《現(xiàn)代分子生物學(xué)》第七章 原核生物基因表達(dá)調(diào)控課件

1、第七章 原核生物基因表達(dá)調(diào)控機(jī)體可以在基因表達(dá)過程（DNA到蛋白質(zhì)）的任何階段進(jìn)行調(diào)控，一般以轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控為主。第一節(jié) 基因表達(dá)調(diào)控的基本概念1. 反式作用因子與順式作用元件基因表達(dá)的產(chǎn)物(蛋白質(zhì)或RNA)從合成的場所擴(kuò)散到目標(biāo)場所而發(fā)揮作用的過程稱為反式作用（trans-acting），此基因表達(dá)產(chǎn)物被稱為反式作用因子（trans-acting factor） 。反式作用因子通常為蛋白質(zhì)或RNA，其特征為可以從合成地?cái)U(kuò)散到目標(biāo)場所發(fā)揮作用。順式作用元件（cis-acting factor）是指對(duì)基因表達(dá)有調(diào)節(jié)活性的DNA序列，其活性只影響與其自身同處在一個(gè)DNA分子上的基因。順式作用元件

2、通常不編碼蛋白質(zhì)，多位于基因旁側(cè)或內(nèi)含子中。順式作用（cis-acting）的概念用于任一不轉(zhuǎn)變?yōu)槿魏纹渌问降腄NA序列，它只在原位發(fā)揮DNA序列的作用，僅影響與其物理上相連的DNA序列的活性?；蚧钚缘恼{(diào)控主要通過反式作用因子（通常是蛋白質(zhì)）和順式作用元件（通常在DNA上）相互作用而實(shí)現(xiàn)。2. 結(jié)構(gòu)基因和調(diào)節(jié)基因結(jié)構(gòu)基因（structural gene）是編碼蛋白質(zhì)或RNA的任何基因。結(jié)構(gòu)基因編碼大量的功能各異的蛋白質(zhì)，如組成細(xì)胞和組織的結(jié)構(gòu)蛋白和酶等。調(diào)節(jié)基因（regulator gene）僅指參與其他基因表達(dá)調(diào)控的RNA和蛋白質(zhì)的編碼基因。調(diào)節(jié)基因編碼的調(diào)節(jié)物通過與DNA上的特定位點(diǎn)結(jié)

3、合而控制受調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄是基因表達(dá)調(diào)控的關(guān)鍵。4.操縱基因和阻抑蛋白操縱基因（operator）是與啟動(dòng)子相鄰的順式作用位點(diǎn)，是阻抑蛋白的靶點(diǎn)。阻抑蛋白（repressor）是調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物，與操縱基因的結(jié)合可以阻止受調(diào)節(jié)基因的表達(dá)。當(dāng)阻抑蛋白與操縱基因結(jié)合時(shí)，就會(huì)阻止RNA聚合酶啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，基因的表達(dá)就被關(guān)閉。在無阻抑蛋白時(shí)，RNA聚合酶可以識(shí)別受調(diào)節(jié)基因的啟動(dòng)子，使這種基因得到表達(dá)。5. 轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子（transcription factor ）是轉(zhuǎn)錄起始過程中RNA聚合酶所需要的輔助因子。轉(zhuǎn)錄因子是參與正調(diào)控的反式作用因子，在無轉(zhuǎn)錄因子時(shí)，RNA聚合酶不能起始轉(zhuǎn)錄。轉(zhuǎn)錄因子通常識(shí)別位于

4、基因上游啟動(dòng)子附近的順式作用元件。操縱子（operon)順式作用元件（cis-acting element）結(jié)構(gòu)基因（ structural genes）調(diào)節(jié)基因（regulator genes）。反式作用因子（trans-acting factor）。誘導(dǎo)物（inducer）和效應(yīng)物（effectors）可誘導(dǎo)的基因和組成型基因控制位點(diǎn)（controlling site）誘導(dǎo)（induction）第二節(jié) 轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控原核生物的基因調(diào)控可以發(fā)生在轉(zhuǎn)錄和翻譯等不同階段，但也是以轉(zhuǎn)錄水平為主。原核生物許多功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因，特別是編碼同一代謝途徑的酶的基因，一般成簇排列，能受單一啟動(dòng)子的共同控制

