转录的终止调控(精)

第三节转录的终止调控一．衰减作用1978年yanofsky发现前导序列（leadersequence）衰减子（attenuator）邻氨基苯吲哚甘油色氨酸合成酶甲酸合成酶硼酸合成酶TrpEterpDtrpCtrpBtrpAtt’启动子操纵基因前导顺序衰减子pppN26AUGAAAGCAAUUUUCGUACUGAAGGUUGGUGGCGCACUUCCUGAN43AUUUUUUUU富含G-C的发GCLeaderpeptide夹结构/富含CGU的单链末端CGAaaaaaCGMetLysAlyIlePheValLeuLysGlyTrpTrpArgThrSerAGCCGACGUUAA图16-28trp操纵子含有5个结构基因和1个控制区。控制区由启动子、操纵基因、前导顺序和衰减子构成。前导区编码14个氨基酸，其中有2个是色氨酸。(仿B.Lewin:《GENES》Ⅵ,1997,Fig.12.38)第四节RNA聚合酶转录起始一、σ亚基的替换枯草杆菌（B.subtilis）中σ因子用于转录起始的调节大部分σ因子转换的例子都发生在孢子形成（sporulation）中孢子形成分为三个阶段（1）DNA复制；（2）在细胞的一端基因组被分离；（3）分离的基因组外包上一层子外壳。σ因子的更换用于噬菌体时序调节PeriodChangesinRNApolymeraseReactionEarlyphagegenesEarlyhavepromotersthatarerecognizedbybacterialholoenzymeEarlygenes28condesforanewsigmafactorthatdisplacesbacterialsigmafactorMiddlegp28-coreenzymecomplextranscribesphagemiddlegenesMiddlegenes33and34Letecodeforproteinsthatreplacegp28gp33-gp34-codeenzymelatetranscribesphagegenes图16-32SPO1噬菌体的转录由各种sigma因子来控制阶段细菌的状况0营养期细菌ⅠDNA复制Ⅱ隔膜形成Ⅲ孢子内陷Ⅳ孢子外壳形成Ⅴ母细胞裂解Ⅵ孢子释放图16-33细菌孢子的形成和释放(仿B.Lewin:《GENES》Ⅵ,1997,Fig.11.23)前孢子母细胞σ43σH磷酸化激活了全酶含有σ43σF和σproE和σH的合成Fpro-EσF取代了核心酶上的σ43σF-核心酶复合σE被活化并取体转录孢子形成代了σ43的早期基因σG早期基因产产生了σK基因生了σGσE转录σK基因σKσG被活化并取代σK被激活并了σF取代了σE活化的σG负责活化的σK负责转录晚期基因转录晚期基因图16-34孢子形成涉及到σ因子的改变，从尔控制RNAPol起始转录的特异性(仿B.Lewin:《GENES》Ⅵ,1997,Fig.11.24)H43KKGF对E的活性控制在前孢子中由早期基因产生G,G使RNA聚合酶在前孢子转录晚期孢子形成基因。另一个早期孢子形成基因产物负责和母细胞中的成分联系,F激活SpoⅡR,SpoⅡR由前孢子分泌，然后它激活膜结合蛋白SpoⅡGA，活化的SpoⅡGA在母细胞中剪切失活的前体物Pro-E使其成为活化因子E。二σ因子的替代可以控制起始在E.coli，不同类型的启动子需要不同类型的σ因子热休克基因（heatshockgenes）表16-4E.coliσ因子识别不同保守序列的启动子基因分子量功能-35序列间隔(bp)-10序列rpoD70KD普遍TTGACA16～18TATAATrpoH32KD热休克CCCTTGAA13～15CCCGATNTrpoE24KD热休克？？？rpoN54KD氮饥饿CTGGNA6TTGCAfliA28KD产生鞭毛CTAAA15GCCGATAA三、修饰核心酶、替换σ亚基T4噬菌体的时序调节依赖本身携带的蛋白对宿主的核心酶加以修饰,改变其和σ亚基的结合能力,乘机将本身编码的蛋白取代原来的σ亚基,从而改变RNA聚合酶的识别能力。内部蛋白ADP-核糖转移酶（ADPRT）蛋白Mot取代原来的σ亚基超修饰（hupermodified）ADPRADPRσσααααββ'ββ'图16-37T4的ADPRT修饰E.coli的RNA聚合酶(仿D.Freifeilder:《MolecularBiology》1983,Fig.15.16)四、RNA聚合酶的代换T7噬菌体的时序调控根据自身的感染特点采用了RNA聚合酶的代换来进行。表16-5T7噬菌体的转录的时序调节转录阶段时间聚合酶转录组别主要基因及功能0.3:抑制宿主限制酶早期转录前6分钟E.coliRNAPol转录物Ⅰ10个0.7基因：磷酸化E.coliRNAPol1：T7RNAPol,单链肽晚期转录6～16分钟T7RNAPol转录物Ⅱ14个，2：抑制宿主RNAPol；合成复制酶系结构蛋白的基因12分钟后T7RNAPol转录物Ⅲ15个：编码与噬菌体粒子结构与装配有关的基因－10+1(RNA起始点)保守顺序TAATACGACTCACTATAGGGAGAⅡ组启动子φ1.1AAACGCCAAATCAATACGACTCACTATAGAGGGACAφ1.1BTTCTTCCGGTTAATACGACTCACTACAGGAGAACCφ1.3GGACTGGAAGTAATACGACTCAGTATAGGGACAATφ1.5AGTTAACTGGTAATACGACTCACTAAAGGAGGTACφ1.6TGGTCACGCTTAATACGACTCACTAAAGGAGACACφ2.5AGCACCGAAGTAATACGACTCACTATTAGGGAAGAφ3.8CGTGGATAATTAATTGAACTCACTAAAGGGAGACCφ4CCCGACTGAGACAATCCGACTCACTAAAGAGAGAGAφ4