原核生物的转录及调控幻灯片.ppt

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1、原核生物的转录及调控第1页，共67页，编辑于2022年，星期五转录：转录：在在DNADNA指导的指导的RNARNA聚合酶催化下，以聚合酶催化下，以DNADNA链的一链的一条链为模板，按照碱基配对原则合成条链为模板，按照碱基配对原则合成RNARNA链的过程链的过程。不对称转录不对称转录：在：在DNADNA双链分子中，转录通常只在双链分子中，转录通常只在DNADNA的的一条链上进行，另一条链则不能转录，但可能对转录一条链上进行，另一条链则不能转录，但可能对转录起调节作用，这种转录方式称不对称转录。起调节作用，这种转录方式称不对称转录。转录单位转录单位：就是从启动子到终止子的一段：就是从启动子到终止

2、子的一段DNADNA序列。序列。第一节第一节 转录概述转录概述第2页，共67页，编辑于2022年，星期五一、基因的编码链和有意义链一、基因的编码链和有意义链模板链：模板链：用于转录用于转录RNARNA的链称为模板链，或负的链称为模板链，或负（）链，又称无义链。（）链，又称无义链。编码链编码链：与模板链互补的：与模板链互补的DNADNA链称为编码链，链称为编码链，或正（）链，又称有义链。或正（）链，又称有义链。第3页，共67页，编辑于2022年，星期五二、转录的基本要点二、转录的基本要点底物：底物：NTP；模板：反义链；模板：反义链；方向：方向：53；酶：酶：RNA pol；产物：产物：RNA单

3、链单链第4页，共67页，编辑于2022年，星期五转录和复制：转录和复制：都是遗传信息的传递都是遗传信息的传递第5页，共67页，编辑于2022年，星期五三、转录起始位点三、转录起始位点转录起点位点核苷酸为转录起点位点核苷酸为1 1。上游序列上游序列upstreamupstream ：转录起点的前面的序列：转录起点的前面的序列，用负用负数码（）表示，数码（）表示，起点前一个核苷酸为起点前一个核苷酸为1 1。下游序列下游序列downstreamdownstream：转录起点的后面的序列转录起点的后面的序列，用正用正数码（）表示。数码（）表示。没有编号为没有编号为的碱基。的碱基。第6页，共67页，编辑

4、于2022年，星期五第7页，共67页，编辑于2022年，星期五第二节第二节 原核生物转录的相关酶类原核生物转录的相关酶类一、一、E.coli RNA聚合酶聚合酶E.coli只有一种聚合酶；只有一种聚合酶；E.coli RNA pol全酶全酶由由5种亚基组成，即种亚基组成，即2，480kD；2 构成核心酶构成核心酶，核心酶与核心酶与因子构成全酶因子构成全酶。第8页，共67页，编辑于2022年，星期五E.coli RNA聚合酶的基本性质聚合酶的基本性质第9页，共67页，编辑于2022年，星期五RNA polymerase in prok.Core EnzymeHolo Enzyme for elo

5、ngationfor initiation依靠静电作用力依靠静电作用力依靠空间结构依靠空间结构非专一性与非特异非专一性与非特异DNA 结合结合专一性与专一性与 特异特异DNA结合结合半衰期；半衰期；60半衰期；数小时半衰期；数小时cover60bp 第10页，共67页，编辑于2022年，星期五Richard Burgess and Andrew Travers(1969)150 kD160 kD 70 kD 40 kDCartoon illustrating separation of the subunits of E.coli RNA polymerase by SDS-PAGE第11页，

6、共67页，编辑于2022年，星期五1、核心酶：催化磷酸二酯键的形成、核心酶：催化磷酸二酯键的形成亚基亚基：2个，功能多样（核心酶的组建因子、促进双个，功能多样（核心酶的组建因子、促进双链的解开和重新聚合、启动子识别、促进链的解开和重新聚合、启动子识别、促进RNA pol与与DNA 模板链上游转录因子结合）模板链上游转录因子结合）亚基亚基：1个，结合核苷酸底物，催化磷酸二酯键的形个，结合核苷酸底物，催化磷酸二酯键的形成；成；亚基亚基：碱性强，与模板链结合；：碱性强，与模板链结合；二、二、RNA聚合酶各亚基的功能聚合酶各亚基的功能第12页，共67页，编辑于2022年，星期五2、因子因子：Reusa

