第五章原核基因表达调控1

1、第六章第六章 基因的表达与调控基因的表达与调控( (上上) ) 原核基因表达调控模式原核基因表达调控模式Contentsv基因表达调控的基本概念基因表达调控的基本概念v原核基因调控机制原核基因调控机制v乳糖操纵子乳糖操纵子v色氨酸操纵子色氨酸操纵子v其他操纵子其他操纵子v转录后水平上的调控转录后水平上的调控第一节第一节 基因表达调控的基本概念基因表达调控的基本概念一、基因表达的概念一、基因表达的概念gene expression gene expression ：基因转录及翻译的过程。：基因转录及翻译的过程。对这个过程的调节就称为对这个过程的调节就称为gene regulation gene

2、regulation 。rRNArRNA、tRNAtRNA编码基因转录合成编码基因转录合成RNARNA的过的过程也属于基因表达。程也属于基因表达。Translation基因表达基因表达 ( gene ( gene expression)expression) 生物基因组中结构基因所携带的遗生物基因组中结构基因所携带的遗传信息，经过转录、翻译等一系列过程，传信息，经过转录、翻译等一系列过程，合成具有特定的生物学功能和生物学效应合成具有特定的生物学功能和生物学效应的蛋白质的全过程。的蛋白质的全过程。一、基因表达的概念一、基因表达的概念二、基因表达的时间性及空间性二、基因表达的时间性及空间性（一）时

3、间特异性（一）时间特异性 按功能需要某一特定基因表达按功能需要某一特定基因表达严格按特定的时间顺序发生。如病严格按特定的时间顺序发生。如病毒感染。毒感染。（二）空间特异性（二）空间特异性 指在个体生长全过程，某种基因指在个体生长全过程，某种基因产物在个体不同组织器官表达存在差产物在个体不同组织器官表达存在差异。又称细胞或组织特异性。异。又称细胞或组织特异性。 按对刺激的反应性分为两大类按对刺激的反应性分为两大类：（一）基本（组成性）表达（一）基本（组成性）表达 (constitutive gene (constitutive gene expression)expression) 基因较少受环

4、境因素影响，而是在个基因较少受环境因素影响，而是在个体各个生长阶段的大多数或几乎全部组织体各个生长阶段的大多数或几乎全部组织中持续表达，或变化很小。如管家基因。中持续表达，或变化很小。如管家基因。三、基因表达的方式三、基因表达的方式管家基因管家基因(housekeeping gene)某些基因在一个个体的几乎所有细某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达。胞中持续表达。bcl-2-actin1 2常用的管家基因常用的管家基因中文名称中文名称 英文缩写英文缩写Beta肌动蛋白肌动蛋白 -actin甘油醛甘油醛3-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶 GAPDHTATA Box结合蛋白结合蛋白 TBP18s 核

5、糖体核糖核酸核糖体核糖核酸 18s rRNA微管蛋白微管蛋白 -Tubulin（二）适应性表达（二）适应性表达诱导和阻遏表达诱导和阻遏表达 在特定环境信号刺激下，有些在特定环境信号刺激下，有些基因的表达表现为开放或增强。基因的表达表现为开放或增强。诱导表达诱导表达(induction expression)(induction expression) 在特定环境信号刺激下，有些基在特定环境信号刺激下，有些基因的表达表现为关闭或下降。因的表达表现为关闭或下降。阻遏表达阻遏表达(repression expression)(repression expression) 在一定机制下，功能相关的一组

6、在一定机制下，功能相关的一组基因，协调一致，共同表达。基因，协调一致，共同表达。（三）（三）协调表达协调表达(coordinance expression)(coordinance expression) 四、基因表达的调控的概念四、基因表达的调控的概念 机体各种细胞中含有的相同遗传信息机体各种细胞中含有的相同遗传信息(相同的结构基因相同的结构基因)，根据机体的不同发育，根据机体的不同发育阶段、不同的组织细胞及不同的功能状态阶段、不同的组织细胞及不同的功能状态，选择性、程序性地表达特定数量的特定，选择性、程序性地表达特定数量的特定基因的过程。基因的过程。 基因表达调控的生物学意义基因表达调控的

