《原核生物基因表达的调控精选PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《原核生物基因表达的调控精选PPT.ppt（70页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、关于原核生物基因表达的关于原核生物基因表达的调控调控第1页，讲稿共70张，创作于星期日6.1.1 6.1.1 Discovery of OperonDiscovery of Operon n n19611961年年年年,F.Jacob&J.Monod,F.Jacob&J.Monod提出提出提出提出,此后不断完善。此后不断完善。此后不断完善。此后不断完善。获获获获1965196519651965年诺贝年诺贝年诺贝年诺贝尔生理学和医学奖尔生理学和医学奖尔生理学和医学奖尔生理学和医学奖n n19401940年，年，年，年，MonodMonod发现：细菌在含葡萄糖和乳糖的培养基上生发现：细菌在含葡萄糖
2、和乳糖的培养基上生发现：细菌在含葡萄糖和乳糖的培养基上生发现：细菌在含葡萄糖和乳糖的培养基上生长时，细菌先利用葡萄糖，葡萄糖用完后，才利用乳糖；在长时，细菌先利用葡萄糖，葡萄糖用完后，才利用乳糖；在长时，细菌先利用葡萄糖，葡萄糖用完后，才利用乳糖；在长时，细菌先利用葡萄糖，葡萄糖用完后，才利用乳糖；在糖源转变期，细菌的生长会出现停顿。即产生糖源转变期，细菌的生长会出现停顿。即产生糖源转变期，细菌的生长会出现停顿。即产生糖源转变期，细菌的生长会出现停顿。即产生“二次生长曲二次生长曲二次生长曲二次生长曲线线线线”。n n文献：细胞中存在两种酶，即组成酶与诱导酶文献：细胞中存在两种酶，即组成酶与诱导
3、酶文献：细胞中存在两种酶，即组成酶与诱导酶文献：细胞中存在两种酶，即组成酶与诱导酶n n19471947年，报告：年，报告：年，报告：年，报告：“酶的适应现象及其在细胞分化中的意义酶的适应现象及其在细胞分化中的意义酶的适应现象及其在细胞分化中的意义酶的适应现象及其在细胞分化中的意义”Francis Jacob Jacques Monod 6.1 乳糖操纵元乳糖操纵元第2页，讲稿共70张，创作于星期日n n19511951年，年，年，年，MonodMonod与与与与JacobJacob合作，发现两对基因：合作，发现两对基因：合作，发现两对基因：合作，发现两对基因：n nZ Z基因基因基因基因：与
4、合成：与合成：与合成：与合成-半乳糖苷酶有关；半乳糖苷酶有关；半乳糖苷酶有关；半乳糖苷酶有关；n nI I基因基因基因基因：决定细胞对诱导物的反应。：决定细胞对诱导物的反应。：决定细胞对诱导物的反应。：决定细胞对诱导物的反应。n nSzilardSzilard：I I基因决定阻遏物的合成，当阻遏物存在时，基因决定阻遏物的合成，当阻遏物存在时，基因决定阻遏物的合成，当阻遏物存在时，基因决定阻遏物的合成，当阻遏物存在时，酶无法合成，只有有诱导物存在，才能去掉该阻遏酶无法合成，只有有诱导物存在，才能去掉该阻遏酶无法合成，只有有诱导物存在，才能去掉该阻遏酶无法合成，只有有诱导物存在，才能去掉该阻遏物。
5、物。物。物。n n JacobJacob：结构基因旁有开关基因（：结构基因旁有开关基因（：结构基因旁有开关基因（：结构基因旁有开关基因（操纵基因操纵基因操纵基因操纵基因），阻遏物），阻遏物），阻遏物），阻遏物通过与开关基因的结合，控制结构基因的表达。通过与开关基因的结合，控制结构基因的表达。通过与开关基因的结合，控制结构基因的表达。通过与开关基因的结合，控制结构基因的表达。第3页，讲稿共70张，创作于星期日乙酰基转移酶乙酰基转移酶半乳糖苷半乳糖苷透性酶透性酶-半乳糖苷酶半乳糖苷酶操作位点操作位点乳糖操纵元乳糖操纵元结构调节基因调节基因第4页，讲稿共70张，创作于星期日n n操纵元操纵元操纵元操
6、纵元是一种完整的具有特定功能的细菌基因表达和是一种完整的具有特定功能的细菌基因表达和是一种完整的具有特定功能的细菌基因表达和是一种完整的具有特定功能的细菌基因表达和调节的单位，包括调节的单位，包括调节的单位，包括调节的单位，包括调节基因调节基因调节基因调节基因，操纵位点操纵位点操纵位点操纵位点，结构基因结构基因结构基因结构基因，组成一个控制单元组成一个控制单元组成一个控制单元组成一个控制单元n n结构基因：结构基因：结构基因：结构基因：产生产生产生产生mRNA,mRNA,合成蛋白质合成蛋白质合成蛋白质合成蛋白质n n操纵位点操纵位点操纵位点操纵位点 promotor,operatorpromo
