原核基因表达调控

原核基因表达调控第一页，共九十页，编辑于2023年，星期五OUTLINE5.1原核基因表达调控总论5.2乳糖操纵子的转录调控5.3色氨酸操纵子的转录调控5.4其它操纵子(半乳糖、阿拉伯糖)5.5翻译水平的调控第二页，共九十页，编辑于2023年，星期五一、基因表达的概念

geneexpression

：基因转录及翻译的过程。对这个过程的调节就称为generegulation。

注意：rRNA、tRNA编码基因转录合成RNA的过程也属于基因表达。5.1原核基因表达调控总论第三页，共九十页，编辑于2023年，星期五(1)组成性表达(constitutiveexpression)

指在个体发育的任一阶段都能在大多数细胞中持续进行的基因表达。其基因表达产物通常是对生命过程必需的或必不可少的，且较少受环境因素的影响。

(2)适应性表达(adaptiveexpression)

指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因表达。二、基因表达的方式第四页，共九十页，编辑于2023年，星期五(1)组成性表达指不大受环境变动而变化的一类基因表达。某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达，通常被称为管家基因(housekeepinggene)。管家基因表达水平受环境因素影响较小，而是在个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。它的表达只受启动序列或启动子与RNA聚合酶相互作用的影响，而不受其他机制调节。第五页，共九十页，编辑于2023年，星期五指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因表达。应环境条件变化基因表达水平增高的现象称为诱导(induction)，这类基因被称为可诱导的基因(induciblegene)；相反，随环境条件变化而基因表达水平降低的现象称为阻遏(repression)，相应的基因被称为可阻遏的基因(repressiblegene)。(2)适应性表达第六页，共九十页，编辑于2023年，星期五5.1原核基因表达调控总论基因调控主要表现在：转录水平上的调控(Transcriptionalregulation)转录后水平上的调控(post-Transcriptionalregulation)mRNA加工成熟水平上的调控翻译水平上的调控第七页，共九十页，编辑于2023年，星期五基因调控的主要水平第八页，共九十页，编辑于2023年，星期五诱导作用：指一些基因在特殊的代谢物或化合物的作用下，由原来关闭的状态变为工作状态，即在某些物质的诱导下使基因活化。例如：乳糖-乳糖操纵子（β-半乳糖苷酶-使乳糖水解为半乳糖和葡萄糖；β-半乳糖苷透过酶-使乳糖进入细菌细胞内；β-半乳糖苷乙酰基转移酶-使半乳糖苷第六位碳原子乙酰化）。5.1.1诱导和阻遏第九页，共九十页，编辑于2023年，星期五阻遏作用：一些基因平时都是开启的，处在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，阻遏了基因的表达。例如：色氨酸－色氨酸合成酶。一般情况下细菌自身可以合成色氨酸，但加入色氨酸，细菌因为不需要自身合成色氨酸，因此关闭该操纵子基因。5.1.1诱导和阻遏第十页，共九十页，编辑于2023年，星期五原核基因表达调控类型及特点负转录调控(调节基因的产物为阻遏蛋白)正转录调控(调节基因的产物为激活蛋白)负控诱导(阻遏蛋白不与诱导物结合，结构基因不转录)负控阻遏(阻遏蛋白与诱导物结合，结构基因不转录)正控诱导(诱导物使激活蛋白处于活性状态)正控阻遏(诱导物使激活蛋白处于非活性状态)原核生物的基因调控主要发生在转录水平第十一页，共九十页，编辑于2023年，星期五1.GeneExpressionisControlledbyRegulatoryProteins(调控蛋白)GeneexpressionisveryoftencontrolledbyExtracellularSignals,