7、ble；修饰修饰 RNA pol 的构型；的构型；识别启动子，但无催化活性。识别启动子，但无催化活性。不同原核生物具有不同原核生物具有基本相同的核心酶基本相同的核心酶，但，但亚基有所亚基有所差别差别，决定了原核生物基因的选择性表达。，决定了原核生物基因的选择性表达。第13页，共67页，编辑于2022年，星期五3、原核生物、原核生物RNA聚合酶抑制剂聚合酶抑制剂：利福平（利福平（Rifampin）：与细菌：与细菌RNA pol 亚亚基结合，阻碍转录的基结合，阻碍转录的起始起始作用；作用；利链菌素利链菌素（streptolydigin）：与细菌与细菌RNA pol 亚基结合，抑制转录的亚基结合，抑

8、制转录的延伸延伸。肝素肝素：与细菌：与细菌RNA pol 亚基结合，阻碍亚基结合，阻碍其与其与模板模板DNA的结合的结合。第14页，共67页，编辑于2022年，星期五第三节第三节 原核生物转录的过程原核生物转录的过程RNA的转录包括的转录包括promotion，elongation，termination 三过程；三过程；从从promoter到到terminator称为称为transcriptional unit；原核生物中的转录单位多为原核生物中的转录单位多为 polycistron；转录起始点记为转录起始点记为+1，其上游记为，其上游记为负值负值，下游记为，下游记为正值正值。+1-10+1

9、0upstreamstart pointdownstream第15页，共67页，编辑于2022年，星期五一、转录的起始一、转录的起始关键：全酶能以关键：全酶能以很高的亲和性很高的亲和性结合在结合在启动子启动子promoter；启动子启动子：RNA聚合酶识别、结合并起始转聚合酶识别、结合并起始转录的一段录的一段DNA序列。序列。第16页，共67页，编辑于2022年，星期五promoter 由两个重要部分组成由两个重要部分组成（一）原核启动子的结构（一）原核启动子的结构第17页，共67页，编辑于2022年，星期五-70 -40：up element（上游元件）上游元件）CAP-cAMP bindi

10、ng site -35 -10：core promoter（核心启动子）核心启动子）RNA pol.binding site基因表达调控的正控制位点基因表达调控的正控制位点CAP：Catabolite gene Activator ProteincAMP Acceptor Protein（cAMP受体蛋白受体蛋白）（分解代谢基因激活蛋白分解代谢基因激活蛋白）第18页，共67页，编辑于2022年，星期五 1、核心启动子：核心启动子：Sextama Box：（R site）TTGAC（Sextama Box）-35 site。RNA pol.loosely binding sitePribnow

11、Box：TATAAT（pribnow Box）-10 site。RNA pol.firmly binding site（B site）Initiation site：+1 site。RNA transcriptional startpoint（I site）A/G-35(R)-10(B)+1(I)RNA第19页，共67页，编辑于2022年，星期五lSextama Box与与Pribnow Box间距间距17bp，有利于有利于RNA pol启动启动l-35 Box or-10 Box mut.间距间距趋近趋近于于17 bp，up mutation间距间距远离远离于于17 bp，down muta

12、tion17bp的的间距间距比比17bp的的序列序列对转录更为重要对转录更为重要-35 Box and-10 Box mut.转录效率下降转录效率下降100倍倍 转录效率下降转录效率下降1000倍倍第20页，共67页，编辑于2022年，星期五2、上游元件：上游元件：CAP-cAMP binding site（Activator region，AR）当：当：ARI+CAP-cAMP AR I：CAP-cAMP 的强结合位点（的强结合位点（-70 -50）AR II：CAP-cAMP 的弱结合位点（的弱结合位点（-50 -40）cooperative effect提高提高ARII 的结合效率的结合

13、效率IR-70 ARI-40ARII IR-50第21页，共67页，编辑于2022年，星期五 RNA pol AR II+CAP-cAMP 复合体：复合体：促使促使-35 box附近附近GC岛区的双螺旋结构稳定性降低，岛区的双螺旋结构稳定性降低，-10 box的解链温度降低，有利于转录启动的解链温度降低，有利于转录启动ARI ARII GC Island -35 -10 Null AR II RNA pol.into-10 Box but transcription off ARII+CAP-cAMPpromotionRNA pol.into-35 Boxinto-10 Boxstarting