5、，結(jié)果是整簇基因或者都表達(dá)或者都不表達(dá)。1961年，Jacob和Monod提出了細(xì)菌基因表達(dá)調(diào)控的模型操縱子學(xué)說，解釋了原核生物的基因表達(dá)在轉(zhuǎn)錄水平上是如何調(diào)控的。操縱子（operon）就是由操縱基因（operator）以及相鄰的若干結(jié)構(gòu)基因所組成的功能單位。操縱子還包括一個(gè)結(jié)合RNA聚合酶的啟動(dòng)子。操縱基因是位于操縱子前端部分的順式控制元件，它能和阻抑蛋白結(jié)合，控制結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄。阻抑蛋白是調(diào)節(jié)基因的表達(dá)產(chǎn)物，是參與操縱子調(diào)節(jié)的反式作用因子。原核生物操縱子中的全部結(jié)構(gòu)基因從同一個(gè)啟動(dòng)子開始轉(zhuǎn)錄成單個(gè)mRNA分子。細(xì)菌應(yīng)答某種特定物質(zhì)出現(xiàn)而合成特定酶的過程，稱為誘導(dǎo)作用（induction）。

6、大腸桿菌乳糖操縱子是這種機(jī)制最好的范例。如果某種小分子物質(zhì)能夠促使細(xì)菌產(chǎn)生酶將其自身分解，這種小分子物質(zhì)就叫做誘導(dǎo)物（inducer）。一、誘導(dǎo)作用和阻抑作用細(xì)菌快速應(yīng)答環(huán)境營養(yǎng)成分的變化的能力不僅表現(xiàn)在分解新底物方面，而且也用來關(guān)閉突然在培養(yǎng)基中的化合物的內(nèi)源性合成，這種效應(yīng)就是所謂的阻抑作用（repression）。大腸桿菌色氨酸操縱子即是阻抑作用的例子。如果某種小分子物質(zhì)能夠阻止細(xì)菌產(chǎn)生合成其自身的酶，這種小分子物質(zhì)叫做輔阻抑物（corepressor）。誘導(dǎo)作用和阻抑作用都能對(duì)細(xì)菌的代謝能力進(jìn)行調(diào)控。前者調(diào)節(jié)細(xì)菌使用某種物質(zhì)的能力，后者調(diào)節(jié)合成特定代謝中間產(chǎn)物的能力。每種調(diào)節(jié)的誘發(fā)劑都

7、是小分子物質(zhì)，或?yàn)槊傅牡孜?，或?yàn)槊杆呋铣傻漠a(chǎn)物。誘導(dǎo)物或輔阻抑物的作用是高度特異的，僅有特定的或密切相關(guān)的分子能發(fā)揮作用。但這些小分子并不直接與其調(diào)控的目標(biāo)酶分子相互作用而實(shí)現(xiàn)其調(diào)控功能。正調(diào)控和負(fù)調(diào)控正調(diào)控負(fù)調(diào)控誘導(dǎo)(induction)阻遏(repression)誘導(dǎo)物(inductor)阻遏物(repressor)輔阻遏物(corepressor) 使阻遏蛋白具有活性或使活性蛋白失去活性的物質(zhì)稱。未發(fā)現(xiàn)二、乳糖操縱子1 乳糖操縱子與負(fù)控誘導(dǎo)系統(tǒng)乳糖操縱子（lactose operon，lac ）的三個(gè)結(jié)構(gòu)基因成簇排列，編碼參與-半乳糖苷（如乳糖）分解代謝所需的三種蛋白質(zhì)：lacZ編碼