7、生物学意义n适应环境、维持生长和增殖（原核、真核）适应环境、维持生长和增殖（原核、真核）n维持个体发育与分化（真核）维持个体发育与分化（真核）五、基因表达的调控因子：五、基因表达的调控因子： 蛋白质蛋白质 ( 主要主要 ) 小分子小分子RNA ( 某些环节某些环节 )六、基因表达的调控水平六、基因表达的调控水平v 基因组基因组v 转录转录v 转录转录后后v 翻译翻译v 翻译后翻译后DNARNA蛋白质复制转录翻译逆转录RNA复制中心法则中心法则(central dogma) 第一节第一节原核生物基因表达的调控原核生物基因表达的调控 原核生物基因表达调控主要在转录原核生物基因表达调控主要在转录水平

8、，其次是翻译水平。水平，其次是翻译水平。 本节主要以大肠杆菌为例介绍原核生本节主要以大肠杆菌为例介绍原核生物基因表达的调控。物基因表达的调控。Contentsv基因表达调控的基本概念基因表达调控的基本概念v原核基因表达调控机制原核基因表达调控机制v乳糖操纵子乳糖操纵子v色氨酸操纵子色氨酸操纵子v其他操纵子其他操纵子v转录后水平上的调控转录后水平上的调控第二节第二节 原核基因表达调控机制原核基因表达调控机制内容提要：内容提要：原核基因表达调控环节原核基因表达调控环节操纵子学说操纵子学说原核基因调控机制的类型与特点原核基因调控机制的类型与特点转录水平上调控的其他形式转录水平上调控的其他形式 一、原

9、核基因表达调控环节一、原核基因表达调控环节1 1、转录水平上的调控、转录水平上的调控（transcriptional regulationtranscriptional regulation）2 2、转录后水平上的调控、转录后水平上的调控（post-transcriptional regulationpost-transcriptional regulation） mRNA mRNA加工成熟水平上的调控加工成熟水平上的调控 翻译水平上的调控翻译水平上的调控1 1、操纵子模型的提出、操纵子模型的提出19611961年，年，MonodMonod和和JacobJacob提出提出获获19651965年

10、诺贝尔生理学和医学奖年诺贝尔生理学和医学奖二、操纵子学说二、操纵子学说Francis Jacob Jacques Monod n19611961年年, F. Jacob & J.Monod, F. Jacob & J.Monod提出提出, , 此后不此后不断完善。获断完善。获19651965年诺贝尔生理学和医学奖年诺贝尔生理学和医学奖n19401940年，年， Monod Monod发现：细菌在含葡萄糖和发现：细菌在含葡萄糖和乳糖的培养基上生长时，细菌先利用葡萄乳糖的培养基上生长时，细菌先利用葡萄糖，葡萄糖用完后，才利用乳糖；在糖源糖，葡萄糖用完后，才利用乳糖；在糖源转变期，细

11、菌的生长会出现停顿。即产生转变期，细菌的生长会出现停顿。即产生“二次生长曲线二次生长曲线”。2 2、操纵子的定义、操纵子的定义操纵子：是基因表达的协调单位，操纵子：是基因表达的协调单位，由启动子、操纵基因及其所控制的一组由启动子、操纵基因及其所控制的一组功能上相关的结构基因所组成。操纵基功能上相关的结构基因所组成。操纵基因受调节基因产物的控制。因受调节基因产物的控制。是原核生物的转录单位。是原核生物的转录单位。 tayz opStructural genepromoter启动子启动子 promoter promoter terminator终止子终止子 terminator terminato

12、roperator操纵元件操纵元件 operator operator操纵子结构示意图操纵子结构示意图二、操纵子的结构与功能二、操纵子的结构与功能n启动子是结合启动子是结合RNA聚合酶的聚合酶的DNA序列序列n强：强：-35TTGACA、-10TATAATn弱：弱：-35区共有序列区共有序列n -10Pribnow不一致不一致-35区与区与-10区距离：区距离：17bp二、操纵子的结构与功能二、操纵子的结构与功能n操纵基因是结合阻遏物的部位，位于启操纵基因是结合阻遏物的部位，位于启动子和结构基因之间，可与启动子部分动子和结构基因之间，可与启动子部分重叠。是重叠。是RNA聚合酶是否能通过的开关。