7、tor,operator：启动子结合位点：启动子结合位点：启动子结合位点：启动子结合位点n n调节基因：产生调节蛋白调节基因：产生调节蛋白调节基因：产生调节蛋白调节基因：产生调节蛋白（与操纵位点结合）（与操纵位点结合）（与操纵位点结合）（与操纵位点结合）结构基因不转录结构基因不转录结构基因不转录结构基因不转录 诱导物存在时，可与阻遏蛋白结合诱导物存在时，可与阻遏蛋白结合诱导物存在时，可与阻遏蛋白结合诱导物存在时，可与阻遏蛋白结合 结构基因转录结构基因转录结构基因转录结构基因转录Control elementStructural genes第5页，讲稿共70张，创作于星期日6.1.2 酶的诱导现
8、象酶的诱导现象B-半乳糖苷酶半乳糖苷酶第6页，讲稿共70张，创作于星期日分解底物的酶只有在底物存在时才出现！分解底物的酶只有在底物存在时才出现！分解底物的酶只有在底物存在时才出现！分解底物的酶只有在底物存在时才出现！n n无乳糖时，几个无乳糖时，几个无乳糖时，几个无乳糖时，几个B-gal/cellB-gal/cell 加入乳糖时，加入乳糖时，加入乳糖时，加入乳糖时，50005000个个个个 再去掉乳糖，再去掉乳糖，再去掉乳糖，再去掉乳糖，lac mRNAlac mRNA下降下降下降下降 乳糖能激发乳糖能激发乳糖能激发乳糖能激发lac mRNAlac mRNA的合成的合成的合成的合成 n n乳糖
9、的诱导作用是由酶前体转化而来，还是诱导新酶合成乳糖的诱导作用是由酶前体转化而来，还是诱导新酶合成乳糖的诱导作用是由酶前体转化而来，还是诱导新酶合成乳糖的诱导作用是由酶前体转化而来，还是诱导新酶合成？培养基（培养基（培养基（培养基（3535S-aa,S-aa,无乳糖）无乳糖）无乳糖）无乳糖）E.coliE.coli繁殖繁殖繁殖繁殖 培养基（无培养基（无培养基（无培养基（无3535S-aa,S-aa,加入乳糖）加入乳糖）加入乳糖）加入乳糖）-gal(-gal(无无无无3535S)S)第7页，讲稿共70张，创作于星期日6.1.3 调控机理调控机理1 1 调控区结构调控区结构调控区结构调控区结构 n
10、nlacI,1045bplacI,1045bp，独立，独立，独立，独立PiPin nP,82bpP,82bp，82821 1n nO,35bpO,35bp，7 72828n nlacZYAlacZYA第8页，讲稿共70张，创作于星期日2.2.阻遏状态阻遏状态阻遏状态阻遏状态第9页，讲稿共70张，创作于星期日3 3 诱导状态诱导状态诱导状态诱导状态诱导物诱导物诱导物诱导物诱导作用：在可诱导的操纵元中，加入诱导作用：在可诱导的操纵元中，加入对基因表达有调节作用的小分子后，开对基因表达有调节作用的小分子后，开启基因的转录活性启基因的转录活性第10页，讲稿共70张，创作于星期日4 诱导物不诱导物不是乳
11、糖是乳糖生成生成lac诱导物诱导物乳糖代谢乳糖代谢Allolctose 异构乳糖异构乳糖 别乳糖别乳糖细胞内细胞内-半乳糖苷酶来源半乳糖苷酶来源?第11页，讲稿共70张，创作于星期日6.1.4 阻遏蛋白的作用机制阻遏蛋白的作用机制1 1 阻遏蛋白结构阻遏蛋白结构阻遏蛋白结构阻遏蛋白结构n n38KD38KD，4 4 聚体聚体聚体聚体，一个亚基结合一个乳糖分子一个亚基结合一个乳糖分子一个亚基结合一个乳糖分子一个亚基结合一个乳糖分子n nlacIlacI 组成型转录组成型转录组成型转录组成型转录 Pi Pi 弱启动子，弱启动子，弱启动子，弱启动子，5 51010个个个个cellcelln n具有二
12、重性具有二重性具有二重性具有二重性 阻止转录（与阻止转录（与阻止转录（与阻止转录（与lacOlacO结合）结合）结合）结合）开始转录（与开始转录（与开始转录（与开始转录（与诱导物诱导物诱导物诱导物结合）结合）结合）结合）第12页，讲稿共70张，创作于星期日 阻遏蛋白的结阻遏蛋白的结构域构域 头段头段头段头段，-NH2-NH2端，端，端，端，lacOlacO结合结合结合结合区区区区 绞链区绞链区绞链区绞链区 核心段核心段核心段核心段，-COOH-COOH，诱导物结合区诱导物结合区诱导物结合区诱导物结合区第13页，讲稿共70张，创作于星期日4个亚基的核心片段接触形成四聚体个亚基的核心片段接触形成四