8、-半乳糖苷酶，lacY編碼-半乳糖苷透性酶，lacA編碼-半乳糖苷轉(zhuǎn)乙?；?。lacI基因（調(diào)節(jié)基因）正好與結(jié)構(gòu)基因相鄰，但它不與結(jié)構(gòu)基因?qū)儆谕晦D(zhuǎn)錄單位，它有自己獨(dú)立的轉(zhuǎn)錄單位，含有自己的啟動(dòng)子和終止子。lacI編碼可擴(kuò)散的產(chǎn)物，理論上它不必位于結(jié)構(gòu)基因附近。將lacI基因轉(zhuǎn)移到其他任何地方都能很好地發(fā)揮作用，因此lacI的表達(dá)產(chǎn)物屬于反式作用因子。lacI基因的表達(dá)產(chǎn)物稱為乳糖操縱子阻抑蛋白（lac repressor）。它的功能是阻止結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)。因此，乳糖操縱子的調(diào)控屬于負(fù)調(diào)控。阻抑蛋白與lacZYA基因簇開始處的操縱基因（O lac）結(jié)合，阻止RNA聚合酶在啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄起始而發(fā)揮作

9、用。實(shí)際是一個(gè)抗解鏈蛋白，阻止形成開放結(jié)構(gòu)。Operator mutations are constitutive because the operator is unable to bind repressor protein；this allows RNA polymerase to have unrestrained access to the promoter .The Oc mutations are cis-acting ，because they affect only the contiguous set of structural genes.Mutations that i

10、nactivate the lacI gene operon to be constitutively expressed,because the mutant repressor protein cannot bind to the operator. 阻抑蛋白的作用機(jī)制1. 阻抑蛋白及其靶DNA序列的對(duì)稱性阻抑蛋白識(shí)別位點(diǎn)的共有特點(diǎn)就是具有對(duì)稱性?？拷鼘?duì)稱軸的一對(duì)反向重復(fù)序列在阻抑蛋白結(jié)合過程中起主要作用。阻抑蛋白的結(jié)構(gòu)也具有對(duì)稱性。阻遏蛋白的結(jié)構(gòu)：N端159aa頭部片段：為HTH，與操縱基因DNA的大溝結(jié)合；核心區(qū)：有6個(gè)折疊，誘導(dǎo)物就結(jié)合在兩個(gè)核心區(qū)之間的裂縫中；C端為兩組亮氨酸拉鏈，

11、形成四聚體。2. 阻抑蛋白結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系乳糖操縱子的阻抑蛋白為兩個(gè)二聚體結(jié)合在一起形成的四聚體結(jié)構(gòu)。四個(gè)亞基的螺旋連在一起，維持四聚體結(jié)構(gòu)。每個(gè)二聚體都有兩個(gè)頭段，兩個(gè)頭段在一起結(jié)合一個(gè)操縱基因序列。這使整個(gè)阻抑蛋白能夠同時(shí)結(jié)合操縱基因的兩個(gè)位點(diǎn)。完整的四聚體阻抑蛋白能夠同時(shí)與操縱基因結(jié)合，親和力較不完整的阻抑蛋白高很多。與誘導(dǎo)物結(jié)合可直接引起阻抑蛋白構(gòu)象發(fā)生改變，使兩個(gè)二聚體的頭段不再同時(shí)與DNA結(jié)合，使多亞基阻抑蛋白失去優(yōu)勢，降低了與操縱基因結(jié)合的親和力。3. 阻抑蛋白對(duì)RNA聚合酶功能的影響阻抑蛋白和RNA聚合酶可同時(shí)與DNA結(jié)合，而且阻抑蛋白與DNA的結(jié)合能夠增強(qiáng)RNA聚合酶結(jié)合DN

12、A的能力，但是結(jié)合著的RNA聚合酶不能起始轉(zhuǎn)錄。加入誘導(dǎo)物以后，釋放出阻抑蛋白，被關(guān)閉的復(fù)合物轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放的復(fù)合物，起始轉(zhuǎn)錄。誘導(dǎo)物的結(jié)合解離模型誘導(dǎo)物和阻遏蛋白結(jié)合的模型乳糖操縱子同樣存在正調(diào)控。在沒有誘導(dǎo)物存在的情況下，存在lac操縱子的本底水平的表達(dá)。2 cAMP對(duì)乳糖操縱子轉(zhuǎn)錄的激活作用細(xì)菌在富含葡萄糖的培養(yǎng)基上生長的時(shí)候，葡萄糖可以抑制-半乳糖苷酶表達(dá)的一個(gè)很重要的因素是葡萄糖降低了細(xì)菌體內(nèi)cAMP的水平。生化和遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，cAMP可以結(jié)合到啟動(dòng)子的某個(gè)部位而激活操縱子的轉(zhuǎn)錄。在細(xì)菌中，cAMP與CAP（catabolite activator protein，CAP）二聚體結(jié)合形

