原核生物基因表達(dá)調(diào)控

原核基因表達(dá)調(diào)控RegulationofGeneExpressioninProkaryote反式作用因子順式作用元件蛋白質(zhì)因子特異性DNA序列基因表達(dá)調(diào)控莫洛和雅各布獲1965年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，是整個(gè)分子生物學(xué)發(fā)展史上劃時(shí)代的一個(gè)成就。1961年，法國(guó)科學(xué)家莫洛（J·L·Monod）與雅各布（F·Jacob）發(fā)表“蛋白質(zhì)合成中的遺傳調(diào)節(jié)機(jī)制”一文，提出操縱子學(xué)說(shuō)，開(kāi)創(chuàng)了基因調(diào)控的研究。INSTITUTPASTEUR所謂的操縱子便是基因表達(dá)協(xié)同單位。原核生物大多數(shù)基因表達(dá)調(diào)控是通過(guò)操縱子機(jī)制實(shí)現(xiàn)，操縱子是原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的基本單位。結(jié)構(gòu)基因

啟動(dòng)子

操縱元件

調(diào)節(jié)基因(promoter)啟動(dòng)子是RNA聚合酶和各種調(diào)控蛋白作用的部位，是決定基因表達(dá)效率的關(guān)鍵元件。各種原核基因啟動(dòng)序列特定區(qū)域內(nèi)，通常在轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游-10及-35區(qū)域存在一些相似序列，稱(chēng)為共有序列(consensussequence)。共有序列決定啟動(dòng)序列的轉(zhuǎn)錄活性大小。共有序列-10區(qū)TATAAT（Pribnow盒）-35區(qū)TTGACA啟動(dòng)序列：RNA聚合酶結(jié)合到的啟動(dòng)子上啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄操縱序列并非是結(jié)構(gòu)基因，而是一段能夠被特異的調(diào)節(jié)蛋白所識(shí)別和結(jié)合的DNA序列。啟動(dòng)序列編碼序列操縱序列pol阻遏蛋白操縱序列（介導(dǎo)負(fù)性調(diào)節(jié)）

——阻遏蛋白(repressor)的結(jié)合位點(diǎn)當(dāng)操縱序列結(jié)合有阻遏蛋白時(shí)，會(huì)阻礙RNA聚合酶與啟動(dòng)序列的結(jié)合，或是RNA聚合酶不能沿DNA向前移動(dòng)，阻礙轉(zhuǎn)錄。調(diào)節(jié)基因（regulatorygene）編碼能夠與操縱序列結(jié)合的調(diào)控蛋白，可以分為三類(lèi)：特異因子、阻遏蛋白和激活蛋白。

②阻遏蛋白可以識(shí)別、結(jié)合特異DNA序列──操縱序列，抑制基因轉(zhuǎn)錄，所以阻遏蛋白介導(dǎo)負(fù)調(diào)節(jié)。普遍存在；調(diào)控蛋白的作用分別是①特異因子決定RNA聚合酶對(duì)一個(gè)或一套啟動(dòng)序列的特異性識(shí)別和結(jié)合能力；σ因子③激活蛋白可結(jié)合啟動(dòng)序列鄰近的DNA序列，提高RNA聚合酶與啟動(dòng)序列的結(jié)合能力，從而增強(qiáng)RNA聚合酶的轉(zhuǎn)錄活性，是一種正調(diào)控。有些基因在沒(méi)有激活蛋白存在時(shí)，RNA聚合酶很少或完全不能結(jié)合啟動(dòng)序列。分解（代謝）物激活蛋白（CAP）根據(jù)操縱子對(duì)調(diào)節(jié)蛋白的應(yīng)答，可將原核細(xì)胞基因調(diào)控分為：正轉(zhuǎn)錄調(diào)控負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控乳糖操縱子1951年，Monod與Jacob合作。發(fā)現(xiàn)兩對(duì)基因：Z基因：與合成β-半乳糖苷酶有關(guān)；I基因：決定細(xì)胞對(duì)誘導(dǎo)物的反應(yīng)。Jacob：結(jié)構(gòu)基因旁有開(kāi)關(guān)基因（即操縱基因），阻遏物通過(guò)與開(kāi)關(guān)基因的結(jié)合，控制結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)。1969年，J.R.Beckwith從大腸桿菌的DNA中分離出乳糖操縱子，證實(shí)了乳糖操縱子的模型。乳糖操縱子是典型的誘導(dǎo)型調(diào)控（一）乳糖操縱子(lacoperon)的結(jié)構(gòu)

調(diào)控區(qū)CAP結(jié)合位點(diǎn)啟動(dòng)序列操縱序列

結(jié)構(gòu)基因Z：β-半乳糖苷酶：Y：透酶：A：乙?；D(zhuǎn)移酶ZYAOPDNA

I阻遏基因mRNA阻遏蛋白IDNAZYAOPpol沒(méi)有乳糖存在時(shí)阻遏基因1.乳糖操縱子受阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)節(jié)mRNA阻遏蛋白有乳糖存在時(shí)IDNAZYAOPpol啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄mRNA乳糖異乳糖β-半乳糖苷酶lac

操縱子與阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)節(jié)第一個(gè)誘導(dǎo)物如何進(jìn)入細(xì)胞？第一個(gè)β-半乳糖苷酶如何產(chǎn)生？解釋?zhuān)?/p>

本底水平表達(dá)DiscoveryofLacOperon1940年，莫洛（Monod）發(fā)現(xiàn)：細(xì)菌在含葡萄糖和乳糖的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)時(shí)，細(xì)菌的生長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)停頓，之后再次生長(zhǎng)，產(chǎn)生“二次生長(zhǎng)曲線”。細(xì)菌先利用葡萄糖，葡萄糖用完后，才利用乳糖；在糖源轉(zhuǎn)變期，細(xì)菌的生長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)停頓。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(chēng)分解代謝阻遏(catabolicrepression)。

分解代謝阻遏(catabolicrepression)：誘導(dǎo)物排除機(jī)制正調(diào)控機(jī)制CAP：catabolitegeneactivationprotein

分解（代謝）物激活蛋白CAP以同源二聚物的形式與cAMP結(jié)合，這個(gè)復(fù)合物結(jié)合在CAP結(jié)合位點(diǎn)上，結(jié)合位點(diǎn)在-60處。環(huán)腺苷酸受體蛋白無(wú)葡萄糖，cAMP濃度高時(shí)有葡萄糖，cAMP濃度低時(shí)CAPCAPCAPCAPCAP外環(huán)境中葡萄糖的減少可以增加cAMP合成。 CAP、阻遏蛋白、cAMP和誘導(dǎo)劑對(duì)lac操縱子的調(diào)節(jié)乳糖操縱子的意義阻遏蛋白的