.3CGTCCCATTCTAATACGACTCACTAAAGGAGACACφ4.7TTCATGAATACTATTCGACTCACTATAGGAGATATⅢ组启动子φ6.5GTCCCTAAATTAATACGACTCACTATAGGGAGATAφ9GCCGGGAATTTAATACGACTCACTATAGGGAGACCφ10ACTTCGAAATTAATACGACTCACTATAGGGAGACCφ17GCGTAGGAAATAATACGACTCACTATAGGGAGAGG复制启动子φOLTTGTCTTTATTAATACAACTCACTATAAGGAGAGAφORCACGATAAATTAATACGACTCACTATAGGGAGAGG图16-39T7RNAPol所识别的启动子核甘酸顺序(引自J.D.Watsonetal:《MolecularBiologyoftheGene》4ed.1987,Fig.17.11)第五节DNA重排对转录起始的调控沙门氏菌（S.typhimrium）的相转变（phasevariation）Mu噬菌体的G片断倒位1相H1鞭毛蛋白不表达H1基因H2基因rh1阻遏物基因2相H2鞭毛蛋白阻遏物H1基因被阻遏图16-40通过H2转录单位的活性来决定沙门氏细菌鞭毛的“相”。Pphase2IRLPhinPIRRH2Repressor114766489501012982995mRNAHinproteinH2FlagellinRepressorPphase2Hinprotein9959829506487614IRRPhinPIRLH2RepressorFig16-ControlofalternateexpressionofSalmonellafragellargenesH1andH2byaninvertibleDNAsegment(a)在病毒颗粒中的噬菌体DNACABUSgin宿主DNAG片断宿主DNA(b)原噬菌体DNADRCABUSginDR宿主DNAG片断宿主DNA图16-42Mu原噬菌体和游离噬菌体的结构可倒位的G片SUginmomE.coliDNAG+方向U’S’晚期基因具有活性尾丝的RightendofMu转录方向基因编码顺序S’U’ginmomE.coliDNAG－方向US3kb图17-43Mu噬菌体的G片断倒位能产生4种不的尾丝蛋(参考J.D.Watsonetal:《MolecularBiologyoftheGene》4ed.1987,Fig.17.27)第六节翻译的调控一.翻译起始的调控(一)重叠核苷酸与翻译调控１．色氨酸操纵子TrpE-Thr-Phe-终止密码子ACUUUCUGAUGGCUMet-Ala-TrpDTrpB-Glu-Ile-终止GAAAUCUGAUGGAAMet-Glu-TrpA.在E.coli的gal操纵子中E.T.K三个基因，T与K以另一种形式重叠来达到协调一致：GalT-Gly-Val-终止密码子GGAGTGTAAGAAATGAGTS-DMet-Glu-GalK(二)翻译水平的自我调控表16-6结合mRNA起始区的蛋白可以阻遏翻译阻遏物靶基因作用位点包含R17外壳蛋白R17复制酶包含核糖体结合位点的发夹回T4RegAT4早期mRNA含有起始密码子的各种序列T4DNA聚合酶T4DNA聚合酶S-D序列T4p32基因32单链5'前导序列B.Lewin:《GENES》Ⅵ。1977，Table12.2rRNAr-proteinFig16-translationofther-proteinoperonsisautogenouslyControlledandrespondstothelevelofrRNAWhenribosomealRNAisavailable,ther-proteinassociatewithitTherearenofreer-protein,Andtranslationofr-proteinmRNAcontinuesWhennoribosomealRNAisavailable,ther-proteinaccumulateOneofther-proteinbindstothemRNAandpreventstranslation操纵子基因和蛋白调节strrpsLrpsGfusAtufAS7S12S7EF-GEF-TuSpcrplNrplXrplErpsNrpsHrplFrplRrpsErplDrpmOsecY-XS8L14L24L5S14S8L6L18S5L30L15YXS10rpslrplCrplBrplDrplWrplSrplVrpsCrpsQrplPrpmCL4S10L3L2L4L23S19L22S3S17L16L29αrpsMrpsKrpsDrpoArplQS4S13S11S4αL17L11rplKrplAL1L11L1RifrplJrplLrpoBrpoCL10L10L7ββ'图16-45核糖体蛋白，蛋白合成因子及RNA聚合酶亚基的基因散布在几个自我调控的操纵子中，这些蛋白中大部分(灰色框)受调节蛋白的调控(仿B.Lewin:《GENES》Ⅵ,1997,Fig.12.32)3’5’5’5’3’+-+++--5’3’5’3’5’3’5’5’3’5’3’5’3’3’+-+---5’3’3’5’3’5’5’Fig.16-SchematicmodelforthereplicationofRNAphage（Qβ,MS2,R17,f2）RNAdirectedbythephagereplication(三)二级结构对翻译起始的调控E.coli的RNA噬菌体MS2,R17,f2和Qβ都非常小（直径约为250）,是最简单的病毒。基因组长3600～4200nt，只含4个基因：A、cp、Rep和Lys。CP(coatprotein)含129aa,MW为13.7KDa。A（atachment）编码附着蛋白（含393氨aa，MW为44KDa）；Rep（re