13、成二元復(fù)合物共同發(fā)揮作用。只有cAMP存在時(shí)，CAP才有活性。CAP是一個(gè)正調(diào)控因子，在依賴CAP的啟動(dòng)子上起始轉(zhuǎn)錄必須有CAP參與。cAMP下降，CAP就不能與控制區(qū)結(jié)合，RNA聚合酶就不能啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄。CAP激活轉(zhuǎn)錄有兩種方式：第一種方式是直接作用于RNA聚合酶。CAP直接作用于RNA聚合酶的亞基，而且CAP必須與RNA聚合酶在同一個(gè)面上才有活性。另一種是作用于DNA改變其結(jié)構(gòu)，以協(xié)助RNA聚合酶的結(jié)合。在CAP-DNA復(fù)合物中，DNA呈彎曲狀態(tài)，彎曲點(diǎn)位于二重對(duì)稱的中心。CAP結(jié)合以后，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)有很大的變化。CAP Binding Bends DNAvThis DNA bending

14、 results in more efficient RNA polymerase bindingCABSummaryA: RNA polymeraseB: lac repressor C: CRP-cAMP協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)當(dāng)阻遏蛋白封閉轉(zhuǎn)錄時(shí)，CAP不發(fā)揮作用；如無CAP存在，即使無阻遏蛋白與操縱序列結(jié)合，操縱子仍無轉(zhuǎn)錄活性。單純?nèi)樘谴嬖跁r(shí)，細(xì)菌利用乳糖作碳源；若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在時(shí)，細(xì)菌首先利用葡萄糖。葡萄糖對(duì) lac 操縱子的阻遏作用稱分解代謝阻遏(catabolic repression)。 三、色氨酸操縱子 色氨酸操作子與負(fù)控阻遏系統(tǒng)色氨酸操縱子的阻抑蛋白通過結(jié)合多個(gè)操縱基因，控

15、制散在分布的、三套不相連的結(jié)構(gòu)基因。第一套基因是結(jié)構(gòu)基因簇tryEDCBA，控制從分支酸（chorismic acid）合成色氨酸的酶的合成。第二套是aroH基因，aroH基因編碼在芳香族氨基酸生物合成共同通路中催化起始反應(yīng)的三種酶中的一種。第三套基因是trpR調(diào)節(jié)基因，trpR調(diào)節(jié)基因被自身產(chǎn)物阻抑蛋白阻抑，阻抑會(huì)降低自身的合成。特點(diǎn): (1) trpR(89)和trpABCDE(25)不連鎖； (2) 操縱基因在啟動(dòng)子內(nèi) (3) 有衰減子(attenuator) (4) 啟動(dòng)子和結(jié)構(gòu)基因不直接相連，二者被 前導(dǎo)順序(Leader)所隔開 Trp操縱基因序列長21bp，是trp阻抑蛋白的作用

16、位點(diǎn)。操縱子的其它調(diào)控形式一半乳糖操縱子（gal operon）1.結(jié)構(gòu)2.特點(diǎn)： (1)雙啟動(dòng)子； (2)雙操縱基因； (3) 無35序列； (4) OE在CAP位點(diǎn)內(nèi)，OI在 gene E內(nèi) Gal 既可為碳源，同時(shí)UDPGal 又是合成細(xì)菌細(xì)胞壁的重要前體 gal 操縱子的結(jié)構(gòu)Glu和Gal對(duì)Gal操縱子的調(diào)節(jié)條件 表達(dá)有Glu有GalP2啟動(dòng) S2開始轉(zhuǎn)錄gal E，組成型表達(dá)無GalOE和OI 相互作用，成環(huán)，轉(zhuǎn)錄只進(jìn)行20堿基便停止無Glu有GalP1啟動(dòng),3個(gè)基因轉(zhuǎn)錄無GalP1不啟動(dòng)當(dāng)沒有葡萄糖的條件下有Gal存在時(shí)，gal R（位于62）編碼的阻遏物失活，CAP結(jié)合在-472