14、 transcription RNA pol RNA pol第22页，共67页，编辑于2022年，星期五-CTDCAP-cAMPARI ARIIARI ARIIActivation transcription Up element+CAP-cAMP RNA PolymeraseRNA Polymerase复合体复合体 CAP-cAMP CAP-cAMP 与与RNA PolymeraseRNA Polymerase的的-CTD结合，激活转录结合，激活转录 第23页，共67页，编辑于2022年，星期五（二）（二）原核基因转录的起始原核基因转录的起始1、因子的作用：因子的作用：降低降低全酶与一般全酶

15、与一般DNA的的非专一性非专一性结合力（结合力（20000倍倍）；）；增强增强全酶与启动子全酶与启动子R site、B site的的专一性专一性结合力结合力（100倍倍）；）；导致导致RNA链的延伸缓慢链的延伸缓慢第24页，共67页，编辑于2022年，星期五Promoter与与 factor 间的结合专效性间的结合专效性决定了决定了 strong promoter&weak promoter；-35 box,-10 box的差异影响启动子与的差异影响启动子与RNA pol 中中因因子的子的结合能力结合能力；不同启动子的不同启动子的-35，-10 box间存在较为间存在较为保守的标准保守的标准序

16、列（标准启动子）序列（标准启动子）；factor is responsible for recognition of consensus sequence of promoter and only required for initiation.第25页，共67页，编辑于2022年，星期五2、RNA pol与启动子的结合与启动子的结合因子识别启动子上结合位点。因子识别启动子上结合位点。RNA pol全酶与全酶与-35 box结合结合封闭型启动复合物封闭型启动复合物；酶向酶向-10 box移动，并与之牢固结合，促使移动，并与之牢固结合，促使-10 box及起始位点处发生局部解链及起始位点处发生局

17、部解链开放型启动复合物开放型启动复合物；DNA解螺旋扩展到解螺旋扩展到-10 box下游下游17bp范围。范围。第26页，共67页，编辑于2022年，星期五3、转录起始位点的决定、转录起始位点的决定酶与酶与-10 box 的结合，决定了第一个起始碱基的结合，决定了第一个起始碱基的选择。的选择。第一个被转录的碱基离第一个被转录的碱基离-10 box 的保守的保守T约约69nts。mRNA的起始位点多为的起始位点多为G，其次为其次为A，很少为很少为U,起始点核苷酸的两侧分别为起始点核苷酸的两侧分别为C 和和T。第27页，共67页，编辑于2022年，星期五4、三元复合物的形成和、三元复合物的形成和因

18、子的解离因子的解离RNA合成一开始，就形成合成一开始，就形成模板模板-RNA pol-RNA的的三元复合物三元复合物。因子解离，核心酶与模板的亲和性下降到非特因子解离，核心酶与模板的亲和性下降到非特异性结合的水平，异性结合的水平，RNA pol在在DNA链上变得容易链上变得容易移动，为链的延伸创造了条件；移动，为链的延伸创造了条件；游离的游离的因子可以重新进行功能循环。因子可以重新进行功能循环。第28页，共67页，编辑于2022年，星期五转录的起始转录的起始核心酶在核心酶在因子帮助下特异性结合到因子帮助下特异性结合到DNA上；上；RNA pol与启动子与启动子-35 box 结合，形成结合，形

19、成封闭型起始复合封闭型起始复合物物；酶滑动到酶滑动到-10 box，转变成为转变成为开放型起始复合物开放型起始复合物，启动，启动子活化，双链解开，模板链暴露，插入最初的子活化，双链解开，模板链暴露，插入最初的2个个核苷酸；核苷酸；酶继续加上开头的几个酶继续加上开头的几个NTP，形成形成三元起始复合物三元起始复合物，在在RNA链合成了链合成了89个碱基后，个碱基后，因子解离，转录开因子解离，转录开始。始。第29页，共67页，编辑于2022年，星期五Model of the interaction between E.coil RNA polymerase holoenzyme and a pro

