高等教育分子遗传学原核调控BPPT学习教案

1、会计学1高等教育分子遗传学原核调控高等教育分子遗传学原核调控B 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 pppN26AUGAAAGCAAUUUUCGUACUGAAGGUUGGUGGCGCACUUCCUGAN43A UUUUUUUU 富含 G-C 的发 G C Leader peptide 夹结构 / 富含 C G U的单链末端 C G Aaaaaa C G Met Lys Aly Ile Phe Val Leu Lys Gly Trp Trp Arg Thr Ser A G C C

2、 G A C G U U A A 图 16-28 trp 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,1997, Fig .12.38) 第1页/共43页第2页/共43页第3页/共43页（3）分离的基因组外包上一层子外壳。第4页/共43页 Period Changes in RNA polymerase Reaction Early phage genes Early have promoters that are recognized by bacterial

3、 holoenzyme Early genes 28 condes for a new sigma factor that displaces bacterial sigma factor Middle gp28-core enzyme complex transcribes phage middle genes Middle genes 33and 34 Lete code for proteins that replace gp28 gp33-gp34-code enzyme late transcribes phage genes 图 16-32 SPO1 噬菌体的转录由各种 sigma

4、 因子来控制 第5页/共43页 阶段 细菌的状况0 营养期细菌 DNA 复制 隔膜形成 孢子内陷 孢子外壳形成 母细胞裂解 孢子释放 图 16-33 细菌孢子的形成和释放 (仿 B.Lewin:GENES,1997, Fig .11.23)第6页/共43页 前孢子 母细胞 43 H 磷酸化激活了 全酶含有43 F和proE 和H 的合成 F pro-E F 取代了核 心酶上的43 F-核心酶复合 E被活化并取 体转录孢子形成 代了43 的早期基因 G 早期基因产 产生了K基因 生了G E转录K基因 K G被活化并取代 K被激活并 了F 取代了E 活化的G负责 活化的K负责 转录晚期基因 转录晚

5、期基因 图 16-34 孢子形成涉及到因子的改变，从尔控制 RNA Pol 起始转录的特异性 (仿 B.Lewin:GENES,1997, Fig .11.24)第7页/共43页H43KKG第8页/共43页。第9页/共43页第10页/共43页表 16-4 E.coli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TTGACA1618TATAATrpoH32KD热休克CCCTTGAA1315CCCGATNTrpoE24KD热休克？rpoN54KD氮饥饿CTGGNA6TTGCAfliA28KD产生鞭毛CTAAA15GCCGATAA第11页/共43

6、页第12页/共43页 ADPR ADPR 图 16-37 T4 的 ADPRT 修饰 E.coli 的 RNA 聚合酶 (仿 D.Freifeilder:Molecular Biology1983,Fig.15.16) 第13页/共43页 表 16-5 T7 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.coli RNA Pol 转录物 10 个 0.7基因：磷酸化E.coliRNAPol 1：T7 RNA Pol,单链肽 晚期转录 616 分钟 T7 RNA Pol 转录物 14 个，2：抑制宿主 RNAPol；

7、合成复制酶系 结构蛋白的基因 12 分钟后 T7 RNA Pol 转录物 15 个：编码与噬菌体粒子结构与装配有关的基因 第14页/共43页 10 +1(RNA 起始点) 保守顺序 T A A T A C G A C T C A C T A T A G G G A G A 组启动子 1.1AA A C G C C A A A T C A A T A C G A C T C A C T A T A G A G G G AC A 1.1BT T C T T C C G G T T A A T A C G A C T C A C T A C A G G A G A AC C 1.3G G A C T

8、 G G A A G T A A T A C G A C T C A G T A T A G G G A C AA T 1.5A G T T A A C T G G T A A T A C G A C T C A C T A A A G G A G G TA C 1.6T G G T C A C G C T T A A T A C G A C T C A C T A A A G G A G A CA C 2.5A G C A C C G A A G T A A T A C G A C T C A C T A T T A G G G A AG A 3.8C G T G G A T A A T T

9、 A A T T G A A C T C A C T A A A G G G A G AC C 4CC C G A C T G A G A C A A T C C G A C T C A C T A A A G A G A G AG A 4.3C G T C C C A T T C T A A T A C G A C T C A C T A A A G G A G A CA C 4.7T T C A T G A A T A C T A T T C G A C T C A C T A T A G G A G A TA T组启动子 6.5G T C C C T A A A TT A A T A C

10、 G A C T C A C T A T A G G G A G AT A 9G C C G G G A A T TT A A T A C G A C T C A C T A T A G G G A G AC C 10A C T T C G A A A TT A A T A C G A C T C A C T A T A G G G A G AC C 17G C G T A G G A A AT A A T A C G A C T C A C T A T A G G G A G AG G复制启动子 OLT T G T C T T T A TT A A T A C A A C T C A C T

11、 A T A A G G A G AG A ORC A C G A T A A A TT A A T A C G A C T C A C T A T A G G G A G AG G 图 16-39 T7 RNA Pol 所识别的启动子核甘酸顺序 (引自 J.D.Watson et al:Molecular Biology of the Gene4ed.1987,Fig.17.11)第15页/共43页第16页/共43页 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