whicharecommunicatedtogenesbyregulatoryproteins:Positive

regulatorsoractivators(激活蛋白)INCREASEthetranscriptionNegativeregulatorsorrepressors(阻遏蛋白)DECREASEorELIMINATEthetranscription第十二页，共九十页，编辑于2023年，星期五2.GeneexpressioniscontrolledatdifferentstagesThebulkofgeneregulationtakesplaceattheinitiationoftranscription.Someinvolvetranscriptionalelongation/termination,RNAprocessing,andtranslationofthemRNAintoprotein.第十三页，共九十页，编辑于2023年，星期五3.Targetingpromoterbinding:

manypromotersareregulatedbyactivatorsthathelpRNAPbindDNA(recruitment)andbyrepressorsthatblockthebinding.第十四页，共九十页，编辑于2023年，星期五RNAPbindsmanypromotersweakly,activatorsthatcontaintwobindingsitestobindaDNAsequenceandRNAPsimultaneouslycanenhancetheRNAPaffinitywiththepromoters,andthusincreasesgenetranscription.Thisiscalledrecruitmentregulation(招募调控).

Onthecontrary,Repressorscanbindtotheoperatorinsideofthepromoterregion,whichpreventsRNAPbindingandthetranscriptionofthetargetgene.第十五页，共九十页，编辑于2023年，星期五4.Targetingtransitiontotheopencomplex:Allosteryregulation(异构调控)aftertheRNAPolymeraseBindingInsomecases,RNAPbindsthepromotersefficiently,butnospontaneousisomerizationoccurstoleadtotheopencomplex,resultinginnoorlowtranscription.Someactivatorscanbindtotheclosedcomplex,inducingconformationalchangeineitherRNAPorDNApromoter,whichconvertstheclosedcomplextoopencomplexandthuspromotesthetranscription.第十六页，共九十页，编辑于2023年，星期五5.TargetingpromoterescapebysomerepressorsRepressorscanworkinways:blockingthepromoterbinding.blockingthetransitiontotheopencomplex.blockingpromoterescape.第十七页，共九十页，编辑于2023年，星期五6.Cooperativebinding(recruitment)andallosteryhavemanyrolesingeneregulationForexample:groupofregulatorsoftenbindDNAcooperatively(activatorsand/orrepressorsinteractwitheachotherandwiththeDNA,helpingeachothertobindnearagenetheyregulated):producesensitiveswitchestorapidlyturnonageneexpression,integratesignals(somegenesareactivatedwhenmultiplesignalsarepresent).第十八页，共九十页，编辑于2023年，星期五5.1.2弱化子对基因活性的影响弱化子：(色氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸等)当操纵子(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)被阻遏，RNA合成被终止时，起终止转录信号作用的一段核苷酸。核糖体在基因转录产物上的不同位置，决定了RNA可以形成哪一种形式的二级结构，并由此决定基因能否继续转录。起信号作用的是有特殊负载的氨酰-tRNA的浓度。第十九页，共九十页，编辑于2023年，星期五5.1.3降解物对基因活性的调节通过提高转录强度来调节基因表达：葡萄糖效应(降解物抑制效应)：在有葡萄糖存在的情况下，即使在细菌培养基中加入乳糖、半乳糖、阿拉伯糖或麦芽糖等诱导物，与其相对应的操纵子也不会启动，不会产生出代谢这些糖的酶来。葡萄糖：抑制腺苷酸环化酶，减少cAMP的合成，与其相结合的环腺苷酸受体蛋白CRP或分解代谢物蛋白CAP，找不到配体而不能形成复合物。第二十页，共九十页，编辑于2023年，星期五5.1.4细菌的应急反应实施应急反应的信号是鸟苷四磷酸(ppGpp)和鸟苷五磷酸(pppGpp)；产生这两种物质的诱导物是空载tRNA。当氨基酸饥饿时，细胞中存在大量空载tRNA，其激活焦磷酸转移酶，使ppGpp大量合成，从而关闭和打开一些基因。第二十一页，共九十页，编辑于2023年，星期五1961年操纵子模型的提出

