原核生物轉(zhuǎn)錄及調(diào)控

關(guān)于原核生物轉(zhuǎn)錄及調(diào)控原核生物轉(zhuǎn)錄和翻譯是偶聯(lián)的，其mRNA為編碼多種蛋白的多順反子。原核生物σ

因子協(xié)助RNA聚合酶識(shí)別啟動(dòng)子基本元件并由此起始轉(zhuǎn)錄，并在具有發(fā)卡結(jié)構(gòu)的終止子處（或在ρ因子協(xié)助下）結(jié)束轉(zhuǎn)錄。σ

因子是基因選擇性轉(zhuǎn)錄的調(diào)控因子。啟動(dòng)子上游具有能結(jié)合轉(zhuǎn)錄激活因子如CAP的調(diào)控元件從而大幅度地提高轉(zhuǎn)錄效率。操縱子是原核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控的主要模式，其中最典型的代表為乳糖操縱子和色氨酸操縱子。除了調(diào)控蛋白（阻遏蛋白）與操縱元件結(jié)合阻止RNA聚合酶前進(jìn)達(dá)到降低轉(zhuǎn)錄效率主要調(diào)控途徑外，還存在一種稱之為“弱化子”特殊調(diào)控模式。弱化子通過前導(dǎo)肽的翻譯過程中核糖體占位是否影響前導(dǎo)mRNA的終止子形成而控制后續(xù)mRNA分子合成。第2頁,共30頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)錄單位Figure8.2編碼鏈/+鏈模板鏈/-鏈轉(zhuǎn)錄起始不需要引物。RNA聚合酶不具備識(shí)別啟動(dòng)子的能力，需要基本轉(zhuǎn)錄因子的協(xié)助。轉(zhuǎn)錄過程如下：起始-延伸-終止。第3頁,共30頁，2024年2月25日，星期天啟動(dòng)子（promoter）是能啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的一段DNA片段。常含有轉(zhuǎn)錄因子識(shí)別和結(jié)合的保守的和特異順式元件（cis-elements），用以控制基因的轉(zhuǎn)錄起始。···上游特異元件

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TTGACA······

TATAAT······

CA/GT-35序列-10序列+1

特異轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合元件基本轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合元件轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)控制基因特異表達(dá)（何時(shí)何地多少

）招募RNA聚合酶組裝轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物

第4頁,共30頁，2024年2月25日，星期天原核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控模型

第5頁,共30頁，2024年2月25日，星期天第6頁,共30頁，2024年2月25日，星期天RNA聚合酶第7頁,共30頁，2024年2月25日，星期天3.在轉(zhuǎn)錄期間RNA聚合酶的結(jié)構(gòu)和功能位點(diǎn)（+）鏈(β’)（-）鏈EnzymeMovement解旋(α)復(fù)旋(α)覆蓋約40bp,其中約17bp解鏈區(qū)

第8頁,共30頁，2024年2月25日，星期天Thechannelthroughtheenzyme(denotedc)isclosedinthecoreandopenintheholoenzyme.

OverallshapesofE.coliRNApolymerasecore(a)andholoenzyme(b)deducedfromelectronmicroscopystudiesontwo-dimensionalcrystalsoftheenzymes.25?第9頁,共30頁，2024年2月25日，星期天第10頁,共30頁，2024年2月25日，星期天BindingofRNApolymerasetopromoterClosedpromotercomplexOpenpromotercomplexσ-factorselectsthepromoterstowhichRNApolymerasewillbindtightly.Thegenesadjacenttothesepromoterswillthenbetranscribed.第11頁,共30頁，2024年2月25日，星期天延伸起始成功后，聚合酶釋放出σ因子，形成核心酶-DNA-新生RNA鏈三元（三聚）復(fù)合物。隨著轉(zhuǎn)錄泡的移動(dòng)，不斷地解螺旋和再螺旋（解螺旋區(qū)域的大小穩(wěn)定地保持在17bp），RNA鏈不斷的延長(zhǎng)。Figure8.16第12頁,共30頁，2024年2月25日，星期天終止子終止序列的特點(diǎn)：

