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1、 通过代谢途径调控的研究可以阐明途径中通过代谢途径调控的研究可以阐明途径中酶的活性被调节的机理乃至在分子水平上被控酶的活性被调节的机理乃至在分子水平上被控制的机理，一旦了解了酶的调节特性，就可以制的机理，一旦了解了酶的调节特性，就可以利用代谢控制分析的方法推断途径通量的总体利用代谢控制分析的方法推断途径通量的总体控制，并根据总体通量控制的特点进行网络的控制，并根据总体通量控制的特点进行网络的优化和菌种的改进。优化和菌种的改进。第六章第六章 代谢途径的调控和代谢控制分析代谢途径的调控和代谢控制分析 Regulation of metabolic pathway & Regulation of m
2、etabolic pathway & MCAMCAEnzyme kineticsEnzyme kineticsRegulation of enzyme activityRegulation of enzyme activityRegulation of enzyme concentrationRegulation of enzyme concentrationGlobal regulation Global regulation Metabolic Control AnalysisMetabolic Control Analysis 细胞内代谢途径的调控主要是通过调节参与生化细胞内代谢途径的调
3、控主要是通过调节参与生化反应的各种物质的浓度来实现的，包括：反应的各种物质的浓度来实现的，包括：v酶的浓度（转录和翻译）酶的浓度（转录和翻译）v底物的浓度（分解代谢物阻遏等）底物的浓度（分解代谢物阻遏等）v产物的浓度（终产物反馈抑制和阻遏）产物的浓度（终产物反馈抑制和阻遏）v调节物分子的浓度（抑制或激活）调节物分子的浓度（抑制或激活）代谢途径的调控代谢途径的调控(,)esprvv cccc代谢途径调控的层次性代谢途径调控的层次性q原核生物原核生物 基因结构简洁有效，无多余序列，必须利用少量的基因结构简洁有效，无多余序列，必须利用少量的DNADNA序列充分存储序列充分存储必要的遗传信息必要的遗传
4、信息 调控层次少，简单而快速：酶活调节调控层次少，简单而快速：酶活调节- -转录和翻译调节转录和翻译调节- -总体调控总体调控 能适应多种不利环境，进行快速调节能适应多种不利环境，进行快速调节 q真核生物真核生物 有充分的遗传物质，能形成各种特殊的基因结构有充分的遗传物质，能形成各种特殊的基因结构 调控层次多而复杂：转录前（调控层次多而复杂：转录前（DNADNA扩增、甲基化）扩增、甲基化） 转录（增强子）转录（增强子） 转录后（转录后（mRNAmRNA拼接）拼接） 翻译（翻译因子的磷酸化、转铁蛋白等）翻译（翻译因子的磷酸化、转铁蛋白等） 翻译后（蛋白质修饰）翻译后（蛋白质修饰） 对遗传信息传递
5、的准确性和稳定性更有利对遗传信息传递的准确性和稳定性更有利q分子水平调控分子水平调控 酶的酶的“质质”和和“量量”的调控的调控q细胞水平调控细胞水平调控 调控代谢子（调控代谢子（modulonmodulon) )或调节子或调节子(regulon(regulon) ) 代谢网络的调控代谢网络的调控( (建立代谢调节网络、分析调节建立代谢调节网络、分析调节网络的特点如拓扑结构、层次性等）网络的特点如拓扑结构、层次性等）代谢途径的调控的层次性代谢途径的调控的层次性主要介绍原核生物的调控主要介绍原核生物的调控酶动力学酶动力学单底物的酶催化反应动力学模型单底物的酶催化反应动力学模型: : 由由V. C