13、聚体第14页，讲稿共70张，创作于星期日第15页，讲稿共70张，创作于星期日 对称轴，对称轴，+11 对称序列，对称序列，6bp2.阻遏蛋白的结合位点阻遏蛋白的结合位点lacO的结构的结构第16页，讲稿共70张，创作于星期日3 阻遏蛋白对阻遏蛋白对RNA pol功能的影响功能的影响n n阻遏蛋白和阻遏蛋白和阻遏蛋白和阻遏蛋白和RNA polRNA pol可同时与可同时与可同时与可同时与DNADNA结合结合结合结合 RNA pol RNA pol 与启动子结合的平衡常数与启动子结合的平衡常数与启动子结合的平衡常数与启动子结合的平衡常数 1.9X101.9X107 7 有阻有阻有阻有阻遏蛋白时遏蛋
14、白时遏蛋白时遏蛋白时,2.5X10,2.5X109 9n n结合着的结合着的结合着的结合着的RNA polRNA pol不能转录不能转录不能转录不能转录.但加入诱导物后但加入诱导物后但加入诱导物后但加入诱导物后,释放出阻释放出阻释放出阻释放出阻遏蛋白遏蛋白遏蛋白遏蛋白,变为开放型启动子复合物变为开放型启动子复合物变为开放型启动子复合物变为开放型启动子复合物.n n阻遏蛋白实际上使阻遏蛋白实际上使阻遏蛋白实际上使阻遏蛋白实际上使RNA polRNA pol贮存在启动子上。贮存在启动子上。贮存在启动子上。贮存在启动子上。这一模式是否存在于其它操纵元系统中？这一模式是否存在于其它操纵元系统中？第17
15、页，讲稿共70张，创作于星期日+glucose-glucoseTime(hr)Units of-galactosidase+lactoseGlucose added6.1.5 lac operon的正调控的正调控1 1 代谢物阻遏效应代谢物阻遏效应代谢物阻遏效应代谢物阻遏效应实验，在实验，在实验，在实验，在laclacGluGlu培养基上培养基上培养基上培养基上 E.coliE.coli只利用只利用只利用只利用GG，只有，只有，只有，只有GG 耗尽时，才会利用耗尽时，才会利用耗尽时，才会利用耗尽时，才会利用laclacn n葡萄糖抑制葡萄糖抑制葡萄糖抑制葡萄糖抑制lac mRNAlac mRN
16、A的转录：的转录：的转录：的转录：可阻止诱导物引起的阻遏物失活效应可阻止诱导物引起的阻遏物失活效应可阻止诱导物引起的阻遏物失活效应可阻止诱导物引起的阻遏物失活效应 仅去掉阻遏物并不能启动仅去掉阻遏物并不能启动仅去掉阻遏物并不能启动仅去掉阻遏物并不能启动laclac基因表达基因表达基因表达基因表达,有其它因素参有其它因素参有其它因素参有其它因素参与与与与第18页，讲稿共70张，创作于星期日n n葡萄糖对葡萄糖对葡萄糖对葡萄糖对laclac操纵元表达的抑制操纵元表达的抑制操纵元表达的抑制操纵元表达的抑制是间接的是间接的是间接的是间接的 n n乳糖的降解是通过乳糖的降解是通过乳糖的降解是通过乳糖的降
17、解是通过cAMPcAMP与与与与 CAPCAP结合起作用的结合起作用的结合起作用的结合起作用的 cAMP:cAMP:环化腺苷酸环化腺苷酸环化腺苷酸环化腺苷酸CAP,catabolite activator protein 由由crp编码编码CRP,catabolite receptor protein第19页，讲稿共70张，创作于星期日第20页，讲稿共70张，创作于星期日2 CAP2 CAP结合位点结合位点结合位点结合位点n nCAPCAP为二聚体，为二聚体，为二聚体，为二聚体，45KD 45KD，被，被，被，被cAMPcAMP激活激活激活激活n n结合位点结合位点结合位点结合位点22bp I
18、 -70 -5022bp I -70 -50 II-50 -40 II-50 -40第21页，讲稿共70张，创作于星期日由于序列的差异，使不同基因受由于序列的差异，使不同基因受由于序列的差异，使不同基因受由于序列的差异，使不同基因受cAMPcAMP激活的激活的激活的激活的水平不同水平不同水平不同水平不同结合位点序列保守结合位点序列保守第22页，讲稿共70张，创作于星期日 3 CAP 3 CAP的结合对的结合对的结合对的结合对DNADNA构型的影响构型的影响构型的影响构型的影响n nDNADNA弯曲弯曲弯曲弯曲n n弯曲点位于弯曲点位于弯曲点位于弯曲点位于CAPCAP结合位点二重对称的中心结合位