1）發(fā)夾結(jié)構(gòu)(減速)2）4個(gè)或更多的U殘基（脫離）Figure8.6第13頁,共30頁，2024年2月25日，星期天第14頁,共30頁，2024年2月25日，星期天第15頁,共30頁，2024年2月25日，星期天依賴ρ的轉(zhuǎn)錄終止不形成強(qiáng)的發(fā)夾結(jié)構(gòu)，必須一種輔助因子即ρ蛋白來幫助轉(zhuǎn)錄終止。六聚體蛋白，識(shí)別72bp序列（特異結(jié)構(gòu)），依賴單鏈RNA水解ATP。第16頁,共30頁，2024年2月25日，星期天依賴ρ的轉(zhuǎn)錄終止Rhofactor(ρ)-dependenttermination第17頁,共30頁，2024年2月25日，星期天第18頁,共30頁，2024年2月25日，星期天操縱子與乳糖操縱子1.提出：1961年,Jacob（雅格布）-Monod（莫諾）.2.操縱子：操縱子是基因表達(dá)和調(diào)控的單元，典型的操縱子包括：結(jié)構(gòu)基因、調(diào)控元件和阻遏蛋白編碼基因。大腸桿菌K12中共有4136個(gè)基因，以操縱子結(jié)構(gòu)存在的基因接近1/4（256操縱子

控制879基因）第19頁,共30頁，2024年2月25日，星期天操縱子結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)基因：控制某一代謝途徑關(guān)鍵酶的多順反子。調(diào)控元件：?jiǎn)?dòng)子和操縱區(qū)（覆蓋在啟動(dòng)子和編碼區(qū)交叉區(qū)，是阻遏調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的結(jié)合位點(diǎn)）。調(diào)節(jié)基因：編碼阻遏蛋白質(zhì)獨(dú)立的基因。第20頁,共30頁，2024年2月25日，星期天乳糖操縱子第21頁,共30頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)錄激活因子CAP第22頁,共30頁，2024年2月25日，星期天啟動(dòng)區(qū)PlaclacZlacAlaclOlaclacY調(diào)控元件結(jié)構(gòu)基因

β-半乳糖苷透性酶分解乳糖半乳糖和葡萄糖運(yùn)送乳糖透過細(xì)胞壁乙酰輔酶A乙酰半乳糖β-半乳糖苷酶β-半乳糖苷轉(zhuǎn)乙酰酶

乳糖轉(zhuǎn)化異乳糖調(diào)節(jié)基因A

YZ操縱區(qū)轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄單元lacZYA分解X-gal藍(lán)色第23頁,共30頁，2024年2月25日，星期天乳糖阻抑物RNAlaclPlacI乳糖阻抑物單體乳糖阻抑物四聚體lacZlacYlacA透性酶β-半乳糖苷酶轉(zhuǎn)乙酰酶

PlaclacZlacAlaclOlaclacY含回文結(jié)構(gòu)（-5/+21）第24頁,共30頁，2024年2月25日，星期天PlaclacZlacAlaclOlaclacYPlaclacZlacAlaclOlaclacY

異乳糖誘導(dǎo)物安慰誘導(dǎo)物IPTGRNA聚合酶iRNARNA聚合酶lacZlacYlacA被激活的乳糖阻抑物四聚體乳糖轉(zhuǎn)化第25頁,共30頁，2024年2月25日，星期天色氨酸阻抑物PtrpOtrp色氨酸所需的酶TrpETrpDTrpCTrpBTrpA7kbRNA弱化子(162nt）TrpETrpATrpRTrpBTrpCTrpD前導(dǎo)序列結(jié)構(gòu)基因被激活色氨酸阻抑物色氨酸mRNA第26頁,共30頁，2024年2月25日，星期天色氨酸操縱子第27頁,共