—莫洛(Monod)和雅各布(Jacob)

获1965年诺贝尔生理学和医学奖是一种负控诱导系统5.2乳糖操纵子(lactoseoperon)第二十二页，共九十页，编辑于2023年，星期五5.2.1酶的诱导如何发现？乳糖诱导lacmRNA的合成第二十三页，共九十页，编辑于2023年，星期五真正的诱导剂？IPTG(异丙基硫代半乳糖苷)TMG(巯甲基半乳糖苷)发色底物O-硝基半乳糖苷(ONPG)第二十四页，共九十页，编辑于2023年，星期五别乳糖和IPTG是Lac操纵子的诱导物第二十五页，共九十页，编辑于2023年，星期五操纵子(operon):阻遏基因(inhibitor,I,产生阻遏物repressor)、启动子(promoter,P)、操纵基因(operator,O)、结构基因(structuralgene)。第二十六页，共九十页，编辑于2023年，星期五Lac操纵子结构第二十七页，共九十页，编辑于2023年，星期五Operon:

aunitofprokarytoicgeneexpressionandregulationwhichtypicallyincludes:1.

Structuralgenes

forenzymesinaspecificbiosyntheticpathwaywhoseexpressioniscoordinatelycontrolled.

2.

Controlelements,suchas

operatorsequence.

3.

Regulatorgene(s)

whoseproductsrecognizethecontrolelements.Sometimesareencodedbythegeneunderthecontrolofadifferentpromoter第二十八页，共九十页，编辑于2023年，星期五lacYencodesacellmembraneproteincalledlactosepermease(半乳糖苷渗透酶)totransportLactoseacrossthecellwalllacZencodesforβ-galactosidase(半乳糖苷酶)forlactosehydrolysislacAencodesathiogalactosidetransacetylase(硫代半乳糖苷转乙酰酶)togetridofthetoxicthiogalacosides三种结构基因第二十九页，共九十页，编辑于2023年，星期五ThelacZ,lacY,lacAgenesaretranscribedintoasinglelacZYAmRNA(polycistronicmRNA)underthecontrolofasignalpromoterPlac

.

LacZYAtranscriptionunitcontainsan

operatorsiteOlac

positionbetweenbases-5and+21atthe3’-endofPlacBindswiththelacrepressor

TheLACoperon第三十页，共九十页，编辑于2023年，星期五Z、Y、A基因的产物由同一条多顺反子的mRNA分子所编码；该mRNA分子的P区位于I与O之间，不能单独起始半乳糖苷酶和透过酶基因的高效表达。5.2.2操纵子模型与影响因子第三十一页，共九十页，编辑于2023年，星期五O区是DNA上的一小段序列(26bp)，是阻遏蛋白的结合位点；当阻遏蛋白与O相结合时，lacmRNA的转录起始受到抑制；诱导物通过与阻遏蛋白结合，改变其三维构象，使之不能与O结合，从而激发lacmRNA的合成。5.2.2操纵子模型与影响因子第三十二页，共九十页，编辑于2023年，星期五1.lac