6、.R. Henri V. C .R. Henri 于于19021902年及年及L. Michaelis L. Michaelis 和和M. L. Menten M. L. Menten 于于19131913年建立的。年建立的。简单的酶催化反应动力学通常是指简单的酶催化反应动力学通常是指Michaelis-MentenMichaelis-Menten动力学动力学或饱和动力学。或饱和动力学。 11kk2k E+SESE+P 两个假定：两个假定：1.1.形成形成ESES复合物的反应速度很快复合物的反应速度很快. . 2. 2.第二步的逆反应速率可忽略。此假设仅在反第二步的逆反应速率可忽略。此假设仅在
7、反应初期产物的累积量很少时才能成立。应初期产物的累积量很少时才能成立。 米氏方程的推导米氏方程的推导快速平衡假设快速平衡假设拟稳态假设拟稳态假设2k E+SESE+P 11kk 2PESdvkdt 020PEE SSESmmmdVvkdtKK 11E SESmkKk 112ESE SESESdkkkdt 0E = E- ES 121E SESmkkKk 11E SESkkES0ddt 02PESSSSmmmdVvkdtKKESES的解离常数的解离常数012345600.10.20.30.40.5srslope = k/Km rmax = k 最适底物的判断：（最适底物的判断：（P204 P20
8、4 的推导）的推导） SSmmVvKSKm时 ， SSmmVvVS = Km时 ，12mvV SSmmVvK 111SmmmKvVV1212kkkkESESEP1201212()k skpesekkk skp121222001212()()k k sk kprk eskp eesekkk skpES0ddt 0E = E- ES121FmkkKk122RmkkKkmax20max10FRVk EVk Emaxmax / /1 / /FFRRmmFRmmVSKVPKrSKPKmaxmax1 111 miKIvvKSv12-1E+SESE+P+IEIkkkiK E IEIiK ,appiI1mmm
9、KKKKI=0I0竞争性抑制的最终作用结果竞争性抑制的最终作用结果是使是使 ，因此，因此降低了反应速度。最大反应降低了反应速度。最大反应速度不变。竞争性抑制可通速度不变。竞争性抑制可通过提高底物浓度来克服。过提高底物浓度来克服。 ,appmmKKCompetitive inhibition enzyme kineticsmax,maxappvv iSI1SmmVvKKNon-competitive inhibition enzyme kineticsmaxmax111 1 miKIvvSvK非竞争性抑制剂不是底物类似物。抑制剂非竞争性抑制剂不是底物类似物。抑制剂与酶结合的位点不是酶的活性位点，
10、这种与酶结合的位点不是酶的活性位点，这种结合降低了酶的有效浓度。高底物浓度不结合降低了酶的有效浓度。高底物浓度不能克服非竞争性抑制。必须加入其它试剂能克服非竞争性抑制。必须加入其它试剂去阻止抑制剂与酶的结合。去阻止抑制剂与酶的结合。 2 E+SESE+PIIEI+SESImmkKKiK ,appmmKKmax,maxmax1 1appivvvIK EIES I=EIESIiK I=0I0 iSI1(S )mmVvKKUncompetitive inhibition enzyme kinetics反竞争性抑制剂只与反竞争性抑制剂只与ESES复合物结合，而复合物结合，而且它与酶无亲和作用。且它与酶
11、无亲和作用。 VmVm值的降低要比值的降低要比KmKm值的降低更具显著作用，其最终结果值的降低更具显著作用，其最终结果是使反应速率降低。是使反应速率降低。 max,maxmax1 1appivvvIK ES I=ESIiKI=0I02E+SESE+PIESImKkiK m axm ax1 1111 miiKIIv vK S vK ,appi1I1mmmKKKK iSI1SmmVvKKSubstrate inhibition enzyme kinetics212E+SESE+PSESmKkSK 如果底物自身有抑制作用：一种反竞如果底物自身有抑制作用：一种反竞争抑制，争抑制，1/v1/v是是1/s
