原核生物基因的表达调控2课时.ppt
目 录,一、诱导负调控 0.8课时二、诱导正调控 0.2课时三、阻遏调控 0.2课时四、弱化子调控 0.3课时五、翻译调控 0.3课时六、mRNA加工调控 0.2课时,一、诱导负调控(inducible negative regulation),1、乳糖操纵子(lactose operon)的发现,1、乳糖操纵子(lactose operon)的发现,E.coli乳糖代谢 w t添加乳糖时,-半乳糖苷酶、渗透酶和转乙酰基酶含量同时增加，无乳糖时3种酶合成同时停止，说明这3种酶是一个系统。E.coli乳糖代谢突变型不添加乳糖时，上述3种酶也会表达，说明乳糖代谢系统除上述结构基因之外，还有调节该系统的基因。,一、诱导负调控(inducible negative regulation),2、lac operon结构,一、诱导负调控(inducible negative regulation),lacI基因生产的阻遏物关闭操纵子；有乳糖时，因乳糖与阻遏物结合，操纵基因lacO 被打开，Z、Y和A结构基因分别翻译出半乳糖苷酶、渗透酶和转乙酰酶，分解乳糖为葡萄糖被利用。操纵子通常关着诱导能打开称诱导调控，调节基因生产阻遏物的调控称诱导负调控。,3、诱导负调控,一、诱导负调控(inducible negative regulation),结构基因Z、Y、A突变Z-、Y-、A-后分别失去-半乳糖苷酶、渗透酶和转乙酰基酶合成能力，称非组成型突变。操纵、调节和启动基因突变会影响到结构基因产物表达，称组成型突变。操纵基因O突变成OC后，阻遏物不能识别，不能与O基因结合。所以，该突变体没有乳糖时也生产上述3种酶，称OC组成型突变。,4、组成与非组成型突变,一、诱导负调控(inducible negative regulation),5、调节基因组成型突变,一、诱导负调控(inducible negative regulation),6、调节基因超组成型突变,一、诱导负调控(inducible negative regulation),调节基因I+突变成Is生产的阻遏物，因失去了与诱导物的结合位点。在乳糖诱导下操纵子也无法打开，结构基因不表达，称超组成型突变。I-Is突变，其阻遏物变化位点C端中心，推测I-d突变的阻遏物变化位点可能是N端，会与O基因紧密结合，出现超组成型突变。,7、部分二倍体显隐性研究,一、诱导负调控(inducible negative regulation),1、cAMP与CAP复合物诱导正调控,二、诱导正调控(inducible positive regulation),诱导负控制：I基因生产的阻遏蛋白，通常将操纵子关闭，诱导时才被打开的操纵子称诱导负调控。如lac operon。诱导正控制：I基因生产无活性激活蛋白无法打开操纵子，诱导时有活性、打开操纵子的调控称诱导正调控。如cAMP lac operon诱导自控制：调节基因位于操纵子内为之。,2、诱导调控类型,二、诱导正调控(inducible positive regulation),非编码区基因有：启动基因P、操纵基因O、前导序列L、弱化子、终止子；编码区有：5个结构基因。包括：邻氨基苯甲酸合成酶E.D基因，吲哚甘油磷酸合成酶C，色氨酸合成酶B、A共5个基因。结构如下：,1、色氨酸操纵子结构 1978,Yanofsky,三、阻遏调控(repressible regulation),调节基因R生产无活性阻遏蛋白，操纵子一直被打开生产色氨酸。操纵子通常开着，辅阻时才被关闭的调控称可阻遏调控。过量的色氨酸激活了阻遏蛋白，关闭操纵子。因调节基因产物是阻遏蛋白称阻遏负调控，也称反馈抑制。,2、色氨酸操纵子调控,三、阻遏调控(repressible regulation),负控制:I基因生产无活性阻遏蛋白，操纵子一直被打开，辅阻时才被关闭，称阻遏负调控。如trp operon。正控制:I基因生产激活蛋白，操纵子一直被打开，辅助时激活蛋白失活关闭操纵子，称阻遏正调控。如甲硫氨酸操纵子；操纵基因位于操纵子内称阻遏自控调控，如his operon,3、阻遏调控类型,三、阻遏调控(repressible regulation),前导序列中直接参与operon弱化调控的区间称弱化子。色氨酸操纵子E、O基因间有162bp序列，有弱化转录的作用称弱化子；trpL123150bp缺失突变体的转录速率高6-8倍。,1、弱化子（attenuator）,四、弱化子调控（attenuator regulation）,2、弱化子结构,四、弱化子调控（attenuator regulation）,弱化子有4个区间。