基因表达的调控.ppt

第六章基因表达的调控
一些事实
基因表达的调控在原核和真核生物各有不同
原核生物:能量需要和供给不足的矛盾
真核生物:重要的是不同器官、组织和细胞间的分工协调,相互依赖和信息通连。
管家基因(housekeeping gene) 属于一类组成性表达基因(constitutive gene expression); 在真核生物相对较少。
可调节基因(inducible gene)包括诱导表达(induction expression)和阻遏表达(repression expression)两种方式。
原核生物染色质裸露,并且仅有少量基因需调节。转录调节比重很大,其次是翻译水平。
真核生物存在更多环节:
基因活化
转录
转录后加工
翻译译和翻译后加工
其中前两个是最重要的阶段
第一节原核生物基因表达调控
一、转录调控
反式因子(trans-factor)和顺式元件(cis-element)
启动子(promoter)和sigma因子
阻遏蛋白(repressor)
正调控蛋白(positive control protein)
CAP(catabolic gene activator protein)
氮调节蛋白(NTRC)
衰减子(attenuator)
严谨反应(stringent response)
一、乳糖操纵子(Lac Operon,Monad & Jacob,1961)
大肠杆菌的正常培养基无乳糖
如将培养基中的葡萄糖用乳糖取代,则细菌生长停止,但在几分钟细菌会重新正常生长
分析表明,此时细菌中出现了三种和乳糖代谢有关的酶类,包括半乳糖苷酶、渗透酶和转乙酰基酶,三种酶的量相同,说明乳糖能够诱导它们的表达
培养基中含有葡萄糖时,无此三种酶出现
由此,Monad 和Jacob提出了基因表达的第一个控制模型
三个结构基因是线形排列的(Z,Y,A),在一个共同的基因调控区的控制之下
上游的(i)基因合成阻遏蛋白,结合于调控区的操纵基因(O,operator),只有当阻遏蛋白脱离O基因时,结构基因才能被转录
乳糖是阻遏蛋白的配体,结合后可引起蛋白的购象变化,失去结合操纵基因的能力
现代版的乳糖操纵子-结合DNA序列
启动子核心序列由-10的TATA盒和-35的TTGACA组成
CAP结合位点紧靠启动子上游
阻遏蛋白基因在Lac操纵子上游,其结合位点在转录起始位置
CAP蛋白正调控的乳糖操纵子
在乳糖操纵子启动基因的上游有一个代谢基因活化蛋白(CAP)的结合位点
CAP只有在和cAMP结合后才能和其结合位点结合
葡萄糖的代谢产物可促使细胞内的cAMP含量降低,无葡萄糖的存在可提高乳糖操纵子的表达效率50倍左右
结合阻遏蛋白和CAP两者因素,Lac操纵子只有在无葡萄糖和有乳糖的情况下才能充分表达