操纵子的本底水平表达两个矛盾：诱导物需要穿过细胞膜才能与阻遏物结合，即需要透过酶来转运诱导物，而透过酶的合成又需要诱导物进行诱导。乳糖(葡萄糖-1,4-半乳糖)并不与阻遏物结合，真正的诱导物是乳糖的异构体(葡萄糖-1,6-半乳糖)，而后者是在β-半乳糖苷酶的催化下由乳糖生成的，因此乳糖诱导β-半乳糖苷酶的合成需要有β-半乳糖苷酶的预先存在。第三十三页，共九十页，编辑于2023年，星期五对矛盾的解释：在非诱导状态下有少量lacmRNA合成，这种合成称之为本底水平的组成型合成(backgroundlevelconstitutivesynthesis)。由于阻遏物的结合并不是绝对紧密的，即使在它与操纵基因紧密结合时，也会偶尔掉下来，这时启动子的障碍被解除，RNA聚合酶开始转录。（即:无需诱导物，阻遏物从操纵基因处掉下，启动子可以启动结构基因表达）1.lac操纵子的本底水平表达第三十四页，共九十页，编辑于2023年，星期五2.大肠杆菌对乳糖的反应加入乳糖以后，在单个透过酶分子作用下，少量乳糖分子进入细胞，在单个β-半乳糖苷酶作用下转变为异构乳糖。异构乳糖与结合在O区的I相结合并使I失活而离开O区，开始lacmRNA的合成，最终结果导致乳糖大量涌入细胞。第三十五页，共九十页，编辑于2023年，星期五ipozyaVerylowleveloflacmRNAAbsenceoflactoseActivePresenceoflactoseipozyab-GalactosidasePermeaseTransacetylaseInactiveLackofinducer:thelacrepressorblockallbutaverylowleveloftrans-criptionoflacZYA.WhenLactoseispresent,thelowbasallevelofpermeaseallowsitsuptake,andb-galactosidasecatalyzestheconversionofsomelactosetoallolactose.Allolactose

actsasaninducer,bindingtothelacrepressorandinactivateit.Responsetolactose第三十六页，共九十页，编辑于2023年，星期五3.阻遏物lacI基因产物及其功能lac操纵子阻遏物mRNA：由弱启动子控制组成型合成，该阻遏蛋白有四个相同的亚基，每个亚基含有347个氨基酸残基，并能够与1分子IPTG结合。当I基因由弱启动子突变为强启动子，细胞内就不可能产生足够的诱导物来克服阻遏状态，整个lac操纵子在这些突变体中就不可诱导，结构基因处在关闭状态。第三十七页，共九十页，编辑于2023年，星期五Responsetoglucose，cAMP受葡萄糖浓度调节4.葡萄糖对lac操纵子的影响第三十八页，共九十页，编辑于2023年，星期五代谢物激活蛋白CAP(cataboliteactivatorprotein)，由Crp基因编码，能与cAMP形成复合物。凡是Crp及腺苷酸环化酶基因突变的细菌都不能合成lacmRNA，CRP-cAMP(CAP-cAMP)复合物是独立于阻遏物的正调控因子。5.cAMP与代谢物激活蛋白第三十九页，共九十页，编辑于2023年，星期五CAP结合位点(mRNA启动子内部)第四十页，共九十页，编辑于2023年，星期五ZYAOPDNA

调控区CAP结合位点启动序列操纵序列

结构基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透酶A：乙酰基转移酶cAMP—CAP复合物5.cAMP与代谢物激活蛋白第四十一页，共九十页，编辑于2023年，星期五++++转录无葡萄糖，cAMP浓度高时促进转录有葡萄糖，cAMP浓度低时不促进转录ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAPCAP的正调控第四十二页，共九十页，编辑于2023年，星期五两个区：P区(启动子区)：一般是从I基因结束到mRNA转录起始位点下游5~10bp。O区(阻遏物结合区)：位于-7～+28bp阻遏物与O区的结合影响了RNA聚合酶与启动子区结合形成转录起始复合物的效率。5.2.3lac操纵子DNA的调控区域第四十三页，共九十页，编辑于2023年，星期五总结一：阻遏蛋白的负性调节

(negativecontrolofrepressor)无乳糖(nolactose):lac操纵子处于阻遏状态(repression)有乳糖(presenceoflactose)lac操纵子即可被诱导(derepression,induction)

诱导剂(inducer):别乳糖、半乳糖、IPTG（异丙基硫代半乳糖苷）第四十四页，共九十页，编辑于2023年，星期五乳糖操纵子(lacoperon)的调控方式第四十五页，共九十页，编辑于2023年，星期五总结二：CAP的正性调节