20、moterDNAIncorporating the first few Nt第30页，共67页，编辑于2022年，星期五二、原核生物转录的延伸二、原核生物转录的延伸RNA pol沿着模板链移动，沿着模板链移动，RNA链不断延伸，并链不断延伸，并保持三元复合物的结构；保持三元复合物的结构；转录泡中的转录泡中的DNA螺旋前开、后合，螺旋前开、后合，RNA延长，不延长，不断脱离断脱离DNA；RNA链的延伸速度不是恒定的，在模板富含链的延伸速度不是恒定的，在模板富含GC的区的区域，转录就会减慢域，转录就会减慢/停顿。停顿。第31页，共67页，编辑于2022年，星期五17bp螺旋解开长度螺旋解开长度12

21、bpDNA-RNA复合体长度复合体长度第32页，共67页，编辑于2022年，星期五影响影响RNA延伸速度的因素：延伸速度的因素：RNA pol；暂停信号暂停信号：导致转录速度突然出现变化的特殊：导致转录速度突然出现变化的特殊序列。序列。GC富集区富集区：产物：产物RNA不易释放；不易释放；IR：产物形成茎环结构，妨碍上游的模板恢复双链。产物形成茎环结构，妨碍上游的模板恢复双链。其他配基：其他配基：ppNpp、NusA蛋白。蛋白。第33页，共67页，编辑于2022年，星期五NusA protein：69 Kd,acid protein RNApol-attaching factor Impel

22、RNApol.pausing in terminator for 1-15 and waiting for Rho factor to stop transcription of RNA After initiation substituting NusA+core E antiterminationN protein utilization substance第34页，共67页，编辑于2022年，星期五NusA binds to polymerase,and N binds to both NusA and box B of the nut site region of the transc

23、ript,creating a loop in the growing RNA.This complex is relatively weak and can cause antitermination only at terminators near the nut site(These conditions exist only in vitro.).(Nut N binding site)antitermination N protein第35页，共67页，编辑于2022年，星期五三、三、原核生物原核生物转录转录的终止的终止转录的终止依赖于转录的终止依赖于RNA产物的特定序列；产物的特定

24、序列；原核和某些真核生物的终止子要求转录产物原核和某些真核生物的终止子要求转录产物RNA 3端具有发夹的二级结构，茎部富有端具有发夹的二级结构，茎部富有GC序列；序列；终止子的分类：终止子的分类：根据终止反应是否需要根据终止反应是否需要蛋白蛋白第36页，共67页，编辑于2022年，星期五1、不依赖于、不依赖于因子的终止子（强终止子）因子的终止子（强终止子）结构特点结构特点：RNA具有一个发夹结构（富含具有一个发夹结构（富含GC）和随后和随后polyU片段。片段。作用机制作用机制：RNA pol+发夹结构发夹结构 转录暂停转录暂停 后后随杂合分子不稳定的随杂合分子不稳定的poly(U-dA)RN

25、A容易从模板容易从模板上脱落上脱落RNA-DNA-RNA pol 解聚解聚 转录终止转录终止第37页，共67页，编辑于2022年，星期五第38页，共67页，编辑于2022年，星期五2、依赖于、依赖于因子的终止子（弱终止子）因子的终止子（弱终止子）因子因子：55kD，六聚体。能够利用水解，六聚体。能够利用水解ATP释放释放的能量使的能量使RNA从三元复合物中释放出来；从三元复合物中释放出来；结构结构：仍然具有茎环结构，但：仍然具有茎环结构，但GC碱基对含量较碱基对含量较少，下游也缺乏少，下游也缺乏polyU结构。结构。第39页，共67页，编辑于2022年，星期五第40页，共67页，编辑于2022

26、年，星期五1、2、3、第41页，共67页，编辑于2022年，星期五终止类型终止类型回文序列回文序列后随序列后随序列不依赖不依赖因子的终止子因子的终止子富含富含GC富含富含U依赖依赖因子的终止子因子的终止子不富含不富含GC不富含不富含U第42页，共67页，编辑于2022年，星期五第四节第四节 原核生物转录的调控原核生物转录的调控基因表达的调控主要发生在转录水平；基因表达的调控主要发生在转录水平；转录水平上的调控是最为经济、灵活，又是最为重转录水平上的调控是最为经济、灵活，又是最为重要、复杂的调控；要、复杂的调控；确定需要转录基因的起始位点；确定需要转录基因的起始位点；精细调节基因表达的水平；精细