12、氏细菌鞭毛的“相” 。 第17页/共43页 Pphase2 IRL P hin P IRR H2 Repressor IRR P hin P IRL H2 RepressorFig16- Control of alternate expression of Salmonella fragellar genes H1and H2 by an invertible DNA segment第18页/共43页 (a) 在 病 毒 颗 粒 中 的 噬 菌 体 DNA CAB U S gin 宿主 DNA G 片断 宿主 DNA (b) 原 噬 菌 体 DNA DR CAB U S gin DR 宿主 D

13、NA G 片断 宿主 DNA 图 16-42 Mu 原噬菌体和游离噬菌体的结构第19页/共43页 可倒位的 G 片 S U gin mom E.coli DNAG+方向 U S晚期基因 具有活性尾丝的 Right end of Mu转录方向 基因编码顺序 S U gin mom E.coli DNAG方向 U S 3kb图 17-43 Mu 噬菌体的 G 片断倒位能产生 4 种不的尾丝蛋(参考 J.D.Watson et al:Molecular Biology of the Gene4ed.1987,Fig.17.27) 第20页/共43页Met-Glu-TrpA.第21页/共43页 Gal

14、T-Gly-Val-终止密码子GGA GTG TAA GAA ATG AGT S-D Met-Glu-Gal K第22页/共43页 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T4 RegAT4 早期 mRNA含有起始密码子的各种序列T4 DNA 聚合酶T4 DNA 聚合酶S-D 序列T4 p32基因32单链 5前导序列B.Lewin:GENES。1977， Table 12.2第23页/共43页 rRNA r-proteinFig 16- translation of the r-protein ope

15、rons is autogenously Controlled and responds to the level of rRNAWhen ribosomeal RNA isavailable, the r-proteinassociate with itThere are no freer-protein,And translation ofr-protein mRNA continuesWhen no ribosomeal RNAis available, the r-proteinaccumulateOne of the r-protein bindsto the mRNA and pr

16、eventstranslation第24页/共43页 操纵子 基 因 和 蛋 白 调节 str rpsL rpsG fusA tufA S7 S12 S7 EF-G EF-Tu Spc rplN rplX rplE rpsN rpsH rplF rplR rpsE rplD rpmO secY-X S8 L14 L24 L5 S14 S8 L6 L18 S5 L30 L15 Y X S10 rpsl rplC rplB rplD rplW rplS rplV rpsC rpsQ rplP rpmC L4S10 L3 L2 L4 L23 S19 L 22 S3 S17 L16 L29 rpsM

17、rpsK rpsD rpoA rplQ S4 S13 S11 S4 L17 L11 rplK rplA L1 L11 L1 Rif rplJ rplL rpoB rpoC L10 L10 L7 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,1997, Fig .12.32)第25页/共43页第26页/共43页第27页/共43页 3 5 5 5 3 + - + + + - - 5 35 35 35 53 53 53 3 + - + - - - 53 35 35 5

18、 Fig.16- Schematic model for the replication of RNA phage（Q,MS2,R17,f2）RNA directed by the phage replication第28页/共43页第29页/共43页第30页/共43页 CP Rep A 5 3 开放的 A 位点 5 3 A Replicase 5 CP Rep 5 3 图 16- R17 噬菌体利用二级结构对翻译进行调控 在三个位点中仅CP 是开放的，CP翻译时使下游的Rep 打开，才能得以翻译当以()链为模板复制时,A 位点瞬时开放，可翻译一个分子CP 蛋白也可结合于 Rep 位点，使细胞

19、中 CP 含量比Rep 多第31页/共43页n双链区，改变其构象，直接影响其功能。第32页/共43页 EnvZ(感受器) 细胞膜 OmpC 活化 (高压) OmpROmpR(正调控因子) micF 10 35 10 35 OmpC MicF OmpF 174b RNA mRNA interfering complementary RNA (底压时) OmpF 图 16- 在 E.coli 中通过反义 RNA 来调控膜蛋白的合成 第33页/共43页 表 16-7 在不同产物中 Ile 密码子使用频率不同密码子在25种非调控蛋白中(%)在引物酶中(%)在因子中(%)AUU373626AUC6232

20、74AUA1320第34页/共43页 O rpsU dnaG rpoD 核糖体小亚基 引物酶 50 RNA 聚合酶的 上 S21 蛋白 4 拷贝/细胞 亚基 2800 拷 万分子/细胞 贝/细胞 图 1756 rpsU 操纵子中 3 个基产物的拷贝数完全不同 第35页/共43页第36页/共43页 1. Off confomation (no erythromycin present) Initiation sequence of methylase gene G A G 1 2 3 4 mRNA Methylase gene coding region 2.On conformation (erythromycin present) 2 3 GAG 4 Fig. Control of erythromycin methylase gene expression by a leader peptide and by alternate RNA structures that determine whether ribosome can initiate translation of its gene. Ribosome translating leader to proceeds tothe end of the leader and releases the