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1、信号转导信号转导CAMPCAMP信号通路对基因转录信号通路对基因转录的激活之乳糖操纵子的激活之乳糖操纵子姓 名：李 飞专 业:细胞生物学指导教师：江 龙 教授1CAMP信号通路2乳糖操纵子的结构 3乳糖操纵子转录的调节方式 一、一、CAMPCAMP信号通路信号通路1cAMP信号通路(cAMP signal pathway)又称PKA系统(protein kinase A system,PKA)，是环核苷酸系统的一种。在这个系统中，细胞外信号与相应受体结合，通过调节细胞内第二信使cAMP的水平而引起反应的信号通路。信号分子通常是激素，对cAMP水平的调节，是靠腺苷酸环化酶进行的。该通路是由质膜上
2、的五种成分组成：激活型受体(stimulate receptor,RS)，抑制型受体(inhibite receptor,Ri)，激活型和抑制型调节G蛋白(Gs和Gi)和腺苷酸环化酶C。图1 cAMP激活蛋白激酶A2、作用机理：cAMP信号途径可表示为：激素 G蛋白耦联受体G蛋白腺苷酸环化酶cAMP依赖cAMP的蛋白激酶A基因调控蛋白磷酸化基因转录3、Gs和Gi 图2 激活型和抑制型G蛋白偶联系统4、腺苷酸环化酶：跨膜12次。在Mg2+或Mn2+的存下，催化ATP生成cAMP二、乳糖操纵子结构乳糖操纵子(lactose operon)包括3个结构基因：Z、Y和A，以及启动子、控制子和阻遏子；Z
3、编码-半乳糖苷酶；Y编码-半乳糖苷透过酶；A编码-半乳糖苷乙酰基转移酶 三、乳糖操纵子转录的调节方式 三种调节方式阻遏蛋白的负性调节CAMP的正性调节（CAMP信号通路对基因转录的激活）协调调节1、阻遏蛋白的负性调节在没有乳糖存在时，乳糖操纵子处于阻遏状态。此时，基因列在P启动序列操纵下表达的乳糖阻遏蛋白与O序列结合，故阻断转录启动。阻遏蛋白的阻遏作用并非绝对，偶有阻遏蛋白与O序列解聚。因此，每个细胞中可能会有寥寥数分子半乳糖苷酶、透酶生成。当有乳糖存在时，乳糖操纵子即可被诱导。真正的诱导剂并非乳糖本身。乳糖经透酶催化、转运进入细胞，再经原先存在于细胞中的少数-半乳糖苷酶催化，转变为别乳糖。后
4、者作为一种诱导剂分子结合阻遏蛋白，使蛋白构型变化，导致阻遏蛋白与O序列解离、发生转录，使-半乳糖苷酶分子增加 1000倍。分解代谢物基因激活蛋白 CRP是同二聚体，在其分子内有DNA结合区及cAMP结合位点。当没有葡萄糖及cAMP浓度较高时，cAMP与CRP结合，这时CRP结合在乳糖启动序列附近的CAP位点，可刺激RNA转录活性，使之提高50倍；当葡萄糖存在时，cAMP浓度降低，cAMP与CRP结合受阻，因此乳糖操纵子表达下降。2、CAMP的正性调节（CAMP信号通路对基因转录的激活）信号分子与受体结合通过G蛋白活化腺苷酸环化酶，导致细胞内cAMP浓度增高激活蛋白激酶A，被活化的蛋白激酶A（催化亚基）转为进入细胞核，使基因调控蛋白（cAMP应答结合蛋白，CREB）磷酸化，磷酸化的基因调控蛋白与靶基因调控序列结合，增强靶基因的表达。CAMP信号通路对基因转录的激活3、协调调节2006200720082009当阻遏蛋白封闭转录时，CAMP对该系统不能发挥作用；没有CAMP时，即使阻遏蛋白从operator上解离仍无明显的转录活性；若有葡萄糖和乳糖时，细菌优先利用葡萄糖-分解代谢阻遏（catabolic repression）