27、调节基因表达的水平；cis factor 与与 trans factor 严格又灵活的互作；严格又灵活的互作；保证保证RNA pol的连续转录，准确终止。的连续转录，准确终止。第43页，共67页，编辑于2022年，星期五一、原核转录调控的相关概念一、原核转录调控的相关概念（一）诱导和阻遏（一）诱导和阻遏：诱导：诱导：酶的合成取决于特定物质（常为酶的合成取决于特定物质（常为substrate）的存的存在。如培养基中乳糖的存在在。如培养基中乳糖的存在促进促进了了E.coli的半乳糖苷的半乳糖苷酶的酶的合成合成；阻遏：阻遏：当培养基中某种物质（常为当培养基中某种物质（常为product）含量较高，含

28、量较高，细胞就关闭合成这种物质的能力。如培养基中细胞就关闭合成这种物质的能力。如培养基中Trp的存的存在在抑制抑制了了E.coli Trp的的合成合成；第44页，共67页，编辑于2022年，星期五（二）调控的效应物（二）调控的效应物v调节蛋白调节蛋白+小分子物质小分子物质 原核操纵子的诱导原核操纵子的诱导/阻遏。阻遏。这些小分子是基因表达的调节物质这些小分子是基因表达的调节物质-效应物效应物。诱导物诱导物（inducer）：与调节蛋白结合，使其从：与调节蛋白结合，使其从DNA分分子上脱落下来，子上脱落下来，RNA pol开始转录。开始转录。辅阻遏物辅阻遏物（co-repressor）：与调节蛋

29、白结合，可以提高：与调节蛋白结合，可以提高调节蛋白与操纵基因的亲和性，进而关闭结构基因的转调节蛋白与操纵基因的亲和性，进而关闭结构基因的转录。录。第45页，共67页，编辑于2022年，星期五（三（三）正调控和负调控正调控和负调控正调控正调控：调节蛋白与操纵子结合后：调节蛋白与操纵子结合后促进促进转录的进行。转录的进行。负调控负调控：调节蛋白与操纵子结合后：调节蛋白与操纵子结合后抑制抑制转录的进行。转录的进行。正、负调控都存在着诱导和阻遏。正、负调控都存在着诱导和阻遏。第46页，共67页，编辑于2022年，星期五positiveactiveinactiveInd.Rep.正调控正调控+诱导诱导

30、调节蛋白无活性调节蛋白无活性转录不进转录不进行行 诱导物诱导物+调节蛋白调节蛋白有活性调节有活性调节蛋白蛋白转录进行转录进行 正调控正调控+阻遏阻遏 调节蛋白有活性调节蛋白有活性转录进行转录进行 辅阻遏物辅阻遏物+调节蛋白调节蛋白无活无活性调节蛋白性调节蛋白转录不进行转录不进行第47页，共67页，编辑于2022年，星期五negativeactiveinactive 阻遏蛋白有活性阻遏蛋白有活性转录不转录不进行进行 诱导物诱导物+阻遏蛋白阻遏蛋白无活无活性阻遏蛋白性阻遏蛋白转录进行转录进行 负调控负调控+诱导诱导 负调控负调控+阻遏阻遏阻遏蛋白无活性阻遏蛋白无活性转录进行转录进行 辅阻遏物辅阻遏

31、物+阻遏蛋白阻遏蛋白有有活性调节蛋白活性调节蛋白转录不进转录不进行行Ind.Rep.Negative第48页，共67页，编辑于2022年，星期五二、操纵子理论（二、操纵子理论（operon concept）定义定义：原核生物基因表达和调控的单元。：原核生物基因表达和调控的单元。包括包括：结构基因：编码控制某一代谢途径的相关的酶；结构基因：编码控制某一代谢途径的相关的酶；调控元件调控元件：是调节结构基因转录的一段是调节结构基因转录的一段DNA序列，序列，包括启动子和操纵基因；包括启动子和操纵基因；调节基因：其产物（调节蛋白）能够识别并结合操纵调节基因：其产物（调节蛋白）能够识别并结合操纵基因，决