13、聚合酶是否能通过的开关。 n无阻遏物时，无阻遏物时，O区开放让酶通过并转录区开放让酶通过并转录下游的结构基因下游的结构基因 n有阻遏物时酶就不能通过有阻遏物时酶就不能通过二、操纵子的结构与功能二、操纵子的结构与功能n阻遏物基因阻遏物基因 ： 产生阻遏物，位于离操纵产生阻遏物，位于离操纵子较远的上游区。子较远的上游区。关闭的基因由代谢底物开放（诱导）关闭的基因由代谢底物开放（诱导）-阻遏物失活阻遏物失活开放的基因由代谢底物关闭（阻遏）开放的基因由代谢底物关闭（阻遏）-阻遏物激活阻遏物激活1 1、根据操纵子对调节蛋白（阻遏蛋白或、根据操纵子对调节蛋白（阻遏蛋白或激活蛋白）激活蛋白） 的应答，可分为

14、：的应答，可分为： 正转录调控正转录调控 激活蛋白激活蛋白 负转录调控负转录调控 阻遏蛋白阻遏蛋白三、原核基因调控机制的类型与特点三、原核基因调控机制的类型与特点调节基因调节基因操纵基因操纵基因结构基因结构基因阻遏蛋白阻遏蛋白激活蛋白激活蛋白正转录调控正转录调控负转录调控负转录调控正转录调控正转录调控如果在没有调节蛋白质存在时基因是关闭的，如果在没有调节蛋白质存在时基因是关闭的，加入这种调节蛋白质后基因活性就被开启，这加入这种调节蛋白质后基因活性就被开启，这样的调控称正转录调控。样的调控称正转录调控。调节基因调节基因操纵基因操纵基因结构基因结构基因阻遏蛋白阻遏蛋白激活蛋白激活蛋白正转录调控正转

15、录调控负转录调控负转录调控负转录调控负转录调控在没有调节蛋白质存在时基因是表达的，加入在没有调节蛋白质存在时基因是表达的，加入这种调节蛋白质后基因表达活性便被关闭，这这种调节蛋白质后基因表达活性便被关闭，这样的调控为负转录调控。样的调控为负转录调控。n可诱导调节：指一些基因在特殊的代谢物或化合可诱导调节：指一些基因在特殊的代谢物或化合物的作用下，由原来关闭的状态转变为工作状态，物的作用下，由原来关闭的状态转变为工作状态，即在某些物质的诱导下使基因活化。即在某些物质的诱导下使基因活化。n 例：大肠杆菌的乳糖操纵子例：大肠杆菌的乳糖操纵子n 分解代谢蛋白的基因分解代谢蛋白的基因 2 2、根据操纵子

16、对某些能调节它们的小分子的、根据操纵子对某些能调节它们的小分子的应答，可分为可诱导调节和可阻遏调节两大类：应答，可分为可诱导调节和可阻遏调节两大类：调节基因调节基因操纵基因操纵基因结构基因结构基因阻遏蛋白阻遏蛋白调节基因调节基因操纵基因操纵基因结构基因结构基因阻遏蛋白阻遏蛋白诱导物诱导物mRNA酶蛋白酶蛋白酶合成的诱导操纵子模型酶合成的诱导操纵子模型诱导物诱导物如果某种物质能够促使如果某种物质能够促使细菌产生酶来分解它，细菌产生酶来分解它，这种物质就是诱导物。这种物质就是诱导物。n可阻遏调节：基因平时是开启的，处在产生可阻遏调节：基因平时是开启的，处在产生蛋白质或酶的工作过程中，由于一些特殊代

17、蛋白质或酶的工作过程中，由于一些特殊代谢物或化合物的积累而将其关闭，阻遏了基谢物或化合物的积累而将其关闭，阻遏了基因的表达。因的表达。n 例：色氨酸操纵子例：色氨酸操纵子n 合成代谢蛋白的基因合成代谢蛋白的基因2 2、降解物对基因活性的调节、降解物对基因活性的调节如果将葡萄糖和乳糖同时加入培养基中，如果将葡萄糖和乳糖同时加入培养基中， lac lac操纵子处于阻遏状态，不能被诱导；一旦耗操纵子处于阻遏状态，不能被诱导；一旦耗尽外源葡萄糖，乳糖就会诱导尽外源葡萄糖，乳糖就会诱导laclac操纵子表达操纵子表达分解乳糖所需的三种酶。分解乳糖所需的三种酶。葡萄糖效应或降解物抑制作用葡萄糖效应或降解物