17、3區(qū)域，RNA Pol結(jié)合在-10S1區(qū)，CAP和RNA Pol直接相互作用，使P1順利轉(zhuǎn)錄；當(dāng)無Gal時(shí)Gal R結(jié)合在Gal OE上，Gal OE具有回文順序（TT GTG TAA AC|GATTCCACTAA）供CAP結(jié)合。它離啟動(dòng)子有一段距離，當(dāng)Gal R結(jié)合在gal OE上時(shí)不大可能像lac操縱子中l(wèi)ac阻遏那樣去阻礙RNA Pol的結(jié)合，它阻斷S1的轉(zhuǎn)錄可能的兩種方式；或是影響到cAMP-CAP和RNA聚合酶的作用而阻斷；或通過干擾cAMP-CAP與DNA的相互作用來阻斷。在Glu存在的情況下，cAMP -CAP含量少，當(dāng)Gal存在，而無Gal R時(shí)，P1不能啟動(dòng)而P2啟動(dòng)，RNA

18、聚合酶結(jié)合-10 S2順序上，-10 S2（TATGCTA）和-10 S1（TATGGTT）順序相似，從S2開始轉(zhuǎn)錄gal E而不轉(zhuǎn)錄另外的2個(gè)基因gal T和gal K。這是由于Gal既可以作為碳源，同時(shí)UDP-Gal又是合成細(xì)胞壁的重要前體，因此無論Glu是否存在，只要有Gal，gal E總可以得到轉(zhuǎn)錄。在Glu存在的情況下，若無Gal存在，Gal R可結(jié)合在gal OE和OI上，并相互作用形成環(huán)。S2位點(diǎn)阻遏作用和SI的阻遏機(jī)制完全不同，在上述條件下，即使有Gal R存在，P2仍不受阻遏開始轉(zhuǎn)錄（組成型），但由于OI上也有Gal R的結(jié)合并且成環(huán)，故轉(zhuǎn)錄只進(jìn)行20堿基便停止，這個(gè)過程如何

19、發(fā)生尚不清楚。cAMP-CAP的存在對(duì)P1可以激活是正調(diào)控，而對(duì)P2都是抑制，是負(fù)調(diào)控，其機(jī)制還沒有搞清楚；Gal R這個(gè)阻遏物對(duì)P1和P2兩個(gè)啟動(dòng)子都是負(fù)調(diào)節(jié)，但在cAMP-CAP含量少時(shí)P2仍可轉(zhuǎn)錄，其機(jī)制也不清楚。二阿拉伯糖操縱子(ara O)1. 結(jié)構(gòu):具有正負(fù)調(diào)節(jié)功能的操縱子2.特點(diǎn)： (1) AraC有雙功能 a.純C結(jié)合araO1,阻遏；b. C+Ara C ind,結(jié)合于araI，誘導(dǎo)，正調(diào)節(jié)(2) araC本身也受操縱調(diào)節(jié)；(3) AraC有三個(gè)結(jié)合位點(diǎn)(O1,O2和araI)(4) 是調(diào)節(jié)子(regulon)(5)雙向轉(zhuǎn)錄；(6)Pc和O1重疊；(7)C 自身調(diào)節(jié) ara

