色氨酸操縱子

第四節(jié)色氨酸操縱子（Trpoperon）內(nèi)容提要：色氨酸操縱子的結(jié)構(gòu)色氨酸操縱子的阻遏調(diào)控機制色氨酸操縱子的弱化調(diào)控機制1第一頁，共二十三頁。一、色氨酸操縱子的結(jié)構(gòu)

調(diào)控基因結(jié)構(gòu)基因

催化從分支酸到合成色氨酸所需的酶

trpRtrp2第二頁，共二十三頁。3第三頁，共二十三頁。乳糖操縱子的基本結(jié)構(gòu)與調(diào)控原理4第四頁，共二十三頁。特點:(1)trpR和trpABCDE不連鎖；(2)操縱基因（操作子）和啟動子部分重疊(3)有衰減子(attenuator)/弱化子(4)啟動子和結(jié)構(gòu)基因不直接相連，二者被前導(dǎo)序列(Leader)所隔開5第五頁，共二十三頁。二、trp操縱子的阻遏系統(tǒng)低Trp時：阻遏物不結(jié)合操縱基因;高Trp時：阻遏物+Trp結(jié)合操縱基因6第六頁，共二十三頁。TrpTrp高時Trp低時mRNAOPtrpR調(diào)節(jié)區(qū)結(jié)構(gòu)基因RNA聚合酶RNA聚合酶色氨酸的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄衰減色氨酸操縱子7第七頁，共二十三頁。三、trp操縱子的弱化機制衰減子（attenuator）/弱化子前導(dǎo)序列（leadersequence）8第八頁，共二十三頁。1、衰減子/弱化子：DNA中可導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄過早終止的一段核甘酸序列（123-150區(qū)）。123~1509第九頁，共二十三頁。

研究引起終止的mRNA堿基序列，發(fā)現(xiàn)該區(qū)mRNA通過自我配對可以形成莖-環(huán)結(jié)構(gòu)，有典型的終止子特點。10第十頁，共二十三頁。11第十一頁，共二十三頁。2、前導(dǎo)序列：在trpmRNA5‘端trpE基因的起始密碼

前一個長162bp的mRNA片段。12第十二頁，共二十三頁。13第十三頁，共二十三頁。UUUU……UUUU……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)能力強弱：序列1/2>序列2/3>序列3/4

trp密碼子

UUUU……12233414第十四頁，共二十三頁。UUUU……34UUUU3’34核糖體前導(dǎo)肽前導(dǎo)mRNA1.當(dāng)色氨酸濃度高時轉(zhuǎn)錄衰減機制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)DNAUUUU3’RNA聚合酶終止15第十五頁，共二十三頁。UUUU……342423UUUU……核糖體前導(dǎo)肽前導(dǎo)mRNA15’trp密碼子

結(jié)構(gòu)基因前導(dǎo)DNARNA聚合酶2.當(dāng)色氨酸濃度低時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)16第十六頁，共二十三頁。LowTrpHighTrp17第十七頁，共二十三頁。弱化機制18第十八頁，共二十三頁。高Trp時：Trp-tRNATrp存在

核糖體通過片段1(2個Trp密碼子)

封閉片段2

片段3，4形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)類似于不依賴ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止序列

RNA聚合酶停止轉(zhuǎn)錄,產(chǎn)生衰減子轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物轉(zhuǎn)錄、翻譯偶聯(lián),產(chǎn)生前導(dǎo)肽19第十九頁，共二十三頁。低Trp時：

Trp-tRNATrp沒有供應(yīng)核糖體翻譯停止在片段1

（2個Trp密碼子）

片段2，3形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)

轉(zhuǎn)錄不終止

RNA聚合酶繼續(xù)轉(zhuǎn)錄20第二十頁，共二十三頁。細菌通過弱化作用彌補阻遏作用的不足，因為阻遏作用只能使轉(zhuǎn)錄不起始，對于已經(jīng)起始的轉(zhuǎn)錄，只能通過弱化作用使之中途停下來。阻遏作用的信號是細胞內(nèi)色氨酸的多少；弱化作用的信號則是細胞內(nèi)載有色氨酸的tRNA的多少。它通過前導(dǎo)肽的翻譯來控制轉(zhuǎn)錄的進行，在細菌細胞內(nèi)這兩種作用相輔相成，體現(xiàn)著生物體內(nèi)周密的調(diào)控作用。21第二十一頁，共二十三頁。色氨酸操縱子的調(diào)控機制阻遏調(diào)控弱化（衰減調(diào)控）●前導(dǎo)序列L含有四段特殊序列，序列1前有一段前導(dǎo)肽。其10-11位是連續(xù)的色氨酸；●序列2-3或3-4可形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)，3-4之間的莖環(huán)結(jié)構(gòu)是一個轉(zhuǎn)錄終止子結(jié)構(gòu)（衰減子）●Trp缺乏時，核糖體的翻譯停滯在11-12位色氨酸密碼處