18、抑制作用3 3、弱化子对基因活性的影响、弱化子对基因活性的影响 当操纵子被阻碍，当操纵子被阻碍，RNARNA合成被终合成被终止时，起终止转录信号作用的一段止时，起终止转录信号作用的一段核甘酸被称为弱化子。核甘酸被称为弱化子。4 4、细菌的应急反应、细菌的应急反应应急反应信号是鸟甘酸四磷酸（应急反应信号是鸟甘酸四磷酸（ppGppppGpp）和鸟）和鸟甘酸五磷酸（甘酸五磷酸（ppGppppGpp）。）。当氨基酸缺乏时，当氨基酸缺乏时，tRNAtRNA会激活焦磷酸转移酶，会激活焦磷酸转移酶，使使 ppGpp ppGpp大量合成，而大量合成，而ppGppppGpp将关闭许多基因，将关闭许多基因，同时也

19、将打开一些合成氨基酸的基因，以应付同时也将打开一些合成氨基酸的基因，以应付紧急情况。紧急情况。Contentsv基因表达调控的基本概念基因表达调控的基本概念v原核基因调控机制原核基因调控机制v乳糖操纵子乳糖操纵子v色氨酸操纵子色氨酸操纵子v阿拉伯糖操纵子阿拉伯糖操纵子v转录后水平上的调控转录后水平上的调控如果将葡萄糖和乳糖同时加入培养基中，如果将葡萄糖和乳糖同时加入培养基中， lac lac操纵子处于阻遏状态，不能被诱导；一旦耗操纵子处于阻遏状态，不能被诱导；一旦耗尽外源葡萄糖，乳糖就会诱导尽外源葡萄糖，乳糖就会诱导laclac操纵子表达操纵子表达分解乳糖所需的三种酶。分解乳糖所需的三种酶。葡

20、萄糖效应或降解物抑制作用葡萄糖效应或降解物抑制作用乳糖操纵子乳糖操纵子nZ Z编码编码-半乳糖苷酶：将乳糖水解成葡半乳糖苷酶：将乳糖水解成葡萄糖和半乳糖萄糖和半乳糖nY Y编码编码-半乳糖苷透过酶：使外界的半乳糖苷透过酶：使外界的-半乳糖苷（如乳糖）能透过大肠杆菌细半乳糖苷（如乳糖）能透过大肠杆菌细胞壁和原生质膜进入细胞内。胞壁和原生质膜进入细胞内。nA A编码编码-半乳糖苷乙酰基转移酶：乙酰半乳糖苷乙酰基转移酶：乙酰辅酶辅酶A A上的乙酰基转到上的乙酰基转到-半乳糖苷上，半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖。形成乙酰半乳糖。-半乳糖苷酶半乳糖苷酶Nogalactosidasewasproducedga

21、lactosidasewasproducedE.coliGlucoseE.colilactose酶的诱导酶的诱导lac体系受调控的证据体系受调控的证据lac operonlac operon的正调控的正调控（1 1）代谢物阻遏效应）代谢物阻遏效应实验，在实验，在laclacGluGlu培养基上培养基上E.coliE.coli只利用只利用G G，只有，只有G G耗尽时，才会利用耗尽时，才会利用laclac。诱导现象诱导现象n酶的诱导是生物进化中的一种合理、经酶的诱导是生物进化中的一种合理、经济地利用有限资源的本能。济地利用有限资源的本能。n酶的诱导是低等生物的普遍现象。酶的诱导是低等生物的普遍现

22、象。n酶诱导的本质：代谢物对催化本身代谢酶诱导的本质：代谢物对催化本身代谢的酶的合成量调节。的酶的合成量调节。n葡萄糖对葡萄糖对laclac操纵元表达的抑制是间接的。操纵元表达的抑制是间接的。n葡萄糖的降解是通过葡萄糖的降解是通过cAMPcAMP与与 CAP CAP结合起作用结合起作用的。的。n cAMP: cAMP:环化腺苷酸环化腺苷酸n CAP, catabolite activator protein CAP, catabolite activator proteinn 由由crpcrp编码编码n CRP, catabolite receptor protein CRP, catabol