20、操縱子的結(jié)構(gòu)araI第三節(jié) 轉(zhuǎn)錄后加工的調(diào)控一、經(jīng)mRNA切割進(jìn)行的調(diào)控細(xì)菌mRNA大多是多順反子，幾乎都以轉(zhuǎn)錄出的最初形式進(jìn)行翻譯，而無需切割成單個(gè)基因的mRNA。T7噬菌體的早期和晚期基因轉(zhuǎn)錄成多順反子mRNA，然后在幾個(gè)切點(diǎn)切割釋放出各個(gè)基因的mRNA。二、細(xì)菌rRNA前體切割形成rRNA大腸桿菌有7個(gè)操縱子編碼rRNA，這7個(gè)操縱子被命名為rrnAG。所有rrn操縱子的組織結(jié)構(gòu)相同，都含有三種rRNA分子，順序?yàn)?6S23S5S。每一個(gè)操縱子都被轉(zhuǎn)錄成一個(gè)RNA前體，然后切割形成成熟的rRNA分子。第四節(jié) 翻譯水平的調(diào)控一、 翻譯過程中的自體調(diào)控1. 阻抑蛋白對(duì)翻譯起始的調(diào)控 阻抑蛋白

21、通過與mRNA的特定區(qū)域結(jié)合，抑制核糖體對(duì)翻譯起始區(qū)的識(shí)別。這種調(diào)控最常見的形式是，調(diào)控蛋白與含有起始密碼子AUG的序列直接結(jié)合，從而阻止核糖體的結(jié)合。2. mRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)翻譯的調(diào)控翻譯一個(gè)順反子需要二級(jí)結(jié)構(gòu)的改變。mRNA上有多個(gè)核糖體存在時(shí)，第一個(gè)順反子的翻譯會(huì)破壞mRNA原有的二級(jí)結(jié)構(gòu)，使核糖體能夠與下一個(gè)順反子的翻譯起始區(qū)域結(jié)合。3. 基因表達(dá)裝置蛋白質(zhì)合成的自體調(diào)控細(xì)菌編碼核糖體蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)合成因子和RNA聚合酶亞基等蛋白質(zhì)的基因混合組成幾個(gè)操縱子。每個(gè)操縱子都含有數(shù)個(gè)基因。這些操縱子的表達(dá)都受操縱子自身的一些基因產(chǎn)物的調(diào)控。操縱子自身編碼的蛋白質(zhì)的富集會(huì)抑制其自身及一些相關(guān)基

22、因產(chǎn)物的進(jìn)一步合成。一種蛋白質(zhì)或RNA調(diào)控其自身的表達(dá)，即為自體調(diào)控。二、 弱化作用弱化作用（attennuation）是Charles Yanofsky等在研究色氨酸操縱子的過程中發(fā)現(xiàn)的一種新的基因表達(dá)調(diào)控方式。弱化作用是翻譯過程控制RNA聚合酶通讀弱化子能力的一種調(diào)控機(jī)制。Yanofsky等發(fā)現(xiàn)在缺失了啟動(dòng)子和trpE基因（編碼色氨酸操縱子的第一個(gè)酶）之間序列的突變體中，trp mRNA的水平有所增加。進(jìn)一步的分析發(fā)現(xiàn)，trp mRNA的5-端有一162個(gè)核苷酸的前導(dǎo)序列。缺失造成trp mRNA水平增加的序列位于前導(dǎo)序列內(nèi)，trpE基因起始密碼子上游3060堿基的位置。隨后的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)

23、大腸桿菌體內(nèi)色氨酸的含量較高時(shí)，非突變體產(chǎn)生了一個(gè)僅含有130個(gè)核苷酸leader的轉(zhuǎn)錄物。而在色氨酸缺乏時(shí)，菌體則會(huì)包含整個(gè)leader序列的由7000個(gè)核苷酸組成的trp mRNA。Yanofsky等得出結(jié)論，色氨酸操縱子的表達(dá)受一個(gè)可調(diào)控的終止子弱化子（attenuator）的控制。而弱化子（attenuator）是位于轉(zhuǎn)錄單位開始區(qū)的一種內(nèi)部終止子。弱化子轉(zhuǎn)錄終止對(duì)色氨酸含量做出應(yīng)答的機(jī)制可能和前導(dǎo)序列（leader sequence）有關(guān)。前導(dǎo)序列含有一個(gè)核糖體結(jié)合位點(diǎn)，其AUG密碼子后有一短的編碼序列，它含有兩個(gè)連續(xù)的色氨酸密碼子。細(xì)胞中有色氨酸存在時(shí)，核糖體順利地譯出整個(gè)前導(dǎo)肽而