32、定结构基因的转录与否。基因，决定结构基因的转录与否。第49页，共67页，编辑于2022年，星期五（一）一）lac操纵子（操纵子（lactose operon）：）：1、lac操纵子的结构操纵子的结构调节基因（调节基因（I）：）：编码阻遏物（编码阻遏物（Repressor）。）。启动子（启动子（Promoter，P）：）：RNA pol的结合位点；的结合位点；操纵基因（操纵基因（Operator，O）：）：进入结构基因的开关；进入结构基因的开关；结构基因：结构基因：Z（-半乳糖苷酶）半乳糖苷酶）、Y（-半乳糖苷透过酶半乳糖苷透过酶）、A（-半乳糖苷乙酰基转移酶半乳糖苷乙酰基转移酶）；第50页，共

33、67页，编辑于2022年，星期五-半乳糖苷酶半乳糖苷酶：水解含：水解含-半乳糖苷键的底物，如乳半乳糖苷键的底物，如乳糖。糖。-半乳糖苷透过酶半乳糖苷透过酶：使外界的：使外界的-半乳糖苷能透过半乳糖苷能透过E.coli细胞壁和原生质膜进入细胞内。细胞壁和原生质膜进入细胞内。-半乳糖苷乙酰基转移酶半乳糖苷乙酰基转移酶：乙酰：乙酰CoA+-半乳糖苷半乳糖苷乙酰半乳糖。乙酰半乳糖。当当E.coli需要利用培养基里的乳糖时，前需要利用培养基里的乳糖时，前2种酶是必种酶是必需的，而最后需的，而最后1种酶则是非必需的。种酶则是非必需的。第51页，共67页，编辑于2022年，星期五 没没有有乳乳糖糖lacI编

34、编码码的的阻阻遏遏蛋蛋白白具具有有活活性性牢牢固固结结合合到到操操纵纵基基因因O上上结结合合在在启启动动区区的的RNA pol不不能能通通过过Z、Y、A不能转录（和表达）不能转录（和表达）2、lac操纵子的负向调控机制操纵子的负向调控机制 负调控负调控+诱导诱导第52页，共67页，编辑于2022年，星期五 加入乳糖加入乳糖乳糖（诱导物）与阻遏蛋白结合乳糖（诱导物）与阻遏蛋白结合阻遏蛋白阻遏蛋白构象变化构象变化 阻遏蛋白从操纵基因上脱落阻遏蛋白从操纵基因上脱落 RNA pol开始开始Z、Y、A基因的转录基因的转录表达表达乳糖被利用乳糖被利用 第53页，共67页，编辑于2022年，星期五3、lac

35、操纵子操纵子CAP的转录激活作用的转录激活作用 正调控正调控CAP：二聚体，可同时与：二聚体，可同时与DNA、cAMP结合；结合；G存在存在细胞内细胞内cAMPCAP二聚体不能单独与二聚体不能单独与DNA结合结合lac 操纵子关闭操纵子关闭G缺乏缺乏细胞内细胞内cAMP CAP与与cAMP结合结合 CAP-cAMP复合物复合物+lac 操纵子启动子上游操纵子启动子上游 DNA链发生链发生90o弯曲弯曲 增强增强RNA pol与启动子的结与启动子的结合合 lac 操纵子打开操纵子打开 Z、Y、A基因转录、表达基因转录、表达第54页，共67页，编辑于2022年，星期五CAP第55页，共67页，编辑

36、于2022年，星期五乳糖操纵子的协同调节乳糖操纵子的协同调节(coordinate regulation)负向调节与正性向调节协同合作负向调节与正性向调节协同合作阻遏蛋白封闭转录时，阻遏蛋白封闭转录时，CAP不发挥作用不发挥作用如没有如没有CAP加强转录，即使阻遏蛋白从加强转录，即使阻遏蛋白从lacO上上s释释放仍无转录活性放仍无转录活性结论：结论：lac操纵子强的诱导作用既需要乳糖又需缺乏操纵子强的诱导作用既需要乳糖又需缺乏葡萄糖葡萄糖第56页，共67页，编辑于2022年，星期五（二）（二）trp操纵子操纵子Trp的合成：一系列酶促反应的结果（分支酸的合成：一系列酶促反应的结果（分支酸 邻邻