23、ite receptor proteinn 代谢物激活蛋白（代谢物激活蛋白（CAP）/环腺甘酸受体环腺甘酸受体蛋白（蛋白（CRP）ATPATP腺甘酸环化酶腺甘酸环化酶cAMPcAMP（环腺甘酸）（环腺甘酸） 大肠杆菌中：无葡萄糖，大肠杆菌中：无葡萄糖，cAMP浓度高；浓度高；有葡萄糖，有葡萄糖，cAMP浓度低。浓度低。ZYAOPDNA调控区调控区CAP结合位点结合位点启动序列启动序列操纵序列操纵序列结构基因结构基因Z：-半乳糖苷酶半乳糖苷酶Y：透过酶透过酶A：乙酰基转移酶：乙酰基转移酶cAMPCAPcAMPCAP复合物复合物一、乳糖操纵子的结构一、乳糖操纵子的结构Lac Lac 操纵子及各部分

24、祥图操纵子及各部分祥图 （3）CAP的结合对DNA构型的影响nDNADNA弯曲；弯曲；n弯曲点位于弯曲点位于CAPCAP结合位点二重对称的中心；结合位点二重对称的中心；n弯曲使弯曲使CAPCAP能与启动子上的能与启动子上的RNA pol RNA pol 接触。接触。+ + + + + + + + 转录转录无葡萄糖，无葡萄糖，cAMP浓度高浓度高时促进转录时促进转录有葡萄糖，有葡萄糖，cAMP浓度低时浓度低时不促进转录不促进转录ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAP（5 5）CAPCAP的正调控的正调控 当阻遏蛋白封闭转录时，当阻遏蛋白封闭转录时，CAPCAP对该系统不能对该系统不

25、能发挥作用。如无发挥作用。如无CAPCAP存在，即使没有阻遏蛋白存在，即使没有阻遏蛋白与操纵序列结合，操纵子仍无转录活性。与操纵序列结合，操纵子仍无转录活性。 cAMPCAPcAMPCAP复合物与启动子区的结合是转录复合物与启动子区的结合是转录起始所必需的。起始所必需的。协调调节协调调节葡萄糖对葡萄糖对 lac lac 操纵子的阻遏作用称分解代操纵子的阻遏作用称分解代谢阻遏谢阻遏(catabolic repression)(catabolic repression)。 When Glucose Is Present But Not LactoseRepressorPromoterLacYLac

26、ALacZOperatorCAPBindingRNAPol.RepressorRepressorRepressormRNAHeyman,ImconstitutiveComeon,letmethroughNo way!CAPCAPThe Lac Operon:When Lactose Is Present But Not GlucoseRNAPol.RepressorPromoterLacYLacALacZOperatorCAPBindingRepressorRepressormRNAHeyman,ImconstitutiveCAPcAMPLacRepressorRepressorXThisla

27、ctosehasbentmeoutofshapeCAPcAMPCAPcAMPBindtomePolymeraseRNAPol.Yipee!The Lac Operon:When Neither Lactose Nor Glucose Is PresentRepressorPromoterLacYLacALacZOperatorCAPBindingCAPcAMPCAPcAMPCAPcAMPBindtomePolymeraseRNAPol.RepressorRepressormRNAHeyman,ImconstitutiveRepressorSTOPRighttherePolymeraseAlri

28、ght,Imofftotheraces.Comeon,letmethrough!第四节 色氨酸操纵子（trp operon）内容提要：内容提要：色氨酸操纵子的结构色氨酸操纵子的结构色氨酸操纵子的阻遏系统色氨酸操纵子的阻遏系统色氨酸操纵子的弱化机制色氨酸操纵子的弱化机制 调控基因调控基因 结构基结构基因因 催化分枝酸转变为催化分枝酸转变为色氨酸的酶色氨酸的酶trpRtrp一、色氨酸操纵子的结构一、色氨酸操纵子的结构基因组成基因组成ntrpR, trpR, 阻遏蛋白阻遏蛋白nP P，-40+18 -40+18 nO, -21+1O, -21+1nL, +1+162L, +1+162n结构基因结构基

