7第7章-2012-5-16.ppt

7 原核基因的表达和调控
原核基因表达和调控概述 乳糖操纵子与负控诱导系统 色氨酸操纵子与负控阻遏系统 其他操纵子 固氮基因调控 转录水平上的其他调控方式 转录后调控
Chapter 7 Regulation and expression of
gene in Prokaryotes
原核基因表达和调控概述
基因表达和调控的基本概念
基因表达(gene expression): 细胞在生命过程中,把蕴藏在DNA中的遗传信息经过转录和翻译,转变成为具有功能的RNA或蛋白质分子的过程。
基因表达调控(gene control or regulation):围绕基因表达过程中发生的各种各样的调节方式。
顺式作用元件(cis-acting element):对基因表达有调节活性的DNA序列,其活性只影响与其自身同处在一个DNA分子上的基因;同时,此DNA序列通常不编码蛋白质,多位于基因旁侧或内部,如启动子、终止子、增强子、弱化子等。
反式作用因子(trans-acting factor):能调节与它们接触的基因表达的各种扩散分子(通常是蛋白质),如转录因子、RNA聚合酶等,其编码基因与其识别或结合的靶核苷酸序列(顺式作用元件)不在同一个DNA分子。
基因活性的调控主要通过反式作用因子与顺式作用元件相互作用而实现。
顺式作用元件
影响自身基因表达活性的DNA序列
非编码序列
有启动子、增强子、沉默子等
启动子:-10bp, -35bp
增强子:远离转录起始点(1~30kb),增强启动子转录活性的DNA序列。
沉默子:负性调节元件,起阻遏作用
反式作用因子(trans-acting factor)
多为DNA结合蛋白,可使邻近基因开放(正调控)或关闭(负调控)。
通用转录因子:结合在TATA盒上的蛋白质因子
TFⅡA、 TFⅡB、 TFⅡD、 TFⅡE等
①三个功能结构域:DNA识别结合域;
转录活性域;
结合其他蛋白的结合域
②能识别并结合顺式作用元件
③正调控与负调控
反式作用因子特点
结构基因和调节基因:
结构基因(structural gene):编码蛋白质或功能RNA的基因。
调节基因(regulator gene):编码用以控制其他基因表达的RNA或蛋白质的基因。
调节基因编码的调节物质通过与DNA上的特定位点结合控制转录是调控的关键。调节物与DNA特定位点的相互作用既能以正调控的方式(启动或增强基因表达活性)调节靶基因,也能以负调控的方式(关闭或降低基因表达活性)调节靶基因。
操纵基因和阻遏蛋白
操纵基因(operator):操纵子中的控制基因,一般与启动子相邻,具有接受来自调节基因编码的调节蛋白的作用,使结构基因转录活性得以控制的特定DNA区段。
阻遏蛋白(repressor):负调控体系中由调节基因编码的调节蛋白,它本身或与辅阻遏物(corepressor)一起结合于操纵基因,阻遏操纵子中结构基因的转录。
组成型表达和调节型表达:
组成型表达:速率不受环境变化或代谢状态影响的基因表达方式称组成型(永久型)表达。
如:DNA聚合酶、RNA聚合酶
调节型表达:速率明显受到环境变化或代谢状态影响的基因表达方式称调节型(适应型)表达。
糖等物质分解和合成代谢过程中酶的表达。
如:乳糖操纵子中的三种酶的表达。