分子生物学6

三、原核生物的基因转录及表达调控2.基因表达调控原核生物基因表达的调控主要以操纵子（operon）的方式进行Operon:Agroupofcontiguous,coordinatelycontrolledgenes三、原核生物的基因转录及表达调控2.基因表达调控（1）乳糖操纵子（thelacoperon）lacZ:-半乳糖苷酶（-galactosidase）基因lacY:半乳糖苷透过酶（galactosidepermease）基因lacA:半乳糖苷乙酰基转移酶（galactosidetransacetylase）基因lacI:调节基因（regulatorygene）Operator:操纵区Repressor:阻遏子（阻遏物）Inducer:诱导物（异构乳糖，allolactose）negativecontrol三、原核生物的基因转录及表达调控2.基因表达调控（2）操纵子的发现操纵子概念的提出者FrançoisJacobJacquesMonodFrançoisJacob,JacquesMonod,etAndréLwoff,PrixNobel1965三、原核生物的基因转录及表达调控2.基因表达调控（2）操纵子的发现发现过程-半乳糖苷酶可被诱导（Monod,1940s）半乳糖苷透过酶与-半乳糖苷酶一起被诱导出来（发现一种不能产生半乳糖苷透过酶的突变体）发现半乳糖苷乙酰基转移酶也是同时被诱导出来发现一种组成型突变体（constitutivemutants）构建局部（部分）二倍体（merodiploid，带有野生型与组成型突变的等位基因），进行“PaJaMo”系列实验（ArthurPardee,Jacob,Monod），发现乳糖代谢基本调控规律三、原核生物的基因转录及表达调控2.基因表达调控（2）操纵子的发现研究局部（部分）二倍体所得出的发现野生型（可被诱导型）等位基因是显性的，说明野生型等位基因能产生某种物质，使得与乳糖代谢有关的基因处于关闭状态，而在被诱导后才表达推测有一种可称为阻遏物（repressor）的物质存在；组成型突变体则是产生阻遏物的基因有缺陷既然有repressor，就应该有与repressor结合的DNA序列（operator）；若operator有突变，不能与repressor结合，则是一种显性的组成型突变体WMWM隐性顺式显性WM顺式及反式显性WM显性负突变体三、原核生物的基因转录及表达调控2.基因表达调控（2）操纵子的发现结论通过阻遏基因（阻遏物）与操纵区，lacZ、lacY、lacA这3个结构基因是一起被调控的，它们组成了一个操纵子（thelacoperon）后来的研究证实了Jacob与Monod的预言，并使操纵子的慨念进一步完善ThelatestbookbyF.Jacob三、原核生物的基因转录及表达调控2.基因表达调控（3）阻遏的机制两种假说聚合酶与阻遏物可一起结合在lacoperon的启动子区，阻遏物的作用只是阻止转录从起始状态进入延伸状态阻遏物的作用是不让RNA聚合酶进入lacoperon的启动子（得到最新实验数据的支持）三、原核生物的基因转录及表达调控2.基因表达调控（4）乳糖操纵子的正调控阻遏物的调控是负调控，乳糖操纵子的调控还需正调控因子代谢物阻遏效应（cataboliterepression）cAMP在细胞中的浓度与葡萄糖的含量成反比，它与一种称为代谢物激活蛋白（cataboliteactivatorprotein，又称CAP，另一称呼是环腺苷酸受体蛋白：cAMPreceptorprotein，CRP）一起，起到正调控作用。因此，起正调控作用的是CAP-cAMP三、原核生物的基因转录及表达调控2.基因表达调控（4）乳糖操纵子的正调控乳糖操纵子的启动子实际上是一种弱启动子，其-35box与原核启动子相应的共同序列相差甚大，因此才需要CAP-cAMP进行正调控；如果是强启动子（与共同序列十分相近），则不需要正调控，但这种情况会使得即使葡萄糖存在，乳糖操纵子也一样运作。Theconsensussequencesofprokaryoticpromoters三、原核生物的基因转录及表达调控2.基因表达调控（5）CAP的作用机制通过对有关突变体进行分析，发现CAP-cAMP的结合位点在启动子的上游（与启动子紧密相邻），该位点称为激活物位点（activatorsite）。CAP-cAMP结合到激活物位点后，就会促进RNA聚合酶与DNA形成openpromotercomplex（CAP-cAMP能加快closedpromotercomplex的形成，从而提供了更多形成openpromotercomplex的机会），结果是促进转录。Thelaccontrolregion