29、因 分支酸 邻氨基苯甲酸 磷酸核糖基 CDRP 吲哚甘油-磷酸 色氨酸 邻氨基苯甲酸 邻氨基苯甲酸合成酶 吲哚甘油 色氨酸合成酶 硼酸合成酶 链 链 60，000 60，000 4 5，000 50，000 29，000 P O l a trpE trpD P trpC trpB trpA t t 1560 1620 1353 1191 804 36P：起动子；O：操纵子； l：前导序列； a：衰减子； t,t ：终止子 图16-15 E.coli trpO 的结构及其产物所催化的色氨酸合成反应t, At, A下游下游36bp, 36bp, 不依赖不依赖p p t, tt, t下游下游250b

30、p250bp，依赖，依赖p p 分支酸 邻氨基苯甲酸 磷酸核糖基 CDRP 吲哚甘油-磷酸 色氨酸 邻氨基苯甲酸 邻氨基苯甲酸合成酶 吲哚甘油 色氨酸合成酶 硼 酸 合 成 酶 链 链 60，000 60，000 4 5，000 50，000 29，000 P O l a trpE trpD P trpC trpB trpA t t 1560 1620 1353 1191 804 36P：起动子；O：操纵子； l：前导序列； a：衰减子； t,t ：终止子 图 16-15 E.coli trpO 的结构及其产物所催化的色氨酸合成反应trpR 分支酸 邻氨基苯甲酸 磷酸核糖基 CDRP 吲哚甘油

31、-磷酸 色氨酸 邻氨基苯甲酸 邻氨基苯甲酸合成酶 吲哚甘油 色氨酸合成酶 硼酸合成酶 链 链 60，000 60，000 4 5，000 50，000 29，000 P O l a trpE trpD P trpC trpB trpA t t 1560 1620 1353 1191 804 36P：起动子；O：操纵子； l：前导序列； a：衰减子； t,t ：终止子 图 16-15 E.coli trpO 的结构及其产物所催化的色氨酸合成反应n特点特点: :n (1) trpR (1) trpR和和trpABCDEtrpABCDE不连锁；不连锁；n (2) (2) 操纵基因在启动子内；操纵基因

32、在启动子内；n (3) (3) 有衰减子有衰减子(attenuator)/(attenuator)/弱化子；弱化子；n (4) (4) 启动子和结构基因不直接相连，二者启动子和结构基因不直接相连，二者被被n 前导序列前导序列(Leader)(Leader)所隔开所隔开 。二、trp 操纵子的阻遏系统低低TrpTrp时：时：阻遏物不结合阻遏物不结合操纵基因操纵基因; ;高高TrpTrp时：时：阻遏物阻遏物+Trp +Trp 结合操纵基因结合操纵基因1 1、Trp R Trp R 四聚体四聚体阻遏蛋白阻遏蛋白trp trp 有活性的阻遏物有活性的阻遏物nSNE299trp O trp O 不转录不

33、转录3 3、阻遏系统、阻遏系统n主管转录是否启动，主管转录是否启动， 粗调开关粗调开关三、trp 操纵子的弱化机制衰减子（衰减子（attenuatorattenuator）/ /弱化子弱化子前导序列（前导序列（leader sequenceleader sequence）1. 1.弱化子：弱化子： DNA DNA中可导致转录过早终止的一中可导致转录过早终止的一段核甘酸序列（段核甘酸序列（123-150bp123-150bp区）。区）。123150Repressor mRNAtrp repressor 研究引起终止的研究引起终止的mRNAmRNA碱碱基序列，发现该区基序列，发现该区mRNAmRN

34、A通过自我配对可以形成通过自我配对可以形成茎茎- -环结构，有典型的终环结构，有典型的终止子特点。止子特点。POE4321LDNARNAATGTGA2trpcodons14322.2.前导肽前导肽前导肽前导肽14aa14aa 分支酸 邻氨基苯甲酸 磷酸核糖基 CDRP 吲哚甘油-磷酸 色氨酸 邻氨基苯甲酸 邻氨基苯甲酸合成酶 吲哚甘油 色氨酸合成酶 硼酸合成酶 链 链 60，000 60，000 4 5，000 50，000 29，000 P O l a trpE trpD P trpC trpB trpA t t 1560 1620 1353 1191 804 36P：起动子；O：操纵子；

