第1页：第十六章原核生物基因表达的调控
第十六章原核生物基因表达的调控
- 第十六章原核生物基因表达的调控
- 第一节转录水平的调控
- 一.操纵子模型：1.调节基因和结构基因.
第2页：操纵子
操纵子
- 操纵子（operon)
- 顺式作用元件（cis-actingelement）
- 结构基因（structuralgenes）
- 调节基因（regulatorgenes）。
- 反式作用因子（trans-actingfactor）。
- 诱导物（inducer）和效应物（effectors）
- 可诱导的基因和组成型基因
- 控制位点（controllingsite）
- 诱导（induction）
第3页：正调控和负调控
正调控和负调控
- 2.正调控和负调控
- 正调控
- 负调控
- 诱导(induction)
- 阻遏(repression)
- 诱导物(inductor)
- 阻遏物(repressor)
- 辅阻遏物(corepressor) 使阻遏蛋白具有活性或使活性蛋白失去活性的物质称～。
第4页：未发现
未发现
第5页：乳糖操纵子
乳糖操纵子
- 二.乳糖操纵子
- 1 调控位点
- (1) Operator 操纵基因
- (2) CAP(catabolite gene activation protein)or CRP(cAMP受体蛋白)结合位点
- (3) Promotor
- 2 别乳糖为诱导物
- 3 本底组成型(background constitutive synthesis)组成型(constitutive gene)即看家基因（Houskeeping gene)
第6页：乳糖
乳糖
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第8页：诱导物的加入和去除对lacmRNA的影
诱导物的加入和去除对lacmRNA的影响
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第11页：操纵子的发现
操纵子的发现
- 3.操纵子的发现
- 1961年Jacob & Monod
- 构建部分二倍体(lacI-/FlacI+)
- lacIS阻遏蛋白不可诱导性突变，阻遏蛋白失去诱导物结合位点
- lacI-阻遏蛋白不能形成寡聚物
- lacI-d 阻遏蛋白不能和DNA结合，且呈负互补(反式显性)
- Oc 操纵基因的组成型突变
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第14页：第14页内容要点
第14页内容要点
- (二) 阻遏蛋白和诱导物的互作
- 诱导（induction）
- 诱导物（inducers）
- 异丙基-β-D-硫代半乳糖苷（isopropylthiogalactoside,IPTG）
- 安慰诱导物（gratuitous inducer）
- 多顺反子mRNA
- 变构调控（allostericcontrol）
- 协同调控（coordinate regulation）一系列基因受同一操纵子的调控。
- 基因簇(cluster)
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第20页：等位基因间的互补
等位基因间的互补
- 等位基因间的互补
- （interalleliccomplementation）。
- 负的互补（negativecomplementation）lacI-d的产物和lacI+的产物组成多聚体时，阻遏蛋白无活性。
- 反式显性（trans-dominant）
- 显性失活（dominantnegatives）
第21页：阻遏蛋白和操纵基因的结合与解离
阻遏蛋白和操纵基因的结合与解离
- 阻遏蛋白和操纵基因的结合与解离
- 操纵基因的结构
- 阻遏蛋白的结构：
- N端1～59aa－头部片段：为HTH，与操纵基因DNA的大沟结合；
- 核心区：有6个
- 折叠，诱导物就结合在两个核心区之间的裂缝中；
- C端为两组亮氨酸拉链，形成四聚体。
第22页：操纵位点的回文序列
操纵位点的回文序列
第23页：阻遏蛋白单体的结构
阻遏蛋白单体的结构
第24页：阻遏蛋白单体的三级结构
阻遏蛋白单体的三级结构
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第27页：诱导物的结合解离模型
诱导物的结合解离模型
第28页：诱导物和阻遏蛋白结合的模型
诱导物和阻遏蛋白结合的模型
第29页：阻遏能发生在多个位点上
阻遏能发生在多个位点上
第30页：CAP结合位点
CAP结合位点
- CAP结合位点
- cAMP是由腺苷环化酶（adenylate cyclase）催化合成
- CAP（catabolite activator protein）
- CAP以两种方法来激活转录：（1）它可能直接和RNAPol相互作用；（2）作用于DNA，改变其结构，从而帮助RNAPol结合。
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第36页：第二节操纵子的其它调控形式一半乳糖操
第二节操纵子的其它调控形式一半乳糖操
- 第二节操纵子的其它调控形式一半乳糖操纵子（galoperon）
- 1.结构
- 2.特点：
- (1)双启动子；
- (2)双操纵基因；
- (3) 无－35顺序；
- (4) OE在CAP位点内，OI在gene E内Gal 既可为碳源，同时UDP－Gal又是合成细菌细胞壁的重要前体
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第38页：gal
gal 操纵子的结构
第39页：调节
3.调节(1) 有Gal P1启动K,T,E 转录无Glu 无Gal P1不启动无Gal OE,OI结合形成环，仅转有录20b有Gal P2启动S2转录E,组成型(2) CAP-cAMP对P1 正调节，对P2抑制(3) 阻遏物对P1，P2都是负调控，CAP-cAMP含量少时P2 可转录(机制不清)(4)P1与RNA Pol亲和力>> P2与RNA Pol亲和力
第40页：二阿拉伯糖操纵子
二阿拉伯糖操纵子
- 二阿拉伯糖操纵子(ara O)
- 1. 结构:具有正负调节功能的操纵子
- 2.特点：
- (1) AraC有双功能a.纯C结合araO1,阻遏；b.C+Ara C ind,结合于araI，诱导，正调节
- (2) araC本身也受操纵调节；
- (3) AraC有三个结合位点(O1,O2和araI)
- (4) 是调节子(regulon)
- (5)双向转录；
- (6)Pc和O1重叠；
- (7)C 自身调节
第41页：ara操纵子的结构araI
ara操纵子的结构araI
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第43页：
第44页：调节有Glu
调节有Glu
- 3.调节有Glu,无CAP－C本底转录，产少量
- 有AraAraC,结合于O1,停止转录；无Glu,有CAP－Ara+C Cind araIara P BAD转录；
- 无Ara或用完：C过量，可结合到araO1,阻遏araPc,还可结合到araI和araO2上，成环，阻遏转录。
第45页：色氨酸操纵子
色氨酸操纵子
- 三. 色氨酸操纵子
- 1.结构
- 2.特点:(1) trpR(89’)和trpABCDE(25’)不连锁；(2) 操纵基因在启动子内(3) 有衰减子(attenuator)(4) 启动子和结构基因不直接相连，二者被前导顺序(Leader)所隔开
第46页：trp操纵子的结构
trp操纵子的结构
第47页：
第48页：调节
调节
- 3.调节
- (1) Trp作为辅阻遏物(corepressor)
- (2)阻遏物和RNA pol 在P,O重叠区产生竞争性抑制；
- (3)阻遏物的阻遏能力低，是LacR的1/千；(4)trpO调节合成代谢，存在衰减作用。