12、1/s的双曲函数，该双的双曲函数，该双曲函数具有一垂直和一倾斜渐近线曲函数具有一垂直和一倾斜渐近线 12S ESESSK 12SSSSmmVvKK在低底物浓度时，在低底物浓度时，SS2 2/K/KSISI11，观察不到抑制作用。反应速率为，观察不到抑制作用。反应速率为 1SmmVvK 在高底物浓度时，在高底物浓度时，KKm m/S1/S1n1。Hill Hill 经验方程经验方程分支代谢途径中的反馈抑制或激活模式分支代谢途径中的反馈抑制或激活模式v同工酶反馈抑制同工酶反馈抑制v累积反馈抑制累积反馈抑制v顺序反馈抑制顺序反馈抑制v协同反馈抑制协同反馈抑制v增效反馈抑制增效反馈抑制v抑制加激活抑制
13、加激活线性代谢途径中的线性代谢途径中的终产物反馈抑制终产物反馈抑制v前体物激活前体物激活v终产物反馈抑制终产物反馈抑制 同工酶反馈抑制同工酶反馈抑制酶I酶II 累积反馈抑制0.5V(1-20%)=0.4V顺序反馈抑制顺序反馈抑制 协同反馈抑制协同反馈抑制 增效反馈抑制增效反馈抑制(1-0.85)*0.2=32%激活和抑制的联合作用激活和抑制的联合作用分支代谢途径反馈调节实例分支代谢途径反馈调节实例v黄色短杆菌中黄色短杆菌中TyrTyr和和PhePhe协同反馈抑制协同反馈抑制DAHPDAHP合成酶，并存在两种合成酶，并存在两种优先合成和激活调节。优先合成和激活调节。v枯草芽孢杆菌中枯草芽孢杆菌中
14、TyrTyr、PhePhe和和TrpTrp只抑制其分只抑制其分支途径中的第一个酶，支途径中的第一个酶，造成分支酸和预苯酸造成分支酸和预苯酸积累，由这两种中间积累，由这两种中间产物抑制产物抑制DAHPDAHP合成酶，合成酶，属于顺序反馈抑制。属于顺序反馈抑制。分支代谢途径反馈调节实例分支代谢途径反馈调节实例谷氨酸棒杆菌中Lys和Thr对天冬氨酸激酶的协同反馈抑制：如果高丝氨酸脱氢酶缺陷，在补加生长所需的少量Ileu和Thr后，可以解除协同反馈抑制而造成Lys积累分支代谢途径反馈调节实例分支代谢途径反馈调节实例大肠杆菌中天冬氨酸族氨基酸合成的调节大肠杆菌中天冬氨酸族氨基酸合成的调节三种天冬氨酸激酶
15、，其中两种分别只受赖氨酸和三种天冬氨酸激酶，其中两种分别只受赖氨酸和苏氨酸的反馈抑制，而且苏氨酸的反馈抑制，而且LysLys和和ThrThr还分别抑制其还分别抑制其分支途径的第一个酶属于同工酶反馈抑制。分支途径的第一个酶属于同工酶反馈抑制。酶浓度的调节酶浓度的调节转录的控制转录的控制 正调控正调控 负调控（底物诱导和终产物阻遏）负调控（底物诱导和终产物阻遏） 弱化机制弱化机制翻译的控制翻译的控制 反义反义mRNAmRNA mRNA mRNA稳定性稳定性 翻译起始概率翻译起始概率 翻译速率翻译速率 等等酶浓度的调节酶浓度的调节 转录的控制转录的控制顺式作用元件：顺式作用元件：对基因表达有调节活性
16、的对基因表达有调节活性的DNADNA序列序列，其活性只影响与，其活性只影响与其同处于一个其同处于一个DNADNA分子上的基因，这种序列不编码蛋白质，多位于基因旁分子上的基因，这种序列不编码蛋白质，多位于基因旁侧或内含子中，如：操纵基因、启动子和终止子。侧或内含子中，如：操纵基因、启动子和终止子。反式作用因子：反式作用因子：游离基因产物扩散至目标场所的过程称为反式作用，游离基因产物扩散至目标场所的过程称为反式作用，反式作用因子的编码基因与其识别或结合位点的靶反式作用因子的编码基因与其识别或结合位点的靶DNADNA序列可不在同一个序列可不在同一个DNADNA分子上，如阻遏物、分子上，如阻遏物、RN