19、点二重对称的中心结合位点二重对称的中心结合位点二重对称的中心n n弯曲使弯曲使弯曲使弯曲使CAPCAP能与启动子上的能与启动子上的能与启动子上的能与启动子上的RNA pol RNA pol 接触接触接触接触第23页，讲稿共70张，创作于星期日（1 1）CAPCAP结合位点与转结合位点与转结合位点与转结合位点与转录起始点的位置录起始点的位置录起始点的位置录起始点的位置n nCAPCAP与与与与转录起始点转录起始点转录起始点转录起始点的的的的距离，相距数个整双距离，相距数个整双距离，相距数个整双距离，相距数个整双螺旋螺旋螺旋螺旋n nCAPCAP结合位点在结合位点在结合位点在结合位点在启动子启动子
20、启动子启动子的上下游，都能发挥的上下游，都能发挥的上下游，都能发挥的上下游，都能发挥作用作用作用作用4 CAP对转录的影响对转录的影响第24页，讲稿共70张，创作于星期日（2 2）基因转录对）基因转录对）基因转录对）基因转录对cAMPCAPcAMPCAP系统的依赖性，系统的依赖性，系统的依赖性，系统的依赖性，与启动子本身的效率有关与启动子本身的效率有关与启动子本身的效率有关与启动子本身的效率有关cAMP-CAP复合物的结合，使位点复合物的结合，使位点II附近的富含附近的富含GC区域区域双螺旋结构稳定性降低，因而双螺旋结构稳定性降低，因而-10区的熔解温度降低，区的熔解温度降低，促进开放型启动子
21、复合物的形成促进开放型启动子复合物的形成第25页，讲稿共70张，创作于星期日（3）CAP激活转录的方式激活转录的方式n nCAPCAP直接作用于直接作用于直接作用于直接作用于RNA pol RNA pol a a亚基亚基亚基亚基 缺失缺失缺失缺失RNA pol aRNA pol a亚基的亚基的亚基的亚基的CC末端时，失去受末端时，失去受末端时，失去受末端时，失去受CAPCAP激活的能力激活的能力激活的能力激活的能力n n作用于作用于作用于作用于DNADNA，改变其结，改变其结，改变其结，改变其结构构构构第26页，讲稿共70张，创作于星期日6.1.6 lac operon 的其它问题的其它问题1
22、.lac operon1.lac operon的功能是在的功能是在的功能是在的功能是在正负正负正负正负两个调控体系的协调作用两个调控体系的协调作用两个调控体系的协调作用两个调控体系的协调作用(coordinate(coordinate regulation)regulation)下实现的。下实现的。下实现的。下实现的。阻遏蛋白封闭转录时，阻遏蛋白封闭转录时，阻遏蛋白封闭转录时，阻遏蛋白封闭转录时，CAPCAPCAPCAP不发挥作用；不发挥作用；不发挥作用；不发挥作用；如没有如没有如没有如没有CAPCAPCAPCAP加强转录，即使阻遏蛋白从加强转录，即使阻遏蛋白从加强转录，即使阻遏蛋白从加强转录
23、，即使阻遏蛋白从P P P P上解聚仍无转录活性上解聚仍无转录活性上解聚仍无转录活性上解聚仍无转录活性n nCAPCAP组成型合成，所以组成型合成，所以组成型合成，所以组成型合成，所以cAMPcAMPCAPCAP复合物取决于复合物取决于复合物取决于复合物取决于cAMPcAMP含量含量含量含量n n腺苷酸环化酶位于细胞膜上，其活性与葡萄糖运输的酶有关，腺苷酸环化酶位于细胞膜上，其活性与葡萄糖运输的酶有关，腺苷酸环化酶位于细胞膜上，其活性与葡萄糖运输的酶有关，腺苷酸环化酶位于细胞膜上，其活性与葡萄糖运输的酶有关，因此因此因此因此cAMPcAMPCAPCAP调控乳糖、半乳糖、阿拉伯糖等糖类代谢调控乳
24、糖、半乳糖、阿拉伯糖等糖类代谢调控乳糖、半乳糖、阿拉伯糖等糖类代谢调控乳糖、半乳糖、阿拉伯糖等糖类代谢有关的酶有关的酶有关的酶有关的酶n n降解物敏感型操纵元：只要有葡萄糖存在，这些操纵元就降解物敏感型操纵元：只要有葡萄糖存在，这些操纵元就降解物敏感型操纵元：只要有葡萄糖存在，这些操纵元就降解物敏感型操纵元：只要有葡萄糖存在，这些操纵元就不表达不表达不表达不表达 第27页，讲稿共70张，创作于星期日2.A2.A基因及其生理功能基因及其生理功能基因及其生理功能基因及其生理功能 编码编码编码编码B-B-半乳糖苷乙酰基转移酶，使半乳糖苷乙酰化。该酶不参与半乳糖苷乙酰基转移酶，使半乳糖苷乙酰化。该酶不
25、参与半乳糖苷乙酰基转移酶，使半乳糖苷乙酰化。该酶不参与半乳糖苷乙酰基转移酶，使半乳糖苷乙酰化。该酶不参与乳糖代谢！乳糖代谢！乳糖代谢！乳糖代谢！生理意义：在细胞中有许多能被半乳糖苷酶降解的半乳糖苷类物质，其生理意义：在细胞中有许多能被半乳糖苷酶降解的半乳糖苷类物质，其生理意义：在细胞中有许多能被半乳糖苷酶降解的半乳糖苷类物质，其生理意义：在细胞中有许多能被半乳糖苷酶降解的半乳糖苷类物质，其分解产物不能进一步代谢，积累，抑制细胞生长。半乳糖苷乙酰化分解产物不能进一步代谢，积累，抑制细胞生长。半乳糖苷乙酰化分解产物不能进一步代谢，积累，抑制细胞生长。半乳糖苷乙酰化分解产物不能进一步代谢，积累，抑制