24、在終止密碼子UGA處停下來。終止子發(fā)夾結(jié)構(gòu)能夠形成，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)錄的終止。當(dāng)細(xì)胞中的色氨酸用盡時(shí)，核糖體停頓在兩個(gè)色氨酸密碼子上，不能形成帶有發(fā)夾結(jié)構(gòu)的終止子，于是轉(zhuǎn)錄繼續(xù)進(jìn)行下去。Low TrpHigh TrpTrp Trp 高時(shí) Trp 低時(shí) mRNA OPtrpR調(diào)節(jié)區(qū) 結(jié)構(gòu)基因 RNA聚合酶 RNA聚合酶 ?（一）轉(zhuǎn)錄衰減色氨酸操縱子UUUUUUUU調(diào)節(jié)區(qū) 結(jié)構(gòu)基因 trpROP前導(dǎo)序列 衰減子區(qū)域 UUUU前導(dǎo)mRNA1234衰減子結(jié)構(gòu) 第10、11密碼子為trp密碼子 終止密碼子 14aa前導(dǎo)肽編碼區(qū): 包含序列1 形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)能力強(qiáng)弱： 序列1/2序列2/3序列3/4 trp 密碼子

25、 UUUUUUUU34UUUU 334核糖體 前導(dǎo)肽 前導(dǎo)mRNA1.當(dāng)色氨酸濃度高時(shí) 轉(zhuǎn)錄衰減機(jī)制 125 trp 密碼子 衰減子結(jié)構(gòu)就是終止子可使轉(zhuǎn)錄前導(dǎo)DNA UUUU 3 RNA聚合酶 終止UUUU342423UUUU核糖體 前導(dǎo)肽 前導(dǎo)mRNA 15 trp 密碼子 結(jié)構(gòu)基因前導(dǎo)DNA RNA聚合酶 2.當(dāng)色氨酸濃度低時(shí) Trp合成酶系相關(guān)結(jié)構(gòu)基因被轉(zhuǎn)錄 序列3、4不能形成衰減子結(jié)構(gòu) 弱化作用的特點(diǎn)是外部事件控制內(nèi)部終止所需要的發(fā)夾結(jié)構(gòu)的形成。另外很重要的一個(gè)方面是轉(zhuǎn)錄和翻譯過程是前后相連（closely coupled）的。弱化子的弱化作用與阻抑作用無關(guān)，缺失弱化子后，基礎(chǔ)水平轉(zhuǎn)錄

26、和去阻抑轉(zhuǎn)錄都增強(qiáng)。調(diào)控機(jī)制阻遏型操縱子及衰減機(jī)制。衰減子位于結(jié)構(gòu)基因E和操縱基因O之間的L基因中。L基因的部分轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物編碼14個(gè)氨基酸，其中含兩個(gè)相鄰的色氨酸密碼子，這兩個(gè)相鄰的色氨酸密碼子及原核生物中轉(zhuǎn)錄和翻譯的偶聯(lián)是產(chǎn)生衰減的基礎(chǔ)。調(diào)控作用將環(huán)境中的色氨酸消耗完，然后開始自身合成。Control of Gene Expression in the Trp OperonThe enzyme catalyzing the first step in the pathway is inhibited by Trp (feedback control).In the presence of Tr

27、p, a repressor protein binds to an operator upstream of the Trp operon and shuts off transcriptionAttenuation. There is a 160 base pair region in the Trp mRNA that causes transcription to terminate prematurely if Trp is present. 原核生物轉(zhuǎn)錄的整體調(diào)控模式 由成群的操縱子組成的基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)稱為調(diào)節(jié)子。通過組成調(diào)節(jié)子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，對(duì)若干操縱子及若干蛋白質(zhì)的合成進(jìn)行協(xié)同調(diào)控，從而達(dá)到整體調(diào)控的目的。典型的整體調(diào)控模式是SOS反應(yīng)，這是由一組與DNA損傷修復(fù)有關(guān)的酶和蛋白質(zhì)基因組成。在正常情況下，這些基因均被LexA