17、ARNA聚合酶等都属于反式作用因子。聚合酶等都属于反式作用因子。正调控：正调控：若调控蛋白有活性（能和顺式作用元件结合），则受调控基若调控蛋白有活性（能和顺式作用元件结合），则受调控基因才能表达。因才能表达。负调控：负调控：若调控蛋白失活（不能和顺式作用元件结合），则受调控基若调控蛋白失活（不能和顺式作用元件结合），则受调控基因开始表达。因开始表达。Cell numbersTimeGlucoseLactose二次生长：正调控与负调控的联合作用二次生长：正调控与负调控的联合作用v葡萄糖比乳糖更迅速地葡萄糖比乳糖更迅速地被利用，因此细胞以葡萄被利用，因此细胞以葡萄糖为碳源时生长比以乳糖糖为碳源时生
18、长比以乳糖为碳源时要快为碳源时要快. .v以葡萄糖和乳糖同时作以葡萄糖和乳糖同时作为碳源时，细胞出现二次为碳源时，细胞出现二次生长现象生长现象v葡萄糖被优先利用，被葡萄糖被优先利用，被基本耗尽时，细胞开始合基本耗尽时，细胞开始合成有关利用乳糖的酶（生成有关利用乳糖的酶（生长停滞期），将乳糖运入长停滞期），将乳糖运入胞内后继续生长。胞内后继续生长。GlucoseLactoseCell numberssugar concentrationCatabolite Repression (also called glucose repression)负调控负调控 底物诱导底物诱导Lac Operonv诱
19、导物乳糖（诱导物乳糖（或异乳糖）缺乏或异乳糖）缺乏时，时，lacIlacI编码的编码的阻遏物具有活性阻遏物具有活性，和操纵基因结，和操纵基因结合后关闭转录，合后关闭转录，起负调控作用。起负调控作用。负调控负调控 底物诱导底物诱导Lac Operonv存在诱导物存在诱导物乳糖（或异乳乳糖（或异乳糖）时，诱导糖）时，诱导物充当辅阻遏物充当辅阻遏物，和阻遏蛋物，和阻遏蛋白结合使其失白结合使其失活，在活，在cAMPcAMP- -CRPCRP结合在结合在DNADNA的前提下，转的前提下，转录起始。录起始。vCatabolic Activator Protein (CAP) or Catabolic Ac
20、tivator Protein (CAP) or cyclic AMP Receptor Protein (CRP) cyclic AMP Receptor Protein (CRP) 是乳是乳糖操纵子转录的正调节物。糖操纵子转录的正调节物。vCRP CRP 是一种多效性的正调节物，或总体调是一种多效性的正调节物，或总体调节子，可以作用于许多操纵子节子，可以作用于许多操纵子 v活化的活化的CRP CRP 可以和特定的可以和特定的DNADNA序列结合，序列结合，并促进并促进RNARNA聚合酶与启动子的结合聚合酶与启动子的结合vCRP CRP 对细胞内对细胞内cAMPcAMP的浓度水平作出响应，的
21、浓度水平作出响应，并被并被cAMPcAMP活化活化v乳糖操纵子的高表达条件之一是：乳糖操纵子的高表达条件之一是：cAMPcAMP- -CRPCRP和其上游特定的和其上游特定的DNADNA序列相结合序列相结合CRP的简介 正调控正调控Positive regulation of the lac operonPositive regulation of the lac operonv葡萄糖浓度高时葡萄糖浓度高时，细胞内，细胞内cAMPcAMP浓浓度很低，度很低，CRPCRP无法无法被激活，即使阻被激活，即使阻遏蛋白遏蛋白LacILacI失活失活，操纵子也不能，操纵子也不能高表达高表达 正调控正调控
22、 Positive regulation of the lac operonPositive regulation of the lac operonv乳糖操纵子的乳糖操纵子的高表达条件之二高表达条件之二是：是：lacIlacI所编码所编码阻遏物的失活而阻遏物的失活而不能和操纵基因不能和操纵基因结合结合v葡萄糖浓度葡萄糖浓度低造成低造成cAMPcAMP的的大量生成，从大量生成，从而激活而激活CRPCRP启启动转录，起正动转录，起正调控作用调控作用负调控负调控 终产物阻遏终产物阻遏当当TrpTrp很少时，由很少时，由trpRtrpR编码的阻遏蛋白没有活性，不能和编码的阻遏蛋白没有活性，不能和操纵
