第五章：原核基因表达调控

分子生物学：原核基因表达调控知识脉络分享！分成调控特点、转录水平调控两大部分进行讲解，详细讲解了转录水平调控这部分知识。适用于课后知识点梳理和考试备考！

原核基因表达调控

• 调控特点
  • 基因表达主要取决于环境因素的诱导及细胞对环境的适应
  • 转录与翻译偶联
  • 主要是转录水平的调控
  • 操纵子是转录调控的主要形式
  • 负调控占主导
• 转录水平调控
  • 转录起始调控
    • 操纵子水平转录起始调控
      • 阻遏蛋白负调控系统
        • 诱导性操纵子（乳糖操纵子，负责代谢）
          • 无乳糖，调节基因编码的阻遏蛋白有活性，结合在操纵基因上，基因关闭
          • 有乳糖，调节基因编码的阻遏蛋白失去活性，不能结合操纵基因，基因表达
        • 阻遏性操纵子（色氨酸操纵子，负责合成）
          • 无Trp，阻遏蛋白无活性，不能结合操纵基因，基因开启
          • 大量Trp，Trp与阻遏蛋白结合，再结合操纵基因，基因关闭
      • cAMP-CAP正调控系统
        • CAP
          • 分解代谢基因活化蛋白，又称cAMP受体蛋白，CRP
          • 属于正调控蛋白，有两个相同亚基组成的二聚体，有两个结构域，N-末端结构域与cAMP结合，C-末端结构域与DNA上的CAP结合位点结合
          • 乳糖操纵子的转录起始必须要有cAMP-CAP的存在
        • “葡萄糖效应：细菌优先利用葡萄糖作为碳源
          • 葡萄糖代谢产物抑制腺苷酸环化酶活性
          • 葡萄糖含量与cAMP成反比
          • 加入cAMP,能增加β-半乳糖苷酶含量
        • 调控
          • 降低cAMP活性，CAP处于失活状态
          • cAMP-CAP与DNA上的CAP位点结合，乳糖操纵子才能打开，基因才能表达
          • 葡萄糖通过代谢产物抑制腺苷酸环化酶活性，从而降低cAMP含量，使得CAP不能结合到DNA上，乳糖操纵子关闭，基因不表达，β-半乳糖苷酶含量低，不利用乳糖。
        • 乳糖操纵子：同时受到正、负两个系统的调控，只有当cAMP-CAP结合到CAP结合位点，且阻遏蛋白脱离操纵基因时，才能开始结构基因的表达
      • 基因调控思想：结构基因只是提供了编码蛋白质一级结构的一种潜在可能，并不是有就会表达。
    • RNA聚合酶对转录起始调控
      • 通过起始因子亚基替换的调控
        • 不同起始因子开启不同基因
        • 不同起始因子竞争性地与核心酶结合
        • 环境变化诱导产生特定的起始因子，从而开启特定的基因。
  • 转录终止调控（衰减作用）
    • 概念
      • 衰减作用：通过操纵子前导区内的衰减子来实现的一种负调控机制，它可以使正在进行的转录停止。只存在于原核生物中
      • 衰减子：操纵子前导区内类似于终止子的一段DNA序列
    • 调控机制
      • 概述：衰减子终止转录的功能与前导区转录产物的二级结构有关，而前导区转录产物的二级机构又由前导肽的翻译情况（取决于细胞中Trp-tRNA水平，即Trp水平）决定。
      • 前导区转录产物（mRNA）
        • 1与2、3与4进行碱基配对时，形成终止子的结构类型
        • 2与3配对，4单链，为非终止子结构类型
      • 前导肽：是一个由14个氨基酸组成的多肽，其中含有两个色氨酸Trp
      • 衰减作用模型
        • 低浓度Trp时，Trp-tRNA浓度不足，使得翻译前导肽的核糖体停留在1，23配对，4单链，转录得以完成。
        • 高浓度Trp时，翻译前导肽的核糖体到达2，34配对，为终止子结构，转录终止。
    • Trp操纵子中阻遏作用与衰减作用比较
      • 相同点：转录水平上的负调控
      • 不同点
        • 阻遏作用是Trp激活阻遏蛋白，结合到操纵基因上，使得转录不能起始
        • 衰减作用是使已经起始的转录在RNA聚合酶到达第一个结构基因之前便停止转录。