26、细胞生长。半乳糖苷乙酰化后，即无毒后，即无毒后，即无毒后，即无毒.所以所以所以所以lacAlacA虽不在乳糖降解中起作用，但可抑制有虽不在乳糖降解中起作用，但可抑制有虽不在乳糖降解中起作用，但可抑制有虽不在乳糖降解中起作用，但可抑制有害物质的积累害物质的积累害物质的积累害物质的积累3.lac3.lac基因产物数量基因产物数量基因产物数量基因产物数量，1 1：0.50.5：0.20.2 不同酶的数量差异不同酶的数量差异不同酶的数量差异不同酶的数量差异,是由于在翻译水平上的调节是由于在翻译水平上的调节是由于在翻译水平上的调节是由于在翻译水平上的调节.方式有二方式有二方式有二方式有二:核糖核糖核糖核
27、糖体脱离体脱离体脱离体脱离:多顺反子的差别性翻译多顺反子的差别性翻译多顺反子的差别性翻译多顺反子的差别性翻译 内切酶作用内切酶作用内切酶作用内切酶作用:在在在在lac mRNAlac mRNA分子内部，分子内部，分子内部，分子内部，a a基因比基因比基因比基因比z z基因更易受内切酶作基因更易受内切酶作基因更易受内切酶作基因更易受内切酶作用用用用第28页，讲稿共70张，创作于星期日SummarySummary第29页，讲稿共70张，创作于星期日第30页，讲稿共70张，创作于星期日Summary of lac operon regulationGlucoseGlucosecAMPcAMPLact
28、oseLactoseTranscription Transcription of lac mRNAof lac mRNAHighHighLowLowPresentPresentlow rate of low rate of expressionexpressionHighHighLowLowAbsentAbsentessentially essentially nonenoneLowLowHighHighAbsentAbsentessentially essentially nonenoneLowLowHighHighPresentPresenthigh rate of high rate o
29、f expressionexpression第31页，讲稿共70张，创作于星期日6.2 Trp operon生物细胞中的氨基酸合成，生物细胞中的氨基酸合成，也受操纵元的调节。细胞需要某种氨也受操纵元的调节。细胞需要某种氨基酸时，其基因即表达，不需要时基因关闭，达到经济的原则。基酸时，其基因即表达，不需要时基因关闭，达到经济的原则。第32页，讲稿共70张，创作于星期日n ntrpR,trpR,阻遏蛋白阻遏蛋白阻遏蛋白阻遏蛋白n nP P，-40+18 -40+18 n nO,-21+1O,-21+1n nL,+1+162L,+1+162n n结构基因结构基因结构基因结构基因t,A下游下游36bp
30、,不依赖不依赖p t,t下游下游250bp，依赖，依赖p 6.2.1 基因组成基因组成第33页，讲稿共70张，创作于星期日sne298第34页，讲稿共70张，创作于星期日6.2.2 Trp operon 的阻遏系统的阻遏系统1 Trp R 1 Trp R 四聚体四聚体四聚体四聚体第35页，讲稿共70张，创作于星期日阻遏蛋白阻遏蛋白阻遏蛋白阻遏蛋白trptrp 有活性的阻遏物有活性的阻遏物有活性的阻遏物有活性的阻遏物n nSNE299SNE299trp O 不转录不转录第36页，讲稿共70张，创作于星期日2 阻遏蛋白的结合位点阻遏蛋白的结合位点 n ntrpO -21 +1trpO -21 +1
31、，反向重复序列，反向重复序列，反向重复序列，反向重复序列n ntrpP -40 +18trpP -40 +18n n活性阻遏物与活性阻遏物与活性阻遏物与活性阻遏物与trpO trpO 的结合与的结合与的结合与的结合与RNA polRNA pol与启动子的结与启动子的结与启动子的结与启动子的结合发生竞争合发生竞争合发生竞争合发生竞争n nSNE299SNE299第37页，讲稿共70张，创作于星期日3 阻遏系统阻遏系统n n主管转录是否启动，主管转录是否启动，主管转录是否启动，主管转录是否启动，n n在培养基中有少量在培养基中有少量在培养基中有少量在培养基中有少量TrpTrp时，时，时，时，mRN