23、基因结合，转录可以起始。操纵基因结合，转录可以起始。负调控负调控 终产物阻遏终产物阻遏当当TrpTrp大量存在时，阻遏物可以和作为辅阻遏物大量存在时，阻遏物可以和作为辅阻遏物TrpTrp结合而被结合而被激活，然后和操纵基因结合，使转录不能起始。激活，然后和操纵基因结合，使转录不能起始。 TrpTrp反馈阻反馈阻遏的解除使转录强度提高遏的解除使转录强度提高7070倍倍Cell numbersTimeGlucoseL-arabinose大肠杆菌中阿拉伯糖操纵子大肠杆菌中阿拉伯糖操纵子GlucoseL-arabinoseCell numberssugar concentrationTime 和乳糖操
24、纵子类似，也由总体调节蛋白和乳糖操纵子类似，也由总体调节蛋白 CRP CRP 和和一个专一性的调节蛋白一个专一性的调节蛋白 AraCAraC来共同调节来共同调节 AraCAraC既是阿拉伯糖操纵子表达的阻遏蛋白，又是既是阿拉伯糖操纵子表达的阻遏蛋白，又是 表达的激活蛋白表达的激活蛋白 AraCAraC 可以调节自身的表达可以调节自身的表达 可以形成可以形成DNADNA环来对转录进行控制环来对转录进行控制E.coliE.coli阿拉伯操纵子转录调控的特点阿拉伯操纵子转录调控的特点P tPt araC araB araA araD Activator/ RepressorI1 I2AraC dim
25、erCRP O2O1DNADNA上有四个上有四个AraCAraC结合位点结合位点E.coli 阿拉伯操纵子转录调控的特点阿拉伯操纵子转录调控的特点CRP P tPt araC araB araA araD O2I1 I21. 无阿拉伯糖时无阿拉伯糖时O1O2I1 I2O1repressedrepressedP araBADP araCAraC dimer is flexibleO2I1 I2O1repressedActiveP araBADP araCAraC结合在 O2 和I1 位点，P araBAD不能转录过量 AraC 结合在 O1 调节细胞内 AraC 的浓度E.coli 阿拉伯操纵子
26、转录调控的特点阿拉伯操纵子转录调控的特点P tPt araC araB araA araD O2I1 I2I1 I2induced(activated)O1CRP P tO2O1P araBAD2. +诱导物阿拉伯糖诱导物阿拉伯糖 + cAMP-CRP诱导物阿拉伯糖使诱导物阿拉伯糖使AraCAraC二聚体只能和二聚体只能和 I I2 2 、 I I1 1 结合，结合，和和cAMPcAMP-CRP-CRP一起使一起使 P P araBADaraBAD高效转录高效转录E.coli 阿拉伯操纵子转录调控的特点阿拉伯操纵子转录调控的特点 在大肠杆菌色氨酸操纵子中在存在一种转录的弱化调节，在大肠杆菌色氨
27、酸操纵子中在存在一种转录的弱化调节，弱化作用的解除可使转录强度升高弱化作用的解除可使转录强度升高810810倍倍 转录的转录的mRNAmRNA的的55端存在一段前导链，通过前导链二级端存在一段前导链，通过前导链二级结构的变化、色氨酰结构的变化、色氨酰-tRNA-tRNA（色氨酸）以及核糖体的翻译来（色氨酸）以及核糖体的翻译来控制转录是否继续进行控制转录是否继续进行转录的弱化调节转录的弱化调节 RNARNA二级结构的调节二级结构的调节大肠杆菌色氨酸操纵子大肠杆菌色氨酸操纵子v前导链前导链RNARNA二级结构受到氨基酰二级结构受到氨基酰-tRNA-tRNA分子的调节：分子的调节： HisHis、T
28、rpTrp、PhePhe等氨基酸操纵子等氨基酸操纵子v前导链前导链RNARNA直接感应终端产物的浓度而改变二级结构：直接感应终端产物的浓度而改变二级结构： THITHI（B1B1）-box-box、RFN RFN （B2B2） -box-box和和 B12 -boxB12 -box维生素操纵子、嘌呤操维生素操纵子、嘌呤操纵子等或与其代谢相关的基因，这种调节结构也称为纵子等或与其代谢相关的基因，这种调节结构也称为“RiboswitchRiboswitch”前导链的特点：前导链的特点：v 含有一个起始密码含有一个起始密码子和一个终止密码子和一个终止密码子子v 含有两个连续的含有两个连续的TrpTr