(PositiveControlofCAP)CAP-cAMP帮助RNA聚合酶有效的结合到lacP位点，加快RNA合成的起始反应：RNA聚合酶与CAP相互足够靠近，直接复合，以蛋白质-蛋白质接触提供额外的能量，大大增强RNA聚合酶的结合能力；CAP的结合可能把位点周围的DNA双螺旋结构转变为一种更容易被RNA聚合酶识别的外形和构象，增加了封闭复合物的形成或者从封闭型复合物转向开放型复合物的速度。第四十六页，共九十页，编辑于2023年，星期五CAP以二聚体形式行使功能，二聚体被单个cAMP活化，其上有两个结合位点：cAMP结合位点；DNA结合区(lacP内CAP-cAMP结合位点序列具有对称性，lacP的-54~-58,-65~-69是CAP-cAMP结合位点)。总之：CAP-cAMP复合物与DNA的CAP位点结合时，促进RNA聚合酶对-35和-10序列的识别和结合，并形成开放起始复合物，提高了转录效率。总结二：CAP的正性调节

(PositiveControlofCAP)第四十七页，共九十页，编辑于2023年，星期五CAP的正性调节第四十八页，共九十页，编辑于2023年，星期五CAP的正性调节第四十九页，共九十页，编辑于2023年，星期五5.3色氨酸操纵子(tryptophanoperon)Lac操纵子负责营养碳源的分解，平时关闭，只有当需要消耗乳糖时，才通过诱导物使阻遏蛋白失活而开放，是可诱导的负调控基因；另外还存在CAP的正调控。Trp操纵子负责Trp的合成，平时开放，调节基因的产物使其关闭，是可阻遏的负调控；另外还存在翻译与转录耦联的衰减子调控手段。Trp操纵子与lac操纵子的不同第五十页，共九十页，编辑于2023年，星期五1.StructureofthetrpoperonED-编码邻氨基苯甲酸合成酶(2×60KD)C-编码吲哚甘油磷酸合成酶(45KD)BA-编码Trp合成酶β亚基(50KD)和α亚基(29KD)La为前导肽和衰减子序列O为控制子(含-10区)P为启动子R为阻遏基因第五十一页，共九十页，编辑于2023年，星期五1.Structureofthetrpoperon第五十二页，共九十页，编辑于2023年，星期五(1)trpR和trpABCDE不连锁；