1区L5459两个UGG UGG trp密码子；如果3-4区配对因没有碱基游离，转录马上终止；如果2-3区配对，第4区游离，转录缓慢终止。,trp 浓度高时,色氨酰-tRNA浓度高，第1区L5459两个trp密码子被占，导致3-4区配对因无游离碱基,转录立即终止。trp浓度低时,色氨酰-tRNA浓度低，很难通过两个trp密码子，导致2-3区配对第4区游离，缓慢转录trp mRNA。,4、弱化子调控原理,四、弱化子调控（attenuator regulation）,1、严谨反应(stringent response),五、翻译调控（translation regulation）,mRNA空转减少蛋白质翻译量,严谨因子，即鸟苷四磷酸改变RNA聚合酶结构，使rRNA转录量急剧下降,核糖体蛋白失去结合对象,蛋白质合成停止。所以，严谨反应既是mRNA翻译水平调控，又是rRNA转录水平的调控。,严谨因子调控,五、翻译调控（translation regulation）,1、严谨反应(stringent response),2、偶联翻译,五、翻译调控（translation regulation）,3、自我调控,五、翻译调控（translation regulation）,六、RNA调控（RNA regulation）,3、成熟RNA前体加工,剪切间隔序列，加工成有活性的成熟RNA分子 RNA都有失活的间隔序列，需剪去后才有活性tRNA3端添臂，加工成有活性的RNA分子 转录的tRNA没有CCA氨基酸臂，需要添加臂端,六、RNA调控（RNA regulation）,4、反义RNA(antisense RNA)调控,六、RNA调控（RNA regulation）,反义RNA是指有意链RNA的互补RNA，能抑制同源RNA翻译。1983年发现：Tn10转座子在IS10R末端有2个启动子，内向顺式启动子Pin指导Tn10转座子合成转座酶，外向反式启动子Pout指导Tn10转座子反义链转录，正反义链转录的RNA有36bp重叠区可以配对，两者高频率配对时转座酶mRNA翻译停止；低频率配对时转座酶mRNA翻译。,第14章 原核生物基因的表达调控一、作业 P348-349 4.9二、复习题（一）名词注释1.transcriptional control 8.insulator2.inducible regulation 9.trans-acting factor3.lactose operon 10.hormone response element 4.repressible regulation 11.5untranslated region regulation5.attenuator 12.post translation control6.stringent control 13.heterogeneos nucleus RNA7.cis acting element（二）填空1、原核生物基因的表达调控以（）和（）调控为主，mRNA加工为辅。2、调节基因生产的阻遏蛋白能与操纵基因结合关闭操纵子，诱导物作用下失去活性不能关闭操纵子的调控类型称为（）调控，因调节基因生产的无活性激活蛋白，在诱导物的作用下形成有活性的复合物操纵子被打开的调控类型称为（）调控。3、调节基因生产的无活性阻遏蛋白，在辅阻物作用下形成有活性的复合物,操纵子被关闭的调控类型称为（）调控，调节基因生产的激活蛋白，在辅阻物作用下失去活性,操纵子被关闭的调控类型称为（）调控。,4、因自身生产产物有余，而使无活性阻碍蛋白活化，关闭启动基因，停止该物质转录生产的调控称为()调控。因自身生产产物与相应的tRNA结合，该产物氨酰基tRNA有余，而使mRNA产生内部终止子及茎环结构，停止该物质生产的调控为()调控。5、因某基因突变使邻近基因翻译量也相应减少的现象称为（），导致这种现象的原因是前面基因的终止子就是后面基因的（）。（三）选择填空1、乳糖操纵子发生组成型突变后不诱导情况下也会表达。下面基因型哪些不是组成型突变。（）a、OCZ+；b、I-Y+；c、I-Y+；d、O+Y-。2、原核生物翻译水平的基因表达调控包括（）。a、严谨反应；b、弱化子调控；c、阻遏调控；d、mRNA加工调控,（四）判断题 原核生物结构基因最先转录出来的mRNA前体分子称hnRNA。（）（五）复习题 指出下列每一种部分二倍体是诱导型还是组成型？是否能合成-半乳糖苷酶(斜线左侧是质粒基因型，右侧是染色体基因型)a)lacZ+lacY-/lacZ-lacY+b)lacOClacZ-lacY+/lacZ+lacY-c)lacP-lacZ+/lacOClacZ-d)lacI+lacP-lacZ+/lacI-lacZ+,