29、p密码子密码子v 四段能形成不同二四段能形成不同二级结构的序列，可级结构的序列，可以形成终止子结构以形成终止子结构或抗终止子结构或抗终止子结构色氨酸操纵子转录的弱化调节色氨酸操纵子转录的弱化调节v一旦转录开始后，核糖体结合在前导链上开始翻译，核糖体紧随在一旦转录开始后，核糖体结合在前导链上开始翻译，核糖体紧随在RNARNA聚合酶之后移动。聚合酶之后移动。vTrpTrp缺乏时，由于大多数色氨酰缺乏时，由于大多数色氨酰-tRNA-tRNA空载，核糖体在两个连续的空载，核糖体在两个连续的TrpTrp密码子处暂时停滞或移动变慢，转录出的前导链密码子处暂时停滞或移动变慢，转录出的前导链2 2、3 3区配
30、对形区配对形成抗终止子结构，成抗终止子结构，mRNAmRNA链继续随着链继续随着RNARNA聚合酶的移动而延长，直到聚合酶的移动而延长，直到转录出完整的产物。转录出完整的产物。色氨酸操纵子转录的弱化调节色氨酸操纵子转录的弱化调节色氨酸操纵子转录的弱化调节色氨酸操纵子转录的弱化调节vTrpTrp充足时，大多数色氨酰充足时，大多数色氨酰-tRNA-tRNA载有载有TrpTrp ，核糖体快速通过两个连，核糖体快速通过两个连续的续的TrpTrp密码子并占据前导链密码子并占据前导链2 2区的一部分，使区的一部分，使2 2、3 3区不能配对形成区不能配对形成抗终止子，而是抗终止子，而是3 3、4 4区配对
31、，刚好形成终止子结构，区配对，刚好形成终止子结构，mRNAmRNA链从链从RNARNA聚合酶上脱落下来，转录提前终止。聚合酶上脱落下来，转录提前终止。前导链前导链RFNRFN元件元件 B.subtilis核黄素操纵子转录弱化 FMN FMN和和RFNRFN元件对转录的元件对转录的调节调节 v FMNFMN或或FADFAD对核黄素操纵子对核黄素操纵子的转录起调节作用的转录起调节作用v ribrib前导区含有前导区含有RFNRFN元件，可元件，可特异地同特异地同FMN/FADFMN/FAD结合来感知其浓结合来感知其浓度。度。v 当当FMN/FADFMN/FAD的浓度的较高时，的浓度的较高时， RF
32、NRFN元件与其结合形成一个复合物元件与其结合形成一个复合物改变改变mRNAmRNA了的构象，形成抗反了的构象，形成抗反终止子结构，导致转录在前导区终止子结构，导致转录在前导区提前终止，从而抑制核黄素的生提前终止，从而抑制核黄素的生成。成。v当当FMN/FADFMN/FAD的浓度低于某个水平的浓度低于某个水平时，无法形成这样的复合物，这时，无法形成这样的复合物，这时时RNARNA正常形成反终止子，使转录正常形成反终止子，使转录正常延伸正常延伸 RiboswitchsOliver SchillingOliver Schilling1,21,2, Ines, Ines Langbein Langb
33、ein2 2, Michael , Michael MllerMller2 2, Matthias H. Schmalisch, Matthias H. Schmalisch1,21,2 and Jrg and Jrg StlkeStlke* *,1,2,1,2 A protein-dependent riboswitch A protein-dependent riboswitch controlling controlling ptsGHIptsGHI operon operon expression in expression in Bacillus subtilisBacillus s