(2)操纵基因在启动子内

(3)有衰减子(attenuator)/弱化子

(4)启动子和结构基因不直接相连，二者被前导序列(Leader)所隔开

色氨酸操纵子特点第五十三页，共九十页，编辑于2023年，星期五Thetrpoperonencodesfivestructuralgenesrequiredfortryptophan(色氨酸)synthesis.Thesegenesareregulatedtoefficientlyexpressonlywhentryptophanislimiting.Twolayersofregulationareinvolved:(1)transcriptionrepressionbytheTrprepressor(initiation);(2)attenuation2.thetrpoperon第五十四页，共九十页，编辑于2023年，星期五TrprepressorisencodedbyaseparateoperontrpR,andspecificallyinteractswiththeoperatorthatoverlapswiththepromotersequenceTherepressorcanonlybindtotheoperatorwhenitiscomplexedwithtryptophan.Therefore,Tryisaco-repressorandinhibitsitsownsynthesisthroughend-productinhibition(negativefeed-backregulation).3.TheTrprepressor第五十五页，共九十页，编辑于2023年，星期五Therepressorreducestranscriptioninitiationbyaround70-fold,whichismuchsmallerthanthebindingoflacrepressor.TherepressorisadimeroftwosubunitswhichhasastructurewithacentralcoreandtwoflexibleDNA-readingheads(carboxyl-terminalofeachsubunit)3.TheTrprepressor第五十六页，共九十页，编辑于2023年，星期五trpoperonTheTRPoperon第五十七页，共九十页，编辑于2023年，星期五trp操纵子的阻遏系统低Trp时：阻遏物不结合操纵基因；高Trp时：阻遏物与Trp结合操纵基因第五十八页，共九十页，编辑于2023年，星期五色氨酸高浓度和低浓度下表达水平相差600倍，而阻遏作用仅使转录降低70倍。aregulationatthetranscriptionterminationstep&asecondmechanismtoconfirmthatlittletryptophanisavailable4.Attenuation(衰减作用)第五十九页，共九十页，编辑于2023年，星期五RepressorservesastheprimaryswitchtoregulatetheexpressionofgenesinthetrpoperonAttenuationservesasthefineswitchtodetermineifthegenesneedtobeefficientlyexpressed4.Attenuation(衰减作用)第六十页，共九十页，编辑于2023年，星期五弱化子：DNA中可导致转录过早终止的一段核甘酸序列（123-150区）第六十一页，共九十页，编辑于2023年，星期五研究引起终止的mRNA碱基序列，发现该区mRNA通过自我配对可以形成茎-环结构，有典型的终止子特点第六十二页，共九十页，编辑于2023年，星期五结构基因E上游具有：启动子-操纵子基因-前导序列-衰减子区域mRNA5‘端162个核苷酸，其中139个构成前导序列：14个氨基酸的前导肽4个互补区段1个衰减子终点Trp操纵子的前导序列TrpL第六十三页，共九十页，编辑于2023年，星期五前导序列：在trpmRNA5'端trpE基因的起始密码前一个长162bp的mRNA片段第六十四页，共九十页，编辑于2023年，星期五第六十五页，共九十页，编辑于2023年，星期五某些区段富含GC，GC之间容易形成茎环二级结构，接着有8个U构成一个不依赖于ρ因子的终止信号；由(1)和(2)区序列构成第二个发夹结构，其中(1)区处于14个氨基酸的前导肽序列中；(2)和(3)区互补，可以形成发夹结构，与(3)和(4)形成发夹结构竞争；14个氨基酸前导肽中有5个核糖体强结合位点，之后还有一个UGA；前导序列中并列2个色氨酸密码子前导序列的5个特点第六十六页，共九十页，编辑于2023年，星期五转录的弱化理论：mRNA转录的终止是通过前导肽基因的翻译来调节的。在前导肽中有两个相邻的色氨酸密码子，所以前导肽的翻译对tRNATrp的浓度敏感。当培养基中Trp浓度很低时，负载有Trp的tRNATrp也就少，翻译通过两个相邻Trp密码子的速度就会很慢，当4区被转录完成时，核糖体才进入1区(或者停留在两个相邻的Trp密码子处)，这时2－3配对，不形成3－4配对的终止结构，转录继续。当培养基中Trp浓度高时，核糖体可顺利通过两个相邻的Trp密码子，在4区被转录之前，核糖体就到达2区，这样使2－3不能配对，3－4区形成终止子结构，转录停止。