第七章基因的表达调控(上).ppt

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cAMP-CRP复合物与启动子区的结合是lac mRNA合成起始所必需的,因为这个复合物结合于启动子上游,能使DNA双螺旋发生弯曲,有利于形成稳定的开放型启动子-RNA聚合酶结构。阻遏物则是一个抗解链蛋白,阻止形成开放结构,从而抑制RNA聚合酶的功能。 P区(即启动子区)一般是从I基因结束到mRNA转录起始位点下游5-10bp。 O区(即阻遏物结合区)位于-7~+28位,该区的碱基序列有对称性,其对称轴在+11位碱基对。 2.3 lac操纵子的调控区域—P、O区 lac 操纵子小结 通常情况(葡萄糖供应正常)阻遏蛋白与操纵序列结合,基因不转录。 细胞外的乳糖通过透性酶吸收到细胞内;细胞内的β-半乳糖苷酶将乳糖转变为异乳糖。异乳糖结合到乳糖阻抑物上使之从操纵序列上脱离,聚合酶迅速开始lacZYA基因的转录。这就是负控诱导。 然而,还需要细菌生长系统中缺少葡萄糖,使cAMP含量增加,才有足够量的cAMP与CRP结合形成CRP-cAMP复合物结合于Plac上游。使DNA双螺旋发生弯曲,转录才可以有效地进行。 3、色氨酸操纵子 trp体系参与生物合成,它不受葡萄糖或cAMP-CRP的调控。色氨酸合成主要分5步完成,有7个基因参与整个合成过程。 操纵子中各基因功能: 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则分别编码色氨酸合酶的α和β亚基。 在许多细菌中,trpE和trpG,trpC和trpB分别融合成一个基因,产生具有双重功能的蛋白质。 trpE基因是第一个被翻译的基因,与紧邻的是启动子区和操纵区。前导区和弱化子区分别定名为trpL和trpa。 trp操纵子中产生阻遏物的基因是trpR,该基因距trp基因簇很远。后者位于大肠杆菌染色体图上25分钟处,而前者则位于90分钟处。在位于65分钟处还有一个trpS(色氨酸tRNA合成酶),它与携带有色氨酸的tRNATrp共同参与trp操纵子的调控作用。 3.1 trp操纵子的阻遏系统 trpR基因突变常引起trp mRNA的永久型合成,该基因产物因此被称为辅阻遏蛋白(aporepressor)。除非培养基中有色氨酸,否则这个辅阻遏蛋白不会与操纵区结合。辅阻遏蛋白与色氨酸相结合形成有活性的阻遏物,与操纵区结合并关闭trp mRNA转录。 效应物分子色氨酸是trp操纵子所编码的生物合成途径的末端终产物。 当培养基中色氨酸含量较高时,它与游离的辅阻遏蛋白相结合,并使之与操纵区DNA紧密结合;当培养基中色氨酸供应不足时,辅阻遏物失去色氨酸并从操纵区上解离,trp操纵子去阻遏。 3.2 弱化子与前导肽 在trp mRNA 5’端有一个长162bp的mRNA片段被称为前导区,其中123~150位碱基序列如果缺失,trp基因表达可提高6-10倍。mRNA合成起始以后,除非培养基中完全没有色氨酸,转录总是在这个区域终止,产生一个仅有140个核苷酸的RNA分子,终止trp基因转录。这个区域被称为弱化子,该区mRNA可通过自我配对形成茎-环结构。 前导肽 分析前导序列发现,它包括起始密码子AUG和终止密码子UGA,能产生一个含有14个氨基酸的多肽,这个假设的多肽被称为前导肽。 在前导序列的第10和第11位上有相邻的两个色氨酸密码子。组氨酸操纵子含有7个相邻的组氨酸密码子,苯丙氨酸操纵子也有7个苯丙氨酸密码子,这些密码子参与了操纵子中的转录弱化机制。 mRNA前导区的序列分析 trp前导区的碱基序列已经全部测定,引人注目的是其中4个分别以1、2、3和4表示的片段能以两种不同的方式进行碱基配对,有时以1-2和3-4配对,有时只以2-3方式互补配对。 终止构型 抗终止构型 mRNA前导区的序列分析 RNaseT1降解实验(此酶不能水解配对的RNA)表明,纯化的trp前导序列中确有1-2和3-4的配对方式,由此定位的3-4配对区正好位于终止密码子的识别区,当这个区域发生破坏自我配对的碱基突变时有利于转录的继续进行。 转录弱化作用 培养基中色氨酸浓度低,负载有色氨酸的tRNATrp就少,翻译通过两个相邻色氨酸密码子的速度就慢,当4区被转录完成时,核糖体才进行到1区(或停留在两个相邻的trp密码子处),前导区2-3配对,不形成3-4配对的终止结构,转录继续进行。 培养基中色氨酸浓度高,核糖体顺利通过两个相邻的色氨酸密码子,在4区被转录之前就到达2区,3-4区自由配对形成茎-环状终止子结构,转录停止。所以,弱化子对RNA聚合酶的影响依赖于前导肽翻译中核糖体所处的位置。 4、其它操纵子 典型的操纵子和调控机制还有: 半乳糖操纵子 阿拉伯糖操纵子 阻遏蛋白LexA的降解与细菌中的SOS应答 二组分信号调

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