34、ubtilis: RNA structure rather than : RNA structure rather than sequence provides interaction specificity sequence provides interaction specificity Nucleic Acids Research, 2004, Vol. 32, No. 9 Nucleic Acids Research, 2004, Vol. 32, No. 9 2853-28642853-2864ptsGHIptsGHI操纵子表达受操纵子表达受 GlcTGlcT 蛋白调节蛋白调节RNA
35、RNA感应蛋白质浓度而改变二级结构感应蛋白质浓度而改变二级结构v反义反义mRNAmRNA：和：和mRNAmRNA上的糖体结合位点（上的糖体结合位点（RBSRBS序列）互补结合，序列）互补结合，阻断阻断mRNAmRNA的翻译的翻译vRiboswitchRiboswitch：即：即mRNAmRNA对翻译的自调节对翻译的自调节v阻抑蛋白：可以和糖体结合位点或起始密码子结合而阻止阻抑蛋白：可以和糖体结合位点或起始密码子结合而阻止核糖体的结合。核糖体的结合。v蛋白质产物的自体负调控：如核糖体蛋白的富集会抑制其蛋白质产物的自体负调控：如核糖体蛋白的富集会抑制其自身合成自身合成v应急调控（应急调控（Stri
36、ngent responseStringent response）：）：ppGppppGpp对终止对终止rRNArRNA转录、转录、蛋白质合成的调节。蛋白质合成的调节。vmRNAmRNA稳定性：自身结构和转录后的修饰作用影响其半衰期。稳定性：自身结构和转录后的修饰作用影响其半衰期。v 翻译速率：翻译因子翻译速率：翻译因子eIF2eIF2、 eIF-4EeIF-4E、 eIF-4BeIF-4B的磷酸化调的磷酸化调控，加快或减缓翻译速度。控，加快或减缓翻译速度。v类似于对转录的调节，mRNA前导链也能形成反-反SD序列的二级结构（无效应物时），即SD序列不被掩蔽，核糖体可以进行翻译。v或形成反SD
37、序列的二级结构（有效应物时），即SD序列被掩蔽，核糖体不能与其结合。v温度也可以充当翻译的调节信号：低温时稳定的二级结构掩蔽SD序列；高温时破坏二级结构，露出SD序列Listeria.monocytogenes 的prfA 的转录调节Heat-shock 诱导E.coil中thiM的转录调节效应物：TPP外界条件（如温度、外界条件（如温度、PHPH、营养状况）、营养状况）产生的信号直接地（通过一个或多个产生的信号直接地（通过一个或多个传送器）控制调节分子（调节子）的传送器）控制调节分子（调节子）的合成速度。调节子依次控制相应操纵合成速度。调节子依次控制相应操纵子的蛋白合成速度，来促进生长或维子
38、的蛋白合成速度，来促进生长或维持生存。通过反馈控制机制使系统达持生存。通过反馈控制机制使系统达到一个新的平衡状态。到一个新的平衡状态。例子：例子：P P104104表表5.2 5.2 总体调节子：在一个总体调总体调节子：在一个总体调节网络中处于一个共同调节节网络中处于一个共同调节蛋白控制下的操纵子网络蛋白控制下的操纵子网络细菌中的二元信号转导系统细菌中的二元信号转导系统代谢网络的调控代谢网络的调控v代谢控制分析代谢控制分析v分支点分类分支点分类柔性节点：柔性节点：都有相似的底物亲和力和相似的反应速率都有相似的底物亲和力和相似的反应速率 弱刚性节点：对调节适度敏感：节点处代谢通量的分弱刚性节点：对调节适度敏感：节点处代谢通量的分配由一个支路决定，支配（主要的）酶具有高的活性配由一个支路决定，支配（主要的）酶具有高的活性和和/ /或底物亲和力，并且没有反馈抑制。或底物亲和力，并且没有反馈抑制。 强刚性节点：通量分配在一个或多个支路，通过反馈强刚性节点：通量分配在一个或多个支路，通过反馈控制和酶转移活化的结合而被严格控制。控制和酶转移活化的结合而被严格控制。