chapter5原核基因表達調控(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 PcAMP)復合物是獨立于阻遏物的正調控因子。 CAP結合位點 (mRNA啟動子內部 ) Z Y A O P DNA 調控區 CAP結合位點 啟動序列 操縱序列 結構基因 Z： β半乳糖苷酶 Y： 透酶 A：乙酰基轉移酶 cAMP—CAP復合物 + + + + 轉錄 無葡萄糖， cAMP濃度高時 促進轉錄 有葡萄糖， cAMP濃度低時 不促進轉錄 Z Y A O P DNA CAP CAP CAP CAP CAP CAP CAP的正調控 兩個區： P區 (啟動子區 )：一般是從 I基因結束到mRNA轉錄起始位點下游 5~10bp。 O區 (阻遏物結合區 )：位于 7～ +28bp 阻遏物與 O區的結合影響了 RNA聚合酶與啟動子區結合形成轉錄起始復合物的效率。 lac操縱子 DNA的調控區域 總結一：阻遏蛋白的負性調節 (negative control of repressor) ?無乳糖 (no lactose): lac操縱子處于 阻遏狀態 (repression) ?有乳糖 (presence of lactose) lac操縱子即可被 誘導 (derepression,induction) – 誘導劑 (inducer): 別乳糖、半乳糖、IPTG（異丙基硫代半乳糖苷） 乳糖操縱子 (lac operon)的調控方式 m R N Aβ 半乳糖苷乙酰轉移酶β 半乳糖苷通透酶β 半乳糖苷酶翻譯轉錄無活性的阻遏蛋白誘導物阻遏蛋白阻遏物蛋白亞基有誘導物時l a c ALa c YLa c ZOPi 基因CAP cAMPCAP cAMPRNA 聚合酶阻遏蛋白 阻遏物蛋白亞基無誘導物時l a c AL a c YL a c ZOPi 基因總結二： CAP的正性調節 (Positive Control of CAP) CAPcAMP幫助 RNA聚合酶有效的結合到 lacP位點，加快 RNA合成的起始反應： ?RNA聚合酶與 CAP相互足夠靠近，直接復合，以蛋白質 蛋白質接觸提供額外的能量，大大增強RNA聚合酶的結合能力； ?CAP的結合可能把位點周圍的 DNA雙螺旋結構轉變為一種更容易被 RNA聚合酶識別的外形和構象，增加了封閉復合物的形成或者從封閉型復合物轉向開放型復合物的速度。 CAP以二聚體形式行使功能，二聚體被單個 cAMP活化，其上有兩個結合位點： ?cAMP結合位點； ?DNA結合區 (lacP內 CAPcAMP結合位點序列具有對稱性， lacP的 54~58,65~69是 CAPcAMP結合位點 ) 。 總之： CAPcAMP復合物與 DNA的 CAP位點結合時，促進 RNA聚合酶對 35和 10序列的識別和結合，并形成開放起始復合物，提高了轉錄效率 。 總結二： CAP的正性調節 (Positive Control of CAP) C A PPOT T T A C A 3 5 區T A T G T T 1 0 區C A P 位點5 ′ A TT A A TG TG A G TT A G C TCA CTCA TT A G G 3 ′R 基因CAP的正性調節 35 100C A Pc A M POR N A 聚合酶結合[無葡萄糖 :有葡萄糖 :c A M Pc A M P( 促進轉錄 )( 不促進轉錄 )CAP的正性調節 (tryptophan operon) ?Lac操縱子負責營養碳源的分解，平時關閉，只有當需要消耗乳糖時，才通過誘導物使阻遏蛋白失活而開放，是 可誘導的負調控基因 ；另外還存在 CAP的正調控。 ?Trp操縱子負責 Trp的合成，平時開放，調節基因的產物使其關閉，是 可阻遏的負調控 ；另外還存在翻譯與轉錄耦聯的衰減子調控手段。 Trp操縱子與 lac操縱子的不同 of the trp operon ?ED編碼鄰氨基苯甲酸合成酶 (2 60KD) ?C編碼吲哚甘油磷酸合成酶 (45KD) ?BA編碼 Trp合成酶 β亞基 (50KD)和 α亞基(29KD) ?La為前導肽和衰減子序列 ?O為控制子 (含 10區 ) ?P為啟動子 ?R為阻遏基因 分支酸 → 鄰氨基苯甲酸 → 磷酸核糖基 → C D R P → 吲哚甘油 磷酸 → 色氨酸 鄰氨基苯甲酸 鄰氨基苯甲酸合成酶 吲哚甘油 色氨酸 合成酶 硼酸合成酶 β 鏈 α 鏈 6 0 ， 0 0 0 6 0 ， 0 0 0 4 5 ， 0 0 0 5 0 ， 0 0 0 2 9 ， 0 0 0 P O l a t r p E t r p D P t r p C t r p B t r p A t t ’ 1 5 6 0 1 6 2 0 1 3 5 3 1 1 9 1 8 0 4 3 6P ：起動子； O ：操縱子； l ：前導序列； a ：衰減子； t , t ’ ：終止子 圖 1 6 1 5 E . c o l i t r p O 的結構及其產物所催化的色氨酸合成反應 of the trp operon (1) trpR和 trpABCDE不連鎖； (2) 操縱基因在啟動子內 (3) 有衰減子 (attenuator)/弱化子 (4) 啟動子和結構基因不直接相連，二者被前導序列 (Leader)所隔開 色氨酸操縱子特點 ① The trp operon encodes five structural genes required for tryptophan (色氨酸 ) synthesis. ② These genes are regulated to efficiently express only when tryptophan is limiting. ③ Two layers of regulation are involved: (1) transcription repression by the Trp repressor (initiation)。 (2) attenuation 2. the trp operon ① Trp repressor is encoded by a separate operon trpR, and specifically interacts with the operator that overlaps with the promoter sequence ② The repressor can only bind to the operator when it is plexed with tryptophan. Therefore, Try is a corepressor and inhibits its own synthesis through endproduct inhibition (negative feedback regulation). Trp repressor ③ The repressor reduces transcription initiation by around 70fold, which is much smaller than the binding of lac repressor. ④ The repressor is a dimer of two sub