32、AmRNA起始合成，但不能起始合成，但不能起始合成，但不能起始合成，但不能自动延伸，一般在自动延伸，一般在自动延伸，一般在自动延伸，一般在trpEtrpE之前终止转录之前终止转录之前终止转录之前终止转录 粗调开关粗调开关第38页，讲稿共70张，创作于星期日6.2.3 弱化作用弱化作用 attenuation1 1 弱化子，衰减子，弱化子，衰减子，弱化子，衰减子，弱化子，衰减子，n n前导前导前导前导RNARNA，140bp140bp第39页，讲稿共70张，创作于星期日弱化子，弱化子，弱化子，弱化子，衰减子，衰减子，衰减子，衰减子，第40页，讲稿共70张，创作于星期日序列分析发现，其中序列分析发
33、现，其中序列分析发现，其中序列分析发现，其中4 4个片段进行配对，形成个片段进行配对，形成个片段进行配对，形成个片段进行配对，形成不同的二级结构不同的二级结构不同的二级结构不同的二级结构TerminatorTerminator第41页，讲稿共70张，创作于星期日S3122 2 前导肽前导肽前导肽前导肽14aa14aa第42页，讲稿共70张，创作于星期日第43页，讲稿共70张，创作于星期日3 3 转转录录弱弱化化作作用用Lack of trp Lack of trp Lack of aminoacyl tRNA Lack of aminoacyl tRNA Ribosome pause at t
34、rp Ribosome pause at trp codons,occluding codons,occluding sequence 1sequence 1Form 2:3 hairpin Form 2:3 hairpin anti-anti-anti-anti-terminatorterminatorterminatorterminator Transcription into trpE and Transcription into trpE and beyond beyond 第44页，讲稿共70张，创作于星期日High trp High trp Trp is inserted at t
35、he Trp is inserted at the trp codons trp codons Translate to the end of leader Translate to the end of leader message message Ribosome occlude sequence 2Ribosome occlude sequence 2Terminate transcription at(3:4 Terminate transcription at(3:4 form form terminatorterminator)第45页，讲稿共70张，创作于星期日弱化子对转录调控的
36、关键弱化子对转录调控的关键n n空间结构，空间结构，空间结构，空间结构，10th and 11th codons encode trp residues 10th and 11th codons encode trp residues (rare AA)(rare AA)n n时间，核糖体停顿在时间，核糖体停顿在时间，核糖体停顿在时间，核糖体停顿在2 2个个个个Trp Trp 密码子上时，产生延宕，密码子上时，产生延宕，密码子上时，产生延宕，密码子上时，产生延宕，此时此时此时此时4 4区未转录出来区未转录出来区未转录出来区未转录出来The leader peptide is to determ
37、iner trp availability The leader peptide is to determiner trp availability and to regulate transcription terminationand to regulate transcription termination14amino-acid(encoded by 27-68 of the leader 14amino-acid(encoded by 27-68 of the leader RNA RNA summary第46页，讲稿共70张，创作于星期日6.2.4 阻遏作用与弱化作用的协调阻遏作用