转录弱化作用机理第六十七页，共九十页，编辑于2023年，星期五转录弱化作用机理第六十八页，共九十页，编辑于2023年，星期五第六十九页，共九十页，编辑于2023年，星期五ImportanceofattenuationAtypicalnegativefeed-backregulationUseofbothrepressionandattenuationallowsafinetuningoftheleveloftheintracellulartryptophan.Attenuationalonecanproviderobustregulation:otheraminoacidsoperonslikehisandleuhavenorepressorsandrelyentirelyonattenuationfortheirregulation.Providesanexampleofregulationwithouttheuseofaregulatoryprotein,butusingRNAstructureinstead.第七十页，共九十页，编辑于2023年，星期五半乳糖操纵子阿拉伯糖操纵子阻遏蛋白LexA的降解与细菌中的SOS应答二组分调控系统和信号转导多启动子调控的操纵子5.4其它操纵子第七十一页，共九十页，编辑于2023年，星期五结构基因(使半乳糖变为葡萄糖-1-磷酸)：galE：异构酶galT：半乳糖-磷酸尿嘧啶核苷转移酶galK：半乳糖激酶调节基因galR，两个启动子(可以从两个不同的起始点转录)，两个操纵区O(一个在P区上游-67～-73，一个在galE内部)5.4.1半乳糖操纵子(galactoseoperon)第七十二页，共九十页，编辑于2023年，星期五gal操纵子的特点：①它有两个启动子，其mRNA可从两个不同的起始点开始转录；②它有两个O区，一个在P区上游，另一个在结构基因galE内部。第七十三页，共九十页，编辑于2023年，星期五gal操纵子P-O区有两个相距仅5bp的启动子，每个启动子拥有各自的RNA聚合酶结合位点S1和S2，cAMP-CRP对起始的转录有不同的作用：从S1起始的转录：无葡萄糖，RNA聚合酶与S1的结合需要半乳糖、CRP和cAMP。从S2起始的转录：完全依赖葡萄糖，高水平的cAMP-CRP抑制转录。5.4.1半乳糖操纵子(galactoseoperon)第七十四页，共九十页，编辑于2023年，星期五半乳糖具有双重功能：作为唯一碳源；作为合成尿苷二磷酸半乳糖UDPgal形成细胞壁的前体。在没有外源半乳糖的情况下，细胞通过半乳糖差向异构酶由UDP-葡萄糖合成UDPgal，只需本底水平表达即可。如果只有S1(依赖于cAMP－CRP)一个启动子，当有葡萄糖时就不能合成异构酶；只有S2(不依赖于cAMP－CRP)，那么半乳糖使操纵子处于充分诱导状态。最终：一个不依赖cAMP－CRP的S2进行本底水平的表达，一个依赖于cAMP－CRP的S1对高水平合成进行调节。双启动子的生理功能第七十五页，共九十页，编辑于2023年，星期五阿拉伯糖降解基因(构成基因簇araBAD)：araB：编码核酮糖激酶araA：L-阿拉伯糖异构酶araD：L-核酮糖-5磷酸-4-差向异构酶araE：膜蛋白araF：阿拉伯糖结合蛋白5.4.2阿拉伯糖操纵子arabinoseoperon第七十六页，共九十页，编辑于2023年，星期五与araBAD相邻的是：一个复合启动子区域、两个操纵区(O1和O2)、一个调节基因araC。araBAD基因簇从启动子开始向左转录，而araC向右转录。AraC蛋白既是ara操纵子的正调节蛋白(起始转录还需要cAMP-CRP的共同参与)，又是其负调节蛋白。AraC蛋白的两种形式Pr和Pi，Pr是起阻遏作用的形式，与类操纵区位点结合；Pi是起诱导作用的形式，通过与PBAD启动子结合进行调节。5.4.2阿拉伯糖操纵子arabinoseoperon第七十七页，共九十页，编辑于2023年，星期五第七十八页，共九十页，编辑于2023年，星期五低阿拉伯糖水平负调控高阿拉伯糖水平正调控第七十九页，共九十页，编辑于2023年，星期五1.AraCandcontrolofthearaBADoperonbyanti-activationThepromoterofthearaBADoperonfromE.coliisactivatedinthepresenceofarabinoseandtheabsenceofglucoseanddirectsexpressionofgenesencodingenzymesrequiredforarabinosemetabolism.

ThisisverysimilartotheLacoperon.

第八十页，共九十页，编辑于2023年，星期五BecausethemagnitudeofinductionofthearaBADpromoterbyarabinoseisverylarge,thepromoterisoftenusedinexpressionvector.IffusingagenetothearaBADpromoter,theexpressionofthegenecanbeeasilycontrolledbyadditionofarabinose.Whatisanexpressionvector?

1.AraCandcontrolofthearaBADoperonbyanti-activation第八十一页，共九十页，编辑于2023年，星