35、l：前导序列； a：衰减子； t,t ：终止子 图16-15 E.coli trpO 的结构及其产物所催化的色氨酸合成反应 分支酸 邻氨基苯甲酸 磷酸核糖基 CDRP 吲哚甘油-磷酸 色氨酸 邻氨基苯甲酸 邻氨基苯甲酸合成酶 吲哚甘油 色氨酸合成酶 硼 酸 合 成 酶 链 链 60，000 60，000 4 5，000 50，000 29，000 P O l a trpE trpD P trpC trpB trpA t t 1560 1620 1353 1191 804 36P：起动子；O：操纵子； l：前导序列； a：衰减子； t,t ：终止子 图 16-15 E.coli trpO 的结构

36、及其产物所催化的色氨酸合成反应 邻氨基苯 吲哚甘油 色氨酸合成酶 甲酸合成酶 硼酸合成酶 TrpE terpD trpC trpB trpA t t 启动子 操纵基因 前导顺序 衰减子 pppN26AUGAAAGCAAUUUUCGUACUGAAGGUUGGUGGCGCACUUCCUGAN43AUUUUUUUU 富含 G-C 的发 GC Leader peptide 夹结构 / 富含 CG U 的单链末端 CG Aaaaaa CG MetLysAlyIlePheValLeuLysGlyTrpTrpArgThrSer A GC CG A CG U U AA 图 16-28 trp 操纵子含有 5

37、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,1997, Fig .12.38) 分支酸 邻氨基苯甲酸 磷酸核糖基 CDRP 吲哚甘油-磷酸 色氨酸 邻氨基苯甲酸 邻氨基苯甲酸合成酶 吲哚甘油 色氨酸合成酶 硼酸合成酶 链 链 60，000 60，000 4 5，000 50，000 29，000 P O l a trpE trpD P trpC trpB trpA t t 1560 1620 1353 1191 804 36P：起动子；O：操纵子； l：前导序列； a：衰减子；

38、 t,t ：终止子 图16-15 E.coli trpO 的结构及其产物所催化的色氨酸合成反应 分支酸 邻氨基苯甲酸 磷酸核糖基 CDRP 吲哚甘油-磷酸 色氨酸 邻氨基苯甲酸 邻氨基苯甲酸合成酶 吲哚甘油 色氨酸合成酶 硼 酸 合 成 酶 链 链 60，000 60，000 4 5，000 50，000 29，000 P O l a trpE trpD P trpC trpB trpA t t 1560 1620 1353 1191 804 36P：起动子；O：操纵子； l：前导序列； a：衰减子； t,t ：终止子 图 16-15 E.coli trpO 的结构及其产物所催化的色氨酸合成反

39、应3.3.前导序列：在前导序列：在trp mRNA5trp mRNA5端端trpEtrpE基因的基因的起始密码前一个长起始密码前一个长162bp162bp的的mRNAmRNA片段。片段。3 3、弱弱化化机机制制TrpTrp高时高时Trp低时低时mRNA OPtrpR调节区调节区 结构基因结构基因 RNA RNA聚合酶聚合酶 RNA RNA聚合酶聚合酶 转录衰减转录衰减色氨酸操纵子色氨酸操纵子UUUUUUUU调节区调节区 结构基因结构基因 trpROP前导序列前导序列 衰减子区域衰减子区域 UUUU前导前导mRNA1234衰减子结构衰减子结构第第1010、1111密码子为密码子为trptrp密码

40、子密码子 终止密码子终止密码子 14aa14aa前导肽编码区前导肽编码区: : 包含序列包含序列1 1 形成发夹结构能力强弱：形成发夹结构能力强弱： 序列序列1/21/2序列序列2/32/3序列序列3/4 3/4 trp 密码子密码子 UUUUUUUU34UUUU334核糖体核糖体 前导肽前导肽 前导前导mRNA1. 1.当色氨酸浓度高时当色氨酸浓度高时 转录衰减机制转录衰减机制 125 trp 密码子密码子 衰减子结构衰减子结构就是终止子就是终止子可使转录可使转录前导前导DNAUUUU3 RNA RNA聚合酶聚合酶 终止终止UUUU342423UUUU核糖体核糖体 前导肽前导肽 前导前导mRNA15 trp 密码子密码子 结构基因结构基因前导前导DNA RNA RNA聚合酶聚合酶 2. 2.当色氨酸浓度低