P的识别，结合，转录起始物的异构化,，参与RNA的合成，识别终止信号,，使聚合酶结合到DNA模板上,2，使全酶与P牢固结合,正调控：诱导物+蛋白-激活子复合物-启动子结合,负调控：阻遏蛋白与DNA结合,图：186,操纵子模型,1961年，F.Jacob和J.Monod研究大肠杆菌乳糖代谢突变体提出操纵子学说（operon theory)1965年诺贝尔奖,I,Y,L,Z,O,P,A,I,乳糖半乳糖+葡萄糖,-,半乳糖苷酶,乳糖操纵元的负调控,I,Y,L,Z,O,P,A,I,repressor protein,阻遏蛋白的空间构型变化,2，乳糖不存在,1，乳糖存在,I 抑制基因,I,Z：lac Z编码,-,半乳糖甘酶,L前导序列,O 操纵子,（operator),P 启动子,（promoter）,Y,L,Z,O,P,A,I,Y：渗透酶,A：编码,乙酰转移酶,Lac Z:编码,-,半乳糖甘酶,，乳糖,葡葡糖,+半乳糖,Lac Y：渗透酶，增加糖的透性，使细菌从培养基中摄取乳糖,Lac A：编码乙酰转移酶，参与乳糖降解中副产物的去毒作用,半乳糖甘酶,乳糖+阻遏蛋白,-,半乳糖甘酶,乳糖 葡葡糖,+半乳糖,葡葡糖,双启动子的半乳糖,操纵子,无葡萄糖时,葡萄糖存,在时，,cAMP-CAP不存在，启动P2,S1(+1)，P1的转录起始点,TGTTATGCTATGGTTATTTCATAC,ACAATACGATACCAATAAAGTATG,-17 -11,TATGCTA,-12 -6,TATGGTT,S2（-5）P2的转录起始点,有两个重叠的启动子,cAMP-CAP存在，启动P1,阿拉伯糖操纵子的双向调控,含有转录方向相反的启动区，这种转录方式叫歧化转录，背驰转录,无阿拉伯糖存在：araC与araO结合,抑制araBAD转录,负调控,存在阿拉伯糖：,araC与阿拉伯糖结合,araC被激活,促进araBAD转录,正调控,D,A,B,C,O,araC,调,节基因araC和araBAD有各自的启动子,araPc,araPBAD,作为araPc 的负调节,物控制自身的合成称为自我调控,色氨酸操纵子(tryptophan operon),没有外源色氨酸时，trp操纵子表达为合成色氨酸,有足够,色氨酸,时，色氨酸就成为阻遏物质，色氨酸的合成途径关闭。,如色氨酸操纵子这样，其转录可以被最终合成产物所阻遏的一类操纵子可阻遏系统。,色氨酸操纵子除了阻遏机制以外，还受到衰减机制的控制。,已知当trpO未结合有活性的阻遏蛋白时，RNA聚合酶就结合到trpP上，启动转录，合成多顺反子mRNA。但事实上,trp mRNA常在转录进入第一个基因trpE之前便终止，这表明trp操纵子除阻遏调控外必然还有 其他的调控系统。,衰减作用的调控系统,54-68,74-92,108-121,126-134,1,2,3,4,1，2，3，4区可以进行核苷酸配对,3-4,关闭,2-3,开放,67-71 终止子,27-68 14个前导肽,2个色氨酸密码子,有色氨酸有一定浓度的 氨基酰tRNA,ryp,缺乏色氨酸 氨基酰tRNA,ryp,浓度很低,.,当有色氨酸时，完整翻译短肽 核糖体停留在终止密码子处，邻近区段2位置 阻碍了2,3配对 使3,4区段配对 形成发夹结构终止子 RNA酶在弱化子处终止，不能向前移动。,由以上可见,DNA,RNA的构象变化,mRNA衰减子的重建,核糖体上对tRNA对终止密码子的识别,衰减子细胞中氨基酸的浓度高低,应答灵敏，调节灵活的多重调控,核糖体蛋白质与rRNA的结合部位 同编码核糖体蛋白的mRNA的结合部位有同源性。,蛋白质合,成的自身调控,核糖体蛋白翻译的自身调控,核糖体蛋白质，可以和,RNA,直接结合,某些核糖体的,mRNA,其部分二级结构与,rRNA,的部分二级结构相似。都能与起调节作用的核糖体蛋白质结合,rRNA,结合能力强,mRNA,结合能力弱,rRNA的合成减少后停止,游离的核糖体蛋白积累,自身的,mRNA,结合,rRNA,mRNA,核糖体蛋白,核糖体,自杀,减少,第七节 反义RNA在基因表达中的调控作用,反义RNA（anti-sense RNA)：指与所调控的RNA序列互补的RNA片段。,所以又称这类RNA为,反义,RNA,与特定的mRNA结合,位点通常是SD序列,起始密码子AUG,和部分N端的密码子,从而抑制mRNA的翻译,干扰mRNA的互补RNA,(mRNAinterfering complementary RNA，micRNA)。,原理：,通过碱基配对与mRNA结合，形成二聚体，阻断mRNA的表达。,可能的途径：,1.反义RNA与mRNA的SD序列结合或编码区互补，形成RNA-RNA二聚体,（在原核生物中,核糖体中与mRNA结合位点位于16S rRNA 的3端,mRNA中与核糖体16S rRNA结合的序列称为SD序列(SD sequence),）,2.反义RNA与引物RNA互不结合，抑制DNA的复制,3.反义RNA与mRNA5末端结合，阻止mRNA的转录。,