37、氨基苯甲酸氨基苯甲酸 吲哚甘油磷酸吲哚甘油磷酸 Trp）；1、trp操纵子的阻遏系统转录起始的调节操纵子的阻遏系统转录起始的调节有有Trp：Trp结合并激活阻遏蛋白结合并激活阻遏蛋白，阻断转录；阻断转录；无无Trp：阻遏蛋白无活性，操纵子基因开始转录。：阻遏蛋白无活性，操纵子基因开始转录。第57页，共67页，编辑于2022年，星期五第58页，共67页，编辑于2022年，星期五2、trp操纵子的弱化系统操纵子的弱化系统转录提前终止的调节转录提前终止的调节（1）衰减子（）衰减子（attenuator）：）：定义：提前终止转录，调节基因表达的功能区定义：提前终止转录，调节基因表达的功能区域；域；位置

38、：结构基因上游前导区（位置：结构基因上游前导区（trpL）；）；大小：大小：162Nts；结构：茎环结构结构：茎环结构+polyU，是不依赖是不依赖因子的终止因子的终止结构结构第59页，共67页，编辑于2022年，星期五衰减子结构衰减子结构第60页，共67页，编辑于2022年，星期五（2）前导肽）前导肽定义：定义：前导序列（前导序列（trpL）可以产生一个含有）可以产生一个含有14个个AA的多肽，在翻译水平上调控前导区转录的终止。的多肽，在翻译水平上调控前导区转录的终止。这个假设的多肽被称为前导肽。这个假设的多肽被称为前导肽。证据：证据：前导肽编码区前导肽编码区+trpE 5端端 融合蛋白质融

39、合蛋白质（具有与前导肽同样的（具有与前导肽同样的N端序列）。端序列）。结构特点：结构特点：有相邻的有相邻的2个个Trp密码子（与其他具有密码子（与其他具有衰减子的操纵子相似）衰减子的操纵子相似）第61页，共67页，编辑于2022年，星期五第62页，共67页，编辑于2022年，星期五（3）转录衰减机制）转录衰减机制 依赖于转录和翻译的紧密偶联依赖于转录和翻译的紧密偶联第63页，共67页，编辑于2022年，星期五Trp少少tRNATrp少少翻译通过翻译通过2个相邻个相邻Trp密码子的速密码子的速度很慢度很慢当当4区被转录完成时，核糖体才进行到区被转录完成时，核糖体才进行到1区区前前导区形成导区形成

40、2-3配对（不能形成配对（不能形成3-4配对的终止结构）配对的终止结构）转录转录继续进行；继续进行；第64页，共67页，编辑于2022年，星期五 Trp多多 tRNATrp多多核糖体顺利通过核糖体顺利通过2个相邻的个相邻的Trp密密码子码子 4区被转录之前，核糖体就达到区被转录之前，核糖体就达到2区区 3-4区配区配对形成富含对形成富含GC的茎环结构的茎环结构转录停止转录停止 trp操纵子中操纵子中的结构基因被关闭，不再合成的结构基因被关闭，不再合成Trp 第65页，共67页，编辑于2022年，星期五3、衰减作用的重要性、衰减作用的重要性衰减作用（衰减作用（10倍）与阻遏作用（倍）与阻遏作用（

41、70倍）协调作用倍）协调作用能大大增强对能大大增强对Trp操纵子的调节作用（操纵子的调节作用（700倍）。倍）。目前认为：当目前认为：当Trp高时，阻遏从有活性向无活性转高时，阻遏从有活性向无活性转变得比较慢，需要衰减作用来较快地作出反应，才变得比较慢，需要衰减作用来较快地作出反应，才能维持培养基中适当的能维持培养基中适当的Trp水平。水平。第66页，共67页，编辑于2022年，星期五自然界中也存在着不同类型的合成体系，自然界中也存在着不同类型的合成体系，如如His操纵子操纵子，拥有在功能上与，拥有在功能上与trp操纵子操纵子完全相同的衰减子（能够形成一个完全相同的衰减子（能够形成一个3个碱个碱基配对的区域）。但基配对的区域）。但His操纵子没有阻遏操纵子没有阻遏体系，完全受衰减子调节。体系，完全受衰减子调节。第67页，共67页，编辑于2022年，星期五