38、与弱化作用的协调n n 阻遏效率阻遏效率阻遏效率阻遏效率 启动子的转录起始频率在启动子的转录起始频率在启动子的转录起始频率在启动子的转录起始频率在R+R+和和和和R-R-相差相差相差相差7070倍倍倍倍 n n弱化作用弱化作用弱化作用弱化作用 trptrp存在时，约有存在时，约有存在时，约有存在时，约有1010的的的的RNA polRNA pol侥幸转录侥幸转录侥幸转录侥幸转录trptrp操纵子具有双重调节体系？操纵子具有双重调节体系？操纵子具有双重调节体系？操纵子具有双重调节体系？第47页，讲稿共70张，创作于星期日Negativerepressible operon可以被最终合成产物所阻遏
39、可以被最终合成产物所阻遏R P O leading seq.E D C B Atrp+为什么需要阻遏体系？为什么需要阻遏体系？当大量当大量Trp 存在时，阻遏系统起作用。阻遏物与之结合，阻止先存在时，阻遏系统起作用。阻遏物与之结合，阻止先导导mRNA合成。合成。经济经济第48页，讲稿共70张，创作于星期日仅有少量仅有少量 trp时，时，RNApol启动，启动，但在但在L.S.处脱落，转录中断处脱落，转录中断R P O leading seq.E D C B A少量少量trp+不足以结合不足以结合 O 位点位点为什么需要弱化系统？为什么需要弱化系统？当当trp浓度低时，阻遏物从有活性变为无活性，
40、速度极慢，不能浓度低时，阻遏物从有活性变为无活性，速度极慢，不能很快引发很快引发trp 合成。因此需要一个能快速作出反应的系统，以保持合成。因此需要一个能快速作出反应的系统，以保持培养基中适当的培养基中适当的Trp水平水平,弱化系统恰恰符合此要求。弱化系统恰恰符合此要求。第49页，讲稿共70张，创作于星期日第50页，讲稿共70张，创作于星期日6.2.5 正控制系统和负控制系统正控制系统和负控制系统1 负控制系统：负控制系统：在没有调节蛋白质存在时基因表达，加入调节蛋白后基在没有调节蛋白质存在时基因表达，加入调节蛋白后基因表达活性被关闭因表达活性被关闭 阻遏蛋白：负控制系统中的调节蛋白阻遏蛋白：
41、负控制系统中的调节蛋白第51页，讲稿共70张，创作于星期日Add signal mol.Operon offCo-repressor 辅阻遏物辅阻遏物Add signal mol.Operon onInducer 诱导物诱导物(inducible operon)(repressible operon)负控诱导负控诱导负控阻遏负控阻遏第52页，讲稿共70张，创作于星期日2 正控制系统：正控制系统：n n没有调节蛋白质存没有调节蛋白质存没有调节蛋白质存没有调节蛋白质存在时基因关闭在时基因关闭在时基因关闭在时基因关闭,加入加入加入加入这种调节蛋白质后这种调节蛋白质后这种调节蛋白质后这种调节蛋白质后基
42、因活性被开启基因活性被开启基因活性被开启基因活性被开启n n诱导蛋白诱导蛋白诱导蛋白诱导蛋白第53页，讲稿共70张，创作于星期日6.3 基因转录的时序调控基因转录的时序调控n n概念：原核生物在生长发育的各个阶段，基因的表达是概念：原核生物在生长发育的各个阶段，基因的表达是概念：原核生物在生长发育的各个阶段，基因的表达是概念：原核生物在生长发育的各个阶段，基因的表达是按照一定时间顺序进行的按照一定时间顺序进行的按照一定时间顺序进行的按照一定时间顺序进行的n n意义意义意义意义 有效利用能源有效利用能源有效利用能源有效利用能源 避免不适当的表达，造成的危害避免不适当的表达，造成的危害避免不适当的
43、表达，造成的危害避免不适当的表达，造成的危害n n途径途径途径途径 亚基的更换（亚基的更换（亚基的更换（亚基的更换（枯草杆菌，枯草杆菌，枯草杆菌，枯草杆菌，E.coliE.coli，T4 phageT4 phage）T7T7噬菌体生长过程中噬菌体生长过程中噬菌体生长过程中噬菌体生长过程中RNA polRNA pol的替代的替代的替代的替代 噬菌体基因表达的调控噬菌体基因表达的调控噬菌体基因表达的调控噬菌体基因表达的调控第54页，讲稿共70张，创作于星期日 亚基的更换亚基的更换8.3.18.3.1枯草杆菌噬菌体枯草杆菌噬菌体枯草杆菌噬菌体枯草杆菌噬菌体SPO1SPO1早中晚基因表达的转换早中晚基
44、因表达的转换早中晚基因表达的转换早中晚基因表达的转换n nSPO1SPO1，烈性噬菌体，烈性噬菌体，烈性噬菌体，烈性噬菌体n n如何实现如何实现如何实现如何实现早中晚基因表达的转换早中晚基因表达的转换早中晚基因表达的转换早中晚基因表达的转换?通过更换通过更换通过更换通过更换 亚基，使亚基，使亚基，使亚基，使SPO1SPO1的早中晚基因有条不紊地表达的早中晚基因有条不紊地表达的早中晚基因有条不紊地表达的早中晚基因有条不紊地表达 因子的负责识别启动子的保守序列，是转录起始唯一需要的因子的负责识别启动子的保守序列，是转录起始唯一需要的因子。许多细菌能生产多种可取代的因子。许多细菌能生产多种可取代的
45、因子，以识别不同的启因子，以识别不同的启动子。当细胞从基本的转录机制转入各种特定基因表达时，需动子。当细胞从基本的转录机制转入各种特定基因表达时，需要要不同的不同的 因子因子指导指导RNA聚合酶与各种启动子结合聚合酶与各种启动子结合第55页，讲稿共70张，创作于星期日早期，早期，2 55，产生，产生gp28gp2828 取代取代 5555第56页，讲稿共70张，创作于星期日中期，中期，中期，中期，gp28 gp28 取代取代取代取代 5555产生产生产生产生gp33,gp34gp33,gp34第57页，讲稿共70张，创作于星期日晚期晚期,gp33,33,gp3434取代取代 gp2828，55
46、55第58页，讲稿共70张，创作于星期日枯草杆菌中每个枯草杆菌中每个枯草杆菌中每个枯草杆菌中每个 因子都能识别具有特征性的因子都能识别具有特征性的因子都能识别具有特征性的因子都能识别具有特征性的一致序列的一组启动子一致序列的一组启动子一致序列的一组启动子一致序列的一组启动子调节蛋白质相互取代的原因，调节蛋白质相互取代的原因，调节蛋白质相互取代的原因，调节蛋白质相互取代的原因，可能是它们与核心酶的亲和力所决定的可能是它们与核心酶的亲和力所决定的可能是它们与核心酶的亲和力所决定的可能是它们与核心酶的亲和力所决定的第59页，讲稿共70张，创作于星期日6.4 小分子小分子RNA的翻译调节的翻译调节6.
47、4.1 6.4.1 干扰干扰干扰干扰mRNAmRNA的互补的互补的互补的互补RNA RNA mRNA mRNAinterfering complementary RNAinterfering complementary RNAn n19831983年，年，年，年，Mizuno,SimonMizuno,Simon几乎同时发现几乎同时发现几乎同时发现几乎同时发现RNARNA可作为调节可作为调节可作为调节可作为调节因子，因子，因子，因子，与调节蛋白一样，与调节蛋白一样，与调节蛋白一样，与调节蛋白一样，RNARNA合成后，可扩散到靶位合成后，可扩散到靶位合成后，可扩散到靶位合成后，可扩散到靶位点。点。
48、点。点。RNA也可作为调节物质也可作为调节物质？！？！n n反义反义反义反义RNARNA，可与，可与，可与，可与mRNAmRNA结合结合结合结合 结合位点是结合位点是结合位点是结合位点是S-D,AUG,S-D,AUG,部分部分部分部分N N端密码子端密码子端密码子端密码子 与与与与RNARNA形成双螺旋结构，作为内切酶底物形成双螺旋结构，作为内切酶底物形成双螺旋结构，作为内切酶底物形成双螺旋结构，作为内切酶底物 与转录产物结合，使转录提前终止与转录产物结合，使转录提前终止与转录产物结合，使转录提前终止与转录产物结合，使转录提前终止第60页，讲稿共70张，创作于星期日例，例，E coli 中外膜
49、蛋白中外膜蛋白 ompF 的的 表达调控表达调控噬菌体，噬菌体，cII蛋白抑制晚期基因转蛋白抑制晚期基因转录录Tn10中转座酶翻译的调节中转座酶翻译的调节第61页，讲稿共70张，创作于星期日6.4.2 E coli 中中 ompF 基因的翻译调节基因的翻译调节Env，编码渗透压感受器的受体蛋白，编码渗透压感受器的受体蛋白ompC低渗时，低渗时，ompC关闭，关闭，ompF增加增加高渗时，高渗时，ompC增加，增加，ompF下降下降ompC与与ompF是外膜蛋白，是外膜蛋白，受培养基渗透压的调节受培养基渗透压的调节第62页，讲稿共70张，创作于星期日第63页，讲稿共70张，创作于星期日RNAi
50、技术技术n n 1998 1998年年年年2 2月，月，月，月，Andrew FireAndrew Fire等将单链等将单链等将单链等将单链RNARNA纯化后注射纯化后注射纯化后注射纯化后注射线虫时发现，基因抑制效应变得十分微弱，而经过线虫时发现，基因抑制效应变得十分微弱，而经过线虫时发现，基因抑制效应变得十分微弱，而经过线虫时发现，基因抑制效应变得十分微弱，而经过纯化的双链纯化的双链纯化的双链纯化的双链RNARNA却正好相反，能够高效特异性阻却正好相反，能够高效特异性阻却正好相反，能够高效特异性阻却正好相反，能够高效特异性阻断相应基因的表达。将这一现象称为断相应基因的表达。将这一现象称为断相